CN2831265Y

CN2831265Y - 电子不停车收费短程通讯系统中路旁单元的微波模块

Info

Publication number: CN2831265Y
Application number: CNU2005200454212U
Authority: CN
Inventors: 马歆磊
Original assignee: CETC 50 Research Institute
Current assignee: CETC 50 Research Institute
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2015-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种用于电子不停车收费系统(ETC)中短程通讯系统(DSRC)路旁单元(RSU)的微波模块。其包括由PLL方式产生本振信号并将同一本振信号分为两路分别输送到发射单元和接收单元的本振单元；利用本振信号对发送数据进行ASK调制、放大ASK调制信号并发送出去的发射单元；接收DSRC通讯频率的微波信号、将接收的微波信号与本振信号进行I/Q下变频并得到I、Q两路数据信号的接收单元。本实用新型短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)的微波模块采用零中频接收机方案，可以消除发射单元对接收单元造成的同频干扰，并减少本振源的数量，降低模块复杂性和成本。

Description

电子不停车收费短程通讯系统中路旁单元的微波模块

技术领域

本实用新型涉及一种用于电子不停车收费(ETC)短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)微波模块

背景技术

电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection，简称ETC)是智能交通系统(ITS)的主要服务内容之一，是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统。它利用RFID技术，可以在车辆不停车状态下，实时、快速的完成车辆道口收费，有效提高道口收费效率。

在ETC系统中，专用短程通讯系统(DSRC)是负责完成道口与车辆之间通讯的关键系统。DSRC系统由安装于收费道口的路旁单元(RSU)和安装于车辆上的(OBU)组成。

DSRC系统支持工作在5.7975GHz～5.8125GHz频段，传输距离≥10米，传输速度为500Kb/s(下行)、250Kb/s(上行)。

现有的DSRC中RSU微波模块如图1所示。其包括本振单元11、发射单元12、接收单元13以及一开关14；其中：

所述的本振单元11，通过锁相环(PLL)方式产生符合DSRC通讯频率要求的本振信号并将本振信号分为两路分别输送到发射单元和接收单元；其包括：

一晶体振荡器111，用于产生PLL的参考频率；

两PLL模块112、113，用于在PLL参考频率下操作并产生收发单元共用的本振频率；

两第一微波放大器114、115，用于放大PLL模块产生的本振频率；

两带通滤波器116、117，用于对本振频率进行滤波；

两第二微波放大器118、119，用于对滤波的频率进行放大后分别提供给发射单元和接收单元。

所述的发射单元利用本振信号对发送数据进行振幅键控(ASK)调制、放大ASK调制信号的功率并发送；其包括：

振幅键控(ASK)调制器121，用于利用本振信号对发送的编码数据信号进行ASK调制；

多级放大器122，用于放大ASK调制信号的功率，满足数据信号的增益要求；

多个带通滤波器123，用于对信号进行滤波。

所述的接收单元13，接收DSRC通讯频率的微波信号，经解调后输出编码数据信号；其包括：

一多级低噪声放大器131，用于对滤波器输出的DSRC频率微波信号进行放大；

带通滤波器132，用于对接收到的微波信号进行滤波，得到需要的DSRC频率的微波信号；

一乘法器133；

一带通滤波器134；以及，

一ASK解调器135，用于对带通滤波器134输出的信号进行解调，输出编码数据。

该微波模块的工作原理是：

当RSU工作在发射状态时。微波开关切换到发射一侧。ASK调制器利用本振信号将编码数据信号调制到5.8GHz频段。带通滤波器对ASK调制信号进行滤波，得到需要的5.8GHz频段信号。放大器将滤波器输出信号进行放大，达到要求的功率，通过微波开关输送到天线，并由天线输出给OBU。

当RSU工作在接收状态时。微波开关切换到接收一侧。天线接收从OBU发送的5.8GHz频段信号，通过微波开关输出到接收单元。接收单元中，带通滤波器对接收到的信号进行滤波，消除不需要的频段信号。低噪声放大器(LNA)对滤波器输出信号进行放大，同时改善信号的噪声系数。混频器将LNA输出的信号和本振信号混频得到IF信号，并通过带通滤波器进行滤波，得到需要的IF频段信号。ASK解调器对IF信号进行解调，得到接收的编码数据信号。

但是，由于电路结构上的原因，因此存在以下的缺陷：

1、发射单元和接收单元对本振频率的需要不同，因此，必须要有两个独立的本振源。其中一个本振源产生5.8GHz频率信号，经过滤波、放大后，输出给发射单元用于ASK调制。另一个本振源产生5.8GHz+IF频率信号，经过滤波、放大后，输出给接收单元用于混频。

2、DSRC系统采用同频工作方式(即发射频率和接收频率相同)，由于微波开关的隔离度有限，因此，发射单元的信号会泄漏到接收单元中，从而对接收单元产生同频干扰，降低接收单元接收到的信号质量。

3、另外，由于发射单元和接收单元对本振频率的需要不同，因此，必须要有两个独立的本振源。这就增加了本振单元的复杂性和器件数量，提高了成本。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中存在的上述缺陷而提供的提供一种新型的用于短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)的微波模块，该微波模块采用零中频接收机方案，可以消除发射单元对接收单元造成的同频干扰，并减少本振源的数量，降低模块复杂性和成本。

本实用新型采取的技术方案是：

一种新型专用短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)微波模块，其包括本振单元、发射单元、接收单元；其中：

所述的本振单元，通过锁相环(PLL)方式产生符合DSRC通讯频率要求的本振信号并将本振信号分为两路分别输送到发射单元和接收单元；

所述的发射单元，利用本振信号对发送数据进行振幅键控(ASK)调制、放大ASK调制信号的功率并发送；

所述的接收单元，接收DSRC通讯频率的微波信号、将接收的微波信号与本振信号进行I/Q下变频并得到相位相差90度的I、Q两路数据信号；

所述的发射单元包括：天线；振幅键控(ASK)调制器，用于利用本振信号对发送的编码数据信号进行ASK调制；多级放大器，用于放大ASK调制信号的功率，满足数据信号的增益要求；多个带通滤波器，用于对信号进行滤波；

其特点是：

所述的本振单元包括：一晶体振荡器，用于产生PLL的参考频率；一PLL模块，用于在PLL参考频率下操作并产生收发单元共用的本振频率；多个微波放大器，用于放大PLL模块产生的本振频率；一功率分配器，用于将PLL产生的本振频率分配为两路，通过两路带通滤波器滤波和驱动放大器放大后分别提供给发射单元和接收单元；

所述的接收单元包括：天线；带通滤波器，用于对接收到的微波信号进行滤波，得到需要的DSRC频率的微波信号；多级低噪声放大器，用于对滤波器输出的DSRC频率微波信号进行放大；一I/Q下变频器，用于将低噪声放大器输出的微波信号和本振信号进行混频，得到两路相位相差90度的数据输出信号。

上述一种新型专用短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)微波模块，其特征在于，所述的I/Q下变频器包括一第一乘法器、一第二乘法器以及一移相器，所述的低噪声放大器输出的微波信号分别输入到第一乘法器、第二乘法器，所述本振单元输出的本振信号分别输出到第二乘法器的输入端和移相器的输入端，所述的移相器的输出端连接第一乘法器的输入端，所述第一乘法器、第二乘法器分别输出Q信号和I信号。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的：

1、由于短程通讯系统DSRC采用同频工作方式，即发射频率和接收频率相同，因此，采用零中频方案的接收单元可以有效消除发射单元对接收单元造成的同频干扰。

2、采用零中频接收机方案后，发射单元与接收单元所需要的本振频率相同，因此采用同一本振单元同时为发射单元和接收单元提供本振信号，降低了本振单元的复杂性和成本。

3、发射单元和接收单元各自使用独立的天线，去除了微波开关，有效的提高了发射单元和接收单元之间的隔离度，降低了发射单元对接收单元的干扰。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1为现有的短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)的微波模块电路框图。

图2为本实用新型短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)的微波模块实施例电路框图。

具体实施方式

请参阅图2。本实用新型短程通讯系统(以下简称DSRC)中路旁单元(以下简称RSU)的微波模块包括：本振单元21，利用PLL方式产生发射单元和接收单元所需的本振信号；发射单元22，用于利用本振信号对发送数据进行ASK调制、放大ASK调制信号并发送出去；接收单元23，用于接收DSRC通讯频率的微波信号、将接收的微波信号与本振信号进行I/Q下变频并得到I、Q两路数据信号。

本振单元21包括：温补压控振荡器(以下简称TCXO)211，用于产生PLL参考频率；PLL模块212，用于利用PLL参考频率产生本振频率信号；一第一驱动放大器213，用于放大本振频率信号；功率分配器214，用于将本振频率信号分为两路；两带通滤波器215、216，用于对放大的信号进行滤波，以输出5.8GHz频段信号；两第二驱动放大器217、218，用于放大滤波后的信号并分别输出到发射单元22和接收单元23。

发射单元22包括：天线220；振幅键控(ASK)调制器221，用于利用本振信号对发送的编码数据信号进行ASK调制；多级放大器222，用于放大ASK调制信号的功率；带通滤波器223，用于对信号进行滤波。

接收单元包括23：天线230；带通滤波器231，用于对接收到的微波信号进行滤波，得到需要的DSRC频率的微波信号；低噪声放大器232，用于对滤波器输出的DSRC频率微波信号进行放大；I/Q下变频器233，用于将低噪声放大器输出的微波信号和本振信号进行混频，得到两路相位相差90度的数据输出信号。

本实用新型的I/Q下变频器233包括一第一乘法器2331、一第二乘法器2332以及一移相器2333，所述的低噪声放大器输出的微波信号分别输入到第一乘法器、第二乘法器，所述本振单元输出的本振信号分别输出到第二乘法器的输入端和移相器的输入端，所述的移相器的输出端连接第一乘法器的输入端，所述第一乘法器、第二乘法器分别输出Q信号和I信号。

发射模式时，ASK调制器利用本振信号，对编码数据信号进行ASK调制。带通滤波器对调制信号进行滤波，输出5.8GHz频段的信号。放大器对滤波器输出的信号进行放大输出给带通滤波器。带通滤波器对放大的信号滤波后，通过发射天线发送给OBU。

接收模式时，OBU发送的信号被接收天线接收并送到接收单元。接收到的信号经过带通滤波器滤波，再经过低噪声放大器放大，输出到混频器。I/Q混频器将LNA输出的微波信号与本振信号进行混频，得到相位相差90度的I、Q两路数据信号。

本振单元为发射单元和接收单元提供本振信号。TXCO产生PLL参考频率。PLL模块通过比较参考频率和振荡频率的相位差，自动将振荡频率调整到所需的本振频率。放大器放大PLL模块产生的本振信号。功率分配器将放大的本振信号分为两路，分别输出到两带通滤波器。各带通滤波器对功率分配器输出的信号进行滤波，以输出5.8GHz频段的本振信号。驱动放大器对滤波器输出的信号进行放大，然后分别输出给发射单元和接收单元。

本实用新型短程通讯系统(DSRC)中路旁单元(RSU)的微波模块采用零中频接收机方案，可以消除发射单元对接收单元造成的同频干扰，并减少本振源的数量，降低模块复杂性和成本。

Claims

1.一种电子不停车收费短程通讯系统中路旁单元的微波模块，其包括本振单元、发射单元、接收单元；其中：

所述的发射单元包括：

振幅键控(ASK)调制器，用于利用本振信号对发送的编码数据信号进行ASK调制。

多级放大器，用于放大ASK调制信号的功率，满足数据信号的增益要求；

多个带通滤波器，用于对信号进行滤波；

其特征在于：

所述的本振单元包括：

一晶体振荡器，用于产生PLL的参考频率；

一PLL模块，用于在PLL参考频率下操作并产生收发单元共用的本振频率；

多个微波放大器，用于放大PLL模块产生的本振频率；

一功率分配器，用于将PLL产生的本振频率分配为两路，通过两路带通滤波器滤波和驱动放大器放大后分别提供给发射单元和接收单元；

所述的接收单元包括：

多个带通滤波器，用于对接收到的微波信号进行滤波，得到需要的DSRC频率的微波信号；

多级低噪声放大器，用于对滤波器输出的DSRC频率微波信号进行放大；

一I/Q下变频器，用于将低噪声放大器输出的微波信号和本振信号进行混频，得到两路相位相差90度的数据输出信号。

2、根据权利要求1所述的一种电子不停车收费短程通讯系统中路旁单元的微波模块，其特征在于，所述的I/Q下变频器包括一第一乘法器、一第二乘法器以及一移相器，所述的低噪声放大器输出的微波信号分别输入到第一乘法器、第二乘法器，所述本振单元输出的本振信号分别输出到第二乘法器的输入端和移相器的输入端，所述的移相器的输出端连接第一乘法器的输入端，所述第一乘法器、第二乘法器分别输出Q路信号和I路信号。

3、根据权利要求1所述的电子不停车收费短程通讯系统中路旁单元的微波模块，其特征在于，所述的晶体振荡器为温补压控振荡器。