ETC可能是目前全球用户数量最庞大的涉车智能化终端，ETC门架以及收费站也是目前高速公路上相对最为完善的感知系统。据国内相关部门权威数据显示：截至2月底，我国高速公路现有ETC门架2.66万套；ETC用户2.26亿，ETC车道6.8万条（含ETC专用车道和混合车道）；路侧单元（RSU）等外场设备逾25万套。高速公路已经是当前ETC应用巨大的存量市场。

庞大的终端为更多场景的开发提供了巨大的潜力。交通运输部办公厅前不久发布《关于开展ETC智慧停车城市建设试点工作的通知》，为推动城市动静态交通均衡和协调发展，优化城市停车供需关系，助力城市交通拥堵治理和绿色通行，通知明确拓展ETC+智慧停车、ETC+智慧加油、ETC+智慧洗车、ETC+智慧充电、ETC+智慧景区/园区等相结合的ETC多场景服务，助力智慧交通、智慧城市发展。通知并进一步明确了在包括北京等27个城市作为试点城市。ETC应用场景的快速扩展为相关设备企业带来巨大的机会，包括停车收费、车辆信息收集系统和ETC路边单元(RSU)等，本文介绍使用 AD9361 / AD9364射频(RF)收发器的ETC RSU模块方案。

集成式射频收发器加速RSU设计落地

ETC目前主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施组成。其中，车辆自动识别系统负责对过往车辆进行信息采集和处理，是整个ETC系统的核心组成，又包括了车载单元OBU、路边单元RSU与地感线圈等传感器，其中RSU对汽车移动识别收费的工作稳定性至关重要。由于工程实施、天线设备覆盖范围等原因引起跟车干扰，导致车道前车没有扣费而后车扣费等，会引发ETC错误扣费情况而产生纠纷，在一定程度上对高速公路不停车收费发展产生较大的负面影响。

相控阵元件基础理论图

相控阵天线在新一代RSU中的应用有效解决这个问题。新一代相控阵天线采用相控阵与软件无线电技术，能实现无线射频波束扫描，波束可以根据车道范围内的OBU位置进行灵活指向，并且无线射频交易区域边界可精确设定，覆盖位置精度高，可以使交易区域范围内的多个车辆按照顺序交易，有效防止跟车情况下后车先交易，同时通过对交易区域的设定，可以区分邻道和本车道车辆的OBU，以防止邻道干扰。

相控阵与软件无线电技术的结合，为具有独特优势集成式射频收发器带来在ETC领域的巨大应用机遇。例如ADI公司推出的捷变频收发器AD9361/AD9364系列（AD9361、AD9364和AD9363）是高性能，高度集成的RF收发器，它们的可编程性和宽带能力使它们适合广泛的收发器应用。这些器件将 RF 前端与灵活的混合信号基带部分和集成频率合成器相结合，通过为处理器提供可配置的数字接口来简化设计。AD9361 和 AD9364 均在 70 MHz至 6.0 GHz范围内运行，均覆盖大多数授权和非授权频段。AD9361 和 AD9364 的通道带宽为 200 kHz至 56 MHz，两款产品最大的差别是AD9361是2 Rx、2 Tx器件，AD9364是1 Rx、1 Tx器件，可以满足不同的RSU应用要求。

基于集成式收发器AD9361/AD9364的RSU应用解读

基于AD9361/AD9364的最新的ETC RSU信号链系统级解决方案具有完整的高性能射频和数字基带设计，允许相控阵天线架构中含有多个收发器，与只用模拟波束赋形器的上一代相控阵天线相比，可以大大降低相控阵的成本、减小其尺寸和重量，并优化系统功能、提高系统性能。AD9361/AD9364一颗芯片替代了传统分立解决方案需要的ADC/DAC、PLL、混频器等近十多颗关键芯片。集成式解决方案一个芯片内解决了几乎整个射频的问题，让设计大大简化并确保性能稳定性。而且对于当前停车收费和车辆信息收集系统通常都基于摄像头，这种集成式解决方案在将ETC路边单元集成到摄像头系统中时，小尺寸是极大的优势。从射频和系统设计来看，基于AD9361/AD9364的RSU设计带来的优势可以从以下三个方面解读：

AD9361/AD9364在发射路径和接收路径中都集成了可编程的多相FIR滤波器，这意味着所有数字域滤波都可以在AD9361/AD9364内部完成，而不是在FPGA中完成。这样可以节省大量FPGA资源，且可以选择使用成本更低的FPGA。例如，为了满足接收带宽要求，客户可以使用ADI公司提供 滤波器向导 工具来设计和调整FIR滤波器响应，然后将滤波器系数下载到AD9361/AD9364中。

AD9361/AD9364具有DCXO功能，这表示AD9361/AD9364集成的电容可用作外部晶振。AD9361/AD9364能够调谐电容，意味着AD9361/AD9364能够精准控制外部晶振的频率。在一般实现方案中，客户可以通过调节RF PLL N分频器来满足RF频率容差要求，但能否满足位速率精度要求，则取决于晶振的性能，且不能调整。对于基于AD9361/AD9364的解决方案，客户可以使用DCXO功能来调整晶振频率，以同时满足位速率精度和RF频率容差要求。我们可以制作一个查找表来补偿晶振频率温度漂移，以确保ETC RSU模块在整个工作温度范围内都能满足频率容差和位速率精度要求。

第三，AD9361/AD9364实现了接收器AGC功能。它提供两种模式：慢速AGC和快速AGC。它是全自动的，客户根本不需要在FPGA中提供任何接收器增益控制功能。快速AGC模式在ETC RSU应用中非常有用，且已通过测试，因此增益调整在开始传输上行链路导频信号时便能稳定下来。

AD9364/61集成式射频收发器主要性能特性

RSU可以实现优于-95dBm的极高Rx接收机灵敏度，大于行业普遍的80dB的动态范围。同时，带内小于有用信号10dB的干扰条件下，灵敏度的恶化小于6dB，邻道大于有用信号20dB的干扰条件下，灵敏度的恶化小于6dB，进一步提高了ETC单元的车辆信息识别准确度。传统的分立解决方案要实现这样的性能极具挑战性，而基于AD9361/AD9364和相关的完整的解决方案和软件算法可以轻松实现，这对于很多缺乏实现高性价比无线前端的设计能力的OEM制造商来说非常重要。

输入信号电平为–95 dBm时的I/Q数据FFT图（上图）和I/Q数据幅度图（下图）。

集成化设计特性拓展更多可能

基于AD9361/64的RSU模块设计已经完全满足GB/T 20851-2019标准中定义的ETC RSU要求。企业可以使用AD9361设计出紧凑小巧的ETC RSU模块，并根据ADI公司提供的包含硬件和固件的完整参考设计，可以更快速推向市场。

值得一提的是，由于该高度集成的RSU信号链系统级解决方案在尺寸控制上的优异表现，同时提供了可集成于摄像头内部的天线参考设计，可作为额外的功能模块迅速导入摄像头，可以为新一代的车辆识别摄像头新增了另一种准确判别安装有OBU车辆信息的途径，同时也为道路安防机摄像头提升了获取信息的丰富度与准确性。

此外，基于AD9361设计的此类模块可配置为简易仪表，直接应用于RSU产线测试，设备厂商则无需再单独购买昂贵的RF测试设备，可编程特性也使该系统设计具有良好的兼容性。AD9361有两个RF通道。一个通道用于实现ETC RSU模块，另一个为RF通道，与板载高方向性微带耦合器配合使用，用于执行回波损耗测试。