CN106602226B - 天线设备、具有天线设备的车辆以及控制天线设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线设备、具有天线设备的车辆以及控制天线设备的方法。一种天线设备包括：全向天线，用于全向传输或接收信号；以及定向天线模块，包括具有不同辐射角的多个定向天线，其中，每个定向天线包括：馈送单元，用于提供信号；至少一个波导，所提供的信号通过所述波导传播；以及至少一个辐射槽，被设计成辐射通过所述波导传播的信号。

Description

天线设备、具有天线设备的车辆以及控制天线设备的方法
技术领域
本公开的实施方式涉及用于调整方向图的天线设备、包括天线设备的车辆、以及用于控制天线设备的方法。
背景技术
通常，如果用作通信对象的位置改变或者如果需要扫描来搜索通信对象的位置，则天线的方向图(directional pattern)必须改变。
传统技术通过改变在阵列辐射元件之间的相位差来控制主波束的方向，或者使用机械旋转改变方向图。
然而，根据在阵列辐射元件之间的相位差改变的传统技术，需要多个额外电路来控制每个阵列辐射元件的相位，模式变化的角度是小角度，并且发生高旁瓣，造成每个天线的辐射效率降低。
此外，根据使用机械旋转改变方向图的传统技术，需要用于旋转天线的单独结构。如果通信对象高速移动，则难以在精确的方向上改变方向图。
发明内容
因此，本公开的一个方面在于提供被配置成通过简单切换朝着期望方向调整方向图而无需使用阵列天线的复杂馈送结构的天线设备、包括天线设备的车辆、以及用于控制天线设备的方法。
本公开的另一个方面在于提供不仅包括支持无缝通信的全向天线而且包括能够选择波束图的方向以便进行有效通信的定向天线的天线设备、包括天线设备的车辆、以及用于控制天线设备的方法。
本公开的其他方面将在以下描述中部分陈述并且通过该描述部分将显而易见、或者可通过本公开的实践而了解。
根据本公开的一个方面，一种天线设备包括：全向天线，被配置成全向传输或接收信号；以及定向天线模块，包括具有不同辐射角的多个定向天线，其中，每个定向天线包括：馈送单元，用于提供信号；至少一个波导，所提供的信号通过波导传播；以及至少一个辐射槽(radiation slot)，被设计成辐射通过波导传播的信号。
多个定向天线可以被配置成彼此独立地接收电力。
天线设备可以进一步包括：天线选择开关，其被配置成将电力选择性提供给多个定向天线中的至少一个。
天线设备可以进一步包括：控制器，其被配置成在多个定向天线之中确定与通信对象的位置对应的定向天线。
控制器可以通过将电力供应给与通信对象的位置对应的定向天线的方式将控制信号传输给天线选择开关。
全向天线可以始终准备从通信对象中接收信号。
控制器可以基于包含在由全向天线所接收的信号内的位置信息来确定通信对象的位置。
位置信息可以包括全球定位系统(GPS)信息。
每当控制器从通信对象中到接收信号，控制器便可以确定通信对象的位置。
在全向天线到接收信号时，控制器可以接通多个定向天线。
控制器可以基于在多个定向天线之中已接收到信号的定向天线来确定通信对象的位置。
控制器可以断开未接收到信号的定向天线。
控制器可以基于由接通的定向天线所接收的信号的强度确定通信对象的位置是否改变，并且在通信对象的位置改变时，接通多个定向天线。
控制器可以基于由定向天线所接收的信号确定通信对象的位置是否改变，并且当通信对象的位置改变时，接通与已接收到信号的定向天线相邻的另一个定向天线。
如果与通信对象相距的距离是等于或小于参考距离的短距离，则控制器可以控制天线选择开关以使用全向天线与通信对象通信。
定向天线模块可以包括：顶板；底板；以及多个屏障，其设置在顶板与底板之间，以便形成多个波导。
多个波导可以分成多个组，并且多个组对应于多个定向天线。
天线设备可以进一步包括：公共接地单元，其位于定向天线模块之下，其中，包含在多个定向天线内的馈送单元连接至公共接地单元。
根据本公开的另一个方面，一种车辆包括：全向天线，其被配置成全向传输或接收信号；以及定向天线模块，包括具有不同辐射角的多个定向天线，其中，每个定向天线包括：馈送单元，用于提供信号；至少一个波导，所提供的信号通过波导传播；以及至少一个辐射槽，其被设计成辐射通过波导传播的信号。
该车辆可以进一步包括：天线选择开关，其被配置成将电力选择性提供给多个定向天线中的至少一个。
该车辆可以进一步包括：控制器，其被配置成在多个定向天线之中确定与通信对象的位置对应的定向天线，并且通过将电力供应给与通信对象的位置对应的定向天线的方式将控制信号传输给天线选择开关。
全向天线可以始终准备从通信对象中接收信号。
控制器可以基于包含在由全向天线所接收的信号内的位置信息，来确定通信对象的位置。
在全向天线接收到信号时，控制器可以接通多个定向天线。
控制器可以基于在多个定向天线之中已接收到信号的定向天线，确定通信对象的位置。
控制器可以断开未接收到信号的定向天线。
控制器可以基于由定向天线所接收的信号的强度来确定通信对象的位置是否改变，并且在通信对象的位置改变时，接通多个定向天线。
根据本公开的另一个方面，一种用于控制天线设备的方法包括：由处于待机模式中的全向天线从通信对象接收信号；如果全向天线接收到信号，则在所述多个定向天线之中确定与通信对象的位置对应的定向天线；并且通过接通所确定的定向天线，来与通信对象通信。
确定与通信对象的位置对应的定向天线的步骤可以包括：使用包含在所接收的信号内的通信对象的位置信息。
该方法可以进一步包括：在从通信对象接收到信号时，确定通信对象的位置。
该方法可以进一步包括：如果通信对象的位置改变，则接通在多个定向天线之中与改变的位置对应的定向天线。
确定与通信对象的位置对应的定向天线的步骤可以包括：接通多个定向天线；并且确定在多个定向天线之中已接收到信号的定向天线作为与通信对象的位置对应的定向天线。
该方法可以进一步包括：断开多个定向天线之中未接收到信号的定向天线。
该方法可以进一步包括：基于由接通的定向天线所接收的信号的强度确定通信对象的位置是否改变；并且如果通信对象的位置改变，则接通多个定向天线。
附图说明
通过结合附图进行的实施方式的以下描述，本公开的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更加容易理解，其中：
图1是示出在多个车辆之间的通信的概念图；
图2和图3是示出根据本公开的实施方式的天线设备的透视图；
图4是示出单向天线结构的透视图；
图5是示出单向天线结构的平面图；
图6是示出单向天线结构的另一个示例的透视图；
图7是示出包含在定向天线模块内的单向天线的馈送结构的示意图；
图8是示出通过馈送单元供应的功率(power)的分配的概念图；
图9和图10是示出进一步包括电感柱(inductive post)的馈送结构的示意图；
图11是示出根据本公开的实施方式的包含在天线设备内的全向天线的示意图；
图12是示出全向天线的辐射图的概念图；
图13是示出在包含在定向天线模块内的多个定向天线之中的一个辐射图(radiation pattern)的概念图；
图14是示出用于选择性切换包含在定向天线模块内的天线的开关的方框图；
图15是示出根据本公开的实施方式的天线设备的波束图(beam pattern)的概念图；
图16是示出根据本公开的实施方式的车辆的外观的示图；
图17是示出根据本公开的实施方式的车辆的控制方框图；
图18到图20是示出根据本公开的实施方式的用于控制车辆与一个或多个外围车辆通信的方法的概念图；
图21是示出进一步包括GPS接收器的车辆的方框图；
图22到图26是示出根据本公开的实施方式的用于控制车辆与一个或多个外围车辆通信的另一种方法的概念图；
图27是示出根据本公开的实施方式的用于控制天线设备的方法的流程图；
图28是示出根据本公开的实施方式的用于控制天线设备的另一种方法的流程图；
图29和图30是示出根据本公开的实施方式的用于在车辆与外围车辆之间的相对位置改变时控制天线设备的另一种方法的流程图。
具体实施方式
现在，详细参考本公开的实施方式，在附图中示出实施方式的示例，其中，相似的参考标号在全文中表示相似的元件。
图1是示出在多个车辆之间的通信的概念图。图2和图3是示出根据本公开的实施方式的天线设备的透视图。
参考图1，如果包括一个或多个天线的通信模块安装到车辆1中，则包括通信模块的车辆1可以与外围车辆(20-1、20-2、20-3)通信，使得可以在车辆1与外围车辆(20-1、20-2、20-3)之间可以传送必要的信号。
在车辆与车辆(V2V)通信期间，车辆1可以与外围车辆(20-1、20-2、 20-3)直接通信，而不经过基站(BS)。为了执行V2V通信，必须识别车辆1和外围车辆的相对位置，并且必须形成用于相应位置的波束图。
然而，由于在车辆1与外围车辆(20-1、20-2、20-3)之间的相对位置是可变的，所以难以确定与通信对象对应的每个外围车辆的位置，并且每个天线的波束图必须实时改变，以反映车辆1与外围车辆(20-1、20-2、 20-3)之间的相对位置关系。
为了反映上述要求，天线设备100可以包括用于选择性改变波束图的方向的定向天线模块110以及用于在待机模式下接收信号的全向天线模块 120，如图2所示。
定向天线模块110可以包括顶板111、设置在顶板111之上的底板112、以及用于将在顶板111与底板112之间的空腔(或空间)分成多个子空腔的多个屏障(barrier)114(参考图4)。射频(RF)信号(即，传播信号) 可以通过由顶板111、底板112以及屏障114形成的多个辐射槽(radiation slot)113发射到外部。
图3是示出天线设备的透视图，从该天线设备中省略顶板111以示出定向天线模块110的内部结构。
定向天线模块110可以分成多个组，以便选择性形成定向波束图。从图3可以看出，定向天线模块110可以分成4个组，即，第一定向天线110-1、第二定向天线110-2、第三定向天线110-3以及第四定向天线110-4。
各个组可以具有不同的辐射角，使得可以在不同的方向形成波束图，并且可以根据通信对象的位置选择适当的定向天线，使得相应的组可以彼此通信。在该实施方式中，辐射角可以表示在x-y平面上的覆盖范围，并且辐射角的基准可以被视为是相对的。
根据图3的示例，相应的定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)可以具有90°的辐射范围。例如，第一定向天线110-1可以具有0～90°的辐射角，第二定向天线110-2可以具有90～180°的辐射角，第三定向天线 110-3可以具有180～270°的辐射角，并且第四定向天线110-4可以具有 270～360°的辐射角。
因此，定向天线模块110可以覆盖在360°内的所有方向(全向)。
由于可以单独馈送相应的定向天线，所以可以选择和馈送与信号传输方向对应的天线，从而形成期望的定向波束图。
此外，可以通过各种方式修改单向天线的辐射范围、天线的布置以及天线的数量，使得可以调整定向天线模块110的覆盖范围。
图4是示出单向天线结构的透视图。图5是示出单向天线结构的平面图。图6是示出单向天线结构的另一个示例的透视图。
图4到图6示出了第一定向天线110-1。剩余的定向天线(即，第二定向天线110-2、第三定向天线110-3以及第四定向天线110-4)可以具有与第一定向天线110-1相同的结构，并且因此，为了方便描述，在本文中省略其详细描述。
从图4到图6可以看出，每个定向天线可以在x-y平面上具有扇形，并且包括设置在相同平面上的定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)的定向天线模块110可以在x-y平面上具有圆形。然而，仅仅为了说明的目的公开了以上示例，并且每个天线可以不仅具有扇形，而且可具有其他形状，例如，多边形。
此外，定向天线模块110可以不仅具有多个定向天线(110-1、110-2、 110-3、110-4)的形状，而且根据定向天线的数量可具有其他形状(例如，多边形、半圆形等)。
为了方便描述和更好地理解本公开，以下实施方式将示例性公开天线具有扇形并且定向天线模块110具有圆形。
参考图4和图5，波导115(115a、115b、115c、115d、115e、115f) 可以由屏障114(114a、114b、114c、114d、114e、114f、114g)构成，这些屏障被配置成将在顶板111与底板112之间的空腔分成多个子空腔。
例如，如果在第一定向天线110-1上形成6个波导，则被配置成分割波导115(115a、115b、115c、115d、115e、115f)的屏障114可以包括与第一到第七屏障(114a、114b、114c、114d、114e、114f、114g)对应的7 个屏障。
第一波导115a可以由第一屏障114a和第二屏障114b构成，第二波导 115b可以由第二屏障114b和第三屏障114c构成，并且第三波导115c可以由第三屏障114c和第四屏障114d构成。此外，第四波导115d可以由第四屏障114d和第五屏障114e构成，第五波导115e可以由第五屏障114e 和第六屏障114f构成，并且第六波导115f可以由第六屏障114f和第七屏障114g构成。
此外，第一定向天线110-1可以与彼此水平相邻的第二定向天线110-2 以及第四定向天线110-4邻接，并且还可以共享第七屏障114g和第一屏障 114a。
顶板111、底板112以及屏障114可以由诸如金属(例如，铜(Cu)、铝(Al)、铅(Pb)、银(Ag)、不锈钢等)的导电材料构成。在这种情况下，第一定向天线110-1可以通过3D打印、铸造等形成。
可替换地，均形成为板状的屏障114可以设置在顶板111与底板112 之间，每个屏障可以被实施为印刷电路板(PCB)，从而还可以形成第一定向天线110-1。
此外，在顶板111与底板112之间的空腔可以填充有介电材料。介电材料可以包括空气。由导体形成的波导115可以传播一个或多个RF信号 (传播信号)，并且通过波导115传播的RF信号可以通过辐射槽113发射到外部。
参考图6，屏障114还可以被实施为以预定距离的间隔设置的多个鳍部(fin)。在相邻鳍部(相邻多个鳍部)之间的距离可以限于阈值距离或更小距离，使得可以防止穿过波导115的RF信号的损耗。例如，可以以与RF信号的波长的1/10(或更少)对应的预定距离的间隔设置多个鳍部，以便防止发生RF信号的损耗。
在图6示出的第一定向天线110-1可以将顶板111和底板112的每一个实施为PCB，并且可以通过将多个金属鳍部插入顶板111和底板112内来实施屏障114。在这种情况下，可以方便制造和设计。
在这种情况下，在顶板111与底板112之间的空腔可以填充有介电材料，并且在介电材料内可以包括空气。
在不背离本公开的范围或精神的情况下，在图4到图6示出的天线结构可以应用于第一定向天线110-1、第二定向天线110-2、第三定向天线 110-3以及第四定向天线110-4中。
此外，定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)可以共享顶板111和底板112。例如，如果定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)可如图4 到图5所示的来实施，则天线模块110的整个形状可以通过3D打印或铸造制成，波导115可被分组，并且可以独立提供用于每个组的馈送结构，从而可以实现多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)。
如果如图6所示的实施定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)，则圆形PCB基板可以用作顶板111和底板112，并且金属鳍部可以插入顶板 111和底板112中，使得可以形成多个波导115。通过这种方式，将波导 115分组，并且提供用于每个组的独立馈送结构，从而可以形成多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)。
然而，上述实施方式仅仅是适用于天线设备100的示例，并且用于制造天线设备100的方法不限于此。
图7是示出包含在定向天线模块内的单向天线的馈送结构的示意图。图8是示出通过馈送单元供应的功率的分配的概念图。
参考图7，馈送单元116可以连接至辐射槽113的相反侧(即，鳍形的中心点)。例如，馈送单元116可以被实施为鳍形，并且馈送鳍部可以通过形成在接地基板上的天线选择开关接收信号。
可以为每个单向天线单独提供馈送单元116。因此，馈送单元116还可以安装到第二定向天线110-2、第三定向天线110-3以及第四定向天线 110-4中。
从馈送单元116中接收的RF信号可以分支成6个波导(115a、115b、 115c、115d、115e、115f)，并且分支的RF信号可以通过波导115传播。 RF信号可以通过形成在每个波导的端部的辐射槽(113a、113b、113c、113d、 113e、113f)发射到外部空间。
同时，当从馈送单元116中接收的RF信号分支成多个信号时，分配 RF信号的功率。在上述示例中，屏障结构114可以用作功率分配单元 (power distribution unit)。在下文中从功率分配的角度参考图8给出用于分支或分配RF信号的方法。
参考图8，可以调整形成每个波导的屏障114的长度，使得可以逐步分配从馈送单元116中接收的功率。
例如，从图8可以看出，用作在第一波导115a与第二波导115b之间的边界的第二屏障114b的长度、用作在第三波导115c与第四波导115d 之间的边界的第四屏障114d的长度、以及用作在第五波导115e与第六波导115f之间的边界的第六屏障114f的长度可以被实施为比其余屏障的长度短。屏障的长度可以在从与馈送单元116相邻的屏障的端部到相反侧的端部的范围内。如果单向天线形成为鳍形，则这可以表示直径的长度。
由于第一屏障114a和第七屏障114g用作其他相邻天线的边界，所以第一屏障114a和第七屏障114g可以延伸到馈送单元116的后端。馈送单元116的前向方向(forwarddirection)可以是功率或RF信号的分配方向，并且馈送单元116的后向方向(backwarddirection)可以指向形成为鳍形的天线的中心。第三屏障114c和第五屏障114e可以比第二屏障114b、第四屏障114d以及第六屏障114f长，并且可以比第一屏障114a和第七屏障 114g短。
如果第一定向天线110-1包括上述屏障，则从馈送单元116中供应的功率P1可以分配到在第一屏障114a与第三屏障114c之间的第一空腔、在第三屏障114c与第五屏障114e之间的第二空腔以及在第五屏障114e 与第七屏障114g之间的第三空腔中。在这种情况下，分配到第一空腔的功率由P12表示，分配到第二空腔的功率由P34表示，并且分配到第三空腔的功率由P56表示。
为了允许分配功率(P12、P34、P56)具有相同的值，在第一屏障114a 与第三屏障114c之间的角度(θ12)、在第三屏障114c与第五屏障114e之间的角度(θ34)以及在第五屏障114e与第七屏障114g之间的角度(θ56) 可以彼此相同。
换言之，θ12＝θ34＝θ56必须成立，以实现P12＝P34＝P56。此外，由于将供应的功率(P1)分配为三个相等的功率，所以实现关系P1＝3P12＝3P34＝3P56。
分配给在第一屏障114a与第三屏障114c之间的空腔的功率P12可以重新分配给在第一屏障114a与第二屏障114b之间的空腔以及在第二屏障 114b与第三屏障114c之间的空腔。即，功率P12可以分配给第一波导115a 和第二波导115b。在这种情况下，分配给第一波导115a的功率和分配给第二波导115b的功率可以分别是P1和P2。
分配给在第三屏障114c与第五屏障114e之间的空腔的功率P34可以重新分配给在第三屏障114c与第四屏障114d之间的空腔以及在第四屏障 114d与第五屏障114e之间的空腔。换言之，功率P34可以分配给第三波导 115c和第四波导115d。在这种情况下，分配给第三波导115c的功率和分配给第四波导115d的功率可以分别是P3和P4。
分配给在第五屏障114e与第七屏障114g之间的空腔的功率P56可以重新分配给在第五屏障114e与第六屏障114f之间的空腔以及在第六屏障 114f与第七屏障114g之间的空腔。即，分配给第五波导115e的功率和分配给第六波导115f的功率可以分别是P5和P6。
为了允许分配给相应波导的功率具有相同的值，在第一屏障114a与第二屏障114b之间的角度(θ1)、在第二屏障114b与第三屏障114c之间的角度(θ2)、在第三屏障114c与第四屏障114d之间的角度(θ3)、在第四屏障114d与第五屏障114e之间的角度(θ4)、在第五屏障114e与第六屏障114f之间的角度(θ5)、以及在第六屏障114f与第七屏障114g之间的角度(θ6)可以被设计成彼此相同。换言之，关系θ12＝2θ1＝2θ2可以成立，关系θ34＝2θ3＝2θ4可以成立，然后，关系θ56＝2θ5＝2θ6可以成立。
因此，可以实现关系P1＝3P12＝3P34＝3P56＝6P1＝6P2＝6P3＝6P4＝6P5＝6P6。即，相同幅度的功率可以分配给相应波导，并且可以分配具有相同相位和相同振幅的RF信号，使得通过辐射槽可以发射合成信号(resultant signal)。
从以上示例可以看出，如果定向天线模块110由四个天线(110-1、 110-2、110-3、110-4)构成，则可以实现θ12＝θ34＝θ56＝30°，或者可以实现θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝θ5＝θ6＝15°。
同时，使用上述屏障结构执行功率分配的操作仅仅是适用于天线设备 100的示例，并且各种修改可以成立。例如，在不背离本公开的范围或精神的情况下，功率分配步骤可以分成子步骤，或者可以同时分配到6个方向，或者波导的数量可以低于或高于6。
图9和图10是示出进一步包括电感柱的馈送结构的示意图。
参考图9和图10，电感柱117可以进一步包含在第一定向天线110-1 内，以便提高回波损耗(即，反射损耗)。电感柱可以由金属鳍部构成。
假设如上所述实现功率分配，三个电感柱(117a、117b、117c)可以首先设置到接近馈送单元116的位置，并且与相应波导对应的6个电感柱 (117d、117e、117f、117g、117h、117i)可以设置在这三个电感柱的后面。
更详细地说，电感柱(117a、117b、117c)可以分别设置在第一屏障 114a与第三屏障114c之间的空腔、在第三屏障114c与第五屏障114e之间的空腔以及在第五屏障114e与第七屏障114g之间的空腔内。
此外，电感柱(117d、117e、117f、117g、117h、117i)可以分别设置在第一屏障114a与第二屏障114b之间的空腔、在第二屏障114b与第三屏障114c之间的空腔、在第三屏障114c与第四屏障114d之间的空腔、在第四屏障114d与第五屏障114e之间的空腔、在第五屏障114e与第六屏障114f之间的空腔、以及在第六屏障114f与第七屏障114g之间的空腔内。
如上所述，可以如上所述设置电感柱，并且分配给相应空腔的RF信号的回波损耗可以提高大约20％。
电感柱117可以连接至顶板111和底板112。由于根据电感柱117的直径，电感容量具有差异，所以可以考虑回波损耗量来确定电感柱117的直径。此外，可以根据RF信号的中间频率(intermediate frequency)，确定在电感柱117与馈送单元116之间的距离。
此外，馈送单元116的高度也会影响回波损耗，因此馈送单元116可以被设计成具有能够最小化回波损耗量的高度。在这种情况下，可以通过模拟、实验或计算，确定能够最小化回波损耗量的馈送单元116的高度。
此外，如果如上所述设置电感柱117，则可以减少在顶板111和底板 112之间的电容，使得发生阻抗变化。因此，可以根据电感柱117的设置，适当地调整馈送单元116的高度。
图11是示出根据本公开的实施方式的包含在天线设备内的全向天线的示意图。
如上所述，根据实施方式的天线设备100可以包括定向天线模块110 和全向天线120。全向天线120可以全向地发射RF信号。
例如，全向天线120可以包括各种类型的天线，例如，偶极天线(dipole antenna)、单极天线(monopole antenna)等。
从图11可以看出，全向天线120可以被实施为单极天线。单极天线可以是由导体形成的导线组成的一种导电天线，并且可以进一步包括：导线121，该导线具有与RF信号的1/4波长对应的预定长度(h)；以及棒 122，其设置在导线121之上以提高水平平面(xy平面)的增益。还可以基于RF信号的中间频率或频带确定棒122的区域。
例如，如果RF信号的频率在60GHz的频带内，则导线121的长度(h) 可以设置为1.1mm，并且圆形棒122的直径(d)可以设置为1.3mm。此外，天线设备100的总高度可以设置为2.1mm，并且天线设备100的半径可以设置为6mm。
图12是示出全向天线的辐射图的概念图。图13是示出在包含在定向天线模块内的多个定向天线之中的一个辐射图的概念图。
参考图12，全向天线120的辐射图可以允许覆盖水平平面(xy平面) 的360°范围，并且可以测量大约2dBi的增益。
参考图13，包含在定向天线模块110内的多个定向天线之中的一个辐射图可以具有大约90°的覆盖范围。因此，虽然与全向天线120相比，以上辐射图具有更小的覆盖范围，但是可以获得大约12dBi的优异峰值增益。
在定向天线模块110中，可以通过调整单向天线的辐射角、中心角、槽的数量、功率分配单元的分支的数量等自由地设计覆盖范围和峰值增益。
全向天线120可以在待机模式下始终接收信号。如果全向天线120接收到信号，则可以接通形成定向天线模块110的多个定向天线中的一个，使得全向天线120可以与所选的定向天线通信。在后文中，参考图14，描述天线切换操作。
图14是示出用于选择性切换包含在定向天线模块内的天线的开关的方框图。
参考图14，天线设备100可以进一步包括天线选择开关130，其被配置成选择性切换包含在定向天线模块110内的至少一个定向天线(110-1、 110-2、110-3、110-4)。例如，天线选择开关130可以由射频(RF)开关实现。
用于给第一定向天线110-1馈送电力的馈送单元116-1、用于给第二定向天线110-2馈送电力的馈送单元116-2、用于给第三定向天线110-3馈送电力的馈送单元116-3、以及用于给第四定向天线110-4馈送电力的馈送单元116-4可以连接至天线选择开关130。
天线选择开关130可以根据输入控制信号选择馈送单元(116-1、116-2、 116-3、116-4)中的至少一个，并且可以将信号提供给所选的馈送单元。为了方便描述和更好地理解本公开，用于选择一个馈送单元并且将信号提供给所选的馈送单元的操作在后文中称为“切换”。
施加至天线选择开关130中的控制信号可以由位于天线设备100外部的控制器生成，或者还可以由安装到天线设备100的控制器生成。
在后一种情况下，在从包括天线设备100的装置(例如，车辆)中接收控制信号时，包含在天线设备100内的控制器可以控制天线选择开关 130，或者必要时可以自主生成控制信号。
如果控制器包含在天线设备100内，则可以由天线设备100的控制器执行用于命令车辆的控制器控制天线设备100的所有或一些操作。
天线选择开关130可以形成在公共接地基板(多个馈送单元接地至其) 中，并且公共接地基板可以设置在定向天线模块110下面。
此外，全向天线120可以连接至公共接地基板并且可以接地至其。
此外，全向天线120还可以连接至天线选择开关130。如果识别通信对象的位置并且接通定向天线，则还可以断开全向天线120。
图15是示出根据本公开的实施方式的天线设备的波束图的概念图。
参考图15，天线设备100的全向天线120可以形成具有360°的全向覆盖范围的波束图(BP0)。因此，在未规定通信对象的位置的条件下，可以通过全向天线120全向传输或接收信号。
定向天线模块110可以形成具有每个定向天线的方向性的多个波束图 (BP1、BP2、BP3、BP4)。如在以上示例中所示，如果定向天线模块110 包括第一定向天线110-1、第二定向天线110-2、第三定向天线110-3以及第四定向天线110-4，则每个天线可以覆盖大约90°的范围。因此，可以选择被配置成覆盖信号传输或接收方向的天线，并且所选的天线可以与全向天线120通信。
同时，应注意，在不背离本公开的范围或精神的情况下，通过增加包含在定向天线模块110内的单向天线的数量，还可以更精确地调整波束图方向。
在后文中，将参考附图描述包括根据实施方式的上述天线设备100的车辆。
通过根据实施方式的天线传输/接收的RF信号可以是基于2G通信方案、3G通信方案、4G通信方案和/或5G通信方案的信号。例如，2G通信方案可以是时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等。例如，3G通信方案可以是宽带码分多址(WCDMA)、CDMA2000(码分多址2000)、无线宽带(WiBro)、全球微波接入互操作性(WiMAX)等。例如，4G通信方案可以是长期演进(LTE)、无线宽带演进等。
例如，5G通信方案可以提供1Gbps的最大传输速率。5G通信方案可以通过大容量传输支持沉浸式通信方案(例如，UHD(超HD)、3D、全息图等)。因此，用户可以通过5G通信方案更快速地传输和接收超高容量的数据。在此处，超高容量的数据更精确并且更具有沉浸感。
5G通信方案可以通过1ms的最大响应时间或更少的时间执行实时处理。因此，5G通信方案可以支持被设计成在用户识别之前生成反应的各种实时服务。
例如，假设5G通信模块安装到车辆中，车辆可以用作用于数据通信的通信主体。因此，被配置为与外部装置通信的车辆可以在运动的同时从各种装置中接收传感器信息、可以通过实时处理提供自主导航系统、并且可以提供各种远程控制方法。
5G通信方案可以使用毫米波带。例如，5G通信方案可以使用大约 28GHz的频带。天线设备100的尺寸可以与RF信号的增加波长成比例地逐渐增大。即，随着RF信号的频率逐渐增大，天线设备100的尺寸可以逐渐减小。因此，假设在5G通信中使用天线设备100，则天线设备100 可以被实现为超小型和低配置产品。
此外，车辆可以通过经由5G通信提供的实时处理和高容量传输服务为乘坐在车辆内的乘客提供大数据服务。例如，车辆可以分析各种网络信息、SNS信息等，并且可以提供适合于车辆乘客的各种情况的定制信息。根据一个实施方式，车辆不仅通过大数据挖掘收集位于行驶路径附近的各种著名餐馆，而且收集景色信息，实时提供所收集的信息，并且可以使乘客能够立即确认存在于行驶区域附近的各种信息。
此外，可以在5G通信网络内实现基于多跳通信的RF中继传输。例如，包含在基站(BS)的网络内的第一车辆可以将由位于BS网络外部的第三方传输的期望的RF信号转发给BS。因此，支持5G通信网络的区域在尺寸上可被扩大，并且同时，可以消除或减少由于在该单元内存在很多用户(即，UE)造成的缓冲问题。
同时，5G通信方案可以实现适用于车辆、通信装置等的装置对装置 (D2D)通信。D2D通信可以表示装置直接传输和接收RF信号而不使用 BS。在D2D通信期间，装置不需要通过BS传输和接收RF信号。可以直接在装置之间传送RF信号，以便防止发生不必要的能量消耗。
在这种情况下，车辆可以根据5G通信方案执行与位于该车辆附近的其他车辆相关联的传感器信息的实时处理，可以将碰撞的可能性实时转发给用户，并且可以实时提供与在行驶路径上要生成的交通状况相关的信息。
图16是示出根据本公开的实施方式的车辆的外观的示图。
参考图16，根据实施方式的车辆200可以包括：车轮(201F、201R)，用于将车辆200从一个地方移动到另一个地方；主体202，形成车辆200 的外观；驱动单元(未示出)，用于旋转车轮(201F、201R)；门203，用于将车辆200的内部空间与外部遮挡开；挡风玻璃204，用于给坐在车辆 200内的车辆驾驶员提供车辆200的前视图；以及侧视镜(205L、205R)，用于给车辆驾驶员提供车辆200的后视图。
车轮(201F、201R)可以包括设置在车辆200前面的前轮201F以及设置在车辆200后面的后轮201R。包含在引擎罩207内的驱动单元可以以车辆200向前或向后移动的方式给前轮201F或后轮201R提供旋转力。
驱动单元可以包括用于通过燃烧化石燃料来生成旋转力的引擎或者在从冷凝器、电容或电池(未示出)中接收到电力时生成旋转力的电机。
门203可以可旋转地位于主体202的左右侧，使得在门203的任一个打开时，车辆驾驶员可以进入车辆200，并且在关闭门203时，可以将车辆200的内部空间与外部遮挡开。
挡风玻璃204设置在主体202的前上部分，使得坐在车辆200内的车辆驾驶员可以获得在车辆200的前方的视觉信息。挡风玻璃204也可以称为挡风玻璃。
侧视镜(205L、205R)可以包括位于主体202的左边的左侧视镜205L 以及位于主体202的右边的右侧视镜205R，使得坐在车辆200内的车辆驾驶员可以获得在主体202的侧方和后方的视觉信息。
天线设备100可以安装到车辆200的外部。天线设备100可以被实现为超小型和低配置产品，可以设置在发动机罩207之上，并且还可以与安装到后玻璃的顶部的鲨鱼天线(shark antenna)整合。
此外，必要时，两个或更多个天线设备100也可以安装到车辆中。例如，被配置成覆盖车辆的前向方向的天线设备100可以安装到发动机罩 207的顶部，并且被配置成覆盖车辆的后向方向或后方的天线设备100可以安装到鲨鱼天线或车辆的行李箱。
天线设备100的位置或数量可以不限于此，并且而已考虑天线设备 100的用途、车辆设计、传播方向性等，确定100的适当位置或数量。
图17是示出根据本公开的实施方式的车辆的控制方框图。
在图17示出与车辆通信相关的各种组成部件，并且为了方便描述，在本文中省略与诸如车辆驾驶或内部环境控制等其他操作相关的其他组成部件。因此，本公开的范围或精神不限于此，并且还可以无变化地适用于其他示例。参考图17，车辆200可以包括：内部通信单元210，其被配置成通过安装在车辆200内的车载通信网络与安装在车辆200内的各种电子装置通信；射频(RF)通信单元230，其被配置成与用户设备(UE)、服务器或者位于车辆200外部的其他车辆通信；以及控制器220，其被配置成控制内部通信单元210和RF通信单元230。
内部通信单元210可以包括：内部通信接口211，其连接至车载通信网络；以及内部信号转换模块212，其被配置成调制/解调信号。
内部通信接口211可以通过车载通信网络从包含在车辆200内的各种电子装置中接收通信信号，并且可以通过车载通信网络将通信信号传输给包含在车辆200内的各种电子装置。在这种情况下，可以通过车载通信网络传输和接收通信信号。
内部通信接口211可以包括通信端口以及被配置成执行信号的传输和接收的收发器。
内部信号转换模块212可以将通过内部通信接口211接收的通信信号解调成控制信号，并且可以将由控制器220生成的控制信号调制成模拟通信信号，使得可以通过内部通信接口211传输模拟通信信号。
内部信号转换模块212可以根据车载网络的通信协议将从控制器220 中生成的控制信号调制成通信信号，并且可以基于车载网络通信协议将通信信号解调成能够由控制器220识别的控制信号。
内部信号转换模块212可以包括：存储器，其被配置成储存调制/解调通信信号所需要的程序和数据；以及处理器，其被配置成根据储存在存储器内的程序和数据调制/解调通信信号。
控制器220可以控制内部信号转换模块212和通信接口211。例如，如果传输通信信号，则控制器220可以通过通信接口211确定通信网络是否由另一个电子装置占用。如果通信网络是空着的，则控制器220可以控制内部通信接口211和内部信号转换模块212传输通信信号。此外，如果接收到通信信号，则控制器220可以控制内部通信接口211和信号转换模块212以解调通过通信接口211接收的通信信号。
控制器220可以包括：存储器，其被配置成储存控制内部信号转换模块212和通信接口211所需要的程序和数据；以及处理器，其被配置成根据储存在存储器内的程序和数据，生成控制信号。
此外，控制器220可以包含在被配置成控制车辆1的电子控制单元 (ECU)内或者可以与ECU分开。控制器220还可以共享包含在内部通信单元210或RF通信单元230内的处理器。
RF通信单元230可以包括：收发器231，用于调制/解调信号；以及天线设备100，用于将信号传输到外部或者从外部接收信号。
收发器231可以包括：接收器，用于解调通过天线设备100接收的 RF信号；以及发射器，用于调制RF调制以将从控制器220中生成的控制信号发送到外部。
此外，RF信号可以包括至高频载波(例如，在5G通信的情况下，大约28GHz)的期望信号，使得可以通过高频载波传输期望信号。为此，在从控制器220中接收到控制信号时，收发器231可以调制高频载波，可以生成传输信号，可以解调通过天线设备100接收的信号，并且可以重构控制信号。
例如，收发器可以包括编码器(ENC)、调制器(MOD)、多入多出编码器(MIMO ENC)、预编码器、快速傅里叶逆变换(IFFT)、并行-串行(P/S)转换器、循环前缀(CP)插入单元、数模转换器(DAC)和/ 或频率转换单元。
可以通过编码器(ENC)和调制器(MOD)将L个控制信号输入至MIMO ENC。从MIMOENC中生成的M个流可以由预编码器预编码，使得M个流转换成N个预编码信号。在通过IFFT、P/S转换器、循环前缀 (CP)插入单元和/或DAC之后，预编码信号可以转换成模拟信号。从DAC中生成的模拟信号可以通过频率转换单元转换成射频(RF)带。
收发器231可以包括：存储器，其被配置成储存调制/解调通信信号所需要的程序和数据；以及处理器，其被配置成根据储存在存储器内的程序和数据调制/解调通信信号。
然而，收发器231的范围或精神不限于图17的示例，并且还可以根据各种通信方案通过各种方式实现。
车辆200可以通过天线设备100与外部服务器或控制中心通信，使得车辆200可以传输或接收实时交通信息、事故信息、车辆状态信息等。此外，车辆200可以与其他车辆通信，以便将由嵌入每个车辆内的传感器测量的传感器信息传输给其他车辆/从其他车辆中接收该传感器信息，使得车辆200可以自适应地处理道路情况，或者可以收集与事故或其他不良事件相关的信息。在这种情况下，嵌入车辆内的传感器可以包括图像传感器、加速度传感器、碰撞传感器、陀螺仪传感器、转向角传感器、车速传感器等中的至少一个。
图18到图20是示出根据本公开的实施方式的用于控制车辆与一个或多个外围车辆通信的方法的概念图。
参考图18，在待机模式期间，全向天线120可以从其他外围装置(300-1、 300-2、300-3)中接收信号。
参考图19，如果一个外围车辆300-1传输信号，则全向天线120接收该信号。从外围车辆300-1中传输的信号可以是用于通信连接的请求信号或者导频信号。
在这种情况下，外围车辆300-1的输出信号可以包括外围车辆300-1 的位置信息。例如，位置信息可以是GPS信息。
可以通过收发器231将从全向天线120中接收的信号传输给控制器 220。控制器220可以基于包含在接收信号内的GPS信息，选择定向天线，以用于通信。
更详细地说，控制器220可以基于包含在接收信号内的GPS信息确定传输信号的外围车辆300-1的位置，并且可以确定与外围车辆300-1的位置对应的定向天线。
参考图20，假设与外围车辆300-1的位置对应的定向天线是第一定向天线110-1，则控制器220可以将控制信号传输给天线选择开关130并且将电力提供给第一定向天线110-1。第一定向天线110-1可以形成能够覆盖外围车辆300-1的波束图BP0，并且然后传输信号。
图21是示出进一步包括GPS接收器的车辆的方框图。
参考图21，车辆200可以进一步包括GPS接收器240。
GPS接收器240可从GPS卫星中接收车辆1的位置信息。
控制器220可以基于从外围车辆300-1中接收的外围车辆位置信息以及由GPS接收器240接收的车辆200的位置信息，选择至少一个定向天线。
例如，控制器220可以比较从外围车辆300-1中接收的外围车辆位置信息和由GPS接收器接收的车辆200的位置信息，并且然后确定外围车辆300-1的相对位置，并且可以选择与外围车辆300-1的相对位置对应的天线(即，能够将信号传输给已确定其位置关系的外围车辆300-1的天线) 或者能够覆盖外围车辆300-1的方向的其他天线。
如果控制器220将用于将电力提供给所选天线的控制信号传输给RF 通信单元230，则天线选择开关130可以根据控制信号选择天线并且将电力提供给所选天线。
如果从外围车辆300-1中接收到请求信号或导频信号的车辆200将信号传输给外围车辆300-1，则车辆200和外围车辆300-1可以彼此通信，使得可以在这两个车辆(200、300-1)之间传送信号。在这种情况下，从车辆200中传输的信号可以是响应信号。
在完成这两个车辆之间的通信连接之后，从外围车辆300-1中传输的信号可以包括GPS信息。在车辆200将信号传输给外围车辆300-1时，车辆200还可以传输由GPS接收器240接收的其自身的GPS信息。
每当控制器220从外围车辆300-1中接收到GPS信息，控制器220可以基于所接收的GPS信息选择天线并且可以将控制信号传输给天线选择开关130。因此，虽然通信对象(即，外围车辆300-1或车辆200)在通信期间移动到另一个地方，但是车辆200可以根据外围车辆300-1的位置移动选择性切换天线，使得车辆200与外围车辆300-1能够容易地通信。
此外，如果在外围车辆300-1与车辆200之间的距离是等于或小于预定参考距离的短距离，或者如果车辆200可以使用全向天线120与外围车辆300-1毫无困难地通信，则控制器220可以不选择定向天线模块110并且还可以使用全向天线120进行通信。
此外，控制器220还可以选择两个或更多个定向天线。例如，如果考虑GPS信息的误差范围的外围车辆300-1的相对位置覆盖两个或更多个波束图，则可以选择用于形成相应波束图的两个或更多个天线。
此外，如果外围车辆的相对位置逃脱定向天线模块110的覆盖范围，则控制器220可以确定不可用的通信状态，并且可以在视觉上或者听觉上通知用户不可用的通信状态。例如，为了在视觉上指示不可用的通信状态，可以使用嵌入车辆内的AVN终端的显示单元。为了在听觉上指示不可用的通信状态，可以使用车辆的扬声器。
同时，如果车辆200首先传输信号，则可以通过全向天线120传输导频信号或请求信号，并且可以通过全向天线120接收来自用作通信对象的外围车辆的响应信号。在这种情况下，从外围车辆中接收的响应信号可以包括相应外围车辆的位置信息，并且车辆200的GPS信息也可以包含在从车辆200传输的信号内。
在完成从外围车辆中接收包括GPS信息的响应信号之后的操作与上述示例相同，并且同样为了方便描述，在本文中省略其详细描述。
图22到图26是示出根据本公开的实施方式的用于控制车辆与一个或多个外围车辆通信的另一种方法的概念图。
从该示例可以看出，车辆可以在待机模式期间通过全向天线120从外围车辆中接收信号。
在从外围车辆(300-1、300-2、300-3)中的至少一个接收到一个或更多个信号时，控制器220可以接通包含在定向天线模块110内的多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)，如图22所示。用于接通天线的上述操作可以指示对应的天线电气连接至天线选择开关130或者连接至收发器。更详细地说，用于接通天线的上述操作可以指示通过将电力提供给天线来传输一个或更多个信号的操作或者用于通过天线接收一个或更多个信号的操作。
控制器220可以从定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中选择用于通信的一个定向天线。控制器220可以基于指示哪个定向天线已接收到信号的具体信息来确定外围车辆300-1的相对位置。即，控制器220可以确定外围车辆300-1位于与已接收到信号的定向天线对应的方向(即，与对应的定向天线的覆盖范围对应的方向)上。
因此，控制器220可以确定已接收到信号的定向天线是与已传输了信号的外围车辆的位置对应的天线或者能够覆盖已传输了信号的外围车辆的天线。因此，可以选择已接收到信号的定向天线作为用于通信的天线。
例如，假设在定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中的第一定向天线110-1从外围车辆300-1中接收到信号，则控制器220可以断开其余天线(110-2、110-3、110-4)并且可以仅仅接通第一定向天线110-1，如图23所示。
此外，假设外围车辆300-1或车辆200从一个地方移动到另一个地方，使得这两个车辆(300-1、200)之间的相对位置改变，如图24所示，则控制器220可以基于所接收的信号的强度检测相对位置的变化，可以重新选择天线，从而将波束图变成另一个波束图。所接收的信号强度指示符 (RSSI)可以用于指示所接收的信号的强度。
例如，如果从外围车辆300-1中接收的信号的强度等于或小于参考水平，则控制器220可以接通包含在定向天线模块110内的所有天线(110-1、 110-2、110-3、110-4)，如图25所示。
控制器220可以基于指示定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)中的哪个接收到信号的具体信息来确定改变的相位位置，并且可以重新选择已接收到信号的定向天线作为用于通信的天线。
可替换地，如图26所示，必要时，还可以接通仅仅与接通的天线110-1 相邻的天线(110-4、110-2)。在这种情况下，控制器220还可以基于指示定向天线(110-4、110-2)中的哪个接收到信号的具体信息重新选择用于通信的天线。
此外，假设在邻近天线(110-4、110-2)内不存在接收到信号的天线，则接通与邻近天线(110-4、110-2)相邻的天线110-3，使得可以确定信号的接收或不接收。
同时，如果车辆200首先传输信号，则车辆200可以通过全向天线120 传输导频信号或请求信号，并且可以接通定向天线模块110的所有定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)，使得车辆200可以从用作通信对象的外围车辆中接收响应信号。
控制器220可以在多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中确定从外围车辆中接收到信号的天线与外围车辆的位置对应，并且可以选择所确定的天线作为用于通信的天线。后续过程与上述实施方式的过程相同。
如果任何一个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)未接收到信号，则控制器220可以确定存在不可用的通信状态，并且可以在视觉上或者听觉上通知用户不可用的通信状态。
也可由天线设备100执行与天线设备100的控制相关的控制器220的操作。即，作为用于执行上述控制动作的处理器实施的控制器可以包含在天线设备100内，并且必要时，收发器还可以包含在天线设备100内。在这种情况下，可以确定天线设备100中的通信对象的位置以及与通信对象位置对应的定向天线。
在后文中将参考附图描述根据实施方式的用于控制天线设备的方法。根据上述实施方式的天线设备100用于执行天线设备的控制方法，并且在图1到图26中示出的上述内容还可以适用于稍后描述的天线设备的控制方法。
图27是示出根据本公开的实施方式的用于控制天线设备的方法的流程图。
参考图27，在操作410中，全向天线120可以从外围车辆中接收信号。从外围车辆中传输的信号可以是导频信号或请求信号。该信号可以包括外围车辆的位置信息，例如，GPS信息。
在操作411中，控制器220可以基于包含在所接收的信号内的位置信息确定外围车辆的位置。例如，控制器220可以基于从外围车辆300-1中接收的外围车辆位置信息以及由GPS接收器240接收的车辆200的位置信息选择定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)中的至少一个。
例如，控制器220可将从外围车辆300-1中接收的外围车辆位置信息和由GPS接收器接收的车辆200的位置信息进行比较，并且然后确定外围车辆300-1的相对位置，并且可以选择与外围车辆300-1的相对位置对应的天线(即，能够将信号传输给确定了其位置关系的外围车辆300-1的天线)或者能够覆盖外围车辆300-1的方向的其他天线。
在操作412中，可以接通与外围车辆的位置对应的天线。为此，控制器220可以将用于将电力提供给所选天线的控制信号传输给天线选择开关 130。天线选择开关130可以根据控制信号将电力提供给所选天线。
如果通过所选天线将响应信号传输给外围车辆300-1，则在操作413 中，这两个车辆(200、300-1)可以通过所选天线彼此通信。即，这两个车辆(200、300-1)可以通过所选天线彼此通信。
在完成通信连接之后，外围车辆300-1可以在信号内包括其自身位置信息并然后传输合成信号。每当控制器220接收到信号，在操作411中，控制器220便可以确定在外围车辆300-1与车辆200之间的相对位置信息，并且然后在操作412中可以接通与相对位置信息对应的定向天线。在通信模式期间，可以重复执行上述过程。因此，虽然相对位置可以根据车辆200 或外围车辆300-1的运动而灵活地改变，但是与改变的位置信息对应的定向天线也可以改变。
此外，在不背离本公开的范围或精神的情况下，车辆200的位置信息也可以传输给外围车辆300-1。
同时，如果车辆200首先传输信号，则车辆200可以通过全向天线120 传输导频信号或请求信号，并且可以通过全向天线120从用作通信对象的外围车辆中接收响应信号。在这种情况下，从外围车辆中接收的响应信号可以包括相应外围车辆的位置信息，并且必要时，从车辆200中传输的信号可以进一步包括车辆200的位置信息。
在从外围车辆中接收到包括位置信息的响应信号时，后续过程与上述示例的过程相同。
此外，如果外围车辆的相对位置逃脱定向天线模块110的覆盖范围，则控制器220可以确定存在不可用的通信状态，并且可以在视觉上或者听觉上通知用户不可用的通信状态。
图28是示出根据本公开的实施方式的用于控制天线设备的另一种方法的流程图。
参考图28，在操作420中，车辆可以通过天线120从外围车辆中接收信号。通过与在上述示例中相同的方式，接收信号可以是请求信号或导频信号。
在操作421中，可以接通定向天线模块。即，可以接通包含在定向天线模块110内的所有定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)。
在操作422中，可以在多个定向天线之中选择用于通信的一个天线。可以确定外围车辆位于与由已接收到信号的定向天线形成的波束图对应的方向上或者位于对应的波束图的覆盖范围内。因此，控制器220可以从多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中选择已接收到信号的天线作为用于通信的天线。
在操作423中，可以仅仅连续接通所选的定向天线。例如，假设在多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中的第一定向天线110-1从外围车辆300-1中接收到信号，则控制器220可以断开剩余天线(110-2、 110-3、110-4)并且可以仅仅将电力提供给第一定向天线110-1。
如果通过将电力提供给第一定向天线110-1车辆200将响应信号传输给外围车辆300-1，则在操作424中，车辆200可以通过第一定向天线110-1 与外围车辆300-1通信。
同时，如果车辆200首先传输信号，则车辆200可以通过定向天线120 传输导频信号或请求信号，并且可以接通定向天线模块110的所有定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)，使得车辆200可以从用作通信对象的外围车辆中接收响应信号。
控制器220可以从多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中确定从外围车辆中已接收到信号的天线与外围车辆的位置对应，并且可以确定对应的天线作为用于通信的天线。后续过程与上述实施方式的过程相同。
假设定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)中任何一个未接收到信号，则控制器220可以确定不可用的通信状态，并且可以在视觉上或者听觉上通知用户不可用的通信状态。
图29和图30是示出用于在车辆与外围车辆之间的相对位置改变时控制天线设备的另一种方法的流程图。
假设选择一个定向天线，使得建立在两个车辆之间的通信模式，如图 28所示。参考图29，在操作430中，控制器220可以将由定向天线所接收的信号的强度和参考水平进行比较。如果在操作430中，接收信号的强度等于或小于参考水平，则然后在操作431中，接通与目前接通的定向天线相邻的定向天线。
如果在操作432中，接通的定向天线接收到信号，则在操作433中，可以使用已接收到信号的定向天线建立通信模式。即，确定外围车辆的相对位置变成与已接收到信号的定向天线对应的另一个位置，并且可以使用已接收到信号的定向天线建立通信。
如果在操作432中，接通的定向天线未接收到信号，则在操作431中，接通与目前接通的定向天线相邻的天线，并且然后重复上述操作。
参考图30，在操作440中，控制器220可以将由定向天线所接收的信号的强度和参考水平进行比较。如果在操作440中，接收信号的强度等于或小于参考水平，则在操作441中，接通定向天线模块。
在操作442中，控制器220可以在多个定向天线之中选择用于通信的天线。
可以确定外围车辆位于与已接收到信号的定向天线所形成的波束图对应的方向上或者位于对应的波束图的覆盖范围内。因此，控制器220可以从多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中选择已接收到信号的天线作为用于通信的天线。
在操作443中，可以仅仅连续接通已接收到信号的定向天线。例如，如果在多个定向天线(110-1、110-2、110-3、110-4)之中的第一定向天线 110-1从外围车辆300-1中接收到信号，则控制器220可以断开剩余天线 (110-2、110-3、110-4)并且可以仅仅将电力提供给第一定向天线110-1。
如果车辆200将电力提供给第一定向天线110-1，并且将响应信号传输给外围车辆300-1，则在操作444中，可以在车辆200与外围车辆300-1 之间建立通信模式，使得车辆200可以通过第一定向天线110-1与外围车辆300-1通信。
根据上述实施方式的天线设备、包括天线设备的车辆以及用于控制天线设备的方法可以通过简单切换来将方向图调整为期望的方向，而无需使用阵列天线的复杂馈送结构。
此外，上述实施方式可以选择性使用支持无缝通信的全向天线或者能够选择波束图的方向的定向天线，使得可以有效地实现通信模式。
虽然参考一些示例性实施方式和附图示出和描述了本公开，但是对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变更。例如，即使可以按照与上述顺序不同的顺序执行上述过程和方法，也可以实现本公开的足够效果，和/或上述元件(例如，系统、结构、装置或电路)可以以与如上所述的形式和模式不同的形式或模式进行组合或耦合、或者由其他元件或等同物代替或切换。
因此，其目的在于本公开覆盖本公开的修改和变化，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内。
在本文中，仅仅为了说明的目的，公开了本公开的实施方式，并且本领域的技术人员会理解的是，在不背离在所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，可以具有各种修改、增加和替换。
在本申请中使用的术语仅仅用于描述具体实施方式，并非旨在限制本公开。单数表达可以包括复数表达，除非在上下文中另有规定。在本申请中，术语“包括”或“具有”用于表示存在在本申请中描述的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或组合的存在或者添加。
在描述本公开时，术语“第一”和“第二”可以用于描述各种元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语可以用于区分一个元件和另一个元件。
通过以上描述显而易见的是，根据本公开的实施方式的天线设备、包括天线设备的车辆以及用于控制天线设备的方法可以通过简单切换来朝着期望的方向调整方向图，而无需使用阵列天线的复杂馈送结构。
此外，根据实施方式的天线设备可以不仅包括支持无缝通信的全向天线，而且包括能够选择波束图的方向的定向天线，使得可以执行有效通信。
虽然示出并且描述了本公开的一些实施方式，但是本领域的技术人员会理解的是，在不背离本公开的原理和精神的情况下，可以在这些实施方式中进行变化，在权利要求及其等同物中限定本公开的范围。

Claims (30)

1.一种天线设备，包括：
全向天线，用于全向传输或接收信号；
定向天线模块，包括具有不同辐射角的多个定向天线；以及
天线选择开关，用于将电力选择性提供给多个所述定向天线中的至少一个，
其中，每个所述定向天线包括：馈送单元，用于提供信号；至少一个波导，所提供的信号通过所述波导传播；以及至少一个辐射槽，被设计成辐射通过所述波导传播的信号，
其中，多个所述定向天线彼此独立地接收电力，
其中，所述定向天线包括：顶板；底板；多个屏障，设置在所述顶板与所述底板之间，以便形成多个波导；以及多个电感柱，分别设置在多个所述屏障之间的空腔内。
2.根据权利要求1所述的天线设备，进一步包括：
控制器，用于从多个所述定向天线之中确定与通信对象的位置对应的所述定向天线。
3.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述控制器以将电力供应给与所述通信对象的位置对应的所述定向天线的方式将控制信号传输给所述天线选择开关。
4.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述全向天线始终准备从所述通信对象接收信号。
5.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述控制器基于包含在由所述全向天线接收的信号内的位置信息确定所述通信对象的位置。
6.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述位置信息包括全球定位系统(GPS)信息。
7.根据权利要求5所述的天线设备，其中，每当所述控制器从所述通信对象接收到信号，所述控制器便确定所述通信对象的位置。
8.根据权利要求4所述的天线设备，其中，当所述全向天线接收到信号时，所述控制器接通多个所述定向天线。
9.根据权利要求8所述的天线设备，其中，所述控制器基于在多个所述定向天线之中已接收到信号的所述定向天线，来确定所述通信对象的位置。
10.根据权利要求9所述的天线设备，其中，所述控制器断开未接收到信号的所述定向天线。
11.根据权利要求10所述的天线设备，其中，
所述控制器基于由接通的所述定向天线接收的信号的强度来确定所述通信对象的位置是否改变，并且当所述通信对象的位置改变时，所述控制器接通多个所述定向天线。
12.根据权利要求10所述的天线设备，其中，
所述控制器基于由所述定向天线接收的信号来确定所述通信对象的位置是否改变，并且当所述通信对象的位置改变时，所述控制器接通与已接收到信号的所述定向天线相邻的另一个定向天线。
13.根据权利要求3所述的天线设备，其中，
如果与所述通信对象相距的距离是等于或小于参考距离的短距离，则所述控制器控制所述天线选择开关以使用所述全向天线与所述通信对象通信。
14.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述多个波导分成多个组，并且所述多个组对应于多个所述定向天线。
15.根据权利要求14所述的天线设备，进一步包括：
公共接地单元，位于所述定向天线模块下面，
其中，包含在多个所述定向天线内的所述馈送单元连接至所述公共接地单元。
16.一种车辆，包括：
全向天线，用于全向传输或接收信号；
定向天线模块，包括具有不同辐射角的多个定向天线；以及
天线选择开关，用于将电力选择性提供给多个所述定向天线中的至少一个，
其中，每个所述定向天线包括：馈送单元，用于提供信号；至少一个波导，所提供的信号通过所述波导传播；以及至少一个辐射槽，用于辐射通过所述波导传播的信号，
其中，多个所述定向天线彼此独立地接收电力，
其中，所述定向天线包括：顶板；底板；多个屏障，设置在所述顶板与所述底板之间，以便形成多个波导；以及多个电感柱，分别设置在多个所述屏障之间的空腔内。
17.根据权利要求16所述的车辆，进一步包括：
控制器，用于从多个所述定向天线之中确定与通信对象的位置对应的所述定向天线、并且以将电力供应给与所述通信对象的位置对应的所述定向天线的方式将控制信号传输给所述天线选择开关。
18.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述全向天线始终准备从所述通信对象接收信号。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，所述控制器基于包含在由所述全向天线接收的信号内的位置信息，来确定所述通信对象的位置。
20.根据权利要求19所述的车辆，其中，当所述全向天线接收到信号时，所述控制器接通多个所述定向天线。
21.根据权利要求20所述的车辆，其中，所述控制器基于在多个所述定向天线之中已接收到信号的所述定向天线，来确定所述通信对象的位置。
22.根据权利要求20所述的车辆，其中，所述控制器断开未接收到信号的所述定向天线。
23.根据权利要求22所述的车辆，其中，
所述控制器基于由所述定向天线接收的信号的强度来确定所述通信对象的位置是否改变，并且当所述通信对象的位置改变时，所述控制器接通多个所述定向天线。
24.一种用于控制天线设备的方法，包括如下步骤：
由处于待机模式下的全向天线从通信对象接收信号，
如果所述全向天线接收到所述信号，则从多个定向天线之中确定与所述通信对象的位置对应的所述定向天线；
由天线选择开关将电力选择性提供给多个所述定向天线中的至少一个；并且
通过接通确定的所述定向天线来与所述通信对象通信；
其中，将电力提供给多个所述定向天线中的至少一个，包括：
彼此独立地将电力提供给多个所述定向天线中的至少一个；
其中，定向天线模块包括：
顶板；
底板；
介于所述顶板与所述底板之间以形成多个波导的多个屏障；以及
多个电感柱，分别设置在多个所述屏障之间的空腔内。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，确定与所述通信对象的位置对应的所述定向天线的步骤包括：
使用包含在所接收的信号内的所述通信对象的位置信息。
26.根据权利要求24所述的方法，进一步包括如下步骤：
当从所述通信对象接收到信号时，确定所述通信对象的位置。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括如下步骤：
如果所述通信对象的位置改变，则接通多个所述定向天线之中与改变的位置对应的所述定向天线。
28.根据权利要求24所述的方法，其中，确定与所述通信对象的位置对应的所述定向天线的步骤包括：
接通多个所述定向天线；并且
从多个所述定向天线之中确定已接收到信号的所述定向天线作为与所述通信对象的位置对应的所述定向天线。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括如下步骤：
断开多个所述定向天线之中未接收到信号的所述定向天线。
30.根据权利要求28所述的方法，进一步包括如下步骤：
基于由接通的所述定向天线接收的信号的强度来确定所述通信对象的位置是否改变；并且
如果所述通信对象的位置改变，则接通多个所述定向天线。
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