[发明专利]ETC收发器

说明书

所属技术领域

本发明涉及智能交通系统中的专用短程通信(DSRC)技术领域，特别是中国ETC系统5.8GHz射频收发专用集成电路领域。

背景技术

随着中国高速公路电子收费应用的国家标准GB/T20851《电子收费专用短程通信》在2007年3月17日的正式发布和交通部门的大力宣贯的推广。我国大规模建设ETC收费系统的条件已经具备，我国ETC已经进入了了大规模实施阶段。

ETC系统中，OBU与RSU之间采用专用短程通信标准协议(DSRC)进行半双工通信，目前国内使用的ETC系统频段为5.8GHz系统，我国标准定义了物理层和数据链路层，完全具有自主知识产权。由于国标与其他国家的标准不同，所以市面上还没有一款符合国标的集成度很高的集成芯片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ETC收发器，将射频的接收、发射、唤醒电路及电源管理电路芯片集成在一起，实现高集成度、低功耗等优点。

本发明一种ETC收发器的技术方案是：包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO，并将其集成在同一芯片中；在接收时，所述低噪声射频前端LNA将信号放大，所述射频信号幅度检测电路DET实现射频信号的宽带接收；在发射时下，所述全集成的小数闭环锁相环PLL产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由所述射频放大器PA发射出去；在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路DET实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。

本发明具有以下几个优点：

(1)所述全集成的小数闭环锁相环集成了环路滤器；

(2)基于所述射频信号幅度检测电路实现射频宽带接收；

(3)所需器件少，检波天线的阻抗匹配简单，易于大量生产和调试；

(4)同时集成了电源管理电路，使得该芯片能够工作在大的电压变化范围内。

附图说明

图1ETC收发器的结构示意图

图2CMOS差分射频信号幅度检测电路的电路图

图3全集成的5.8GHz小数闭环锁相环PLL的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

本实例应用于中国ETC系统5.8GHz射频收发专用集成电路领域。根据国标专用短程通信物理层GBT20851.1-2007的要求，其工作频率5.8GHz。

如图1所示，本发明ETC收发器包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的5.8GHz小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO，并将其集成在同一芯片中。

在接收模式下，所述低噪声射频前端将信号放大LNA，基于CMOS工艺实现的所述射频信号幅度检测电路DET进一步完成对ETC系统中5.8GHz微弱射频信号幅度的检波，所述接收放大器RX将检波信号放大、滤波，从而输出宽带接收数据。这种射频宽带接收架构设计关键在于CMOS工艺实现的射频信号幅度的检测电路。CMOS差分射频信号幅度检测电路的电路如图2所示。由于采用多个MOS晶体管串联使得每个MOS晶体管的幅度检测输出串联相加，从而获得n倍的检测增益。对于射频输入每个MOS晶体管的输入阻抗是并联的，整体的输入阻抗值减小了n倍，利于射频输入的匹配实现。射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rfin-相连顺序是相反的。这样保证了射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rfin-的输入阻抗完全相同，整个电路的工作方式是完全差分的。

国内使用的ETC系统提供了14kHz方波调制的5.8GHz唤醒信号。在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路DET实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP实现对此14kHz方波唤醒信号进行识别，识别正确并发出唤醒指示信号。这样避免其他干扰信号误唤醒ETC收发器，导致不必要的能量消耗。

在发射时下，所述全集成的5.8GHz小数闭环锁相环PLL产生载波信号，发射数据经过滤波后与5.8GHz的载波信号混频获得5.8Ghz调制信号，由射频放大器PA发射出去；所述全集成的5.8GHz小数闭环锁相环如图3所示，5.8GHz的VCO通过分频器、鉴相器和电荷泵构成的环路使得发射频率与参考频率相一致，不随温度和工艺偏差变化而变化。并且集成了环路滤波器等电路，不需要外接器件。SDM小数闭环锁相环使系统可以支持多钟时钟频率。