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ETC系统左手电控扫描圆极化漏波天线的研究

李忻媛  
【摘要】:ETC(Electronic Toll Collection)系统,即电子不停车收费系统,是一种可以实现车辆不停车而自动进行电子收费的智能交通系统。通过路侧接收天线与车载标签天线之间进行专用短程通信,自动识别车辆信息,交换获取收费数据并通过网络进行处理,实现不停车自动收费,是基于现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机网络技术等高新技术的全自动电子收费管理系统。 近年来,电控波束扫描天线技术引起了广大研究人员的关注,以其优越的特性在包括雷达系统、智能系统及移动通信等方面应用前景广阔。将电控波束扫描天线应用于ETC系统中,可以解决目前的固定波束ETC系统中容易形成跟车干扰和通信区域单一的问题。使用微带漏波天线实现电控波束扫描,更具有低剖面、结构简单、易于匹配、易于实现电控波束扫描等优越的特性。基于复合左/右手传输线理论,本文设计了2种能够实现电控波束扫描的适用于ETC系统的圆极化微带漏波天线。 第一种是在传输线一侧加载贴片的微带漏波天线。此天线通过加载切角的方形贴片实现右旋圆极化辐射,通过在每两个贴片单元之间的传输线上以及单元与地之间加载串联及并联变容二极管来实现复合左/右手结构,当调整变容二极管的直流偏置电压时,天线的主波束可以在固定频率5.8GHz下从0°到-21°进行扫描。这种天线虽然只能在半平面内进行波束扫描,但其具有增益高、辐射效率较高、直流偏置电路简单、圆极化性能稳定的优越特性,可以在实际中广泛应用。为使此天线实现双向波束扫描,本文还设计了单刀双掷开关式的馈电网络,将2个同为右旋圆极化辐射、分别能在两个半平面内进行波束扫描的天线相连,通过控制直流偏置电压的极性来控制开关的通断方向,从而实现波束扫描方向的选择。 第二种是复合左/右手传输线式的微带漏波天线。将传统微带漏波天线的传输线分割成19个周期性的正方形单元,在每两个单元之间和每个单元与地之间加载变容二极管实现复合左/右手结构,并将每个单元进行切角实现右旋圆极化辐射。当变容二极管的直流偏置电压增大时,天线的主波束可以从-20°向+35°逐渐变化,能够实现在两个半平面内的双向波束扫描,扫描范围达到55°。此天线的优点是可以实现双向波束扫描,但不足之处是辐射效率较低,不易加工制作。


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