用于基于相位的距离测量的多径鲁棒天线设计制造技术

涉及用于基于相位的距离测量的多径鲁棒天线设计。重新配置天线以减少和/或消除多径对基于相位的测量系统的影响的系统和方法。该方法包括将天线单元转向到第一方向，以使天线单元基于多个多径信号生成第一恒定音调(CT)信号。该方法包括对第一CT信号执行相位测量以生成第一相位测量值。该方法包括将天线单元转向到第二方向，以使天线单元基于多个多径信号生成第二CT信号。该方法包括对第二CT信号执行相位测量以生成第二相位测量值。该方法包括确定多个多径信号之间在天线单元处的多径干扰的变化。该方法包括将天线单元重新转向到第一方向。方向。方向。

【技术实现步骤摘要】
用于基于相位的距离测量的多径鲁棒天线设计


[0001]本公开内容总体上涉及天线设计领域，并且更具体地，涉及用于减少和/或消除多径对基于相位的测量系统的影响的可重配置天线设计。

技术介绍

[0002]窄带无线电例如蓝牙低功耗(LE)或IEEE 802.15.4无线电可以在亚米精度内确定装置之间的距离。提供精确距离测量的解决方案之一是基于多载波相位的测距，在基于多载波相位的测距中，在多载波上测量两个装置之间的双向相位差。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的实施方式，提供了一种方法，包括：由通信装置将天线单元转向到第一方向，以使所述天线单元基于多个多径信号生成第一恒定音调CT信号，其中，所述天线单元包括单个天线馈源和多个寄生元件；由所述通信装置对所述第一CT信号执行相位测量以生成第一相位测量值；由所述通信装置将所述天线单元转向到第二方向，以使所述天线单元基于所述多个多径信号生成第二CT信号；由所述通信装置对所述第二CT信号执行相位测量以生成第二相位测量值；由所述通信装置基于所述第一相位测量值和所述第二相位测量值来确定所述多个多径信号之间在所述天线单元处的多径干扰的变化；以及响应于确定所述多径干扰的变化，由所述通信装置将所述天线单元重新转向到所述第一方向。
[0004]根据本专利技术的实施方式，提供了一种系统，包括：天线单元，其包括单个天线馈源和多个寄生元件，其中，所述天线单元被配置成接收多个多径信号；以及通信装置，其包括耦接至所述单个天线馈源的射频RF端口和耦接至所述多个寄生元件的通信总线，其中，所述通信系统被配置成：经由所述通信总线将所述天线单元转向到第一方向，以使所述天线单元基于所述多个多径信号在所述天线馈源处生成第一恒定音调CT信号；对所述第一CT信号执行相位测量以生成第一相位测量值；经由所述通信总线将所述天线单元转向到第二方向，以使所述天线单元基于所述多个多径信号在所述天线馈源处生成第二CT信号；对所述第二CT信号执行相位测量以生成第二相位测量值；基于所述第一相位测量值和所述第二相位测量值，确定所述多个多径信号之间在所述天线单元处的多径干扰的变化；以及响应于确定所述多径干扰的变化，经由所述通信总线将所述天线单元重新转向到所述第一方向。
[0005]根据本专利技术的实施方式，提供了一种设置在基板上的天线单元，所述天线单元包括：多个通道；第一开关元件和第二开关元件；天线馈源，其耦接至所述多个通道中的第一通道；第一寄生元件，其耦接至所述第一开关元件的第一端子，所述第一开关元件的第二端子耦接至所述基板的接地平面，并且所述第一开关元件的控制端子耦接至所述多个通道中的第二通道；以及第二寄生元件，其耦接至所述第二开关元件的第一端子，所述第二开关元件的第二端子耦接至所述基板的接地平面，并且所述第二开关元件的控制端子耦接至所述多个通道中的第三通道，其中，所述第一开关元件和所述第二开关元件各自的控制端子被配置成进行切换以使相应的第一端子耦接至相应的第二端子，或者使所述相应的第一端子
与所述相应的第二端子解耦。
附图说明
[0006]在附图的图中通过示例而非限制的方式来说明本公开内容，在附图中相似的附图标记指代类似的元件，并且在附图中：
[0007]图1示出了根据一些实施方式的用于单频带无线信号或多频带无线信号的发射和接收的示例通信系统的框图；
[0008]图2示出了根据一些实施方式的用于单频带无线信号的发射和接收的示例可重配置天线的框图；
[0009]图3示出了根据一些实施方式的针对天线单元200的示例天线状态的控制表；
[0010]图4示出了根据一些实施方式的天线单元200的与图3中的状态1至状态3对应的辐射方向图(radiationpattern)；
[0011]图5示出了根据一些实施方式的天线方位角图(antennaazimuthchart)，所述天线方位角图示出了天线单元200的与图3中的状态1至状态3对应的辐射方向图；
[0012]图6示出了根据一些实施方式的用于多频带无线信号的发射和接收的示例天线单元的框图；
[0013]图7示出了根据一些实施方式的针对天线单元600的示例天线状态的控制表；
[0014]图8示出了根据一些实施方式的天线方位角图，所述天线方位角图示出了天线单元600的与图7中的状态4至状态6对应的辐射方向图；
[0015]图9是根据一些实施方式的用于使天线单元(例如，图2中的天线单元200、图6中的天线单元600)转向以减少多径干扰的影响的方法的流程图；
[0016]图10是示出根据一些实施方式的由实施图9中的方法900的天线单元产生的结果CT(resultantCT)信号的相位变化的曲线图；以及
[0017]图11是根据一些实施方式的重新配置天线以减少和/或消除多径对基于相位的测量系统的影响的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]以下描述阐述了许多具体细节，例如具体系统、部件、方法等的示例，以便提供对本文所描述的用于使用环回(loopback)校准的高效安全的基于相位的测距的技术的各种实施方式的良好理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践至少一些实施方式。在其他实例中，为了避免不必要地模糊本文所描述的技术，未详细描述或以简单的框图格式呈现公知的部件、元件或方法。因此，在下文中阐述的具体细节仅是示例性的。特定的实现方式可以不同于这些示例性细节，并且仍然被视为在本公开内容的范围内。
[0019]诸如蓝牙(BT)和无线局域网(WLAN)的技术中的定位正在增加高精度远距离测量(HADM)，例如基于相位的测量，所述基于相位的测量涉及测量可用带宽上的单音(single
‑
tone)传输或恒定音调(constanttone，CT)传输的相对相位。
[0020]然而，多径干扰或多径衰落对常规系统根据这些相位测量值来估计距离/位置带来了挑战。即，可以使用复杂的估计算法例如多信号分类(MultiSignalClassification，
MUSIC)来执行这些估计，但是这些算法要求多个天线以提高鲁棒性和精度。然而，使用多个天线所伴随的要求是天线必须相同并且在天线之间存在最小间隔，这样为天线阵列产生更大的覆盖区(footprint)。照此，这些限制可能不利地影响电信基础设施，因为它们消耗更多的资源(例如，联网部件、联网拥塞、不动产)，同时限制联网管理员可用于提高电信基础设施的效率的选项的数目。
[0021]本公开内容的各方面通过公开用于减少和/或消除多径对基于相位的测量系统的影响的可重配置单天线设计来解决上述和其他缺陷。如下面的段落中所描述的，可重配置天线包括开关元件，以增加在BT和WLAN频谱中重新配置天线的能力。可以改变天线的天线方向图以查看传入信号的不同视角。可以由调制解调器或中央处理单元在音调/频率内使用现有的用于基于相位的测量的钩(hook)以时分多址(TDMA)方式切换天线；由此使得天线能够提供若干视角的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：由通信装置将天线单元转向到第一方向，以使所述天线单元基于多个多径信号生成第一恒定音调CT信号，其中，所述天线单元包括单个天线馈源和多个寄生元件；由所述通信装置对所述第一CT信号执行相位测量以生成第一相位测量值；由所述通信装置将所述天线单元转向到第二方向，以使所述天线单元基于所述多个多径信号生成第二CT信号；由所述通信装置对所述第二CT信号执行相位测量以生成第二相位测量值；由所述通信装置基于所述第一相位测量值和所述第二相位测量值来确定所述多个多径信号之间在所述天线单元处的多径干扰的变化；以及响应于确定所述多径干扰的变化，由所述通信装置将所述天线单元重新转向到所述第一方向。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述通信装置确定：所述多个多径信号之间在所述天线单元处的多径干扰的变化指示转向到所述第一方向的所述天线单元比转向到所述第二方向的所述天线单元产生所述多径干扰的更大减少。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线单元通过使用所述天线单元的第一增益状态从所述第一方向接收所述多个多径信号的主信号并使用所述天线单元的第二增益状态从所述第二方向接收所述多个多径信号的反射信号来生成所述第一CT信号。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：由所述通信装置基于所述第一CT信号和所述第二CT信号来确定与所述主信号相关联的到达角；以及由所述通信装置基于所述第一CT信号和所述第二CT信号来确定与所述反射信号相关联的到达角。5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述天线单元转向到所述第一方向包括：由所述通信装置将所述多个寄生元件中的第一寄生元件配置成第一状态或第二状态；以及由所述通信装置将所述多个寄生元件中的第二寄生元件配置成所述第一状态或所述第二状态。6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述天线单元转向到所述第二方向包括：由所述通信装置将所述多个寄生元件中的所述第一寄生元件中的至少一个配置成所述第一寄生元件的相反状态，或者将所述多个寄生元件中的所述第二寄生元件配置成所述第二寄生元件的相反状态。7.根据权利要求5所述的方法，还包括：由所述通信装置将所述第一寄生元件耦接至所述天线馈源，以将所述多个寄生元件中的所述第一寄生元件配置成所述第一状态；或者由所述通信装置将所述第一寄生元件与所述天线馈源解耦，以将所述多个寄生元件中的所述第一寄生元件配置成所述第二状态；以及由所述通信装置将所述第二寄生元件耦接至所述天线馈源，以将所述多个寄生元件中的所述第二寄生元件配置成所述第一状态；或者
由所述通信装置将所述第二寄生元件与所述天线馈源解耦，以将所述多个寄生元件中的所述第二寄生元件配置成所述第二状态。8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述天线单元转向到所述第一方向包括使所述天线的峰值增益指向所述第一方向；并且将所述天线单元转向到所述第二方向包括使所述天线的峰值增益指向所述第二方向。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述天线馈源包括耦接至开关元件的第一端的第一部分和耦接至所述开关元件的第二端的第二部分，并且所述方法还包括：由所述通信装置通过切换所述开关元件以将所述天线馈源的第一部分耦接至所述天线馈源的第二部分来将所述天线调谐至第一频带；或者由所述通信装置通过切换所述开关元件以将所述天线馈源的第一部分与所述天线馈源的第二部分解耦来将所述天线调谐至第二频带。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一频带包括2.4GHz工业、科学和医疗ISM频带；并且所述第二频带包括5.7GHzISM频带。11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述天线单元转向到所述第一方向使得所述天线单元基于所述多个多径信号生成各自与频带内的相应频率相关联的多个CT信号，并且所述方法还包括：由所述通信装置针对所述多个CT信号中的每个CT信号执行相位测量以生成多个相位测量值。12.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓辉，基兰，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：