电子不停车收费技术综述

电子不停车收费(ETC)是智能交通系统(ITS)的重要组成部分,5.8 GHz已成为国际ETC系统的主流频段.我国2007年颁布的国家标准也规定了中国ETC系统使用5.8 GHz通信频段.从我国ETC技术标准出发,阐述了5.8 GHz ETC系统构成和实现原理,综述并分析了5.8 GHz ETC系统的关键技术,指出了5.8 GHz ETC技术今后的研究方向和发展趋势.     

ETC系统中功分比可变的双频正交功分器

文中提出一种可用于多波束电子不停车收费(ETC)系统的新型正交Hybrid耦合器.为适应ETC系统的不同频段应用,该新型正交耦合器设计为覆盖两个常用的ETC系统工作频段:2.4 GHz(2.2~2.6 GHz)和5.8 GHz(5.5~6.0 GHz).该耦合器在上述两个频带上具有不同的功率分配特性——在2.4GHz频段为等比例正交输出,在5.8GHz频段则是在0.6~7.3d B范围内的正交输出.文中提出的正交功分器具有频带宽度大、电路尺寸小的优点.实物测试和仿真数据吻合良好,说明该功分器是有效的.     

一种具有ISM频段阻带特性的超宽带天线

为了降低 5.725-5.850 GHz 的窄带 ISM (Industrial Scientific Medical)频带信号对超宽带(UltraWideband)信号传输的影响,设计了一种新型的小型平面印刷超宽带天线,该天线由50 Ω同轴线馈电,在3.1-10.6 GHz的频带内具有良好的谐振效果和方向性.对该天线进行陷波处理,设计了一个近似U型的陷波槽,对陷波槽陷波原理进行了分析,并且对陷波槽的尺寸进行了优化,实现了在5.8 GHz 的ISM频段的阻带特性.仿真和测试结果均表明,带宽覆盖了3.1-10.6 GHz,测试表明实际的带阻频段为5.6-6.2 GHz,覆盖了频率为5.725-5.850 GHz的ISM频段.此天线可适用于5.8 GHz信号干扰的超宽带应用环境.     

OFDM调制技术在矿井巷道中的通信性能仿真分析

基于所建立的Nakagami分布矿井巷道宽带统计分段信道模型,研究了在2.4 GHz和5.8 GHz这2个典型UHF频段下正交频分复用调制技术在矿井巷道中的宽带无线通信性能.在相同的信噪比下,当原始数据速率固定和矿井巷道信道环境相同时,载波频率为5.8 GHz时OFDM系统的误码率性能较载波频率为2.4 GHz时好;载波频率为2.4 GHz和5.8 GHz的OFDM系统都具有良好的抗脉冲干扰特性;多普勒频移对矿井巷道OFDM系统的误码率性能有严重影响,对载波频率为5.8 GHz系统误码率性能的影响较2.4 GHz时严重.     

一种应用于WLAN/WIMAX的三频微带天线

文章设计了一个应用于WLAN(Wireless Local Area Networks)和WIMAX(Worldwide interoperability for Microwave Access)领域的具有三频带特性的微带天线.天线利用多分支形式来实现多频带特性,其结构包括印刷在介质板正面的一半圆形贴片、矩形环及一个领结形单元,在介质板背面的接地板采用非均匀结构,并在接地板上沿增加了矩形贴片用于改善阻抗匹配.通过仿真设计表明该天线在三个设计频段内达到理想的带宽并具有较好的全向辐射特性,分别在2.4GHz的频段带宽达到9%(2.39GHz-2.6GHz),在3.5GHz的频段达到10%(3.29GHz-3.64GHz),在5.8GHz频段达到8%(5.75GHz-6.03GHz),且天线各频段性能可独立控制.天线具有较小的结构尺寸为31mm×18mm×1.6mm.最后,对天线进行了加工并测试,测试结果与仿真结果吻合良好.     

浅谈高速公路5.8GHz多义性路径标识站设计

截止至2018年3月底我国ETC联网历程超过13万km,全国ETC用户达6400万。随着我国高速公路路网规模不断扩大,联网收费区域内的环状路网结构日益复杂,目前的433MHz级GSM移动通信技术的多义路径识别系统成功识别率不高,未能达到交通运输部要求的"单点系统标识成功率不小于99.5%"。而基于5.8GHz的国标DERC技术已经非常成熟,多义路径识别系统采用基于5.8GHzDSRC技术实现ETC和MTC车辆标识,能够实现高速公路车辆通行费征收、拆分模式由现在的"最短路径收费、交通概率拆分"逐步过渡到"实际路径收费、精确拆分"。解决各高速公路运营管理单位之间的通行费拆分矛盾,进一步提升联网收费的科学性和拆分的准确性。本文以介绍四川省绕城高速5.8GHz多义性路径标识站设计为例,介绍了标识站的设计思路、设计流程以及在设计中应注意的问题。     

应用于WLAN的双频微带天线

本文提出了一种应用于WLAN的双频微带天线,工作于2.4GHz和5.8GHz。采用阵列天线,设计的结构进行优化仿真。仿真结果分别在2.32～2.51GHz频段和5.12～5.9GHz频段内,带宽分别达到了180M和900M,覆盖了无线局域网（WLAN）频段。     

5.8 GHz室外环境传播特性分析

为了给下一代无线通信系统(B3G:eyond 3G)参数设计提供参考以及为算法仿真提供信道建模,针对国内城市室外环境不同的传播场景,在5.8 GHz频段和20 MHz信道带宽的测量条件下,进行了室外信道测量和研究.根据测量数据统计分析,.8 GHz频段路径损耗指数在视距通信(LOS:ine of Sight)时为2.53,在非视距通信(NLOS:o Line of Sight)时为3.3～3.8;同时,对COST231-WI路径损耗模型进行了修正,考虑到阴影衰落的影响,修正后的模型能较准确地预测接收功率,为系统覆盖范围预测提供参考.均方根时延扩展(Root Mean Square Delay Spread)的累积概率为0.9时,在0.5～0.8μs之间变化.均方根角度扩展(RMS Azimuth Spread)主要由发射天线位置和传播环境决定.     

基于SIR结构的双频宽带耦合器

针对传统双频耦合器工作带宽窄的问题,提出了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)的双频宽带分支耦合器设计方法.通过调节SIR的阻抗,可以在工作的双频段(高低频段)上灵活地调节耦合器谐振频率的位置和耦合器的带宽.最后设计并加工了一个工作在2.20和5.50GHz的双频宽带3 dB分支耦合器.该耦合器覆盖了全球移动通讯系统的1.80GHz频段和无线局域网系统的2.45、5.25、5.80 GHz频段.测量结果与仿真结果吻合良好,验证了文中双频宽带耦合器设计方法的有效性.     

一种新型缺陷地结构的双陷波超宽带天线

针对超宽带系统易受窄带信号干扰的问题,设计了一种新型双陷波平面超宽带(UWB)天线,地板采用新型的缺陷地结构(DGS)扩展带宽,通过在八边形天线的辐射贴片上加载2个U形槽实现了3.4~3.9 GHz和5.2~5.8 GHz频段内的双陷波特性,并在馈线上加载枝节改善天线的陷波特性.利用仿真软件研究了2个U形槽对陷波特性的影响,分析了天线的方向图和增益特性,并将其加工成实物.仿真和测试结果表明,该天线形状新颖,结构简单,性能优良,易于集成,能够广泛应用于超宽带无线通信设备中.     

隧道环境下1.8 GHz无线信道测量与分析

基于多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)技术的地铁长期演进系统(long term evolution-metro, LTE-M)将在下一代城市轨道交通列车控制系统中得以应用.由于LTE-M工作于1.8 GHz频段,因此研究在隧道环境下1.8 GHz频段的传播特性非常重要.利用宽带扩频序列以及虚拟MIMO方法,测量并分析了隧道内1.8 GHz频段自由天线的路径损耗、均方根(root mean square, RMS)时延、MIMO容量等传播特性.结果表明:在隧道环境下1.8 GHz频段的路径损耗因子低于自由空间内的路径损耗因子;隧道横截面积的变化会影响电磁波的传播特性; MIMO天线阵规模越大,容量越大;天线间距的变化会引起MIMO容量的变化.     

应用于WiMAX频段和C波段具有带阻特性的超宽带单极子天线的研究

为降低窄带信号对超宽带的干扰,对具有带阻特性的超宽带天线进行了研究,提出了1种对Wi MAX频段和C波段具有带阻特性的超宽带单极子天线.天线由馈电网络、缺陷型辐射贴片及部分接地板组成,通过在天线的矩形辐射单元上刻蚀出宽度不同的十字形槽及I形槽,使得天线在3.3-3.7 GHz及3.7-4.2 GHz频段出现阻带,有效抑制了Wi MAX无线通信(工作频段为3.3-3.7 GHz)和C波段卫星通信(下行频段为3.7-4.2 GHz)等两种窄带信号对超宽带的干扰.天线尺寸为28×25×1.6 mm3,仿真分析结果表明,天线带宽为3.09-10.71GHz,其合成阻带为3.3-4.5 GHz,包含了3.3-3.7 GHz及3.7-4.2 GHz两个频段,实现了辐射方向图H面的全向特性和E面稳定性.     

具有曲折对称臂结构的三频单极子天线设计*

设计了一款可以工作与WLAN/WiMAX领域的、具有对称臂的三频单极子天线。天线由两个对称的折叠臂和不规则的接地板组成;其中,两个对称的折叠臂分别产生了2.4 GHz,3.5 GHz和5.8 GHz频段。使用不规则接地板可改善天线的阻抗匹配,天线通过SMA接头采用50欧的微带线进行馈电。天线在2.4 GHz处的带宽为7.5%(2.3~2.48 GHz),在3.5 GHz处的带宽为5%(3.41~3.58 GHz),在5.5 GHz处的带宽为6.5%(5.54~5.9 GHz),且天线在各个频段处有良好的全向辐射特性。最后,在仿真的基础上加工制作出实物并进行了测试,测试结果和仿真结果大致吻合,可以用到实际的无线通信中。     

一种低剖面带宽增强型基片集成波导背腔缝隙天线

本文在基片集成波导腔体结构的基础上,结合共地共面波导结构,提出了一种低剖面带宽增强型背腔缝隙天线.本天线兼具传统金属波导缝隙天线辐射效率高、功率容量大以及传统微带缝隙天线体积较小的优点,同时还具有了低剖面、重量轻、易于与平面电路集成的特点.仿真结果显示,该天线中心工作频率为5.8GHz,最大增益6.9dBi,相对带宽2.25％,完全覆盖5.8GHz频段,适用于RFID应用.     

双频段射频识别印刷天线

提出一种新型结构的双频段射频识别(RFID)印刷天线.该天线由共面波导(CPW)馈电,工作于2.45 GHz和5.80 GHz 两个RFID频段.实测的阻抗带宽在2.45 GHz和5.80 GHz两个频段处,分别达到了32.0%和9.8%.该天线结构简单,尺寸为40 mm×40 mm,易与有源器件和微波单片集成电路集成在一起.最后,给出了该天线的详细设计及试验结果,并进行了讨论.     

基于信道测量的3～6GHz城市环境传播特性研究

3.35 GHz、4.9 GHz和5.4 GHz是我国5 G移动通信系统的候选频段,目前这些频段在城市宏小区场景下的无线信道特性研究较为少见。文中在西安高陵区典型室外宏小区环境下对上述候选频段进行了信道测量和建模分析。结合安捷伦E4438C信号源和泰克RSA 6114实时频谱仪,设计搭建了基于扩频相关法的信道探测系统,提取分析得到了视距和非视距环境下各频段的路径损耗模型和均方根时延扩展。实测结果表明,3.35 GHz、4.9 GHz和5.4 GHz的路损指数与城市环境典型值吻合较好,通过与ITU M.2135模型对比,发现实测模型与ITU M.2135的非视距模型基本吻合,与视距模型存在差异性。各频段的均方根时延扩展均较好地服从Log-Normal分布。该研究为5 G关键技术性能评估,以及室外无线通信网络的规划和优化提供了理论基础。     

应用于WLAN/WiMAX的小型化全向三频天线

提出了一种新型的三频天线,该天线可同时工作在WLAN(2.45 GHz,5.15-5.85 GHz) 和WiMAX(3.5 GHz)三个频段,在相应的工作频段内回波损耗小于-10dB。此天线实现了高度仅10mm,宽度仅13mm的小型化设计。天线在其H面实现了全向辐射,适合移动环境中使用.     

阻带可控陷波超宽带天线的设计与时域分析

针对传统陷波结构只能在单个频点上实现陷波的局限性,文中通过使用开路槽线方法,提出和实现了一种阻带带宽可控且矩形度良好的微带馈电陷波超宽带天线.通过在超宽带天线U形辐射贴片上添加两个L形开路槽线和在馈线端添加一个U形槽线来实现陷波特性,通过调节两个L形开路槽线与U形辐射贴片的耦合间距来控制陷波阻带的带宽.除了阻带5.1～5.8GHz频段之外,该天线在3.1～10.6GHz超宽带频段内获得了很好的宽带阻抗匹配.文中还对该陷波超宽带天线进行了时域分析,计算了天线相关系数和脉冲宽度拉伸比.测量与仿真结果吻合良好,说明该陷波天线能有效地应用于超宽带系统.     

2.45 GHz与5.8 GHz双频柔性天线的设计

基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基体和有机硅导电银胶, 给出柔性双频微带天线的拓扑结构及制备2.45 GHz与5.8 GHz柔性可穿戴单极子双频天线流程, 并优化天线结构, 对天线性能进行实测表征. 结果表明, 仿真与实测结果基本一致, 双频天线在中心频率2.45 GHz和5.8 GHz处的回波损耗分别为-26 dB和-28 dB.     

利用图像处理系统实现高速公路智能收费管理的新思路

电子不停车收费(ETC)可以极大地促进我国公路交通收费的发展并且还能大大改善我国公路交通状况。然而由于ETC系统的建设投资巨大,区域联网收费情况错综复杂,造成我国ETC的发展并不顺利。本文提出采用AVI图像处理技术对ETC系统的信息采集部分进行优化,通过先进的数据传输技术实现ETC后付费的解决方案,能够达到降低ETC投资成本,并且有利于将来的市场推广和系统的运营维护。