專利名稱：車用通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個安裝在一輛車上供ETC(電子收費機)這類通信系統(tǒng)使用的車用通信設(shè)備。
兩類通信方法可以應(yīng)用于這類系統(tǒng)。一類方法是主動方法，其中該車用通信設(shè)備自動將一個上行鏈路信號發(fā)送到該路旁設(shè)備，而該路旁設(shè)備則以一個不同的頻率向該車用通信設(shè)備發(fā)送一個下行鏈路信號。另一類方法是被動方法，這種方法通過調(diào)制該下行鏈路信號的載波信號而送回該上行鏈路信號。
圖4的方框圖表示被動方法所用的相關(guān)技術(shù)的車用通信設(shè)備的一個典型結(jié)構(gòu)。圖4所示的一個車用通信設(shè)備100通過某個接收器天線102接收由某個路旁設(shè)備(未示出)發(fā)送的一個下行鏈路信號110。然后該接收到的下行鏈路信號110由一個分頻網(wǎng)絡(luò)20供給一個混頻器120以及一個檢波器40。
按某個指定頻率發(fā)送的下行鏈路信號110的載波被一個發(fā)送到車用通信設(shè)備100的詢問器信號調(diào)制。在檢波器40中，檢波器40檢測來自分頻網(wǎng)絡(luò)20的下行鏈路信號110，并提取來自路旁設(shè)備的詢問器信號。
由檢波器40提取的詢問器信號被輸入到一個啟動檢測器50。啟動檢測器50具有電源供電，以便能在作為供電電源的車輛電池所產(chǎn)生的某個固定電壓下維持連續(xù)的運行。當(dāng)來自檢波器電路40的信號輸入超過某個指定的功率域限時，換句話說，當(dāng)認(rèn)定該車輛(車用通信設(shè)備100)已經(jīng)進入可以與該路旁設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信的某個區(qū)域時，一個解調(diào)器60和一個控制電路70就直接連接到某個供電電源80，一個接通這些供電電源的啟動信號被輸出，解調(diào)器60和控制電路70便被啟動。
當(dāng)由檢波器40檢測到的詢問器信號被輸入到按上述過程啟動的解調(diào)器60時，該詢問器信號被轉(zhuǎn)換成為一個數(shù)字信號并同時被放大。經(jīng)解調(diào)器60如此處理后，該詢問器信號也被輸入到控制電路70進行處理。
另一方面，在包含該下行鏈路信號中詢問器信號的周期之后的只發(fā)送包含該載波信號部分的周期內(nèi)，控制電路70向該路旁設(shè)備輸出一個響應(yīng)信號(調(diào)制信號)。
這一響應(yīng)信號被輸入到混頻器120，并對下行鏈路信號110(載波信號)進行調(diào)制，經(jīng)由分頻網(wǎng)絡(luò)20分支后送到混頻器120，并作為一個上行鏈路信號112向該路旁設(shè)備輸出(調(diào)制后的載波)。上行鏈路信號112被輸入到一個與接收器天線102分離安裝的發(fā)射天線104，并通過發(fā)射天線104被送到該路旁設(shè)備。
在車用通信設(shè)備100中，一個包含某種匹配電路132的放大器130被安裝在分頻網(wǎng)絡(luò)20和混頻器120之間。放大器130放大輸入到混頻器120的上行鏈路信號112的載波信號強度，并能夠增大發(fā)送到該路旁設(shè)備的上行鏈路信號112的場強?；祛l器120中通常使用晶體管。
在由晶體管構(gòu)成的混頻器120中，除了有一個混頻器信號輸入接頭122外，混頻器120還有一個輸入下行鏈路信號110的單獨輸入接頭124和一個輸出上行鏈路信號112的單獨輸出接頭126，所以存在許多接頭，從而不可能將車用通信設(shè)備100裝配成一個緊湊的電路。
而且在這一電路結(jié)構(gòu)中，接收器天線102也通過指定的發(fā)射通道被連接到輸入接頭124這一側(cè)，而天線104則被連接到與接收器天線102分離的輸出接頭126一側(cè)，所以必須安排一個規(guī)定的空間間隔來保持天線102和104彼此隔離。由于必須以某個規(guī)定的相互間隔來安裝天線102和104，所以限制了車用通信設(shè)備100電路結(jié)構(gòu)可能被簡化的程度。
根據(jù)本發(fā)明，一個車用通信設(shè)備具有一個通信天線和一個調(diào)制電路。該調(diào)制電路通過調(diào)制一個由該天線從該路旁設(shè)備接收到的下行鏈路信號來產(chǎn)生一個發(fā)送到某個路旁設(shè)備的上行鏈路信號。具體地講，該調(diào)制電路按照某個調(diào)制信號的一個輸入來變化地設(shè)置阻抗，并根據(jù)該變化的阻抗來調(diào)制由該天線輸入的下行鏈路信號，以便產(chǎn)生并向該天線反射該上行鏈路信號。
具體實施例方式
本實施例的一個被動型車用通信設(shè)備能夠用于可與安裝在該車輛駕駛通道附近的某個路旁設(shè)備進行雙向通信的系統(tǒng)，譬如GPS、VICS、ETC，也能夠用于借助與某個路旁設(shè)備通信而使車輛停泊在指定車位的停車控制系統(tǒng)。這一車用通信設(shè)備可以被牢固地安裝到該車輛的前牌照(未示出)。
更特別的是，本實施例的車用通信設(shè)備還包括一個能用作該牌照前部密封的外殼，就是說，一個外殼至少其中一部分是由無線電波發(fā)送材料構(gòu)成，或者一個外殼至少由一個暴露在該外殼(未示出)之外的發(fā)射元件12構(gòu)成、并能牢固地安裝到位于該外殼內(nèi)部的前牌照上。
在

圖1中，圖1所示的一個車用通信設(shè)備1包括一個通信天線10、一個分頻電路20、一個混頻器30、一個檢波器40、一個啟動檢測器50、一個解調(diào)器60、一個控制電路72和一個供電電源82，由安裝在某個芯片(未示出)上的某個電池(譬如紐扣型鋰電池)構(gòu)成的一個電源82產(chǎn)生一個固定的電壓，該芯片則包括構(gòu)成上述各電路的電路。
分頻電路20、檢波器40、啟動檢測器50和解調(diào)器60均與圖4所述相同，所以標(biāo)以相同的參考數(shù)碼，對它們的解釋則被省略或者簡化。下面的說明主要解釋與圖4所示相關(guān)技術(shù)的車用通信設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)。
本實施例的車用通信設(shè)備1只包括一個天線10。車用通信設(shè)備1的天線10包括一根連接在兩個發(fā)射元件12和分頻電路20之間的饋線14。本實施例利用一個5.8GHz的無線電波作為該路旁設(shè)備與車用通信設(shè)備1之間雙向通信的載波信號。兩個發(fā)射元件12的安裝應(yīng)使它們有一個為該載波信號(RF)波長λ的1/2的相互間隔λ/2以便在天線10通信方向上保持最高增益。
一個詢問器信號對一個由該路旁設(shè)備產(chǎn)生的載波信號進行調(diào)制，所得的一個下行鏈路信號114被送到車用通信設(shè)備1，經(jīng)天線10接收，并當(dāng)由分頻電路20提供時直接輸入到混頻器30?；祛l器30由一個肖特基(Schottky)二極管32、一個電容器34和一個阻抗設(shè)定器36構(gòu)成?；祛l器30的一端連接到分頻電路20，另一端連接到控制電路72。
在圖1所示的構(gòu)成混頻器30的這些部件中，阻抗設(shè)定器36的位置最靠近分頻電路20。肖特基二極管32的陰極被連接到分頻電路20的輸出側(cè)，陽極被接地。一根導(dǎo)線的一端將肖特基二極管32的陰極連接到阻抗設(shè)定器36，另一端則將它連接到控制電路72。連接肖特基二極管32與控制器72的導(dǎo)線一端被接地，而沿該導(dǎo)線的某個部分又在電容器34處被接地。
下面用圖2和圖3所示的時序曲線圖來解釋車用通信設(shè)備1與該路旁設(shè)備進行雙向通信的運行情況。
如圖2(a)所示，在由該路旁設(shè)備發(fā)送到車用通信設(shè)備1的下行鏈路信號114與由車用通信設(shè)備1發(fā)送到該路旁設(shè)備的上行鏈路信號116中，該路旁設(shè)備發(fā)送到車用通信設(shè)備1的下行鏈路信號114是在詢問器信號周期Tint中由該路旁設(shè)備連續(xù)產(chǎn)生并被詢問器信號114a調(diào)制的一個載波信號(5.8GHz)，詢問器信號周期Tint位于詢問器和響應(yīng)信號周期Tres之間，并且二者沿一個時間軸交替出現(xiàn)。
多個路旁設(shè)備相鄰安裝，當(dāng)它們的路旁通信區(qū)域的某部分互相重疊時，詢問器信號114a的發(fā)送定時可以在該多個路旁設(shè)備的詢問器信號周期Tint(相當(dāng)于圖2(a)中虛線所示的周期)內(nèi)移動，或者可以發(fā)送一個不同的載波信號頻率，以使得安裝在一輛車上的車用通信設(shè)備1只與該指定的路旁設(shè)備通信。
當(dāng)該車輛(車用通信設(shè)備1)接近某個能與該路旁設(shè)備進行雙向通信的通信區(qū)域，而且啟動檢測器50已確認(rèn)接收自詢問器信號114a、并輸入到檢測器50的信號功率已經(jīng)超過某個規(guī)定域限時，解調(diào)器60和控制電路72就會在那個時刻t1直接被連接到供電電源82，啟動檢測器50輸出的一個啟動信號118則接通它們(60和72)的電源(圖2(b))。
從時刻t1往后，由檢波器40提取并輸入到解調(diào)器60的詢問器信號114a被轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字信號，經(jīng)放大后再被輸入到控制電路72進行處理(圖2(c))。
在對詢問器信號114a進行輸入處理后的應(yīng)答信號周期中，控制電路72輸出應(yīng)答信號116a(調(diào)制信號)來作為該路旁設(shè)備的一個偏置電壓(更準(zhǔn)確地說，是偏置電壓的變化)，它(偏置電壓)被輸入到混頻器30(圖2(d))。
當(dāng)該調(diào)制后的信號被作為一個偏置電壓輸入到肖特基二極管32時，肖特基二極管32的阻抗隨該施加的偏置電壓而變化。在混頻器60中，該應(yīng)答信號周期中的這一阻抗變化被用來對下行鏈路信號114進行調(diào)制(換句話說，該下行鏈路信號僅僅是由某個載波信號構(gòu)成的一個信號)。
更具體地說，在這個實施例中，從控制電路72施加到肖特基二極管32的偏置電壓不發(fā)生變化，在沒有應(yīng)答信號輸入的周期內(nèi)(圖3中到達時刻T1前的周期)，從天線10看到的混頻器30的阻抗完全被反射到天線10一側(cè)而不產(chǎn)生變化，實際上不存在對下行鏈路信號114的調(diào)制。
換句話說，在這種情況下從天線1 0一側(cè)輸入的下行鏈路信號114(圖3(a))在天線10一側(cè)被肖特基二極管32部件完全反射而不發(fā)生變化，幾乎不進行任何調(diào)制而作為上行鏈路信號116(時刻T1之前的上行鏈路信號1 16，見圖3(c))從天線10部件輸出到路旁設(shè)備。
不過，這時開始向肖特基二極管32輸入一個偏置電壓(偏置電壓的變化量)來作為該應(yīng)答信號，在肖特基二極管32的阻抗發(fā)生變化的周期內(nèi)(圖3中時刻T1至T2的周期)，從天線10一側(cè)看到的混頻器電路30的阻抗只是變化到下行鏈路信號114相位的一個規(guī)定值，并完全被反射到天線10一側(cè)。
換句話說，在這種情況下，當(dāng)來自天線10一側(cè)的下行鏈路信號114被肖特基二極管32部件完全反射時，該相位按照該應(yīng)答信號調(diào)制，并且(該下行鏈路信號)從天線10被作為上行鏈路信號116(圖3(c)中時刻T1至T2周期的上行鏈路信號116)輸出到該路旁設(shè)備。
本實施例的車用通信設(shè)備1連同混頻器電路30中的阻抗設(shè)定器36一道安裝，以使得下行鏈路信號114在時間T1至T2被調(diào)整得近似為180°相位調(diào)制(相位反轉(zhuǎn))。換句話說，因為對從該應(yīng)答信號的輸入接收到的肖特基二極管32中的阻抗變化有一個特別的限制(由于肖特基二極管32的特性)，所以當(dāng)混頻器30僅僅由肖特基二極管32構(gòu)成時，對下行鏈路信號114的相位調(diào)制量也有一個特定的限制。
不過，如果像本實施例一樣，混頻器電路30包括由某種分布式固定電路或集中(集總)式固定電路構(gòu)成的一個阻抗設(shè)定電路36，那么當(dāng)肖特基二極管32的阻抗隨應(yīng)答信號的輸入而變化時，混頻器30中的阻抗變化就可以被設(shè)定為一個希望的預(yù)定量而不必依賴于肖特基二極管32的特性。譬如在本實施例中，混頻器30的阻抗值可以被設(shè)定得使下行鏈路信號114能接受一個近似180°的相位調(diào)制。
在混頻器30中，電容器34被安裝在肖特基二極管32和控制電路72之間的某一點。所以，從天線10一側(cè)輸入到混頻器30的高頻(5.8GHz)下行鏈路信號114就被阻擋而不能進入控制電路72這一側(cè)。
因而車用通信設(shè)備1利用該偏置電壓(偏置電壓的變化量)來調(diào)制下行鏈路信號114(載波信號)，而控制電路72則向肖特基二極管32輸出作為調(diào)制信號。
特別是在這個實施例中，肖特基二極管32的陰極部分被接到連接控制電路72與肖特基二極管32的導(dǎo)線的一端。一個反向偏置電壓由控制器72施加到肖特基二極管32來作為該調(diào)制信號。
所以，當(dāng)車用通信設(shè)備1中的控制部件72將該調(diào)制信號輸入到肖特基二極管32時，只有一個數(shù)量極小的電流流到肖特基二極管32，因而與采用由晶體管構(gòu)成的混頻器20來調(diào)制該下行鏈路信號的相關(guān)技術(shù)車用通信設(shè)備100相比，混頻器30中調(diào)制下行鏈路信號114時消耗的電能數(shù)量無疑得到降低。
在車用通信設(shè)備1中，調(diào)制下行鏈路信號114時所需的電能與該相關(guān)技術(shù)相比得到降低。所以構(gòu)成供電電源82基本組件的、安裝在組成車用通信設(shè)備1的芯片上的電池可以做得很小，因而構(gòu)成車用通信設(shè)備1的電路也可以按同樣的程度做得很小。
而且，在車用通信設(shè)備1中，混頻器30產(chǎn)生的作為上行鏈路信號116的信號所通過的通道與下行鏈路信號114到混頻器30的輸入通道相同，并且上行鏈路信號被反射到天線10一側(cè)并被輸出。混頻器30中上行信號116的輸出接頭和下行鏈路信號114的輸入接頭共同使用一個接頭，所以與混頻器120中上行鏈路信號的輸出接頭和下行鏈路信號的輸入接頭作為獨立接頭處理的車用通信設(shè)備100的結(jié)構(gòu)相比，車用通信設(shè)備1的電路可以做得很小而同時保持滿意的通信性能。
車用通信設(shè)備1還共同使用一個天線10作為下行鏈路信號114的接收器天線和上行鏈路信號116的發(fā)射器天線。所以，本實施例的車用通信設(shè)備1的電路可以做得很小而同時保持滿意的通信性能。
在車用通信設(shè)備1中，天線10包括兩個安裝得彼此相隔λ/2的發(fā)射元件12(λ載波信號的波長)，所以與相關(guān)技術(shù)車用通信設(shè)備100中只有一個輻射元件的天線102和104相比，天線增益得到改善。因此，與相關(guān)技術(shù)的車用通信設(shè)備100不同，盡管沒有連帶安裝一個放大該上行鏈路信號無線電波強度的放大器，但車用通信設(shè)備1仍然可以滿意地將上行鏈路信號116發(fā)送到該路旁設(shè)備。從而，構(gòu)成車用通信設(shè)備1的電路可以做得更小，小到可以省去該放大器的程度。
車用通信設(shè)備1被附裝到前牌照，所以舉例來說，與附裝到前窗玻璃內(nèi)側(cè)儀表板的相關(guān)技術(shù)車用通信設(shè)備100不同，車用通信設(shè)備1與該路旁設(shè)備之間不存在引起天線增益下降的前檔風(fēng)玻璃。因而當(dāng)該車輛向前運動時，車用通信設(shè)備1的位置正處于車輛前進方向的(車輛)邊緣。
所以，由于在該路旁設(shè)備與車用通信設(shè)備1之間沒有前窗玻璃，就可以獲得該路旁設(shè)備與車用通信設(shè)備1之間滿意的雙向通信，這是因為該路旁設(shè)備變得與向前運動的車輛的前部更為接近，從而該路旁設(shè)備與車用通信設(shè)備1之間的通信距離也可以按這個程度被設(shè)定得更短。
本發(fā)明不受這個實施例的限制，它能夠以各種不同的形式來實現(xiàn)。
當(dāng)然也可以采用其他類型的二極管代替肖特基二極管32來作為該阻抗可變的調(diào)制裝置。不過，當(dāng)該車用通信設(shè)備利用高頻無線電波(5.8GHz等等)進行通信時，除了具有優(yōu)良高頻特性的肖特基二極管32外，最好能夠利用PIN二極管這樣的二極管來作為該阻抗可變的調(diào)制裝置。
具有兩個發(fā)射元件12作為增益放大器裝置的天線10可以具有三個或更多的發(fā)射元件12。車用通信設(shè)備1中的發(fā)射元件12通常采用玻璃纖維環(huán)氧樹脂制造，不過為了改進天線10的增益，發(fā)射元件12也可以用某種特氟隆襯底制造。
車用通信設(shè)備1可以被附裝到后牌照。將它附裝到后牌照，那么當(dāng)這輛車向后運動時，車用通信設(shè)備1與安裝在這輛車后方某個位置的一個路旁設(shè)備之間的通信距離可以被縮短，短到該路旁設(shè)備與車用通信設(shè)備1能夠滿意地進行雙向通信的程度(縮短到更短的距離)。
權(quán)利要求
1.一個車用通信設(shè)備，它具有一個天線；和一個調(diào)制裝置，該調(diào)制裝置通過對一個下行鏈路信號進行調(diào)制而產(chǎn)生一個發(fā)送到某個路旁設(shè)備的上行鏈路信號，該下行鏈路信號則由該通信天線接收自該路旁設(shè)備，其中該調(diào)制裝置具有一個阻抗可變的調(diào)制裝置，用于按照某個調(diào)制信號的一個輸入使其阻抗發(fā)生變化，并按照該變化的阻抗來調(diào)制從該天線輸入的下行鏈路信號，以便產(chǎn)生和反射一個上行鏈路信號到該天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車用通信設(shè)備，其中該阻抗可變的調(diào)制裝置是二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的車用通信設(shè)備，其中該調(diào)制裝置還具有一個阻抗設(shè)定裝置，當(dāng)該二極管的阻抗隨該調(diào)制信號的輸入而變化時，它將該調(diào)制裝置中的阻抗變化量設(shè)定為一個預(yù)定的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項的車用通信設(shè)備，其中該天線具有一個增益放大器裝置，用于增大該上行鏈路信號的無線電波強度，以便從該天線發(fā)送到該路旁設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項的車用通信設(shè)備，其中該天線被附裝到一輛車的牌照上。
全文摘要
在一個車用通信設(shè)備(1)中，一個調(diào)制電路(30)包括一個肖特基二極管(32)、一個電容器(34)和一個阻抗設(shè)定電路(36)。車用通信設(shè)備(1)的配置使得它能從某個控制電路(72)輸入一個反向偏置電壓來作為對該肖特基二極管下行鏈路信號的一個調(diào)制信號，并能降低在該下行鏈路信號調(diào)制過程中所需要的電能消耗。一個接頭被同時用作該下行鏈路信號的輸入接頭和該上行鏈路信號的輸出接頭，一個天線(10)被同時用作一個下行鏈路信號接收器天線(12)和一個上行鏈路信號發(fā)射器天線(12)。
文檔編號H04B7/00GK1405989SQ0213156
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者櫻井卓, 小西吉宗 申請人:株式會社電裝