专利名称：车用通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个安装在一辆车上供ETC(电子收费机)这类通信系统使用的车用通信设备。
两类通信方法可以应用于这类系统。一类方法是主动方法，其中该车用通信设备自动将一个上行链路信号发送到该路旁设备，而该路旁设备则以一个不同的频率向该车用通信设备发送一个下行链路信号。另一类方法是被动方法，这种方法通过调制该下行链路信号的载波信号而送回该上行链路信号。
图4的方框图表示被动方法所用的相关技术的车用通信设备的一个典型结构。图4所示的一个车用通信设备100通过某个接收器天线102接收由某个路旁设备(未示出)发送的一个下行链路信号110。然后该接收到的下行链路信号110由一个分频网络20供给一个混频器120以及一个检波器40。
按某个指定频率发送的下行链路信号110的载波被一个发送到车用通信设备100的询问器信号调制。在检波器40中，检波器40检测来自分频网络20的下行链路信号110，并提取来自路旁设备的询问器信号。
由检波器40提取的询问器信号被输入到一个启动检测器50。启动检测器50具有电源供电，以便能在作为供电电源的车辆电池所产生的某个固定电压下维持连续的运行。当来自检波器电路40的信号输入超过某个指定的功率域限时，换句话说，当认定该车辆(车用通信设备100)已经进入可以与该路旁设备进行数据通信的某个区域时，一个解调器60和一个控制电路70就直接连接到某个供电电源80，一个接通这些供电电源的启动信号被输出，解调器60和控制电路70便被启动。
当由检波器40检测到的询问器信号被输入到按上述过程启动的解调器60时，该询问器信号被转换成为一个数字信号并同时被放大。经解调器60如此处理后，该询问器信号也被输入到控制电路70进行处理。
另一方面，在包含该下行链路信号中询问器信号的周期之后的只发送包含该载波信号部分的周期内，控制电路70向该路旁设备输出一个响应信号(调制信号)。
这一响应信号被输入到混频器120，并对下行链路信号110(载波信号)进行调制，经由分频网络20分支后送到混频器120，并作为一个上行链路信号112向该路旁设备输出(调制后的载波)。上行链路信号112被输入到一个与接收器天线102分离安装的发射天线104，并通过发射天线104被送到该路旁设备。
在车用通信设备100中，一个包含某种匹配电路132的放大器130被安装在分频网络20和混频器120之间。放大器130放大输入到混频器120的上行链路信号112的载波信号强度，并能够增大发送到该路旁设备的上行链路信号112的场强。混频器120中通常使用晶体管。
在由晶体管构成的混频器120中，除了有一个混频器信号输入接头122外，混频器120还有一个输入下行链路信号110的单独输入接头124和一个输出上行链路信号112的单独输出接头126，所以存在许多接头，从而不可能将车用通信设备100装配成一个紧凑的电路。
而且在这一电路结构中，接收器天线102也通过指定的发射通道被连接到输入接头124这一侧，而天线104则被连接到与接收器天线102分离的输出接头126一侧，所以必须安排一个规定的空间间隔来保持天线102和104彼此隔离。由于必须以某个规定的相互间隔来安装天线102和104，所以限制了车用通信设备100电路结构可能被简化的程度。
根据本发明，一个车用通信设备具有一个通信天线和一个调制电路。该调制电路通过调制一个由该天线从该路旁设备接收到的下行链路信号来产生一个发送到某个路旁设备的上行链路信号。具体地讲，该调制电路按照某个调制信号的一个输入来变化地设置阻抗，并根据该变化的阻抗来调制由该天线输入的下行链路信号，以便产生并向该天线反射该上行链路信号。
具体实施例方式
本实施例的一个被动型车用通信设备能够用于可与安装在该车辆驾驶通道附近的某个路旁设备进行双向通信的系统，譬如GPS、VICS、ETC，也能够用于借助与某个路旁设备通信而使车辆停泊在指定车位的停车控制系统。这一车用通信设备可以被牢固地安装到该车辆的前牌照(未示出)。
更特别的是，本实施例的车用通信设备还包括一个能用作该牌照前部密封的外壳，就是说，一个外壳至少其中一部分是由无线电波发送材料构成，或者一个外壳至少由一个暴露在该外壳(未示出)之外的发射元件12构成、并能牢固地安装到位于该外壳内部的前牌照上。
在
图1中，图1所示的一个车用通信设备1包括一个通信天线10、一个分频电路20、一个混频器30、一个检波器40、一个启动检测器50、一个解调器60、一个控制电路72和一个供电电源82，由安装在某个芯片(未示出)上的某个电池(譬如纽扣型锂电池)构成的一个电源82产生一个固定的电压，该芯片则包括构成上述各电路的电路。
分频电路20、检波器40、启动检测器50和解调器60均与图4所述相同，所以标以相同的参考数码，对它们的解释则被省略或者简化。下面的说明主要解释与图4所示相关技术的车用通信设备不同的结构。
本实施例的车用通信设备1只包括一个天线10。车用通信设备1的天线10包括一根连接在两个发射元件12和分频电路20之间的馈线14。本实施例利用一个5.8GHz的无线电波作为该路旁设备与车用通信设备1之间双向通信的载波信号。两个发射元件12的安装应使它们有一个为该载波信号(RF)波长λ的1/2的相互间隔λ/2以便在天线10通信方向上保持最高增益。
一个询问器信号对一个由该路旁设备产生的载波信号进行调制，所得的一个下行链路信号114被送到车用通信设备1，经天线10接收，并当由分频电路20提供时直接输入到混频器30。混频器30由一个肖特基(Schottky)二极管32、一个电容器34和一个阻抗设定器36构成。混频器30的一端连接到分频电路20，另一端连接到控制电路72。
在图1所示的构成混频器30的这些部件中，阻抗设定器36的位置最靠近分频电路20。肖特基二极管32的阴极被连接到分频电路20的输出侧，阳极被接地。一根导线的一端将肖特基二极管32的阴极连接到阻抗设定器36，另一端则将它连接到控制电路72。连接肖特基二极管32与控制器72的导线一端被接地，而沿该导线的某个部分又在电容器34处被接地。
下面用图2和图3所示的时序曲线图来解释车用通信设备1与该路旁设备进行双向通信的运行情况。
如图2(a)所示，在由该路旁设备发送到车用通信设备1的下行链路信号114与由车用通信设备1发送到该路旁设备的上行链路信号116中，该路旁设备发送到车用通信设备1的下行链路信号114是在询问器信号周期Tint中由该路旁设备连续产生并被询问器信号114a调制的一个载波信号(5.8GHz)，询问器信号周期Tint位于询问器和响应信号周期Tres之间，并且二者沿一个时间轴交替出现。
多个路旁设备相邻安装，当它们的路旁通信区域的某部分互相重叠时，询问器信号114a的发送定时可以在该多个路旁设备的询问器信号周期Tint(相当于图2(a)中虚线所示的周期)内移动，或者可以发送一个不同的载波信号频率，以使得安装在一辆车上的车用通信设备1只与该指定的路旁设备通信。
当该车辆(车用通信设备1)接近某个能与该路旁设备进行双向通信的通信区域，而且启动检测器50已确认接收自询问器信号114a、并输入到检测器50的信号功率已经超过某个规定域限时，解调器60和控制电路72就会在那个时刻t1直接被连接到供电电源82，启动检测器50输出的一个启动信号118则接通它们(60和72)的电源(图2(b))。
从时刻t1往后，由检波器40提取并输入到解调器60的询问器信号114a被转换为一个数字信号，经放大后再被输入到控制电路72进行处理(图2(c))。
在对询问器信号114a进行输入处理后的应答信号周期中，控制电路72输出应答信号116a(调制信号)来作为该路旁设备的一个偏置电压(更准确地说，是偏置电压的变化)，它(偏置电压)被输入到混频器30(图2(d))。
当该调制后的信号被作为一个偏置电压输入到肖特基二极管32时，肖特基二极管32的阻抗随该施加的偏置电压而变化。在混频器60中，该应答信号周期中的这一阻抗变化被用来对下行链路信号114进行调制(换句话说，该下行链路信号仅仅是由某个载波信号构成的一个信号)。
更具体地说，在这个实施例中，从控制电路72施加到肖特基二极管32的偏置电压不发生变化，在没有应答信号输入的周期内(图3中到达时刻T1前的周期)，从天线10看到的混频器30的阻抗完全被反射到天线10一侧而不产生变化，实际上不存在对下行链路信号114的调制。
换句话说，在这种情况下从天线1 0一侧输入的下行链路信号114(图3(a))在天线10一侧被肖特基二极管32部件完全反射而不发生变化，几乎不进行任何调制而作为上行链路信号116(时刻T1之前的上行链路信号1 16，见图3(c))从天线10部件输出到路旁设备。
不过，这时开始向肖特基二极管32输入一个偏置电压(偏置电压的变化量)来作为该应答信号，在肖特基二极管32的阻抗发生变化的周期内(图3中时刻T1至T2的周期)，从天线10一侧看到的混频器电路30的阻抗只是变化到下行链路信号114相位的一个规定值，并完全被反射到天线10一侧。
换句话说，在这种情况下，当来自天线10一侧的下行链路信号114被肖特基二极管32部件完全反射时，该相位按照该应答信号调制，并且(该下行链路信号)从天线10被作为上行链路信号116(图3(c)中时刻T1至T2周期的上行链路信号116)输出到该路旁设备。
本实施例的车用通信设备1连同混频器电路30中的阻抗设定器36一道安装，以使得下行链路信号114在时间T1至T2被调整得近似为180°相位调制(相位反转)。换句话说，因为对从该应答信号的输入接收到的肖特基二极管32中的阻抗变化有一个特别的限制(由于肖特基二极管32的特性)，所以当混频器30仅仅由肖特基二极管32构成时，对下行链路信号114的相位调制量也有一个特定的限制。
不过，如果像本实施例一样，混频器电路30包括由某种分布式固定电路或集中(集总)式固定电路构成的一个阻抗设定电路36，那么当肖特基二极管32的阻抗随应答信号的输入而变化时，混频器30中的阻抗变化就可以被设定为一个希望的预定量而不必依赖于肖特基二极管32的特性。譬如在本实施例中，混频器30的阻抗值可以被设定得使下行链路信号114能接受一个近似180°的相位调制。
在混频器30中，电容器34被安装在肖特基二极管32和控制电路72之间的某一点。所以，从天线10一侧输入到混频器30的高频(5.8GHz)下行链路信号114就被阻挡而不能进入控制电路72这一侧。
因而车用通信设备1利用该偏置电压(偏置电压的变化量)来调制下行链路信号114(载波信号)，而控制电路72则向肖特基二极管32输出作为调制信号。
特别是在这个实施例中，肖特基二极管32的阴极部分被接到连接控制电路72与肖特基二极管32的导线的一端。一个反向偏置电压由控制器72施加到肖特基二极管32来作为该调制信号。
所以，当车用通信设备1中的控制部件72将该调制信号输入到肖特基二极管32时，只有一个数量极小的电流流到肖特基二极管32，因而与采用由晶体管构成的混频器20来调制该下行链路信号的相关技术车用通信设备100相比，混频器30中调制下行链路信号114时消耗的电能数量无疑得到降低。
在车用通信设备1中，调制下行链路信号114时所需的电能与该相关技术相比得到降低。所以构成供电电源82基本组件的、安装在组成车用通信设备1的芯片上的电池可以做得很小，因而构成车用通信设备1的电路也可以按同样的程度做得很小。
而且，在车用通信设备1中，混频器30产生的作为上行链路信号116的信号所通过的通道与下行链路信号114到混频器30的输入通道相同，并且上行链路信号被反射到天线10一侧并被输出。混频器30中上行信号116的输出接头和下行链路信号114的输入接头共同使用一个接头，所以与混频器120中上行链路信号的输出接头和下行链路信号的输入接头作为独立接头处理的车用通信设备100的结构相比，车用通信设备1的电路可以做得很小而同时保持满意的通信性能。
车用通信设备1还共同使用一个天线10作为下行链路信号114的接收器天线和上行链路信号116的发射器天线。所以，本实施例的车用通信设备1的电路可以做得很小而同时保持满意的通信性能。
在车用通信设备1中，天线10包括两个安装得彼此相隔λ/2的发射元件12(λ载波信号的波长)，所以与相关技术车用通信设备100中只有一个辐射元件的天线102和104相比，天线增益得到改善。因此，与相关技术的车用通信设备100不同，尽管没有连带安装一个放大该上行链路信号无线电波强度的放大器，但车用通信设备1仍然可以满意地将上行链路信号116发送到该路旁设备。从而，构成车用通信设备1的电路可以做得更小，小到可以省去该放大器的程度。
车用通信设备1被附装到前牌照，所以举例来说，与附装到前窗玻璃内侧仪表板的相关技术车用通信设备100不同，车用通信设备1与该路旁设备之间不存在引起天线增益下降的前档风玻璃。因而当该车辆向前运动时，车用通信设备1的位置正处于车辆前进方向的(车辆)边缘。
所以，由于在该路旁设备与车用通信设备1之间没有前窗玻璃，就可以获得该路旁设备与车用通信设备1之间满意的双向通信，这是因为该路旁设备变得与向前运动的车辆的前部更为接近，从而该路旁设备与车用通信设备1之间的通信距离也可以按这个程度被设定得更短。
本发明不受这个实施例的限制，它能够以各种不同的形式来实现。
当然也可以采用其他类型的二极管代替肖特基二极管32来作为该阻抗可变的调制装置。不过，当该车用通信设备利用高频无线电波(5.8GHz等等)进行通信时，除了具有优良高频特性的肖特基二极管32外，最好能够利用PIN二极管这样的二极管来作为该阻抗可变的调制装置。
具有两个发射元件12作为增益放大器装置的天线10可以具有三个或更多的发射元件12。车用通信设备1中的发射元件12通常采用玻璃纤维环氧树脂制造，不过为了改进天线10的增益，发射元件12也可以用某种特氟隆衬底制造。
车用通信设备1可以被附装到后牌照。将它附装到后牌照，那么当这辆车向后运动时，车用通信设备1与安装在这辆车后方某个位置的一个路旁设备之间的通信距离可以被缩短，短到该路旁设备与车用通信设备1能够满意地进行双向通信的程度(缩短到更短的距离)。
权利要求
1.一个车用通信设备，它具有一个天线；和一个调制装置，该调制装置通过对一个下行链路信号进行调制而产生一个发送到某个路旁设备的上行链路信号，该下行链路信号则由该通信天线接收自该路旁设备，其中该调制装置具有一个阻抗可变的调制装置，用于按照某个调制信号的一个输入使其阻抗发生变化，并按照该变化的阻抗来调制从该天线输入的下行链路信号，以便产生和反射一个上行链路信号到该天线。
2.根据权利要求1的车用通信设备，其中该阻抗可变的调制装置是二极管。
3.根据权利要求2的车用通信设备，其中该调制装置还具有一个阻抗设定装置，当该二极管的阻抗随该调制信号的输入而变化时，它将该调制装置中的阻抗变化量设定为一个预定的值。
4.根据权利要求1至3中任何一项的车用通信设备，其中该天线具有一个增益放大器装置，用于增大该上行链路信号的无线电波强度，以便从该天线发送到该路旁设备。
5.根据权利要求1至4中任何一项的车用通信设备，其中该天线被附装到一辆车的牌照上。
全文摘要
在一个车用通信设备(1)中，一个调制电路(30)包括一个肖特基二极管(32)、一个电容器(34)和一个阻抗设定电路(36)。车用通信设备(1)的配置使得它能从某个控制电路(72)输入一个反向偏置电压来作为对该肖特基二极管下行链路信号的一个调制信号，并能降低在该下行链路信号调制过程中所需要的电能消耗。一个接头被同时用作该下行链路信号的输入接头和该上行链路信号的输出接头，一个天线(10)被同时用作一个下行链路信号接收器天线(12)和一个上行链路信号发射器天线(12)。
文档编号H04B7/00GK1405989SQ0213156
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月11日 优先权日2001年9月17日
发明者樱井卓, 小西吉宗 申请人:株式会社电装