一种复合天线和车载电子标签的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种复合天线和车载电子标签。
【背景技术】
[0002] 随着智能交通系统的发展，电子不停车收费(Electronic Toll Collection，ETC) 系统被广泛应用在高速、隧道、停车场等收费出入口，取代人工收费，提高收费效率，有效地 缓解拥堵问题，同时降低了有害气体排放。ETC系统通过安装于收费站车道上的路侧单元 (Road-Side Unit，RSU)和安装于车辆上的车载电子标签(On Board Unit，0BU)之间进行无 线通信和信息交换实现不停车收费。
[0003] 目前，高速公路不断建设以及我国目前实施高速公路联网收费等实际情况，在公 路网结构变得错综复杂、路径多义性问题以及投资主体多元化的情况下，路径识别不仅涉 及到通行车辆如何计算通行费的问题，还涉及得将收入的通行费拆分给不同收费单位的问 题，关系到各条高速公路的合法利益，因此如果不考虑车辆实际行驶路径，仅依靠记录车辆 通过高速公路入口、出口信息，实施收费操作则显得不尽合理。因此，现有技术中在高速公 路联网收费中采用多义路径系统。
[0004] 实际应用中，多义路径识别系统基于433MHz的RFID技术，适用于路网复杂的多路 径路段，为高速公路收费系统提供准确可靠的车辆路径信息，从而进行准确通行费用计算。 为满足与ETC系统相关设备的兼容性，多义路径识别系统通常在传统型电子标签中增加 433MHz路径识别功能模块，使其兼具433MHz路径识别功能和国标OBU设备功能。但是，新增 加的433MHz路径识别功能模块不但会使电子标签的内部空间更加复杂，还会对5.8GHz天 线造成干扰，使各个天线的辐射性能受到影响。另外，由于电子标签周围的金属元器件、车 前窗玻璃也会对5.8GHz天线造成干扰，使其方向图、轴比、增益等性能带来恶化。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的其中一个目的在于提供一种复合天线和车载电子标签，以解决现有 技术中5.8GHz天线容易受到周围金属元器件、车前窗玻璃影响引起的性能恶化，以及新增 加的433MHz路径识别功能模块对5.8GHz天线造成的干扰。
[0006] 为实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了一种复合天线，包括:第一金 属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层，其中：
[0007] 所述第一金属层用于作为该复合天线的地平面；
[0008] 所述第一介质层覆盖在所述第一金属层的正上方；
[0009] 所述第二金属层覆盖在所述第一介质层的正上方，用于作为5.8GHz天线辐射片； [0010]所述第二介质层设置在所述第二金属层的正上方；
[0011]所述第三金属层设置在所述第二介质层的上面和/或下面，用于作为433MHz天线 辐射片以及复用为对5.8GHz天线辐射片所辐射电磁波的方向图进行重构的牵引片。
[0012]可选地，所述第二金属层与所述第三金属层相互平行，且位于所述第一介质层的 同一侧。
[0013] 可选地，所述第二金属层与所述第三金属层的垂直相对距离为2~20mm之间。
[0014]可选地，所述第二金属层与所述第三金属层的垂直相对距离为8.9mm。
[0015] 可选地，所述第三金属层为长方形、E形、缝隙式和蛇形中一种或者多种构成的天 线辐射片。
[0016] 可选地，所述第三金属层为蛇形辐射片，且该蛇形辐射片的有效工作频率为 429.8MHz~436MHz。
[0017] 可选地，所述第三金属层包括印刷在所述第二介质层两侧的多条螺旋导线，在每 一条螺旋导线的端点处设置有内壁覆有导电材料的导通孔，全部螺旋导线由导通孔连接成 一印制板螺旋天线。
[0018] 可选地，所述第二介质层为单层介质或多层介质。
[0019] 第二方面，本实用新型实施例还提供了一种车载电子标签，包括预处理电路，用于 对发送信号进行编码与调制以及对接收信号进行检波、整流、滤波与解码，还包括权利要求 上方所述的复合天线。
[0020] 可选地，上述车载电子标签还包括外壳;所述复合天线中第二介质层固定在所述 外壳上。
[0021] 本实用新型实施例通过将第三金属层作为433MHz天线辐射片单独设置在第二介 质层的侧面上，与第二金属层在空间上分离，从而降低了第一介质层上金属元器件以及 5.8GHz天线辐射片对433MHz电磁波信号的干扰;并且，该433MHz天线辐射片设置在5.8GHz 天线辐射片的正上方，且复用为5.8GHz天线辐射片的牵引片，对天线波束辐射方向进行重 构，抵消了车前窗玻璃及周围复杂环境对5.8GHz天线辐射片的辐射性能的影响，改善其3dB 波瓣方向图及轴比。本实用新型不仅减少了复杂电磁环境和车前窗玻璃对5.8GHz天线方向 图和增益的影响，还简化了增加功能后车载电子标签的结构，从而保障了车载电子标签的 工作效率。
【附图说明】
[0022] 通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不 应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
[0023] 图1是本实用新型实施例提供的一种复合天线的立体图；
[0024] 图2是图1所示复合天线A-A'方向上的侧视图；
[0025] 图3是微带天线覆盖单层介质示意图；
[0026] 图4是微带天线覆盖多层介质示意图；
[0027] 图5是本实用新型实施例提供的一种复合天线第三金属层的俯视图；
[0028] 图6是本实用新型实施例提供的一种复合天线中433MHz天线辐射片的回波损耗特 性Sl 1曲线不意图；
[0029] 图7是本实用新型实施例提供的一种复合天线中5.8GHz天线辐射片的方向图对比 图；
[0030] 图8是本实用新型实施例提供的一种复合天线中第三金属层的俯视图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0032] 本实用新型实施例提供了一种复合天线，如图1~图2所示，包括:第一金属层101、 第一介质层201、第二金属层301、第二介质层501和第三金属层401，其中：
[0033] 第一金属层101用于作为该复合天线的地平面；
[0034]第一介质层201覆盖在第一金属层101的正上方；
[0035]第二金属层301覆盖在第一介质层201的正上方，用于作为5.8GHz天线福射片； [0036]第二介质层501设置在第二金属层301的正上方；
[0037]第三金属层401设置在第二介质层501的上面和/或下面，用于作为433MHz天线福 射片以及复用为对5.8GHz天线辐射片所辐射电磁波的方向图进行重构的牵引片。
[0038]需要说明的是，本实用新型中的牵引片，是指该433MHz天线福射片感应5.8GHz天 线辐射片所发出的信号，并进行二次辐射，对5.8GHz天线辐射片所辐射的电磁波的方向图 及功率分布进行重构，以牵引该5.8GHz天线辐射片的方向图指向5.8GHz天线的正前方。 [0039]本实用新型实施例通过将第三金属层作为433MHz天线辐射片单独设置在第二介 质层的上面和/或下面，与第二金属层在空间上分离，从而降低了第一介质层上金属元器件 以及5.8GHz天线辐射片对433MHz电磁波信号的干扰；并且，该433MHz天线辐射片设置在 5.8GHz天线辐射片的正上方，且复用为5.8GHz天线辐射片的牵引片，对天线波束辐射方向 进行重构，从而抵消了车前窗玻璃及周围复杂环境对5.8GHz天线辐射片的辐射性能的影 响，改善该5.8GHz天线辐射片3dB波瓣方向图及轴比。本实用新型不仅减少433MHz天线辐射 片与5.8GHz天线辐射片之间的相互影响，还简化了提高了复合天线的工作效率。
[0040]实际应用中，第一金属层101、第一介质层201和第二金属层301设置在第一块PCB 电路板上，第二介质层501与第三金属层401设置在第二块PCB电路板上。第一 PCB电路板与 第二PCB电路板之间可以相互接触也可以实现空间分离，本领域技术人员可以根据具体使 用场景进行合理设置，本实用新型不作限定。
[0041 ]实际应用中，第二金属层301设置有5.8GHz天线辐射片。该5.8GHz天线辐射片还包 括馈线302，用于馈入5.8GHz信号。并且该5.8GHz天线辐射片为右上角方形切角的微带天线 形式，以实现右旋圆极化。
[0042]实际应用中，第三金属层401设置有433MHz天线辐射片。该433MHz天线辐射片设置 在车载电子标签内部结构中第二介质层501上，与第二金属层301实现空间分离，从而实现 与其他金属元器件以及5.8GHz天线福射片对该433MHz天线福射片福射的电磁波信号的干 扰。
[0043]为降低433MHz天线辐射片与5.8GHz天线辐射片之间相互影响，本实用新型采用 介质覆盖理论设计433MHz天线福射片。实际应用中，车前窗玻璃会影响5.8GHz天线福射片 的辐射电磁波信号的谐振频率、方向图、辐射效率和增益。图3是微带天线覆盖单层介质示 意图。需要说明的是，上述微带天线是指本实用新型上方中的5.8GHz天线辐射片。参见图3， 在微带天线的地平面702的上方设置有介质基片703。在该介质基片703中设置有宽边长度 为a的微带天线701。其中，介质基片703的介电常数为εη，厚度为h 1;704为微带天线的覆盖 介质，介电常数为εη，厚度为h1(3基于该图3所示的微带天线覆盖模型，该微带天线701的谐 振频率变化为：
[0044]
( 1 )
[0045] 式中，A ? 9.26，p ? 0.89,为无覆盖层时微带天线的谐振频率和自由空间波长，