CN108701896A - 射频定位技术以及相关联的系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置包括：基板；安装在基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以与第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；以及电路系统，其与半导体管芯集成并且被配置成向发射天线提供RF信号并从接收天线接收RF信号。

Description

射频定位技术以及相关联的系统、装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请按照35U.S.C.§119要求以下申请的权益：于2015年12月17日提交的题为“FREQUENCY-SHIFT TRANSPONDER”的美国临时申请序列第62/268,741号；于2015年12月17日提交的题为“RADAR ON A CHIP”的美国临时申请序列第62/268,745号；于2016年1月6日提交的题为“HIGH-PRECISION POSITIONING SYSTEM FOR A GROUND PENETRATING RADARSYSTEM”的美国临时申请序列第62/275,400号；于2016年3月10日提交的题为“HIGH-PRECISION TIME OF FLIGHT MEASUREMENT SYSTEM FOR PICKING AND PACKING”的美国临时申请序列第62/306,469号；于2016年3月10日提交的题为“HIGH-PRECISION TIME OFFLIGHT MEASUREMENT SYSTEM FOR MICRONAVIGATION AND LOCALIZATION”的美国临时申请序列第62/306,478号；以及于2016年3月10日提交的题为“HIGH-PRECISION TIME OFFLIGHT MEASUREMENT SYSTEM ON A CHIP”的美国临时申请序列第62/306,483号，上述临时申请中的每一个通过引用并入本文中。
背景技术
准确确定对象或目标的位置的能力对于许多应用具有潜在的益处。受益于对象定位的一些示例性应用包括运动跟踪、虚拟现实、游戏、自主系统、机器人等。已经推行寻求提供定位的许多技术，包括全球定位系统(GPS)技术、接收的信号强度指示(RSSI)测量、光学图像数据处理技术、红外测距等。通常，这些常规方法在应用上由于一个或更多个缺陷而受到限制，所述缺陷包括相对差或不足的准确度和/或精度、引起相对较长的刷新率的计算复杂性、环境限制(例如限于室外的操作、蜂窝或网络访问要求和/或易受背景杂波或噪声影响)、成本、尺寸等。
发明内容
一些实施方式提供了一种系统，该系统包括：第一询问器装置，其包括被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号的第一天线、被配置成从目标装置接收具有作为第一频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号的第二天线以及被配置成使用第一RF信号和第二RF信号来获得指示第一询问器装置与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号的第一电路系统；第二询问器装置，其包括被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第三RF信号的第三天线、被配置成从目标装置接收具有第二中心频率的第四RF信号的第四天线以及被配置成使用第三RF信号和第四RF信号来获得指示第二询问器装置与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号的第二电路系统；以及至少一个处理器，其被配置成基于第一混合RF信号来确定第一距离、基于第二混合RF信号来确定第二距离以及使用所确定的第一距离和第二距离来确定目标装置的位置。
一些实施方式提供了包括第一询问器装置和第二询问器装置的系统。第一询问器装置包括：第一天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一微波射频(RF)信号；第二天线，其被配置成从目标装置接收具有作为第一频率的谐波的第二中心频率的第二微波RF信号；以及第一电路系统，其被配置成使用第一RF信号和第二RF信号来获得指示第一询问器与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号。第二询问器装置包括：第三天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第三微波RF信号；第四天线，其被配置成从目标装置接收具有第二中心频率的第四微波RF信号；以及第二电路系统，其被配置成使用第三RF信号和第四RF信号来获得指示第二询问器与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
一些实施方式提供了一种方法，该方法包括：从第一询问器装置向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；在第一询问器装置处且从目标装置接收具有作为第一频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号；从第二询问器装置向目标装置发射具有第一中心频率的第三RF信号；在第二询问器装置处且从目标装置接收具有第二中心频率的第四RF信号；基于第一RF信号和第二RF信号来确定第一距离；基于第三RF信号和第四RF信号来确定第二距离；以及使用所确定的第一距离和第二距离来确定目标装置的位置。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：发射天线，其被配置成发射射频(RF)信号；接收天线，其被配置成接收RF信号；以及电路系统，其差分地耦接至发射天线和接收天线并且被配置成向发射天线提供要由发射天线发射的RF信号并且被配置成处理由接收天线接收到的RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在基板上并且被配置成接收RF信号；以及电路系统，其设置在基板上并且差分地耦接至发射天线和接收天线并且被配置成向发射天线提供要由发射天线发射的RF信号并且被配置成处理由接收天线接收到的RF信号，其中，基板包括用于减少发射天线与接收天线之间的谐波耦合的材料。
一些实施方式涉及一种装置，该装置包括：基板；半导体管芯，其以倒装芯片方式接合至基板；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射微波射频(RF)信号；以及与半导体管芯集成的电路系统，该电路系统差分地耦接至发射天线并且被配置成向发射天线提供要由发射天线发射的微波RF信号。
一些实施方式涉及一种装置，该装置包括：基板；安装在基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射微波射频(RF)信号；以及与半导体管芯集成的电路系统，该电路系统差分地耦接至发射天线并且被配置成向发射天线提供要由发射天线发射的微波线性调频RF信号。
一些实施方式提供了一种系统，该系统包括：询问器装置，其包括被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号的第一发射天线以及被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及目标装置，其包括被配置成接收沿第一旋转方向圆偏振的RF信号的第二接收天线以及被配置成向询问器装置发射沿第二旋转方向圆偏振的RF信号的第二发射天线。
一些实施方式提供了一种方法，该方法包括：使用第一发射天线来发射沿第一旋转方向圆偏振的第一射频(RF)信号；使用第二接收天线来接收沿第一旋转方向圆偏振的第二RF信号，第二RF信号是由第一RF信号的传播而产生的；使用第二发射天线来发射沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的第三RF信号，第三信号是使用第二RF信号生成的；以及使用第一接收天线来接收沿第二旋转方向圆偏振的第四RF信号，第四信号是由第三RF信号的传播而产生的。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：第一发射天线，其被配置成向目标装置发射沿第一旋转方向圆偏振的第一射频(RF)信号；第一接收天线，其被配置成从目标装置接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的第二RF信号；以及电路系统，其被配置成使用第一RF信号和第二RF信号来确定装置与目标装置之间的第一距离。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；安装在基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以与第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；以及电路系统，其与半导体管芯集成并且被配置成向发射天线提供RF信号并从接收天线接收RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；第一发射天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以与第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；第二接收天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以第一中心频率接收RF信号；第二发射天线，其被制造在基板上并且被配置成至少以第二中心频率发射RF信号；以及半导体管芯，其安装在基板上并且耦接至第一发射天线、第一接收天线、第二发射天线和第二接收天线，该半导体管芯包括：询问器电路系统，其被配置成向第一发射天线提供具有第一中心频率的RF信号并且从第一接收天线接收具有第二中心频率的RF信号；以及目标装置电路系统，其被配置成从第二接收天线接收具有第一中心频率的RF信号并且向第二发射天线提供具有第二中心频率的RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；安装在基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；接收天线，其被制造在基板上并且被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及电路系统，其与半导体管芯集成并且被配置成向发射天线提供RF信号并从接收天线接收RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；第一发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在基板上并且被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；第二接收天线，其被制造在基板上并且被配置成接收沿第一旋转方向圆偏振的RF信号；第二发射天线，其被制造在基板上并且被配置成发射沿第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及半导体管芯，其安装在基板上并且耦接至第一发射天线、第一接收天线、第二发射天线和第二接收天线，该半导体管芯包括：询问器电路系统，其被配置成向第一发射天线提供RF信号并且从第一接收天线接收RF信号；以及目标装置电路系统，其被配置成从第二接收天线接收RF信号并且向第二发射天线提供RF信号。
一些实施方式提供了一种系统，该系统包括：同步电路系统；第一询问器装置，其耦接至同步电路系统并且包括发射天线、第一接收天线和第一电路系统，该第一电路系统被配置成使用从同步电路系统接收到的射频(RF)信号合成信息来生成用于由发射天线发射的第一RF信号、使用第一RF信号和由第一接收天线从目标装置接收到的第二RF信号来生成指示第一询问器与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二询问器装置，其耦接至同步电路系统并且包括第二接收天线和第二电路系统，该第二电路系统被配置成使用RF信号合成信息来生成第三RF信号、使用第三RF信号和由第二接收天线从目标装置接收到的第四RF信号来生成指示第二询问器装置与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
一些实施方式提供了一种方法，该方法包括：生成射频(RF)信号合成信息；使用RF信号合成信息来生成第一RF信号；使用发射天线向目标装置发射第一RF信号；在发射第一RF信号之后，使用第一接收天线从目标装置接收第二RF信号；使用RF信号合成信息来生成第三RF信号；使用第二接收天线从目标装置接收第四RF信号；使用第一RF信号和第二RF信号来生成指示第一接收天线与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及使用第三RF信号和第四RF信号来生成指示第二接收天线与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：接收天线，其被配置成接收具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第一发射天线，其被配置成发射具有作为第一中心频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号；第二发射天线，其被配置成发射具有第三中心频率的第三RF信号，该第三中心频率是第一中心频率的谐波并且与第二中心频率不同；第一电路系统，其耦接至接收天线和第一发射天线并且被配置成使用第一RF信号来生成第二RF信号并且将第二RF信号提供至第一发射天线以用于发射；以及第二电路系统，其耦接至接收天线和第二发射天线并且被配置成使用第一RF信号来生成第三RF信号并且将第三RF信号提供至第二发射天线以用于发射。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：发射天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第一接收天线，其被配置成从目标装置接收具有作为第一中心频率的谐波的第二中心频率的RF信号；第二接收天线，其被配置成从目标装置接收具有第三中心频率的第三RF信号，该第三中心频率是第一中心频率的谐波并且与第二中心频率不同；第一电路系统，其被配置成使用第一RF信号和第二RF信号来获得指示装置与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二电路系统，其被配置成使用第一RF信号和第三RF信号来获得指示装置与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：第一接收天线，其被配置成接收具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第二接收天线，其被配置成接收具有第二中心频率的第二RF信号；第一发射天线，其被配置成发射具有与第一中心频率和第二中心频率中的每一个不同的第三中心频率的第三RF信号；第二发射天线，其被配置成发射具有与第一中心频率、第二中心频率和第三中心频率中的每一个不同的第四中心频率的第四RF信号；以及电路系统，其包括：被配置成通过使用第一RF信号和第二RF信号来生成第五RF信号的混频器、被配置成使用第五RF信号来生成第三RF信号的第一电路系统以及被配置成使用第五RF信号来生成第四RF信号的第二电路系统。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：第一发射天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第二发射天线，其被配置成向目标装置发射具有第二中心频率的第二RF信号；第一接收天线，其被配置成从目标装置接收具有与第一中心频率和第二中心频率中的每一个不同的第三中心频率的第三RF信号；第二接收天线，其被配置成从目标装置接收具有与第一中心频率、第二中心频率和第三中心频率中的每一个不同的第四中心频率的第四RF信号；第一电路系统，其被配置成使用第一RF信号、第二RF信号和第三RF信号来获得指示装置与目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二电路系统，其被配置成使用第一RF信号、第二RF信号和第四RF信号来获得指示装置与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板，振荡器，其设置在基板上并且被配置成生成具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；双频带天线，其安装在基板上并且被配置成从与该装置不同的外部装置接收具有第二中心频率的第二RF信号；混频器，其设置在双频带天线上并且被配置成：通过将由振荡器生成的第一RF信号与由双频天线接收到的第二RF信号混合来生成具有第三中心频率的第三RF信号；并且将第三RF信号提供至双频带天线以用于发射，其中，双频带天线被配置成发射第三RF信号。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；振荡器，其设置在基板上并且被配置成生成具有第一中心频率的射频(RF)信号；双频带微机电系统(MEMS)天线，其安装在基板上并且被配置成接收具有第二中心频率的RF信号；以及电路系统，其被配置成：通过将由振荡器生成的RF信号与由双频带MEMS天线接收到的RF信号混合来生成具有第三中心频率的RF信号；并且将具有第三中心频率的RF信号提供至双频带MEMS天线以用于发射。
一些实施方式提供了一种装置，该装置包括：基板；设置在基板上的振荡器；安装在基板上的双频带天线；以及电路系统，其被配置成：通过将由振荡器生成的微波RF信号与由双频带天线接收到的微波RF信号混合来生成微波射频(RF)信号；并且将生成的微波RF信号提供至双频带天线以用于发射。
前述是本发明的非限制性的概述，其由所附权利要求书限定。
附图说明
将参照以下附图描述各个方面和实施方式。应当理解的是，附图不一定按比例绘制。
图1A示出了根据本文中描述的技术的一些实施方式的可以用于实现射频(RF)定位技术的说明性系统100。
图1B示出了根据本文中描述的技术的一些实施方式的作为图1A所示的说明性系统100的一部分的询问器装置和目标装置的说明性部件。
图2示出了根据本文中描述的技术的一些实施方式的可以用于实现RF定位技术的另一说明性系统。
图3是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的询问器装置的部件的框图。
图4A和图4B分别示出了左旋圆偏振和右旋圆偏振。
图5A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的询问器装置的部件的框图。
图5B是示出被配置成作为询问器或应答器而操作的示例性双模式定位装置的部件的框图。
图6A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的询问器装置的部件的框图。
图6B是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的目标装置的部件的框图。
图7A是根据本文中描述的技术的一些实施方式的在其上装配有发射天线和接收天线的说明性基板的图。
图7B是根据本文中描述的技术的一些实施方式的准备用于接合至图7A的基板的说明性半导体管芯的图。
图7C是根据本文中描述的技术的一些实施方式的在图7B的说明性半导体管芯以倒装芯片方式接合至基板之后的图7A的说明性基板的图。
图7D是根据本文中描述的技术的一些实施方式的图7C的装置可以被封装的一种方式的图示。
图7E是根据本文中描述的技术的一些实施方式的图7C的装置可以被封装的另一种方式的图示。
图7F是根据本文中描述的技术的一些实施方式的图7C的装置可以被封装的另一种方式的图示。
图8A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的询问器装置的发射和接收电路系统部分的部件的框图。
图8B是说明根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一询问器装置的发射和接收电路系统部分的部件的框图。
图8C是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一询问器装置的发射和接收电路系统部分的部件的框图。
图8D是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一询问器装置的发射和接收电路系统部分的部件的框图。
图9A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的目标装置的部件的框图。
图9B是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型的目标装置的部件的框图。
图9C是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型的目标装置的部件的框图。
图9D是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型目标装置的部件的框图。
图9E是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型目标装置的部件的框图。
图9F是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型目标装置的部件的框图。
图9G是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的在印刷电路板上实现的目标装置的部件的正视图的图。
图9H是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的图9G的目标装置的部件的后视图的图。
图10是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的具有单个双频带天线的目标装置的部件的框图。
图11A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的多光谱询问器和多光谱目标装置的部件的框图。
图11B是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的另一类型的多光谱询问器和另一类型的多光谱目标装置的部件的框图。
图12A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的具有本地振荡器和双频带天线的目标装置的图。
图12B是根据本文中描述的技术的一些实施方式的具有本地振荡器和双频带天线的目标装置的侧视图的图。
图13A是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成调频波形的波形生成器电路系统的框图。
图13B是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成调频波形的另一类型的波形生成器电路系统的框图。
图13C是示出根据本文中描述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成调频波形的另一类型的波形生成器电路系统的框图。
图14A是根据本文中描述的技术的一些实施方式的包括多个同步询问器装置的说明性定位系统的框图，所述多个同步询问器装置包括至少一个发射和接收询问器装置和多个仅接收询问器装置。
图14B是根据本文中描述的技术的一些实施方式的包括多个同步询问器装置的另一说明性定位系统的框图，所述多个同步询问器装置包括至少一个发射和接收询问器装置和多个仅接收询问器装置。
图14C是根据本文中描述的技术的一些实施方式的图14A的说明性定位系统的仅接收询问器装置部分的框图。
图14D是根据本文中描述的技术的一些实施方式的图14B的说明性定位系统的仅接收询问器装置部分的框图。
图15是根据本文中描述的技术的一些实施方式的用于使用由至少两个询问器装置进行的测量来确定目标装置的位置的说明性处理的流程图。
图16是根据本文中描述的技术的一些实施方式的用于使用询问器装置进行距离测量的说明性处理的流程图，该询问器装置被配置成发射沿一个旋转方向圆偏振的RF信号并且接收沿另一旋转方向圆偏振的RF信号。
图17是根据本文中描述的技术的一些实施方式的用于使用包括至少一个主询问器装置和仅接收询问器装置的多个同步询问器装置来确定目标装置的位置的说明性处理的流程图。
具体实施方式
确定对象或目标的位置(本文中也称为定位)在许多领域中具有一系列应用。例如，在非常小的尺度下(即以高分辨率)定位和/或跟踪对象的能力促进了许多应用的进步，并且对许多不同领域具有广泛的适用性。例如，实时准确且精确地跟踪对象或目标的能力在游戏行业中——特别是对于交互式视频游戏——具有许多益处。对象定位在自主系统中也有许多应用，例如自主车辆导航、探测、机器人和人机交互。虚拟现实、运动跟踪和捕获等也受益于准确、鲁棒地且实时或接近实时地定位和/或跟踪对象的能力。在于2016年6月14日提交的题为“High-Precision Time of Flight Measurement Systems”的美国专利申请第15/181,930号、于2016年6月14日提交的题为“High Precision Motion Tracking withTime of Flight Measurement Systems”的美国专利申请第15/181,956号、于2016年6月14日提交的题为“High Precision Subsurface Imaging and Location Mapping with Timeof Flight Measurement Systems”的美国专利申请第15/181,978号以及于2016年6月14日提交的题为“High-Precision Time of Flight Measurement System for IndustrialAutomation”的美国专利第15/181,999号中描述了在各种应用中使用定位技术的细节，上述申请中的每一个均通过引用全部内容并入本文中。
用于目标定位的常规技术具有实质性缺点，并且通常不适用于这些应用中的许多(或大多数)应用和/或在所有但非常有限的环境或受控环境中表现得不令人满意。特别地，常规定位技术存在显著地限制了它们的使用和/或适用性的一个或更多个缺点，包括准确度不足、低信噪比(SNR)、相对冗长的刷新率、易受到背景杂波的影响、高成本、大尺寸等。因此，常规定位技术通常具有狭窄且有限的应用。发明人开发了广泛适用于适于各种应用的一系列领域的定位技术。
对于许多应用，高定位准确度(分辨率)是重要的能力，并且是许多常规定位技术的限制因素。发明人开发了具有分辨毫米和亚毫米范围内的目标的位置的能力的定位技术，本文中通常称为微定位。根据一些实施方式，微定位系统包括：询问器，其被配置成发射射频(RF)信号(例如微波或毫米波RF信号)；以及目标，其被配置成响应于接收到RF信号来发射待被询问器接收的RF信号。由询问器从目标接收到的RF信号用于确定询问器与目标之间的距离。
图1A示出了根据一些实施方式的示例性微定位系统100。微定位系统100包括多个询问器装置102，所述多个询问器装置102中的一个或更多个询问器装置被配置成发射RF信号103(例如RF信号103a、103b、103c等)。系统100还包括一个或更多个目标装置104，所述一个或更多个目标装置104被配置成接收RF信号103并且作为响应发射RF信号105(例如，RF信号105a、105b和105c等)。询问器装置102被配置成接收RF信号105，所述RF信号105然后用于确定相应询问器与目标装置之间的距离。计算的距离可以用于确定一个或更多个目标装置104的位置，其中的多种技术将在下面进一步详细描述。应当理解，尽管在图1A中示出了多个目标装置104，但也可以利用单个目标装置。更一般地，应当理解，可以使用任何数目的询问器装置102和目标装置104，这是因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
微定位系统100还可以包括被配置成经由通信信道108与询问器装置102和目标装置104通信的控制器106，通信信道108可以包括网络、装置到装置通信信道和/或任何其他合适的通信手段。控制器106可以被配置成经由通信信道107a、107b和108来协调期望询问器与目标装置之间的RF信号103与105的发射和/或接收，所述通信信道可以是单个通信信道或者可以包括多个通信信道。控制器106还可以被配置成根据从询问器装置102接收到的信息确定一个或更多个目标装置104的位置。如下面进一步详细讨论的，控制器106可以实现为独立控制器或者可以全部或部分地由一个或更多个询问器装置102和/或目标装置104来实现。微定位系统100的不同示例性配置和实现方式在下面进一步详细描述，但不限于本文中讨论的配置。
以高准确度分辨目标的位置部分地取决于以高保真度接收由目标发射的RF信号，并且部分地取决于将由目标装置发射的RF信号与由询问器装置发射的RF信号、背景杂波和/或噪声区分开的能力。发明人开发了用于提高由询问器和目标装置接收到的信号的信噪比以促进一个或更多个目标装置的微定位的技术。作为一个示例，发明人认识到通过将询问器和目标装置配置成以不同频率进行发射可以提高定位性能。根据一些实施方式，一个或更多个询问器装置发射具有第一中心频率的第一RF信号(例如，RF信号103)并且一个或更多个目标装置响应于接收到第一RF信号发射具有与第一中心频率不同的第二中心频率的第二RF信号(例如RF信号105)。以这种方式，一个或多个询问器装置上的接收天线可以被配置成响应关于第二中心频率的RF信号来提高询问器装置在杂乱和/或嘈杂环境中从目标装置接收RF信号的能力。
发明人还认识到可以在目标装置处实现相对简单和/或成本高效的电路系统，以将从询问器装置接收到的具有第一中心频率的RF信号变换成具有与第一中心不同的第二中心频率的RF信号以用于传输。根据一些实施方式，第二中心频率与第一中心频率谐波相关。例如，在图1A所示的系统100中，目标装置104可以被配置成变换RF信号103并且以接收到的RF信号103的中心频率的谐波发射RF信号105。根据其他实施方式，目标装置将从询问器装置接收到的具有第一中心频率的RF信号变换成具有与第一中心频率不同但与第一中心频率不谐波相关的第二中心频率的RF信号。在其他实施方式中，目标装置被配置成以与第一中心频率不同且与第一中心频率谐波相关或不谐波相关的第二中心频率生成RF信号，而不是变换从询问器装置接收到的RF信号。下面进一步详细讨论用于从询问器和目标装置发射具有不同的相应中心频率的RF信号的示例性技术。
发明人还认识到分别改变由询问器和目标装置发射的RF信号的偏振可以用于提高SNR并且允许询问器装置接收由目标装置发射的具有提高的保真度的RF信号，从而促进微定位，即使在混乱和/或嘈杂的环境中也是如此。根据一些实施方式，一个或更多个询问器装置被配置成发射沿第一旋转方向(例如顺时针方向)圆偏振的第一RF信号并且一个或更多个目标装置被配置成响应于接收到第一RF信号发射沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如逆时针方向)圆偏振的第二RF信号。目标装置可以被配置成变换接收到的RF信号的偏振或者可以被配置成生成沿第二旋转方向圆偏振的RF信号，这是因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。下面进一步详细讨论用于从询问器和目标装置发射沿不同的相应旋转方向圆偏振的RF信号的示例性技术。
许多常规定位技术通过使用昂贵的电子部件来实现期望的性能特性，所述昂贵的电子部件通常较大、相对复杂和/或消耗相对大量的电力。因此，这样的常规技术无法提供能够在广泛范围的应用中采用的通用定位解决方案。为了解决该缺点，发明人开发了一种芯片级微定位系统，在该芯片级微定位系统中，询问器和目标装置被装配成能够集成在几乎任何系统中的单独封装的装置或部分封装的装置，以用于各种各样的应用。发明人开发了微定位系统(例如询问器和目标装置)的部件的设计，其允许将微定位系统的部件被制造在硅管芯上和/或被制造在装置封装上或内，从而促进微定位系统的芯片级部件的生产，该微定位系统的芯片级部件可以廉价地大批量生产并且几乎可以集成到任何需要微定位的系统中。
如上所述，许多常规定位技术具有低SNR，并且因此在定位技术可以操作的范围内受到限制和/或可能至少部分地由于需要重复询问目标以建立足够的信号来充分确定到目标的距离而表现出冗长的刷新时间(例如，对目标位置的相继计算之间的时间间隔)。发明人开发了提高SNR的技术，其大大增加了可以执行微定位的范围(即，增加了系统可以对目标装置进行微定位的询问器与目标装置之间的距离)。再次参照图1A中所示的示例性微定位系统100，询问器装置102可以被配置成发射第一RF信号并且接收由一个或更多个目标装置作为响应而发射的第二RF信号。因此，询问器装置可以包括用于发射第一RF信号的发射天线以及用于接收第二RF信号的接收天线。由询问器的发射天线生成的用于发射的任何RF信号和/或由询问器的发射天线发射的任何RF信号也会被询问器的接收天线检测到，这会干扰接收天线检测由一个或更多个目标装置发射的RF信号的能力。例如，由询问器的接收天线拾取的由询问器生成的用于发射的RF信号的任何部分操作为使SNR降低——有效地淹没由目标装置发射的RF信号——的噪声(或者操作为使SINR降低的干扰，即，信号与干扰加噪声比)并且减小询问器可以确定目标装置位置的范围。
为了增大SNR，发明人开发了许多技术来减少由接收天线对由询问器装置生成用于发射和/或由发射天线(或者由位于附近的询问器或目标装置的发射天线)发射的RF信号进行的信号检测的量和/或影响。如上所述，以不同中心频率进行发射和接收有助于信号区分，同时也减少了发射天线与接收天线之间的干扰。然而，接收天线仍易受对发射信号——例如从发射天线发射的谐波——的检测的影响。发明人进一步认识到如上面所讨论的以不同圆偏振进行的发射和接收进一步减少了发射信道与接收信道之间的干扰。发明人进一步认识到将接收天线和/或发射天线差分地耦接至询问器装置的发射电路系统/接收电路系统减少了发射信道与接收信道之间的干扰量。出于相同的目的，可以在目标装置上实现类似的差分地耦接。发明人进一步意识到，例如，使用芯片级技术，询问器或目标装置的基板(例如装置封装件的基板内或上的一个或更多个层)可以包括频率选择表面以减少发射天线与接收天线之间的干扰(例如减少谐波耦合)并且/或者基板可以用吸收来自发射天线的RF信号的吸收涂层装配或处理以减少干扰。这些技术中的一种或任意组合可以用于减少干扰并且增大SNR。根据一些实施方式，本文中描述的用于增大SNR的技术有助于以最高达约20至40(例如30)米的距离进行微定位。发明人开发了许多技术，这些技术提供了能够广泛用于各种应用的鲁棒且相对廉价的微定位系统。根据一些实施方式，使用本文中描述的技术的微定位系统能够在几乎任何环境中以毫米或亚毫米范围准确地分辨目标装置的位置。此外，通过使用本文中所描述的技术，可以在几毫秒、一毫秒或更短时间内确定目标的位置，从而促进快速移动的目标的实时跟踪。本发明人开发的包括微定位部件的芯片级装配的技术促进可以以相对低的成本和高的体积制造并且可以方便地集成在各种应用级系统中的通用微定位系统。根据一些实施方式，下面结合示例性微定位系统更详细地讨论这些和其他技术。
应当理解，上面介绍的和下面更详细讨论的技术可以以多种方式中的任何一种来实现，因为这些技术不限于任何特定的实现方式。本文中提供的实现方式的细节的示例仅用于说明目的。此外，本文中公开的技术可以单独使用或以任何合适的组合使用，这是因为本文中描述的技术的各方面不限于使用任何特定技术或技术组合。
图1B示出了根据本文中描述的技术的一些实施方式的作为图1A所示的说明性系统100的一部分的说明性询问器装置102和说明性目标装置104的说明性部件。如图1B所示，说明性询问器装置102包括波形发生器110、发射和接收电路系统112、发射天线114、接收天线116、控制电路系统118和外部通信模块120。应当理解，在一些实施方式中，除了图1B中所示的部件以外或代替图1B中所示的部件，询问器装置还可以包括的一个或更多个其他部件。类似地，在一些实施方式中，除了图1B中所示的部件以外或代替图1B中所示的部件，目标装置还可以包括一个或更多个其他部件。
在一些实施方式中，波形发生器110可以被配置成生成要由询问器102使用发射天线114发射的RF信号。波形发生器110可以被配置成生成任何合适类型的RF信号。在一些实施方式中，波形发生器110可以被配置成生成调频的RF信号、调幅的RF信号和/或调相的RF信号。调制RF信号的非限制性示例——调制RF信号中的任何一个或更多个可以由波形发生器110生成——包括线性调频信号(也称为“啁啾(chirp)”)、非线性调频信号、二进制相位编码信号、使用一个或更多个代码(例如，巴克码、双相码、最小峰值旁瓣码、伪噪声(PN)序列码、四相码、多相码、科斯塔斯(Costas)码、韦梯(Welti)码、互补(格雷(Golay))码、霍夫曼码、巴克码的变体)调制的信号、多普勒宽容脉冲压缩信号、脉冲波形、噪声波形和非线性二进制相位编码信号。波形发生器110可以被配置成生成连续波RF信号或脉冲RF信号。波形发生器110可以被配置成生成任何合适持续时间(例如，约几微秒、几毫秒或几秒)的RF信号。
在一些实施方式中，波形发生器110可以被配置成生成微波和/或毫米波RF信号。例如，波形发生器110可以被配置成生成具有在给定微波和/或毫米频率范围(例如，4Ghz至6Ghz、50Ghz至70GHz)中的中心频率的RF信号。应当理解，具有特定中心频率的RF信号不限于仅包含该特定中心频率(RF信号可以具有非零带宽)。例如，波形发生器110可以被配置成生成具有60Ghz中心频率的啁啾，其瞬时频率从较低频率(例如59Ghz)变化到较高频率(例如61GHz)。因此，所生成的啁啾具有60Ghz的中心频率和2GHz的带宽并且包括除其中心频率以外的频率。
在一些实施方式中，波形发生器110可以被配置成使用锁相环路来生成RF信号。本文中描述了这样的配置，其包括参照图8B、图8C、图8D、图13A、图13B和图13C描述的配置。在一些实施方式中，可以触发波形发生器以通过控制电路系统118和/或以任何其他合适的方式生成RF信号。
在一些实施方式中，发射和接收电路系统112可以被配置成向发射天线114提供由波形发生器110生成的RF信号。此外，发射和接收电路系统112可以被配置成获得和处理由接收天线116接收到的RF信号。在一些实施方式中，发射和接收电路系统112可以被配置成：(1)向发射天线114提供第一RF信号(例如，RF信号111)，以发射到目标装置；(2)响应于发射的第一RF信号来获得由接收天线116接收到并且由目标装置生成的响应的第二RF信号(例如RF信号113)；并且(3)通过将第二RF信号(例如使用混频器)与第一RF信号的变换版本混合来处理所接收的第二RF信号。本文中描述了这样的处理以及发射和接收电路系统112的相关和其他架构，其包括参照图8A至图8D和图11A至图11B描述的相关和其他架构。发射和接收电路系统112可以被配置成向处理控制电路系统118提供经处理的RF信号，控制电路系统118可以(在对从电路系统112获得的RF信号执行或没有执行进一步处理的情况下)将RF信号提供至外部通信模块120。
在一些实施方式中，发射天线114和接收天线116中的每一个可以是贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线、MEMS天线、偶极天线或被配置成发射或接收RF信号的任何其他合适类型的天线。发射天线114和接收天线116中的每一个可以是定向的或各向同性的(全向的)。发射天线114和接收天线116可以是相同类型或不同类型的天线。
在一些实施方式中，发射天线114可以被配置成辐射沿一个旋转方向(例如顺时针方向)圆偏振的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收沿另一旋转方向(例如逆时针方向)圆偏振的RF信号。在一些实施方式中，发射天线114可以被配置成辐射具有第一中心频率的RF信号(例如，发射到目标装置104的RF信号111)，并且接收天线可以被配置成接收具有与第一中心频率(例如，第一中心频率的谐波)不同的第二中心频率的RF信号(例如，从目标装置104接收到并且由目标装置104响应于接收到RF信号111而生成的RF信号113)。
在一些实施方式中，发射天线114和接收天线116是物理上分离的天线。然而，在其他实施方式中，询问器102可以包括被配置成在一种模式下作为发射天线操作并且在另一模式下作为接收天线操作的双模式天线。
在一些实施方式中，控制电路系统118可以被配置成触发波形发生器110生成RF信号以供发射天线114发射。控制电路系统118可以响应于由外部通信接口120接收到的这样做的命令和/或基于控制电路系统118的逻辑部分而触发波形发生器。
在一些实施方式中，控制电路系统118可以被配置成从发射和接收电路系统112接收RF信号并且将接收到的RF信号转发至外部通信接口120，以发射至控制器106。在一些实施方式中，控制电路系统118可以被配置成处理从发射和接收电路系统112接收到的RF信号并且将处理的RF信号转发至外部通信接口120。控制电路系统118可以对接收到的RF信号执行多种类型的处理中的任何一种，包括但不限于将接收到的RF信号从模拟转换成数字(例如，通过使用ADC进行采样)、执行傅立叶变换以获得时域波形、根据时域波形估计询问器与目标装置之间的飞行时间以及确定询问器102与询问器102被询问的目标装置之间的距离的估计。控制电路系统118可以以任何合适的方式实现并且例如可以实现为专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路的组合、微控制器或微处理器。
外部通信模块120可以是任何合适的类型并且可以被配置成根据任何合适的无线协议进行通信，包括例如，蓝牙通信协议、基于IEEE802.15.4的通信协议(例如，“ZigBee”协议)和/或基于IEEE 802.11的通信协议(例如，“WiFi”协议)。
如图1B所示，目标装置104包括接收天线122、信号变换电路系统124、发射天线126、控制电路系统128和外部通信模块130。
在一些实施方式中，接收天线122和发射天线126中的每一个可以是贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线、MEMS天线、偶极天线或被配置成接收或发射RF信号的任何其他合适类型的天线。接收天线122和发射天线126中的每一个可以是定向的或各向同性的。接收天线122和发射天线126可以是相同类型或不同类型的天线。在一些实施方式中，接收天线122和发射天线126可以是单独的天线。在其他实施方式中，目标装置可以包括在一种模式下作为接收天线操作并且在另一种模式下作为发射天线操作的双模式天线。
在一些实施方式中，接收天线122可以被配置成接收沿一个旋转方向(例如，顺时针方向)圆偏振的RF信号，并且发射天线126可以被配置成发射沿另一旋转方向(例如，逆时针方向)圆偏振的RF信号。
在一些实施方式中，接收天线122可以被配置成接收具有第一中心频率的RF信号。所接收到的RF信号可以由信号变换电路系统124变换，以获得具有与第一中心频率(例如，第一中心频率的谐波)不同的第二中心频率的变换RF信号。本文中描述了信号变换电路系统124的这样的处理以及相关和其他架构，其包括参照图9A至图9H、图10、图11A至图11B以及图12A至图12B描述的相关和其他架构。具有第二中心频率的变换RF信号可以由发射天线126发射。
在一些实施方式中，在询问器上的发射天线和/或接收天线中的每一个可以是定向天线。这在与目标装置所在(例如，目标装置位于询问器的前方、询问器的左前方等)的空间区域有关的一些信息是已知的应用中会是有用的。即使目标装置附接至移动对象(例如，工业机器人、游戏控制器的臂)，也可以约束目标装置的移动，使得目标装置一直在相对于询问器的特定空间区域内，从而使用定向天线聚焦在该空间区域上增加了询问器对由目标装置生成的信号的灵敏度。进而，这增大了在询问器与目标装置之间微定位系统可以以高准确度进行操作的距离。然而，应当理解，在一些实施方式中，询问器上的天线可以是各向同性的(全向的)，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
在一些实施方式中，目标装置上的发射天线和/或接收天线中的每一个可以是各向同性的，使得目标装置可以被配置成从位于相对于目标装置的任何位置中的询问器接收信号和/或向该询问器提供RF信号。这是有利的，因为在微定位的一些应用中，目标装置可能正在移动，并且目标装置与一个或更多个询问器的相对定向可能不是预先已知的。然而，在一些实施方式中，目标装置上的天线可以是定向的(各向异性的)，这是因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
在一些实施方式中，控制电路系统128可以被配置成响应于经由外部通信接口130接收到的这样做的命令而启动或关闭目标装置104(例如，通过断开信号变换电路系统124中的一个或更多个部件)。控制电路系统128可以以任何合适的方式实现并且例如，可以实现为专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路的组合、微控制器或微处理器。外部通信模块130可以是任何合适的类型，其包括本文中参考外部通信模块120描述的任何类型。
如上面参照图1A所讨论的，可以使用多个询问器装置以确定目标装置的位置。在一些实施方式中，每个询问器装置可以被配置成：向目标装置发射RF信号；从目标装置接收响应RF信号(响应信号可以具有与被发射的信号不同的偏振和/或不同的中心频率)；以及对发射的RF信号与接收到的RF信号进行处理以获得指示询问器装置与目标装置之间的距离的RF信号。可以处理(例如，通过询问器或另一处理器)指示询问器装置与目标装置之间的距离的RF信号，以获得目标装置与每个询问器之间的距离的估计。进而，所估计的距离可以用于确定目标装置在3D空间中的位置。
图15是根据本文中描述的技术的一些实施方式的用于使用由至少两个询问器装置进行的测量来确定目标装置的位置的说明性处理1500的流程图。处理1500可以由本文中描述的任何合适的定位系统执行，其包括例如，参照图1A描述的系统100或参照图2描述的系统200。
处理1502开始于动作1502，在动作1502处，第一询问器装置向目标装置发射具有第一中心频率的第一RF信号。例如，系统100的询问器装置102可以将RF信号103a发送至目标装置104。RF信号可以是任何合适的类型并且例如，RF信号可以是线性调频RF信号或者包括本文中描述的任何类型的信号的任何其他合适类型的RF信号。在动作1502处发射的第一RF信号可以具有任何合适的中心频率。例如，中心频率可以是50Ghz至70Ghz(例如，60GHz)范围内的任何频率或者可以是4Ghz至6Ghz(例如，5GHz)范围内的任何频率。在动作1502处发射的第一RF信号可以沿顺时针或逆时针方向圆偏振。本文中进一步描述了圆偏振，其包括参照图4A和图4B描述的圆偏振。
在动作1504处，在动作1502处将RF信号发射至目标装置的第一询问器装置可以从目标装置接收响应的第二RF信号。例如，系统100的询问器装置102可以从目标装置104接收第二RF信号105a。响应的第二RF信号可以是发射的第一RF信号的变换版本。目标装置可以通过根据本文中描述的任何技术接收和变换所发射的RF信号来生成响应RF信号。
在一些实施方式中，在动作1504处接收到的响应的第二RF信号的频率成分可以与在动作1502处发射的发射RF信号的频率成分不同。例如，当发射的RF信号具有第一中心频率时，响应RF信号可以具有与第一中心频率不同的第二中心频率。例如，第二中心频率可以是第一中心频率的谐波(例如，第二中心频率可以是第一中心频率的整数倍，例如，两倍)。作为一个示例，如果发射的第一RF信号的中心频率是60GHz，则响应的第二RF信号的中心频率可以是120Ghz、180Ghz或240GHz。在一些实施方式中，响应的第二RF信号的偏振可以与发射的第一RF信号的偏振不同。例如，当发射的第一RF信号沿顺时针方向圆偏振时，所接收到的第二RF信号可以沿逆时针方向圆偏振。可替选地，当发射的第一RF信号沿逆时针方向圆偏振时，所接收到的第二RF信号可以沿顺时针方向圆偏振。
在动作1506处，可以通过使用在动作1502处发射的第一RF信号和在动作1504处接收到的第二RF信号来确定第一询问器与目标装置之间的距离的估计。这可以以任何合适的方式完成。例如，在一些实施方式中，可以混合第一RF信号和第二RF信号(例如，使用第一询问器装置所板载的混频器)以获得混合的RF信号。混合的RF信号可以指示飞行时间并且因此指示第一询问器与目标装置之间的距离。可以对混合的RF信号进行采样(例如，使用ADC)，并且可以对样本应用傅立叶变换(例如，离散傅里叶逆变换)以获得时域波形。可以处理时域波形以识别第一询问器与目标装置之间的RF信号的飞行时间。在一些实施方式中，时域波形可以被处理以通过识别由询问器检测到由目标装置生成的响应RF信号的第一时间来识别飞行时间。这可以以任何合适的方式完成。例如，时域波形可以包括多个分离的“峰值”(例如，多个高斯类凸块，每个凸块具有高于噪声基底的相应峰值)，并且第一个这样的峰值的位置可以指示由询问器检测到由目标生成的响应RF信号的第一时间。该第一时间表示询问器与目标装置之间的飞行时间的估计。进而，询问器与目标装置之间的飞行时间的估计可以被转换成询问器与目标装置之间的距离的估计。
因此，在一些实施方式中：(1)询问器可以向目标装置发射RF信号并且从目标装置接收响应RF信号；(2)发射的RF信号的一种版本可以与接收到的RF信号混合以获得混合的RF信号；(3)可以使用ADC对混合的RF信号进行采样以获得采样的信号；(4)可以通过离散傅里叶逆变换对采样信号进行变换，以获得时域波形1(注解1：将接收到的RF信号与发射的RF信号的版本混合并且随后应用傅里叶变换的步骤构成脉冲压缩处理的步骤。因此，执行这些步骤的装置可以被称为执行脉冲压缩)；(5)可以处理时域波形以识别询问器与目标装置之间的飞行时间；以及(6)可以将飞行时间转换成询问器与目标装置之间的距离的估计。
应当理解，虽然所有这些动作1-6可以在单个装置(例如，询问器)上执行，但这不是对本文中描述的技术的各方面的限制。例如，在一些实施方式中，询问器可以不包括ADC，并且步骤3-6可以在询问器外部的一个或更多个装置执行。即使在询问器包括ADC的实施方式中，动作4-6也可以由在询问器外部的一个或更多个装置(例如，处理器)执行。
在动作1508处，第二询问器装置(与第一询问器装置不同)向目标装置发射具有第一中心频率的第三RF信号(向其发射第一RF信号并且从其接收到第二RF信号的相同目标装置)。第三RF信号可以是任何合适的类型并且例如可以是线性调频RF信号或包括本文中描述的任何类型的信号的任何其他合适类型的RF信号。第三RF信号可以与第一RF信号具有相同的中心频率并且可以与第一RF信号沿相同的方向圆偏振。
在动作1510处，在动作1508处向目标装置发射第三RF信号的第二询问器装置可以从目标装置接收响应的第四RF信号。响应的第四RF信号可以是发射的第三RF信号的变换版本。目标装置可以通过根据本文中描述的任何技术接收和变换所发射的第三RF信号来生成响应的第四RF信号。在一些实施方式中，在动作1510处接收到的响应第四RF信号的频率成分可以与在动作1508处发射的发射第三RF信号的频率成分不同。例如，当发射的第三RF信号具有第一中心频率(例如，与第一RF信号相同的中心频率)时，响应的第四RF信号可以具有与第一中心频率不同并且作为第一中心频率的谐波(例如，与第二RF信号相同的中心频率)的第二中心频率。在一些实施方式中，响应的RF第四信号的偏振可以与发射的第三RF信号的偏振不同。例如，当第三发射RF信号沿顺时针方向圆偏振时，接收到的第四RF信号可以沿逆时针方向圆偏振。
在动作1512处，可以通过使用在动作1508处发射的第三RF信号和在动作1510处接收到的第四RF信号来确定第二询问器与目标装置之间的距离的估计。这可以以包括以上参考动作1506描述的任何方式的任何合适的方式来完成。
在动作1514处，可以使用在动作1506获得的第一询问器与目标装置之间的距离、在动作1512处获得的第二询问器与目标装置之间的距离、以及第一询问器和第二询问器的已知位置来确定目标装置的位置。该确定可以以任何合适的方式进行并且例如可以使用多种类型的几何方法、最小二乘法中的任何一种和/或以如下申请中描述的方式中的任何一种来进行：于2016年6月14日提交的题为“High-Precision Time of Flight MeasurementSystems”的美国专利申请第15/181,930号、于2016年6月14日提交的题为“High PrecisionMotion Tracking with Time of Flight Measurement Systems”的美国专利申请第15/181,956号、于2016年6月14日提交的题为“High Precision Subsurface Imaging andLocation Mapping with Time of Flight Measurement Systems”的美国专利申请第15/181,978号以及于2016年6月14日提交的题为“High-Precision Time of FlightMeasurement System for Industrial Automation”的美国专利第15/181,999号，上述申请中的每一个均通过引用全部内容并入本文中。
应当理解，处理1500是说明性的，并且存在变型。例如，在一些实施方式中，可以使用多于两个的询问器来询问单个目标装置。在这样的实施方式中，目标装置与三个或更多个询问器中的每一个之间的距离的估计可以用于获得目标装置的2D位置(例如，用于指定包含3D目标装置的2D平面)。当至少三个询问器装置与目标装置之间的距离可用时，可以确定目标装置的3D位置。
图2示出了根据本文中描述的技术的一些实施方式的可以用于实现RF定位技术的说明性系统200。说明性系统200包括作为产品202的一部分的多个询问器。询问器可以用于获得到目标装置225中的一个或更多个的距离的估计。进而，这些距离估计(例如，与PCB204上的询问器相对于彼此的已知位置一起)可以用于估计目标装置225的位置。
如图2所示，产品202包括印刷电路板204。具有询问器214的主询问器模块206与询问器216、218和220一起设置在PCB 204上，询问器216、218和220可以被称为“从属”询问器。主询问器模块206还包括定时电路系统208、控制电路系统210和通信电路系统212。
产品202可以是具有其上可以安装有一个或多个询问器装置的电路板的任何产品(例如，任何消费或商业产品)。电路板可以是刚性的或柔性的。例如，产品202可以是计算机(例如，台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理等)，并且PCB 204可以是计算机中的主板。作为另一示例，产品202可以是智能电话，并且PCB 204可以是智能电话内的刚性板或柔性电路。作为另一示例，产品202可以是相机(例如，摄像机、用于拍摄静止照相的相机、数字相机等)，并且PCB 204可以是相机内的电路板。作为另一示例，产品202可以是游戏系统，并且PCB 204可以是游戏系统内的电路板。作为另一示例，PCB 204可以包括设置有一个或更多个询问器的柔性电路带，该带可以在产品202内、固定在产品202的一侧(例如，在游戏系统侧)或固定在产品202附近(例如，固定在包含产品的空间的壁上)。
尽管有四个询问器被示为产品202的一部分，但是在其他实施方式中，可以使用任何其他合适数目的询问器(例如，一个、两个、三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个等)，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。询问器214、216、218和220中的每一个可以是本文中描述的任何合适类型。在一些实施方式中，询问器214、216、218和220可以是相同类型的询问器。在其他实施方式中，这些询问器中的至少两个可以是不同类型的。例如，在一些实施方式中，询问器214可以被配置成向目标装置225发射RF信号并且从目标装置接收RF信号，而询问器216、218和220可以是被配置成从目标装置225接收RF信号但不能向目标装置225发射RF信号的仅接收询问器(例如，因为这些询问器可能不包括用于生成用于由发射天线和/或发射天线发射的RF信号的发射电路系统)。还应当理解，每个目标装置225可以是本文中描述的任何合适类型，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
在一些实施方式中，主询问器模块206模块可以被配置成管理询问器214、216、218和220和/或目标装置225的操作。模块206可以被配置成通过控制这些询问器中的每一个何时向目标装置225中的一个或更多个发射RF信号并且从目标装置225接收RF信号(例如，经由产品PCB 204上的导线和/或无线地)来管理询问器214、216、218和220中的每一个。此外，模块206可以被配置成控制(例如，使用由通信电路系统212维护的一个或更多个无线链路)目标装置225中的哪一个启动以及目标装置225中的哪一个关闭。以这种方式，主询问器模块206可以选择要被询问的特定目标装置225、确定何时要询问特定目标装置225和/或确定PCB204所板载的哪个询问器要用于询问目标装置225。
在一些实施方式中，主询问器模块206可以控制询问器214、216、218和220根据指定用于以一次一个的方式操作询问器的顺序的调度来操作。例如，主询问器模块206可以控制询问器根据轮询调度进行操作，由此主询问器控制PCB 204所板载的每个询问器以向目标装置(或多个目标装置)发射RF信号并且以一次一个的方式接收响应的RF信号波形。作为一个示例，主询问器模块206可以：(1)与特定目标装置225无线通信以将其启动；(2)触发询问器214以向特定目标装置发射RF信号(例如，线性调频啁啾)并且从特定目标装置接收响应RF信号；(3)在询问器214完成发射之后，触发询问器216以向特定目标装置发射RF信号并且从该特定目标装置接收响应RF信号；(4)在询问器216完成发射之后，触发询问器218以向特定目标装置发射RF信号并且从特定目标装置接收响应RF信号；以及(5)在询问器218完成发射之后，触发询问器220以向目标装置发射RF信号并且从目标装置接收响应RF信号。当根据轮询调度进行操作时，如果每个询问器发射1ms的啁啾，则使用所有四个询问器收集数据需要4ms。
在一些实施方式中，主询问器模块206可以控制询问器214、216、218和220根据交错的触发调度进行操作。当以这种方式操作时，询问器不会同时开始发射，这是因为发射开始时间是错开的。然而，询问器确实同时发射，而不是像轮询调度的情况那样一次一个地发射。作为一个示例，主询问器模块206可以：(1)与特定目标装置225无线地通信以将其启动；(2)触发询问器214向特定目标装置发射RF信号(例如，线性调频啁啾)并且从特定目标装置接收响应RF信号；(3)在询问器214启动之后并且在询问器214完成发射之前，触发询问器216向特定目标装置发射RF信号并且从特定目标装置接收响应RF信号；(4)在询问器216启动之后且在询问器216完成发射之前，触发询问器218向特定目标装置发射RF信号并且从特定目标装置接收响应RF信号；以及(5)在询问器218已经启动之后并且在询问器218完成发射之前，触发询问器220向目标装置发射RF信号并且从目标装置接收响应RF信号。例如，当每个询问器发射1ms的啁啾并且发射开始时间错开10μs(或例如，1μs至200μs范围内的任何其他值)时，所有四个询问器在1.04ms之后完成其各自的发射，这比轮询实现方式中发射所需的4ms显著更快。
在一些实施方式中，询问器中的仅一个(例如，模块206上的询问器214)可以通过向目标装置发射RF信号来询问目标装置，而所有询问器装置(包括发射询问器)可以通过响应于从发射询问器接收RF信号接收由目标装置生成的RF信号进行“收听”。因此，每个询问器可以将从目标装置接收到的RF信号与由发射询问器发射的RF信号相关联，主询问器模块206可以控制询问器214、216、218和220以相位相干方式进行操作。在一些实施方式中，可以通过向每个询问器提供公共参考信号(例如，时钟、由参考振荡器生成的固定频率信号或直接数字合成的参考信号)来实现询问器之间的相位相干性。本文中进一步描述了以相位相干方式操作多个询问器的各方面，其包括参照图14A至图14D和图17描述的方面。多个发射器的相位相干操作可以引起获得测量的最快时间(与上述轮询或交错启动方案相比)。例如，当发射询问器发射1ms的啁啾时，所有四个询问器可以在1ms内接收响应RF信号。
在一些实施方式中，定时电路系统208可以被配置成向系统200的一个或更多个部件提供时钟参考。例如，定时电路系统208可以被配置成向控制电路系统210(该控制电路系统210如下所述可以是微处理器)提供时钟参考。作为另一示例，定时电路系统208可以被配置成向询问器214(例如，向询问器214的锁相环路部分)提供时钟参考。在一些实施方式中，定时电路系统208可以包括晶体振荡器(例如，温控晶体振荡器)。
在一些实施方式中，控制电路系统210可以被配置成根据本文中描述的任何方案来管理询问器214、216、218和220的操作。例如，控制电路系统210可以被配置成管理询问器214、216、218和220以根据轮询调度、交错启动调度或以相位相干方式进行操作。在询问器彼此相位相干地操作的实施方式中，控制电路系统210可以被配置成生成公共参考信号(例如，时钟、由参考振荡器生成的固定频率信号或直接数字合成的参考信号)，然后，该公共参考信号可以经由PCB 204上的一个或更多个导线被提供至询问器。另外，控制电路系统210可以被配置成使用通信电路系统212控制目标装置225(例如，通过控制在特定时间启动或关闭哪些目标装置)。
在一些实施方式中，PCB 204所板载的每个询问器可以获得指示询问器与目标装置之间的距离的相应信息并且将相应信息提供至控制电路系统210，以进一步确定目标装置的位置。可以由询问器获得的这样的信息的非限制性示例包括模拟混合RF信号(通过将用于询问目标装置的RF信号的版本与由目标装置发射的响应RF信号混合而获得)、模拟混合RF信号的采样版本、通过对模拟混合信号的采样版本应用变换(例如，离散傅立叶逆变换)获得的时域波形、询问器与目标装置之间的飞行时间的估计(例如，从时域波形获得的)或询问器与目标装置之间的距离的估计。控制电路系统210可以从每个询问器获得这样的信息并且处理所获得的信息，以：(1)获得每个询问器与目标装置之间的距离的估计(在这样的估计尚未由单独的询问器本身提供的程度)；以及(2)基于距离估计来确定目标装置的位置(例如，3D坐标中的位置)。
控制电路系统210可以以任何合适的方式从PCB 204上的询问器获得任何上述信息。例如，在一些实施方式中，可以使用低带宽模拟信号(例如，使用单端模拟线路、屏蔽线路或不同线路对)跨PCB 204发射信息。作为另一示例，在一些实施方式中，可以使用数字线路跨PCB 204发射信息(例如，当询问器具有内置的模数转换器时)。在一些实施方式中，每个询问器可以包括双缓冲的随机存取存储器(RAM)。可以读出询问器上的双缓冲RAM(以向控制电路系统210提供数据)，同时询问器正在获取其下一个波形。就其本身而言，使用双缓冲RAM将使系统200能够以高速率进行操作。控制电路系统210可以以任何合适的方式实现并且例如，可以实现为专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路的组合、微控制器或微处理器。
在一些实施方式中，由控制电路系统210执行的一些处理可以替代地在PCB 204所板载的另一处理器上执行。例如，产品202可以包括微处理器(例如，智能电话、游戏系统、膝上型计算机均可以都包括微处理器)，并且该微处理器可以用于执行一些处理以促进确定目标装置的位置，代替由控制电路系统210执行相同的处理。例如，在一些实施方式中，微处理器所板载的产品202可以处理目标装置225与询问器214、216、218和220中的每一个之间的距离，以获得目标装置225的位置的估计。但是应当理解，微处理器所板载的产品202可以被配置成执行任何其他处理以促进确定目标装置的位置，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
如上面所讨论的，发明人已经认识到，询问器装置上的发射天线与接收天线之间的谐波耦合可能降低询问器装置的性能。在一些实施方式中，例如，询问器可以被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的RF信号并且从目标装置接收具有作为第一中心频率的谐波的第二中心频率的RF信号。在生成具有第一中心频率的RF信号的同时，询问器还可能例如由于信号生成和传输链中的非线性电路系统部件(例如，放大器、倍频器等)而生成具有第二中心频率的有害RF信号。这些有害RF信号可以由询问器的接收天线检测到(当发生这种情况时，可以说发射天线和接收天线是谐波耦合的)并且这些有害RF信号会干扰询问器的接收天线检测由目标装置发射的RF信号的能力。因此，询问器会不能检测到由目标装置发射的RF信号，除非目标装置物理上靠近询问器(例如，在3米或更短的距离内)。因此，减少谐波耦合可以有助于在更远的距离(例如，20米至40米)处检测来自目标装置的RF信号。减少目标装置的发射天线和接收天线上的谐波耦合也可以提高整个系统的性能。
由发明人开发的用于减少询问器装置上的发射天线与接收天线之间的谐波耦合的技术之一包括：将发射天线和接收天线中的一个或两个差分地馈送至询问器装置上的差分发射和/或接收电路系统。例如，图3示出了询问器装置102的说明性实施方式，其中，发射天线114经由传输线路152a和152b差分地耦接至发射和接收电路系统112。此外，接收天线116经由传输线路154a和154b差分地耦接至发射和接收电路系统112。尽管在图3的实施方式中两个天线均差分地耦接至发射和接收电路系统112，在其他实施方式中，两个天线中的仅一个(发射天线或接收天线)可以耦接至发射和接收电路系统。类似地，在目标装置具有发射天线和接收天线的实施方式中，发射天线和接收天线中的一者或两者可以差分地耦接至目标装置上的电路系统。
在一些实施方式中，询问器的接收天线可以被配置成接收具有处于由询问器的发射天线发射的RF信号的中心频率的偶次谐波(例如，所发射的RF信号的中心频率的两倍、所发射的RF信号的中心频率的四倍等)处的中心频率的RF信号。发明人已经认识到，使用来自接收天线的差分传输线路来馈送差分接收电路系统也将衰减来自发射器的任何共模干扰。发明人还认识到，使用差分放大器与差分传输线路(例如，线路152a和152b)协作向发射天线(例如，天线112)提供RF信号将使RF信号中存在的偶次谐波被取消，从而减少或消除由询问器的接收天线(例如，天线114)检测到在询问器上生成并且具有偶次谐波的频率的RF信号。这种干扰的减少增加了询问器的接收天线可以检测由目标装置发射的RF信号的距离。
作为说明性示例，在一些实施方式中，发射天线114可以被配置成发射具有61.25GHz的中心频率的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收具有122.5GHz的中心频率的RF信号。通过差分地向发射天线114发信号(即，通过经由差分传输线路152a和152b向发射天线114提供来自发射和接收电路系统112的RF信号)，可以减少或消除由询问器生成并且具有122.5GHz的中心频率的RF信号的量，从而减少或消除由接收天线116检测到这样的信号。
此外，差分地向发射天线114和/或接收天线116发信号降低了天线对外部噪声源和/或共模信号的灵敏度，在使用差分传输线路的情况下，这可以至少部分地或完全地抵消。因此，在一些实施方式中，询问器上的至少一个(例如，所有)天线可以差分地耦接至询问器上的其他电路系统(例如，与安装的半导体管芯集成的电路系统)。类似地，在一些实施方式中，目标装置上的至少一个(例如，所有)天线可以差分地耦接至目标装置上的电路系统(例如，与安装的半导体管芯集成的电路系统)。
本发明人开发的用于减少发射天线与接收天线之间的谐波耦合量的另一技术涉及使用彼此不同地偏振的发射天线和接收天线。除了减少谐波耦合以外，发射和/或接收天线被偏振的方式可以用于使背景杂波对接收到的RF信号产生影响。因此，在一些实施方式中，询问器的发射天线可以被配置成发射具有第一类型偏振的RF信号，并且询问器的接收天线可以被配置成接收具有与第一类型偏振不同的第二类型偏振的RF信号。在这样的实施方式中，目标装置可以包括被配置成从询问器接收具有第一类型偏振的RF信号的接收天线以及被配置成发射具有第二类型偏振的RF信号的发射天线。
例如，在一些实施方式中，询问器上的发射天线可以被配置成向目标装置发射沿第一旋转方向圆偏振的RF信号，并且询问器上的接收天线可以被配置成从目标装置接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号。补充地，目标装置上的接收天线可以被配置成从询问器接收沿第一旋转方向圆偏振的RF信号，并且目标装置上的发射天线可以被配置成发射沿第二旋转方向圆偏振的RF信号。
根据电场相对于源2(注解2：虽然可以根据目标而不是源的角度来限定右利手和左利手，但在此处不采用该惯例)的角度旋转的方向，圆偏振的RF信号可以被称为具有右旋圆偏振(RHCP)或左旋圆偏振(LHCP)。因此，当在将右拇指指向远离源的与圆偏振信号传播的方向相同的方向的情况下电场沿右手的蜷缩手指的方向旋转时，圆偏振的RF信号具有右旋圆偏振。右旋圆偏振也可以称为“顺时针”圆偏振。右旋圆偏振在图4B中示出，图4B示出了电场的方向如何沿着具有RHCP的电磁信号传播的方向旋转(该源可以被认为位于三个所描绘的轴相交的原点处)。另一方面，当在将左拇指指向远离源的与圆偏振的信号传播的方向相同的方向情况下电场沿左手的蜷缩手指的方向旋转时，圆偏振的RF信号具有左旋圆偏振。左旋圆偏振也可以称为“逆时针”圆偏振。左旋圆偏振在图4A中示出，图4A示出了电场的方向如何沿着具有LHCP的电磁信号传播的方向旋转。根据前述内容可以理解，具有右旋(或顺时针)圆偏振的RF信号和具有左旋(或逆时针)圆偏振的RF信号沿不同且相反的方向圆偏振。
继续上述示例，在一些实施方式中，询问器装置的发射天线可以被配置成向目标装置发射具有右旋圆偏振的RF信号(下文中称为“RHCP”RF信号)，并且询问器装置的接收天线可以被配置成从目标装置接收具有左旋圆偏振的RF信号(下文中称为“LHCP”RF信号)。补充地，目标装置的接收天线可以被配置成从询问器装置接收RHCP RF信号，并且目标装置的发射天线可以被配置成发射LHCP RF信号。在其他实施方式中，可以颠倒配置，使得询问器装置的发射天线可以被配置成向目标装置发射LHCP RF信号，并且询问器装置的接收天线可以被配置成从目标装置接收RHCP RF信号。补充地，目标装置的接收天线可以被配置成从询问器装置接收LHCP RF信号，并且目标装置的发射天线可以被配置成发射RHCP RF信号。
图16是根据本文中描述的技术的一些实施方式的用于使用询问器装置进行距离测量的说明性处理1600的流程图，该询问器装置被配置成向至少一个目标装置发射沿一个旋转方向圆偏振的RF信号并且从所述至少一个目标装置接收沿另一旋转方向圆偏振的RF信号。处理1600可以由本文中描述的任何合适类型的询问器装置和本文中描述的任何合适类型的目标装置来执行，该询问器装置具有被配置成发射和接收具有不同偏振的RF信号的发射天线和接收天线，而该目标装置具有被配置成接收和发射具有不同偏振的RF信号的接收天线和发射天线。
处理1600在动作1602处开始，在动作1602处，询问器装置上的发射天线向目标装置发射沿第一旋转方向圆偏振的第一RF信号。在一些实施方式中，第一RF信号可以是RHCPRF信号(具有顺时针圆偏振)。然而，在其他实施方式中，第一RF信号可以是LHCP RF信号(具有逆时针圆偏振)。
询问器的发射天线可以是被配置成发射圆偏振信号的任何合适类型的天线。发射天线可以是定向的或各向同性的。在一些实施方式中，发射天线可以是被制造在基板上的圆偏振天线。例如，圆偏振天线可以是贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线。
接下来，处理1600进行到动作1604，在动作1604处，目标装置上的接收天线从询问器接收沿第一旋转方向圆偏振的第二RF信号。在动作1604处由目标装置接收到的第二RF信号可以与在动作1602处由询问器发射的第一RF信号对应(例如，可以是第一RF信号的接收版本)。例如，当询问器发射天线在动作1602处发射第一RHCP RF信号时，目标装置上的接收天线可以在动作1604处接收与第一RHCP信号对应的第二RHCP RF信号。作为另一示例，当询问器发射天线在动作1602处发射第一LHCP RF信号时，目标装置上的接收天线可以在动作1604处接收与第一LHCP信号对应的第二LHCP RF信号。尽管第一RF信号和第二RF信号可以是相同的，但二者不一定是相同的，至少因为第一RF信号在第一RF信号从询问器传播到目标装置时可能被改变(例如，可以改变RF信号的振幅、相位和/或频率)。
目标装置接收天线可以是被配置成接收圆偏振信号的任何合适类型的天线。目标装置接收天线可以是定向的或各向同性的。在一些实施方式中，接收天线可以是被制造在基板上的圆偏振天线(例如，贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线)。
接下来，处理1600进行到动作1606，在动作1606处，目标装置上的发射天线向询问器发射沿与第一旋转方向不同(例如，相反)的第二旋转方向圆偏振的第三RF信号。例如，当目标装置上的接收天线被配置成接收RHCP RF信号时，目标装置上的发射天线被配置成发射LHCP RF信号，或者当目标装置上的接收天线被配置成接收LHCP RF信号时，目标装置上的发射天线被配置成发射RHCP RF信号。
在一些实施方式中，目标装置可以基于第二RF信号生成第三RF信号。例如，在动作1604处接收沿第一旋转方向(例如，顺时针方向)偏振的第二RF信号之后，目标装置可以处理第二RF信号(例如，通过使该第二RF信号通过一个或更多个放大器、一个或多个倍频器，将第二RF信号与一个或更多个其他RF信号混合和/或执行本文中关于任何目标装置描述的任何处理)并且将处理后的第二RF信号提供至被配置成发射沿第二旋转方向(例如，逆时针方向)偏振的RF信号的发射天线。以这种方式，目标装置上的发射天线由处理后的第二RF信号驱动，以发射沿第二旋转方向偏振的第三RF信号。
目标装置发射天线可以是被配置成发射圆偏振信号的任何合适类型的天线。目标装置发射天线可以是定向的或各向同性的。发射天线可以是被制造在基板上的圆偏振天线(例如，贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线)。
接下来，处理1600进行到动作1608，在动作1608处，询问器上的接收天线接收沿第二旋转方向圆偏振的第四RF信号。在动作1608处由询问器接收到的第四RF信号可以与在动作1606处由目标装置发射的第三RF信号对应(例如，可以是第三RF信号的接收版本)。例如，当目标装置上的发射天线在动作1606处发射第三RHCP RF信号时，询问器上的接收天线可以在动作1608处接收对应的第四RHCP RF信号。作为另一示例，当目标装置上的发射天线在动作1606处发射第三LHCP RF信号时，目标装置上的接收天线可以在动作1608处接收对应的第四LHCP RF信号。尽管第三RF信号和第四RF信号可以是相同的，但二者不一定是相同的，至少因为第三RF信号在第三RF信号从目标装置传播到询问器时可能被改变(例如，可以改变第三RF信号的振幅、相位和/或频率)。
询问器接收天线可以是被配置成接收圆偏振信号的任何合适类型的天线。接收天线可以是定向的或各向同性的。接收天线可以是被制造在基板上的圆偏振天线(例如，贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线性偏振天线和与第一线性偏振天线正交设置的第二线性偏振天线的天线)。
在询问器接收到第四RF信号之后，可以以任何合适的方式处理第四RF信号，以促进确定询问器与目标装置之间的距离。例如，第四RF信号可以由询问器中的电路系统根据本文中描述的任何方式处理，其包括参照图8A至图8D和图11A至图11B描述的方式。在一些实施方式中，例如，第四RF信号可以与第一RF信号的倍频版本混合以产生混合RF信号，该混合RF信号可以用于确定询问器与目标装置之间的距离。然而，应当理解，第四RF信号不限于仅用于确定询问器与目标装置之间的距离并且可以用于任何其他合适的目的，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
如上所述，发明人认识到开发由芯片级技术提供的相对低成本、小尺寸的微定位部件的益处。与通常对于芯片级生产而言过于复杂的常规设计不同，发明人开发的设计有助于使用半导体装配工艺制造微定位系统的部件的能力。根据一些实施方式，询问器装置和目标装置被制造为芯片级产品，其中的一些示例在下面进一步详细描述。
图5A是可以用作处理1600的一部分(例如，用于执行处理1600的动作1602和1608)的询问器装置500的说明性实施方式的框图。询问器装置500不限于用作处理1600的一部分并且可以以包括作为本文中描述的任何其他处理的一部分的任何其他合适的方式使用，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
如图5A所示，询问器500包括基板505，在基本505上设置有差分馈电圆偏振发射天线502和差分馈电圆偏振接收天线506。询问器500还包括在其上集成有发射和接收电路系统的半导体管芯504。与半导体管芯504集成的发射和接收电路系统经由线路507a和507b差分地耦接至天线502。半导体管芯上的发射和接收电路系统也经由线路508a和508b差分地耦接至天线506。
在一些实施方式中，基板505可以提供用于实现位于半导体管芯(例如，管芯504)附近的低成本RF发射和/或接收天线(例如，天线502和506)的装置，该半导体管芯具有用于提供由发射RF天线进行发射的RF信号的电路系统以及用于获得和处理由接收天线接收到的RF信号的电路系统。基板505可以包括印刷电路板(PCB)并且/或者由任何合适的印刷电路板材料或能够支持期望频率范围内的RF信号传播的其他材料制造。例如，基板505可以由支持微波和/或毫米波RF信号的传播的材料制成。作为一个说明性示例，基板505可以由支持具有0.5GHz至20GHz、4GHz至6GHz、8GHz至12GHz、50GHz至70GHz，100GHz至140GHz、50GHz至240GHz的范围和/或这样的范围的并集内的任何合适的频率范围内的频率的微波信号的传播的材料制造。
在一些实施方式中，基板505可以包括用于减少基板上的发射天线与接收天线之间的谐波耦合的一个或更多个层和/或涂层。例如，基板505可以包括被配置成减少发射天线502与接收天线506之间的谐波耦合的频率选择表面(FSS)。FSS可以被制造为基板505的顶部内和/或上的一个或更多个层。FSS可以是任何合适的类型并且例如，可以包括介电基板上的周期性阵列(例如，金属)元件。
在一些实施方式中，FSS可以衰减在两个天线502与506之间跨基板505传播的不期望RF信号。FSS可以通过阻挡不期望RF信号跨基板的传播并且将不期望RF信号反射回发射天线来衰减不期望RF信号。例如，FSS可以衰减从发射天线502到接收天线506跨基板505传播的RF信号，该RF信号具有处于由天线502发射的信号的中心频率(例如，61.25GHz)的谐波(例如，122.5GHz)的中心频率。附加地或替代地，FSS可以衰减在差分线路507a与507b之间、在差分线路508a与508b之间和/或在管芯508的端口之间传播的耦合RF信号。
因此，在一些实施方式中，可以调整基板505上的FSS以阻挡具有特定频率或频率组的RF信号。例如，可以调整FSS以阻挡具有接收天线506被配置成从一个或更多个目标装置接收的频率(例如，122.5GHz)的RF信号。附加地或替代地，可以调整FSS以阻挡具有发射天线502被配置成发射的频率(例如，61.25GHz)的RF信号(例如，以防止发射器可能使被配置成放大由接收天线506接收到的信号的低噪声放大器饱和)。
除了使用频率选择表面以外或代替使用频率选择表面，在一些实施方式中，基板505可以涂覆有吸收涂层，该吸收涂层被配置成减少发射天线502与接收天线506之间的谐波耦合。吸收涂层可以被配置成吸收任何入射的微波并且将它们作为热能消散。可以使用任何合适的吸收涂层。例如，吸收涂层可以包括碳材料，例如，电阻卡或片状材料或碳浸渍泡沫。
在一些实施方式中，差分馈电圆偏振天线502和506中的每一个可以被制造在基板505上。例如，基板505可以包括一个或更多个导电层，并且天线502和506中的每一个可以至少部分地通过使导电层图案化而被制造在基板502上。天线502和506中的每一个可以是平面螺旋式天线、贴片式天线(例如，如图6A所示的截顶贴片式天线)、包括彼此垂直设置的两个线性偏振天线的天线、MEMS天线、偶极天线或任何其他合适类型的天线。
在一些实施方式中，天线502和506可以是比各向同性天线具有更高功率孔径的定向天线，其可以允许天线将RF信号的发射和/或接收集中到特定方向/从特定方向集中RF信号的发射和/或接收(例如，沿一个或更多个关注的目标装置可能位于的方向)。然而，在一些实施方式中，天线502和506中的一个或两个可以是各向同性天线，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。
在一些实施方式中，天线502可以被配置成发射沿第一旋转方向(例如，顺时针)圆偏振的RF信号，并且天线506可以被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如，逆时针)圆偏振的RF信号。然而，在其他实施方式中，天线502和506中的每一个可以被配置成发射和接收沿相同旋转方向圆偏振的RF信号。例如，天线502和506二者均可以被配置成接收和发射具有顺时针圆偏振的RF信号。作为另一示例，天线502和506二者均可以被配置成接收和发射具有逆时针圆偏振的RF信号。
在一些实施方式中，天线502可以被配置成发射具有第一中心频率的RF信号，并且天线506可以被配置成接收具有与第一中心频率不同的第二中心频率的RF信号。例如，第二中心频率可以大于第一中心频率的谐波(例如，作为第一频率的两倍的第一中心频率的第一谐波)。作为一个说明性示例，天线502可以被配置成发射具有50Ghz至70Ghz(例如，61.25GHz)的范围内的第一中心频率的RF信号，并且天线506可以被配置成接收具有100Ghz至140GHz(例如，122.5GHz)的范围内的第二中心频率的RF信号。作为另一个说明性示例，天线502可以被配置成发射具有4GHz至6GHz(例如，5GHz)范围内的第一中心频率的RF信号，并且天线506可以被配置成接收具有8GHz至10GHz的范围内的第二中心频率的RF信号。在一些实施方式中，天线502可以与天线506具有不同尺寸。例如，在天线506被配置成接收具有比由天线502发射的信号的中心频率(例如，61.25GHz)大的中心频率(例如，122.5GHz)的RF信号的实施方式中，天线502可以比天线506具有更大的面积。
半导体管芯504可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，半导体管芯504可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，半导体管芯504可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯，或者可以由任何其他合适的半导体材料形成。在一些实施方式中，半导体管芯504可以以倒装芯片方式接合至基板505。在其他实施方式中，半导体管芯504可以以导线方式接合至基板505或者以任何其他合适的方式安装在基板505上。
在一些实施方式中，询问器500可以包括与半导体管芯504集成的电路系统，该电路系统被配置成向发射天线502提供RF信号并且从接收天线506接收RF信号。该电路系统可以包括用于生成经由天线502发射的RF信号的电路系统(例如，波形发生器、一个或更多个放大器等)、用于执行接收到的RF波形的相位相干处理的电路系统(例如，用于将发射的RF信号的副本中的频率与接收到的RF信号的频率相乘的电路系统、用于对发射的RF信号的变换版本和接收到的RF信号的变换版本进行混合的混频器)和/或任何其他合适的电路系统，本文中提供了电路系统中的许多示例，其包括参照图8A至图8D和图11A至图11B描述的示例。
在所示实施方式中，与管芯504集成的电路系统经由线路508a和508b差分地耦接至天线502。电路系统可以生成第一信号和与第一信号异相(例如，180度异相)的第二信号并且分别经由线路508a和508b同时向天线502提供第一信号和第二信号。进而，天线502可以被配置成基于第一信号与第二信号之间的差异来发射信号。此外，与管芯504集成的电路系统经由线路509a和509b差分地耦接至天线506。天线506被配置成通过差分线路对509a和509b接收RF信号并且发射该RF信号。
图5B是示出被配置成作为询问器或应答器而操作的示例性双模式定位装置520的部件的框图。双模式定位装置520包括其上设置有四个天线的基板522。这些天线包括询问器发射天线524、询问器接收天线526、目标装置发射天线528和目标装置接收天线530。定位装置520还包括安装在基板522上的半导体管芯532。半导体管芯532具有集成在其上的询问器电路系统534和目标装置电路系统536。
如图5B所示，询问器发射天线524经由传输线路525a和525b差分地耦接至询问器电路系统534，并且询问器接收天线经由传输线路527a和527b差分地耦接至询问器电路系统534。目标装置发射天线528经由传输线路529a和529b差分地耦接至目标装置电路系统536。目标装置接收天线530经由传输线路531a和531b差分地耦接至目标装置电路系统536。尽管在图5B的说明性实施方式中，天线524、526、528和530中的每一个差分地耦接至半导体管芯532上的电路系统，在其他实施方式中，这些天线中的一个或更多个可以不差分地耦接至电路系统。
基板522可以是在本文中描述的任何合适类型，包括参照图5A的基板505。例如，基板522可以包括印刷电路板(PCB)和/或由任何合适的印刷电路板材料或能够支持期望频率范围内的RF信号传播的其他材料制造。在一些实施方式中，基板522可以包括频率选择表面和/或吸收涂层，以减少装置522中的天线之间的谐波耦合(例如，减少询问器发射天线524与询问器接收天线526之间的谐波耦合和/或减少目标装置发射天线528与目标装置接收天线530之间的谐波耦合)。
在一些实施方式中，天线524、526、528和530中的每一个可以被制造在基板522上。例如，基板522可以包括一个或更多个导电层，并且天线524、526、528和530中的每一个可以至少部分地通过使导电层图案化而被制造在基板522上。天线524、526、528和530中的每一个可以是平面螺旋式天线、贴片式天线、包括彼此垂直设置的两个线性偏振天线的天线、MEMS天线、偶极天线或任何其他类型的天线。
可以以任何合适的方式在基板522上使天线图案化以例如使用各种减成工艺、加成工艺和/或半加成工艺中的任何一种或组合来产生导电图案。减成工艺例如使用包括但不限于化学蚀刻、光蚀刻等的各种光刻工艺中的任何一种来选择性地从基板的导电层去除导电材料(例如，铜)以留下期望导电图案。这样的工艺通常通过提供呈期望图案(通常称为掩模)的抗蚀剂材料并且将导电层引入对应的蚀刻剂以去除在未用抗蚀剂材料处理的位置中的导电材料来执行。另一减成工艺包括研磨除去导电层的不需要的部分以留下期望导电图案。
还可以使用加成工艺并且加成工艺可以包括：在基板上电镀期望导电图案或者使用导电油墨来“印刷”图案。例如，电镀可以包括：以期望图案掩蔽的光敏膜曝光。然后，可以将经曝光的图案引入化学浴中，以允许图案能够进行金属离子接合，然后使用与在化学浴中敏化的图案接合的导体(例如，用铜)进行电镀，以形成期望导电图案。与减成技术相比，加成工艺的优点在于需要较少的导电材料来形成期望导电图案。其他工艺结合减成技术和加成技术两者以形成期望导电图案。应当理解，可以使用任何合适的装配工艺来对基板522上的期望天线进行图案化，因为各方面不限于上述方面。实际上，本文中描述的减成工艺、本文中描述的加成工艺和/或任何其他合适的工艺可以单独使用或以任何组合使用以装配用于天线(例如，天线524、526、528和530、参照图5A描述的天线502和506、参照图1B描述的天线114和116和/或本文中描述的任何其他天线)的期望导电图案。
在一些实施方式中，询问器发射天线524可以被配置成发射沿第一旋转方向(例如，顺时针)圆偏振的RF信号，并且询问器接收天线526可以被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如，逆时针)圆偏振的RF信号。此外，在一些实施方式中，目标装置接收天线528可以被配置成接收沿第一旋转方向圆偏振的RF信号，并且目标装置发射天线530可以被配置成发射沿第二旋转方向圆偏振的RF信号。因此，在一些实施方式中，询问器发射天线524和目标装置接收天线530可以被配置成发射/接收沿相同方向圆偏振的RF信号。同样地，目标装置发射天线528和询问器接收天线526可以被配置成发射/接收沿相同方向圆偏振的RF信号。
在一些实施方式中，当双模式装置520作为询问器(在“询问器模式”下)操作时，询问器发射天线524可以被配置成发射具有第一中心频率的RF信号，并且询问器接收天线526可以被配置成接收具有与第一中心频率(例如，第一中心频率的谐波)不同的第二中心频率的RF信号。本文中提供了这样的第一中心频率和第二中心频率的示例。当双模式装置520作为目标装置(在“目标装置模式”下)操作时，目标装置接收天线530可以被配置成接收具有第一中心频率的RF信号，并且目标装置发射天线528可以被配置成发射具有第二中心频率的RF信号。因此，在一些实施方式中，询问器发射天线524和目标装置接收天线530可以被配置成发射/接收具有相同中心频率(例如，60GHz)的RF信号。同样地，目标装置发射天线528和询问器接收天线526可以被配置成发射/接收具有相同中心频率的RF信号。
半导体管芯532可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，半导体管芯532可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，半导体管芯532可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯或者可以由任何其他合适的半导体材料形成。在一些实施方式中，半导体管芯532可以以倒装芯片方式接合至基板。在其他实施方式中，半导体管芯532可以以导线方式接合至基板522或以任何其他合适的方式安装在基板522上。
在一些实施方式中，询问器电路系统534可以被配置成向询问器发射天线524提供RF信号并且从询问器接收天线526接收RF信号。询问器电路系统534可以以本文中描述的包括在参照图8A至图8D和图11A至图11B描述的任何方式的任何合适的方式实现。在一些实施方式中，目标装置电路系统536可以被配置成从目标装置接收天线530接收RF信号并且向目标装置发射天线528提供RF信号。目标装置电路系统536可以以本文中描述的包括本文中参照图9A至图9H、图10和图11A至图11B描述的任何方式的任何合适的方式实现。
图6A是根据本文中描述的技术的一些实施方式的示例性询问器装置600的部件的框图。询问器装置600与其上的一些部件的尺寸一起被示出，以提供装置和部件的规模感。应当理解，这些尺寸是图6A的示例性实施方式的说明，但是在其他实施方式中不限制询问器装置和/或其部件的尺寸。
如图6A所示，询问器600包括基板602，在基板602上设置有差分馈电圆偏振发射天线604和差分馈电圆偏振接收天线606。询问器600还包括在其上集成有发射和接收电路系统的半导体管芯608。与半导体管芯608集成的发射和接收电路系统经由线路609a和609b差分地耦接至天线602。半导体管芯上的发射和接收电路系统也经由线路610a和610b差分地耦接至天线606。
基板602可以是在本文中描述的任何合适类型，包括参照图5A的基板505。例如，基板602可以包括印刷电路板(PCB)并且/或者由任何合适的印刷电路板材料或能够支持期望频率范围内的RF信号传播的其他材料制造。在一些实施方式中，基板602可以包括频率选择表面和/或吸收涂层，以减少发射天线604与接收天线606之间的谐波耦合。本文中描述了频率选择表面和吸收性涂层的示例。在图6A的说明性实施方式中，基板602可以是4mm×5mm。
在图6A的说明性实施方式中，发射天线604是被配置成发射具有61.25GHz的中心频率的圆偏振RF信号的贴片式天线。RF信号可以顺时针或逆时针圆偏振。尽管在图6A的说明性实施方式中天线604和606是贴片式天线，在其他实施方式中，天线604和606中的每一个可以是包括本文中描述的任何类型的任何其他合适的类型。此外，尽管在如图6A的说明性实施方式中天线604和606以61.25GHz/122.5GHz发射/接收的RF信号，这些天线可以被配置成以任何其他合适的(例如，毫米波和/或微波)频率f0/kf0进行发射/接收，其中，发射天线604被配置成发射中心频率为f0的RF信号，并且接收天线606被配置成接收中心频率为kf0的RF信号，kf0是f0的谐波。在图6A的说明性实施方式中，发射天线604是2.5mm×2.1mm的贴片式天线，并且接收天线是1.25mm×0.86mm的贴片式天线。
在一些实施方式中，天线604和606中的每一个可以被制造在基板602上。例如，基板602可以包括一个或更多个导电层，并且可以至少部分地通过使导电层图案化来将天线604和606中的每个天线被制造在基板602上。在一些实施方式中，天线604可以被配置成发射沿第一旋转方向(例如，顺时针)圆偏振的RF信号，并且天线606可以被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如，逆时针)圆偏振的RF信号。然而，在其他实施方式中，天线604和606中的每一个可以被配置成发射和接收沿相同旋转方向圆偏振的RF信号。
在一些实施方式中，半导体管芯608可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，管芯608可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，管芯608可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯，或者可以由任何其他合适的半导体材料形成。在所示实施方式中，管芯608以倒装芯片方式接合至基板602。在其他实施方式中，管芯608可以以导线方式接合至基板602或者以任何其他合适的方式安装在基板602上。在图6A的说明性实施方式中，半导体管芯608可以是1mm×1mm。
在一些实施方式中，询问器600可以包括与半导体管芯608集成的电路系统，该电路系统被配置成向发射天线604提供RF信号并且从接收天线606接收RF信号。该电路系统可以包括用于生成经由天线604发射的RF信号的电路系统(例如，波形发生器、一个或更多个放大器等)、用于执行接收到的RF波形的相位相干处理的电路系统(例如，用于将发射的RF信号的副本中的频率与接收到的RF信号的频率相乘的电路系统、用于对发射的RF信号的变换版本和接收到的RF信号的变换版本进行混频的混频器)和/或任何其他合适的电路系统，本文中提供了电路系统中的许多示例，其包括参照图8A至图8D和图11A至图11B描述的示例。
在所示实施方式中，与管芯608集成的电路系统经由线路609a和609b差分地耦接至天线604。电路系统可以生成第一信号和与第一信号异相(例如，180度异相)的第二信号并且分别经由线路609a和609b同时向天线604提供第一信号和第二信号。进而，天线604可以被配置成基于第一信号与第二信号之间的差异来发射信号。此外，与管芯608集成的电路经由线路610a和610b差分地耦接至天线606。天线606被配置成通过差分线路对610a和610b接收RF信号并且发射该RF信号。
图6B是根据本文中描述的技术的一些实施方式的示例性目标装置650的部件的框图。示出了目标装置650与其上的一些部件的尺寸一起被示出，以提供目标装置和部件的规模感。应当理解，这些尺寸是图6B的示例实施方式的说明，但是在其他实施方式中不限制询问器装置和/或其部件的尺寸。
如图6B所示，目标装置650包括在其上设置有接收天线654和发射天线656的基板652。目标装置650还包括在其上集成有信号变换电路系统的半导体管芯658。与半导体管芯658集成的信号变换电路系统经由线路659a和659b差分地耦接至接收天线654。半导体管芯658上的信号变换电路系统经由线路660a和660b差分地耦接至发射天线656。
基板652可以是在本文描述的任何合适类型，包括参照图5A的基板505。例如，基板652可以包括印刷电路板(PCB)并且/或者由任何合适的印刷电路板材料或能够支持期望频率范围内的RF信号传播的其他材料制造。在一些实施方式中，基板652可以包括频率选择表面和/或吸收涂层，以减少接收天线654与发射天线656之间的谐波耦合。本文中描述了频率选择表面和吸收性涂层的示例。在图6B的说明性实施方式中，基板652可以是4mm×3.5mm。
在图6B的说明性实施方式中，接收天线654是被配置成接收(例如，来自询问器600)具有61.25GHz的中心频率的RF信号的折叠式偶极天线。在一些实施方式中，RF信号可以顺时针或逆时针圆形偏振。尽管在图6B的说明性实施方式中天线654和656是折叠式偶极天线，在其他实施方式中，天线654和656中的每一个可以是包括本文中描述的任何类型的任何其他合适的类型。此外，尽管在图6B的说明性实施方式中天线654和656以61.25GHz/122.5GHz接收/发射RF信号，这些天线可以被配置成以任何其他合适的(例如，毫米波和/或微波)频率f0/kf0进行接收/发射，其中，接收天线654被配置成接收中心频率为f0的RF信号并且发射天线656被配置成发射中心频率为kf0的RF信号，kf0是f0的谐波。在图6B的说明性实施方式中，接收天线654是2.5mm宽的折叠式偶极天线，发射天线656是1.25mm宽的折叠式偶极天线。
在一些实施方式中，天线654和656中的每一个可以被制造在基板652上。例如，基板652可以包括一个或更多个导电层，并且天线654和656中的每一个可以至少部分地通过使导电层图案化而被制造在基板652上。在一些实施方式中，天线654可以被配置成接收沿第一旋转方向(例如，顺时针)圆偏振的RF信号，并且天线656可以被配置成发射沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如，逆时针)圆偏振的RF信号。然而，在其他实施方式中，天线654和656中的每一个可以被配置成发射和接收沿相同旋转方向圆偏振的RF信号。
在一些实施方式中，半导体管芯658可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，管芯658可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，管芯658可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯，或者可以由任何其他合适的半导体材料形成。在所示实施方式中，管芯658以倒装芯片方式接合至基板602。在其他实施方式中，管芯658可以以导线方式接合至基板652或者以任何其他合适的方式安装在基板652上。在图6B的说明性实施方式中，半导体管芯658可以是1mm×1mm。
在一些实施方式中，目标装置650可以包括与半导体管芯658集成的信号变换电路系统，该信号变换电路系统被配置成从接收天线654接收RF信号、将接收到的RF信号进行变换以获得变换后的RF信号并且将变换后的RF信号提供至发射天线656。信号变换电路系统可以被配置成通过以包括参照图9A至图9H、图10、图11A和图11B在本文中描述的任何方式的任何合适的方式改变接收到的RF信号的频率来对接收到的RF信号进行变换。例如，信号变换电路系统可以被配置成通过使接收到的RF信号通过一个或更多个倍频器来对接收到的RF信号进行变换，使得具有第一中心频率的接收到的RF信号被变换成具有作为中心频率的谐波的第二中心频率的RF信号。为此，信号变换电路系统可以包括一个或更多个倍频器、一个或更多个放大器和/或任何其他合适的部件。本文中提供了信号变换电路系统的各种示例，其包括参照图9A至图9H、图10、图11A和图11B描述的示例。
在所示实施方式中，与管芯658集成的信号变换电路系统经由线路659a和659b差分地耦接至接收天线654。天线654被配置成经由差分信令通过差分线路对659a和659b接收RF信号并且发射该RF信号。信号变换电路系统可以使用经由差分线路660a和660b的差分信令来处理所接收到的RF信号并且生成被提供的对应的变换后的RF信号。电路系统可以生成第一信号和与第一信号异相(例如，180度异相)的第二信号并且分别经由线路659a和659b同时向天线654提供第一信号和第二信号。进而，天线656可以被配置成基于第一信号与第二信号之间的差异来发射信号。
如上所述，在一些实施方式中，询问器装置可以包括：其上装配有一个或更多个天线的基板；以倒装芯片方式接合至基板的半导体管芯；以及与半导体管芯集成并耦接至基板上装配的天线的电路系统。类似地，目标装置可以包括：其上装配有一个或更多个天线的基板；以倒装芯片方式接合至基板的半导体管芯；以及与半导体管芯集成并耦接至基板上装配的天线的电路系统。以下参照图7A至图7B描述用于制造这种询问器和目标装置的技术的各方面，其描述了用于生成具有基板、半导体管芯和封装的封装装置的技术的各方面。该封装装置总体上是针对图7A至图7F来描述的，但在一些实施方式中其可以是询问器装置或目标装置。
图7A是其上装配有发射天线704和接收天线706的说明性基板700的图。基板700还包括接合焊盘708，其被配置成与半导体、管芯凸块配合，如以下参照图7B和图7C所述。基板700还包括第二级连接710，以便于将装置连接到任何合适的其他系统(例如，图2所示的产品202的印刷电路板204或任何其他合适的系统的系统级或母板)。第二级连接710可以是球栅阵列(BGA)，以便于将装置表面安装至下一级互连。第二级连接710也可以是通孔引脚、鸥翼连接或任何其他合适的第二级连接。
应当理解，尽管在图7中示出了仅四个接合焊盘708(凸区)，但这是为了清楚地呈现而不是作为限制，因为基板700可以包括任何合适数目的接合焊盘708。例如，基板700可以包括10到150个之间任意数目的接合焊盘。作为一个说明性示例，当使用基板700实现询问器装置时，基板700可以包括10至35个(例如，25个)接合焊盘。作为另一说明性示例，当使用基板700实现目标装置时，基板700可以包括50至75个(例如，64个)接合焊盘。作为又一说明性示例，当使用基板700实现组合的询问器和目标装置时，基板700可以包括60至110个接合焊盘。
基板700可以包括印刷电路板(PCB)和/或由任何合适的印刷电路板材料或能够支持期望的频率范围内的RF信号传播的其他材料制成。例如，基板700可以由支持微波和/或毫米波RF信号传播的材料制成。作为一个说明性示例，基板700可以由支持具有0.5Ghz至20Ghz、4Ghz至6Ghz、8Ghz至12Ghz、50Ghz至70Ghz、100Ghz至140Ghz、50Ghz至240GHz范围和/或这些范围的并集内的任何合适的频率范围内的频率的微波信号传播的材料制成。
在一些实施方式中，基板700可以包括用于减少基板上的发射天线与接收天线之间的谐波耦合的一个或更多个层和/或涂层。例如，基板700可以包括频率选择表面(FSS)和/或吸收涂层，本文中提供了它们的示例。在一些实施方式中，基板700可以包括多个层，包括具有将BGA引脚710映射到半导体管芯接合焊盘708的连接的一个或更多个层。
在一些实施方式中，基板700可以包括用于在经由接合焊盘708耦接至基板的半导体管芯与天线704和706之间传输RF信号的任何合适的电路系统(例如，阻抗匹配电路系统、滤波电路系统)和传输线路(例如，传输线路712)。在一些实施方式中，基板700可以包含一个或更多个附加电路、芯片和/或任何类型的其他部件作为询问器装置或目标装置的一部分，因为基板700不限于包括仅图7A所示的部件。
在一些实施方式中，天线704和706中的每个天线可以被制造在基板700上。例如，基板700可以包括一个或更多个导电层，并且天线704和706中的每一个可以至少部分地通过使导电层图案化而被制造在基板700上。在一些实施方式中，天线704可以被配置成发射沿第一旋转方向(例如，顺时针)圆偏振的RF信号，并且天线706可以被配置成接收沿与第一旋转方向不同的第二旋转方向(例如，逆时针)圆偏振RF的RF信号RF。然而，在其他实施方式中，天线704和706中的每个天线可以被配置成发射和接收沿相同旋转方向圆偏振的RF信号。
天线704和706中的每个天线可以是贴片式天线、平面螺旋式天线、包括第一线偏振天线和与第一线偏振天线正交布置的第二线偏振天线的天线、折叠式偶极天线、MEMS天线或任何其他合适类型的天线。在一些实施方式中，天线704和706可以被配置成以任何合适的(例如，毫米波和/或微波)射频f0/kf0进行发射/接收，其中，发射天线704可以被配置成发射中心频率为f0的RF信号并且接收天线706可以被配置成接收中心频率为kf0的RF信号，kf0是f0的谐波。
图7B是根据本文中描述的技术的一些实施方式的准备用于接合至图7B中的基板的说明性半导体管芯722的图。半导体管芯722可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，管芯722可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，管芯722可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯，或者可以由任何其他合适的半导体材料形成。半导体管芯722可以具有与其集成的多种类型的电路系统中的任何一种，本文中提供了这种电路系统的多种示例。
在一些实施方式中，半导体管芯可以以倒装芯片方式接合至基板700。为了这个目的，如图7B所示，芯片管芯722可以包括多个接合焊盘724(例如，接合焊盘724可以与基板700上的多个接合焊盘708对应)。与接合焊盘或凸区708一样，尽管为了清楚起见示出了仅四个接合焊盘724，但是可以存在任何数目的接合焊盘以提供从半导体管芯到基板700的必要的第一级连接。此外，应当理解，接合焊盘不是按比例绘制的，而是为了说明而示意性描绘的。接合焊盘724中的每一个可以与金属(例如，铜)凸块726“块形连接”。凸块726可以以焊锡顶728为顶部，从而形成整体结构720。当结构720被翻转到基板700上时，可以通过合适的表面安装技术(如焊料回流工艺)将其接合至基板，从而得到图7C所示的(未封装的)装置730。
通常，将半导体管芯引线键合至基板会提供更经济的解决方案。然而，尽管在一些实施方式中可以使用引线键合，但引线键合通常不适用于在GHz范围内操作的微定位系统。发明人已经研制了需要相对少量的接合焊盘的询问器和目标装置，以便于利用相对便宜和简单的倒装芯片接合装配工艺。
图7C所示的未封装装置730可以被封装以保护半导体管芯722免于例如水分、氧化和/或任何其他环境污染物。例如，如图7D所示，可以通过在管芯722的外边缘周围施加涂层742来封装装置730从而获得封装装置740。作为另一示例，如图7E所示，可以用封装体凝块752来封装半导体管芯722从而获得封装装置750。作为另一示例，如图7F所示，可以用封装体762来封装管芯722和基板700二者从而获得封装装置760。封装体可以由能够支持微波和/或毫米波RF信号传播的材料制成(例如，这是因为封装体会覆盖天线704和706)。在一些实施方式中，封装体762可以被视为天线704和/或天线706的一部分，在一些情况下用作介电透镜或者在其他情况下用作自由空间的阻抗匹配。
也可以使用其他封装和互连技术，包括陶瓷或塑料封套、层压板(PCB)技术，或适当地保护装置免受环境和/或物理损坏并且允许半导体管芯与天线及封装件(例如，基板700)之间的合适的第一级连接以及允许封装装置与下一级互连(例如，其中集成有微定位部件的产品如产品200的系统级板)之间的合适的第二级连接的任何其他合适的封装或互连解决方案。
图8A是示出根据本文描述的技术的一些实施方式的询问器装置800的部件的框图。在图8A的说明性实施方式中，询问器装置800包括波形发生器110、发射与接收电路系统112a、发射天线114、接收天线116和控制电路系统118。发射与接收电路系统112a包括倍频器802、804、806和809、放大器803、805、807、808、810、811、813和814、混频器812、滤波器815和模数转换器(ADC)816。发射与接收电路系统112a的上述部件中的每个部件可以是任何合适的类型，如本文所述的技术的各方面不限于上述方面。
如图8A所示，由波形发生器110生成的RF信号在由发射天线114发射之前对其进行具有三阶段的一系列处理。在每一阶段中，输入RF信号被提供至倍频器电路以获得具有输入信号的频率的谐波频率的输出信号(例如，每个倍频器可以是双倍频器)并且输出信号至少部分地被放大以补偿由倍频器电路中的非线性处理引起的任何损耗。例如，如图8A所示，在处理的第一阶段，由波形发生器110生成的RF信号被提供至倍频器802，并且由倍频器802输出的RF信号被放大器803放大。在处理的第二阶段，由放大器803输出的RF信号被提供至倍频器804，并且由倍频器804输出的RF信号被放大器805放大。在处理的第三阶段，由放大器805输出的RF信号被提供至倍频器806，并且由倍频器806输出的RF信号被放大器807放大。由放大器807放大的RF信号被提供至放大器发射天线114。
在一些实施方式中，倍频器802、804和806中的每一个可以是双倍频器，其生成频率是输入信号的频率的两倍的输出频率。在这样的实施方式中，由波形发生器生成的中心频率为f0(例如，7.5GHz)的RF信号通过倍频器802、804和806的操作被变换成具有中心频率8f0(例如，60GHz)。尽管在所示实施方式中使用三个双倍频器将波形发生器110生成的RF信号的频率增加8倍，但应当理解，本文所述的询问器装置既不受波形发生器110与发射天线114之间的路径信号中的倍频器的数目的限制也不受该信号路径中的每个倍频器引发的倍增因数的限制。例如，为了实现“8x”倍增因数，询问器800可以用两个倍频器(而不是如图8A所示的三个倍频器)来实现，其中一个将输入RF信号的频率增加四倍，并且另一个将频率增加两倍。作为另一示例，询问器800可以用被配置成将输入RF信号的频率增加八倍的单个倍频器电路来实现。
还应当理解，本文中描述的询问器装置不受由波形发生器110与发射天线114之间的发射信号链中的电路系统对由波形发生器110生成的RF信号引发的倍增因数的限制。例如，在波形发生器110被配置成生成中心频率为f0的RF信号并且发射天线被配置成发射具有中心频率kf0(其中k是诸如2、4、8、16或32的整数)的RF信号的实施方式中，波形发生器110与发射天线114之间的发射信号链中的电路系统可以被配置成将波形发生器生成的RF信号的频率增加k倍。作为一个示例，波形发生器110与发射天线114之间的发射信号链中的电路系统可以被配置成当波形发生器110生成具有中心频率7.5GHz的RF信号并且发射天线114以60GHz进行发射时将波形发生器生成的RF信号的频率增加8倍，如图8A和8B所示。作为又一示例，波形发生器110与发射天线114之间的发射信号链中的电路系统可以被配置成当波形发生器110生成中心频率为15GHz的RF信号并且发射天线114以60GHz进行发射时将波形发生器生成的RF信号的频率增加4倍。作为又一示例，波形发生器110与发射天线114之间的发射信号链中的电路系统可以被配置成当波形发生器110生成中心频率为30GHz的RF信号并且发射天线114以60GHz进行发射时将波形发生器生成的RF信号的频率增加2倍。
在一些实施方式中，发射天线114可以被配置成发射具有第一中心频率的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收具有与第一中心频率不同的第二中心频率的RF信号。例如，第二中心频率可以是第一频率的谐波，使得发射天线114被配置成发射中心频率为f0的RF信号，并且接收天线116被配置成接收中心频率为2f0(或者f0的任何其他合适的谐波)的RF信号。作为一个示例，发射天线114可以被配置成发射具有4Ghz至6Ghz的范围内(如5GHz)或者50Ghz至70GHz的范围内(如60GHz)的中心频率的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收具有8Ghz至12Ghz的范围内(如10GHz)或100Ghz至140Ghz的范围内(如120GHz)的中心频率的RF信号。
在一些实施方式中，发射天线114可以被配置成发射具有一种类型的偏振的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收具有不同类型的偏振的RF信号。如本文所讨论的，这样的配置在下述方面可能是有益的，其用于减少多路径对由与目标装置(例如，包括参照图9A至图9H的本文中描述的任何目标装置)进行通信的询问器装置800接收的信号的影响。例如，发射天线114可以被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收在与第一旋转方向截然不同(例如，相反)的第二旋转中圆偏振的RF信号。作为一个示例，发射天线114可以被配置成发射沿顺时针(或逆时针)方向圆偏振的RF信号，并且接收天线116可以被配置成接收沿逆时针(或顺时针)方向圆偏振的RF信号。发射天线114和接收天线116中的每个天线可以是任何合适类型的天线，本文中提供了它们的示例。在一些实施方式中，发射天线114和接收天线116中的一个或二者都可以差分地耦接至发射与接收电路系统112a。
如图8A所示，由接收天线116接收的RF信号被放大器811放大，并由混频器812将放大的信号与发射天线114发射的RF信号的变换版本混合。在图8A的说明性实施方式中，由倍频器806输出的RF信号均：(1)被放大器807放大，并且随后被提供至发射天线114用于发射；(2)被包括放大器808、倍频器809和放大器810的信号变换链路变换，并且随后被提供至混频器812，以与由接收天线116接收并由放大器811放大的RF信号混合。由混频器812输出的混合RF信号被放大器813和814放大、由滤波器815过滤并在被提供至控制电路系统118之前被ADC 816数字化。
如本文所讨论的，在一些实施方式中，询问器装置800可以向目标装置发射第一中心频率为f0的RF信号，并且从目标装置接收具有第二中心频率的RF信号，该第二中心频率可以是第一中心频率的谐波(例如，2f0)。在这样的实施方式中，目标装置可以被配置成对其从询问器装置800接收的RF信号(即具有第一中心频率的RF信号)进行变换以获得具有第二中心频率的RF信号。为此目的，目标装置可以包括信号变换电路系统(例如，以下参照图9A描述的信号变换电路系统124a)，用于根据接收到的具有第一中心频率的RF信号来生成具有第二中心频率的RF信号。
另如本文所描述的，询问器装置800被配置成使用其发射到目标装置的RF信号以及其从目标装置接收的RF信号以助于确定询问器装置与目标装置之间的距离。因此，在一些实施方式中，与目标装置在将其从询问器装置接收的RF信号发射回询问器装置之前可以对它们进行变换的方式类似，询问器装置800可以对其发射至目标装置的RF信号进行变换。以这种方式，询问器装置可以将发射的RF信号变换为具有与所接收的信号的中心频率相同的中心频率，这允许使用混频器将变换的RF信号和接收到的RF信号混合以获得指示询问器装置与目标装置之间的距离的混合RF信号。
例如，如图8A所示，与目标装置中的倍频器(例如，倍频器908)对其从询问器装置800接收的RF信号进行变换的方式类似，倍频器809可以对询问器装置800发射至目标装置(例如，参照图9A描述的目标装置900)的RF信号进行变换。作为一个示例，倍频器809和倍频器908可以均是双倍频器，使得询问器装置800：(1)向目标装置900发射中心频率为f0的RF信号；(2)将中心频率为f0的RF信号变换为具有中心频率2f0的经变换的RF信号；(3)将具有中心频率2f0的经变换的RF信号与从目标装置900接收的RF信号混合，其中由于处理是(例如，由倍频器908)在目标装置上进行的，因此接收到的RF信号也具有中心频率2f0。
在图8A的说明性实施方式中，使用倍频器809对发射的RF信号进行变换以获得具有与由接收天线116获得的RF信号相同的中心频率(例如，2f0)的经变换的RF信号。因此，被混频器812混合并且随后被ADC816数字化的RF信号具有中心频率2f0。在其他实施方式中，代替对发射的RF信号进行变换，可以由分频器电路替代地对接收到的RF信号进行变换以获得具有与发射的RF信号相同的中心频率(例如，f0)的经变换的RF信号。在这样的实施方式中，由混频器812混合并且随后被ADC816数字化的RF信号具有中心频率f0，这可以降低成本和/或改善混频器812和/或ADC 816的性能。
询问器装置800可以以本文中描述的任何方式制成。例如，在一些实施方式中，询问器装置800可以包括：基板(如印刷电路板)，其上装配有发射天线114和接收天线116；以及半导体管芯，其安装至基板、耦接至发射天线和接收天线并且其上装配有发射与接收电路系统112a。在这样的实施方式中，发射与接收电路系统112a可以是与半导体管芯单片集成的集成电路系统。在一些实施方式中，半导体管芯可以以倒装芯片方式接合至基板。在一些实施方式中，基板可以包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且可以通过使至少一个导电层图案化来将发射天线114和接收天线116被制造在基板上。尽管在一些实施方式中询问器装置的一个或更多个部分(例如，发射与接收电路系统112a)可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
应该理解，图8A所示的实施方式是说明性的并且存在变型。例如，在一些实施方式中，在图8A所示的任何成对的电路之间可以存在零个、一个、两个、三个或任何其他合适数目的任何合适类型的放大器。作为另一示例，在图8A所示的任何成对的电路之间可以存在零个、一个、两个、三个或任何其他合适数目的任何合适类型的滤波器。作为另一示例，尽管在所示的实施方式中ADC 816是发射与接收电路系统112a的一部分，使得数字化波形从发射与接收电路系统112a输出至控制电路系统118，但在其他实施方式中，ADC 816可以不是发射与接收电路系统112a的一部分,并且相反，其可以在处理链的更下游。在这样的实施方式中，模拟波形可以从发射与接收电路系统112a输出至控制电路系统118。
如本文所述，在一些实施方式中，波形发生器110可以被配置成生成包括调频波形的任何合适类型的任何RF信号。例如，波形发生器110可以被配置成生成线性调频波形(在本文中有时被称为“啁啾”)。在一些实施方式中，包括图8B、图8C和图8D所示的实施方式，波形发生器100可以被配置成使用依赖于锁相环(PLL)的闭环方法来生成啁啾，从而以期望频率生成啁啾。
图8B是具有波形发生器110b、发射与接收电路系统112b、发射天线114和接收天线116的说明性询问器装置825的框图。波形发生器110b包括：压控振荡器828；和啁啾PLL电路系统826，其被配置成通过线路827上的电压信号来驱动压控振荡器以生成具有中心频率7.5GHz的线性调频(LFM)RF信号。生成的啁啾经由反馈线路829被提供至啁啾PLL电路系统826，并且还经由线路830被提供至发射与接收电路系统112b。啁啾PLL电路系统826、线路827、VCO 828和反馈线路829构成啁啾锁相环。
应当理解，啁啾PLL电路系统826可以被配置成以多种方式中的任何方式生成啁啾波形，包括但不限于：参照图13A更详细地讨论的以所谓的“扫描参考”方法使用直接数字合成器、参照图13B更详细地描述的以所谓的“反馈环路扰动”方法使用诸如步进或脉冲的辅助输入来扰动锁相环以及参照图13C更详细地描述的以所谓的“步进频率”方法使用数字逻辑来步进PLL的频率。
在图8B的实施方式中，发射与接收电路系统112b包括倍频器电路系统832、倍频器电路系统836、放大器834、835、838和842以及混频器840。波形发生器110b生成的RF信号通过线路830被提供至倍频器电路系统832。倍频器电路系统832可以被配置成将输入RF信号的频率乘以任何合适的因数(例如，乘以因数2、4、8、16等)。在图8B的说明性实施方式中，倍频器电路系统832被配置成将输入RF信号的频率乘以因数八，使得例如具有中心频率7.5GHz的输入RF信号被倍频器电路系统832变换为具有中心频率60GHz的RF信号。倍频器电路832可以以任何合适的方式来实现，并且例如可以使用具有任何合适数目的一系列倍频器和放大器来实现。例如，可以使用参照图8A描述的一系列倍频器和放大器802至806来实现倍频器电路系统。
如图8B所示，使用放大器834和835将由倍频器电路系统832输出的RF信号放大，并且随后将放大的信号提供至被配置成发射具有中心频率60GHz的微波RF信号的发射天线114。倍频器电路系统输出的RF信号也被提供至倍频器电路系统836，其进一步将RF信号中的频率增加两倍(例如，以与目标装置可对由发射天线114发射并且在目标装置处接收的RF信号执行的类似变换相匹配)从而获得具有中心频率120GHz的RF信号。由倍频器电路系统836输出的RF信号被放大器838放大，并且使用混频器840将放大的信号与由接收天线116从目标装置接收并由放大器842放大的RF信号混合，从而获得在线路841从混频器840输出的混合RF信号。线路841上输出的混合RF信号可以指示询问器装置825与目标装置之间的距离。可以以任何合适的方式对线路841上输出的混合信号进行进一步处理，并且例如可以在使用ADC进行数字化之前由一个或更多个放大器和/或滤波器进行处理(例如，如参照图8A描述的由混频器812产生混合RF信号的情况)。
尽管在图8B的说明性实施方式中，波形发生器110b被配置成生成具有中心频率7.5GHz的啁啾波形，但这不是对本文中描述的技术的各方面的限制，这是因为波形发生器110可以被配置成生成具有任何合适的中心频率的啁啾波形。
如本文所述，在一些实施方式中，询问器装置可以包括发射天线，其被配置成发射第一中心频率为f0的RF信号并且接收具有第二频率的RF信号，该第二频率是第一中心频率的谐波，例如2f0。在这样的实施方式中，询问器装置中的波形发生器部分可以被配置成生成具有第一中心频率或第二中心频率的RF信号。这允许包括图8C和8D所示的设计的替选的发射与接收电路系统设计。
图8C是具有波形发生器110c、发射与接收电路系统112c、发射天线114和接收天线116的说明性询问器装置850的框图。波形发生器110c包括：压控振荡器828；和啁啾PLL电路系统826，其被配置成通过线路827上的电压信号来驱动压控振荡器以生成具有中心频率60GHz的线性调频(LFM)RF信号。生成的啁啾通过线路851被提供至发射与接收电路系统112c。
在图8C的实施方式中，发射与接收电路系统112c包括倍频器电路系统836、放大器854和834、835、838和842、混频器840以及分频器856、857和858。相对于图8B中的发射与接收电路系统112b，发射与接收电路系统112c不包括倍频器832，这是因为波形发生器110c生成具有中心频率60GHz的微波RF信号(与生成具有中心频率7.5GHz的微波RF信号的波形发生器110b不同，其需要在由被配置成发射具有中心频率60GHz的RF信号的发射天线14进行发射之前被增加8倍)。中心频率为60GHz并被放大器834放大的RF信号不仅被提供至放大器835接着提供至发射天线114，还被提供至一系列分频器856、857和858以提供具有中心频率7.5GHz的RF信号，这些信号通过线路852被提供至啁啾PLL电路系统826，从而提供反馈环路。图8B的实施方式中的啁啾PLL的反馈环路由线路829提供，而图8C的实施方式中的反馈环路包括线路851、放大器854和834、分频器856至858以及线路852。
图8D是具有波形发生器110d、发射与接收电路系统112d、发射天线114和接收天线116的说明性询问器装置860的框图。波形发生器110b包括：压控振荡器828；和啁啾PLL电路系统826，其被配置成通过线路827上的电压信号来驱动压控振荡器以生成具有中心频率120GHz的线性调频(LFM)RF信号。生成的啁啾通过线路861被提供至发射与接收电路系统112c。
如图8D所示，发射与接收电路系统112d包括放大器834、835、838、842和866、混频器840以及分频器864和856、857和858。相对于图8C中的发射与接收电路系统112c，发射与接收电路系统112d不包括倍频器836，这是因为波形发生器110d生成具有中心频率120GHz的微波RF信号(这与生成具有中心频率60GHz的微波RF信号的波形发生器110c不同，其需要在与由被配置成发射具有中心频率120GHz的RF信号的接收天线16接收的RF信号混合之前被增加两倍)。中心频率为120GHz并由放大器834放大的RF信号被提供至分频器864以获得具有中心频率60GHz的RF信号，该信号：(1)在由放大器866和834放大之后由发射天线14发射；(2)通过一系列分频器856、857和858被反馈至波形发生器110d以提供具有中心频率7.5GHz的RF信号，这些信号通过线路862被提供至啁啾PLL电路系统826，从而提供反馈环路。因此，在图8D的实施方式中，反馈环路包括线路861、放大器854和834、分频器856至858和864以及线路862。
如以上所讨论的，在一些实施方式中，询问器装置可以包括波形发生器，其被配置成生成线性调频(LFM)RF信号(RF啁啾)。在一些实施方式中，波形发生器可以被配置成使用锁相环(PLL)生成RF啁啾。以下参照图13A、图13B和图13C描述这种闭环方法的说明性示例。然而，应当理解，波形发生器不限于使用PLL来生成RF啁啾，而是例如，可以被配置成使用开环(非PLL控制)振荡器来合成RF啁啾。还应当理解，波形发生器不限于生成RF啁啾，而是可以被配置成生成任何其他合适的RF信号，包括本文中描述的任何RF信号，如本文所述的技术的各方面不限于上述方面。
图13A是示出根据本文所述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成线性调频波形的波形发生器电路系统1300的框图。波形发生器电路系统1300可以是本文中描述的任何波形发生器的一部分，包括，作为示例而非限制的以上参照图8A至图8D描述的波形发生器110、110b、110c和110d。
波形发生器电路系统1300被配置成以所谓的“扫描参考”方法使用直接数字合成器1310来生成RF啁啾。如图13A所示，波形发生器电路系统1300包括压控振荡器(VCO)1302、信号分离器1304、可通过经由线路1305提供的输入来编程的可编程数字除法器1306、倍频器1308、直接数字合成器1310和环路滤波器1312。DDS 1310用作针对形成的锁相环的参考振荡器。
在一些实施方式中，DDS 1310可以是数字合成器，其(例如，在DDS 1310的存储器部分中)存储数字波形的值(例如，正弦波、啁啾或任何其他合适的波形)。DDS 1310可以被配置成通过数模转换器(DAC)来“回放”所存储的值。也就是说，DDS 1310可以被配置成使用在一些实施方式中可以是DDS 1310的一部分的DAC来处理所存储的值并输出得到的模拟值。DDS 1310输出用于数字波形的存储值的速率可以确定其输出频率。在一些实施方式中，可以在中心参考时钟频率之上和之下对DDS 1310进行啁啾调制，从而使VCO 1302的输出以其载波频率啁啾。可以以各种方式中的任何一种对DDS 1310进行啁啾调制。例如，在一些实施方式中，DDS 1310可以存储固定频率的正弦曲线并调制其回放的速率。在正弦曲线的长度上线性地调制回放速率导致由DDS 1310生成啁啾。在其他实施方式中，DDS 1310可以简单地存储啁啾并以固定的回放速率回放。DDS 1310的输出在PLL中倍增，从而在RF输出线路1307处提供感兴趣的微波频率的啁啾。
在一些实施方式中，波形发生器电路系统1300可以至少部分地生成在半导体管芯上。例如，如图13A所示，振荡器1302、信号分离器1304、可编程数字除法器1306和混频器1308可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。另一方面，直接数字合成器1310和环路滤波器1312可以被实现为在半导体管芯外，例如，作为基板上的分立部件。然而，在其他实施方式中，波形电路系统1300中的所有部件、没有部件或部件的不同子集可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。
图13B是示出根据本文所述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成调频波形的波形发生器电路系统1320的框图。波形发生器电路系统1320可以是本文中描述的任何波形发生器的一部分，包括，作为示例而非限制的以上参照图8A至图8D描述的波形发生器110、110b、110c和110d。
波形发生器电路系统1320被配置成以所谓的“反馈环路扰动”方法使用诸如步进或脉冲的辅助输入扰动锁相环来生成RF啁啾。如图13B所示，波形发生器电路系统1320包括压控振荡器(VCO)1322、信号分离器1324、可通过经由线路1325提供的输入来编程的可编程数字除法器1326、倍频器(有时被称为“相位比较器”)1308、求和块1330和环路滤波器1332。此外，波形发生器电路系统包括固定频率参考振荡器1336(例如，石英晶体)和步进/脉冲发生器1334。求和块1330在PLL内，使得由步进/脉冲发生器1334生成的步进和/或脉冲可以被直接馈入环路，从而扰动环路以扫描到期望的频率，然后校正-返回-降低至其编程频率。反馈环路中的这种扰动将导致依赖于环路滤波器1332的二阶传递函数的上升后下降的啁啾，使得在线路1327上提供的输出是线性啁啾。该反馈环路扰动技术可能不如参照图13A和图13C描述的PLL技术精确，但实施起来可能更便宜。
在一些实施方式中，波形发生器电路系统1320可以至少部分地被制造在半导体管芯上。如图13B所示，振荡器1322、信号分离器1324、可编程数字除法器1326和混频器1328以及求和块1330可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。另一方面，环路滤波器1332、步进/脉冲发生器1334和固定频率参考振荡器1336可以被实现为在半导体管芯外，例如，作为基板上的分立部件。然而，在其他实施方式中，波形电路系统1320中的所有部件、没有部件或部件的不同子集可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。
图13C是示出根据本文所述的技术的一些实施方式的被配置成使用锁相环路生成调频波形的波形发生器电路系统1340的框图。波形发生器电路系统1340可以是本文中描述的任何波形发生器的一部分，包括，作为示例而非限制的以上参照图8A至图8D描述的波形发生器110、110b、110c和110d。
波形发生器电路系统1340被配置成以所谓的“步进频率”方法使用数字逻辑步进PLL的频率来生成RF啁啾。如图13C所示，波形发生器电路系统1340包括压控振荡器(VCO)1341、信号分离器1342、耦接至数字控制逻辑块1346的可编程数字除法器1344、倍频器1348、固定频率参考振荡器1352(例如，石英晶体)和环路滤波器1350。可以通过从数字控制逻辑块1346(或诸如微处理器或FPGA的另一装置)发射至可编程数字除法器1344的命令来数字地步进波形发生器电路系统1340中的PLL的频率。这些频率步进命令可以是频率的线性步进。环路滤波器1350的二阶响应可以在频率步长上平滑，使得在线路1347上提供的输出是平滑的线性FM啁啾。
在一些实施方式中，波形发生器电路系统1340可以至少部分地被制造在半导体管芯上。例如，如图13C所示，振荡器1341、信号分离器1342、可编程数字除法器1344、数字控制逻辑块1346和混频器1348可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。另一方面，环路滤波器1350和固定频率参考振荡器1352可以被实现为在半导体管芯外，例如，作为基板上的分立部件。然而，在其他实施方式中，波形电路系统1340中的所有部件、没有部件或部件的不同子集可以被实现为在询问器的半导体管芯部分上装配的集成电路系统。例如，在一些实施方式中，数字控制逻辑块1346可以实现为在芯片外。
图9A是示出根据本文描述的技术的一些实施方式的目标装置900的各部件的框图。在图9A的说明性实施方式中，目标装置900包括接收天线122、信号变换电路系统124a和发射天线126。接收天线122的输出经由线路902耦接至信号变换电路系统124a的输入。信号变换电路系统124a的输出经由线路914耦接至发射天线126。
如图9A所示，信号变换电路系统124a包括放大器904、倍频器908和放大器912。接收天线122输出的信号可以经由线路902被提供至放大器904。放大器904将经由线路902接收的信号放大并且经由线路906将放大的信号提供至倍频器908。倍频器908生成频率是经由线路906接收的输入信号的频率的倍数的输出信号，并且倍频器908经由线路910将该输出信号提供至放大器912。放大器912将经由线路910接收的信号放大并且经由线路914将放大的信号提供至发射天线126。
在一些实施方式中，倍频器908可以接收中心频率为f0的输入信号并且生成中心频率是f0的整数倍的输出信号。例如，倍频器908可以接收中心频率为f0的输入信号并且生成中心频率为2f0、3f0、4f0、8f0、10f0或f0的任何其他合适的整数倍的输出信号，如本文所述的技术的各方面不限于上述方面。作为一个示例，在一些实施方式中，倍频器908可以接收具有50GHz至70Ghz范围内(例如，61.25Ghz)的中心频率的输入信号，并且生成具有100Ghz至140Ghz范围内(例如，122.5GHz)的中心频率的输出信号。作为另一示例，在一些实施方式中，倍频器908可以接收具有4Ghz至6Ghz的范围内(例如，5Ghz)的中心频率的输入信号，并且生成具有8Ghz至12Ghz(例如，10GHz)的中心频率的输出信号。
在一些实施方式中，倍频器908可以被实现为级联的倍频器，该级联可以包括一个或更多个放大器、隔离器和/或各连续倍频器之间的一个或更多个滤波器。例如，在一些实施方式中，倍频器908可以被配置成输出中心频率是提供至倍频器908的输入信号的中心频率的四倍的的信号。在这样的示例中，倍频器可以实现为单个“4x”倍频器；或者实现为两个“2x”倍频器的序列，其中每个倍频器被配置成输出中心频率是提供至它的输入信号的中心频率的两倍的信号。可以在“2x”倍频器之间设置一个或更多个放大器和/或滤波器。
在一些实施方式中，倍频器908可以包括非线性电路。非线性电路可以使提供至倍频器908的输入信号失真，以生成中心频率是输入信号的中心频率的倍数的信号。此外，倍频器908可以包括一个或更多个(例如，带通)滤波器，用于为输出信号选择期望的中心频率(例如，期望的谐波频率)并从非线性失真信号中去除基波和/或一个或更多个其他谐波频率分量。
在一些实施方式中，倍频器908中的非线性电路可以是二极管。倍频器908可以是任何合适类型的二极管倍频器。例如，在一些实施方式中，倍频器908可以是肖特基(Schottky)二极管、硅二极管、变阻器型二极管倍频器、变容型倍频器、步进恢复二极管倍频器或PIN二极管倍频器，其中任何(例如，全部)都可以或可以不采用静态偏置电流偏置。
在图9A所示的实施方式中，放大器904和912中的每个放大器可以是任何合适的类型并且可以用于向输入信号引入任何合适量的增益。在一些实施方式中，放大器904的增益可以大于放大器912的增益，并且在一些情况下可以显著大于放大器912的增益。例如，放大器904的增益可以至少是放大器912的增益的10倍、20倍、30倍、40倍、50倍或100倍。使放大器904引入比放大器912更大的增益量可以向倍频器提供尽可能大的驱动功率。此外，以较低频率引起功率增益(在信号穿过倍频器之前)与以较高频率引起相同量的功率增益(在信号穿过倍频器之后)相比需要较少的功率。因此，通过放大器904引入更大量的增益降低了信号变换电路系统的总功耗要求，这是有利的。
正如可以根据图9A理解的，在信号变换电路系统124a中包括倍频器908使得经由线路914输出至发射天线126的RF信号具有比经由线路902从接收天线122输入的RF信号高的频率。因此，在一些实施方式中，接收天线122可以被配置成接收具有第一中心频率的RF信号，并且发射天线126可以被配置成发射具有与第一中心频率不同的第二中心频率的RF信号。例如，第二中心频率可以是第一频率的谐波。作为具体示例，第二中心频率可以是第一中心频率的两倍(例如，当倍频器908接收中心频率为f0的输入信号并且生成具有中心频率2f0的输出信号时)。
在一些实施方式中，接收天线122可以被配置成接收具有一种类型的偏振的RF信号，并且发射天线126可以被配置成发射具有不同类型的偏振的RF信号。如本文所讨论的，这样的配置在下述方面可能是有利的，其用于减少多路径对由与目标装置900进行通信的询问器装置接收的信号的影响。例如，接收天线122可以被配置成接收沿第一旋转方向圆偏振的RF信号，并且发射天线126可以被配置成发射沿与第一旋转方向不同(例如，相反)的第二旋转方向圆偏振的RF信号。作为具体示例，接收天线122可以被配置成接收沿顺时针(或逆时针)方向圆偏振的RF信号，并且发射天线126可以被配置成接收沿逆时针(或顺时针)方向圆偏振的RF信号。接收天线122和发射天线126中的每一个可以是任何合适类型的天线，本文中提供了它们的示例。
可以以本文中描述的任何方式制造目标装置900。例如，在一些实施方式中，目标装置900可以包括：基板(如印刷电路板)，其上装配有接收天线122和发射天线126；以及半导体管芯，其安装至基板、耦接至接收天线和发射天线并且其上装配有信号变换电路系统124a。在这样的实施方式中，信号变换电路系统124a可以是与半导体管芯单片集成的集成电路系统。在一些实施方式中，半导体管芯可以以倒装芯片方式接合至基板。在一些实施方式中，基板可以包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且可以通过使至少一个导电层图案化来将接收天线122和发射天线126被制造在基板上。尽管在一些实施方式中目标装置的一个或更多个部分(例如，信号变换电路系统124a)可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
应该理解，图9A所示的实施方式是说明性的并且存在变型。例如，尽管在所示实施方式中，在接收天线122与倍频器908之间示出了单个放大器904，但是在其他实施方式中，在接收天线122与倍频器908之间可以存在零个、两个、三个、四个、五个或更多个放大器。作为另一示例，尽管在所示实施方式中，在倍频器908与发射天线126之间示出了单个放大器912，但是在其他实施方式中，在倍频器908与发射天线126之间可以存在零个、两个、三个、四个、五个或更多个放大器。在一些实施方式中，从接收天线122到发射天线126的信号链中的放大器的数目和增益可以基于期望诱导信号的总增益量并且考虑由倍频器908引起的损耗量来确定。例如，在一些实施方式中，倍频器(例如，乘法器908)可以引起信号功率的6dB至12dB的损耗，并且可以在接收天线122与发射天线126之间的信号链中引入共提供至少30dB增益的一个或多个放大器(例如，放大器904和912)。
作为图9A所示的实施方式的变型的另一示例，在从接收天线122到发射天线126的信号路径上的任何成对的电路之间可以存在一个或更多个滤波器。作为又一示例，在图9A的实施方式中，使用单个线路902和914将接收天线122和发射天线126分别耦接至信号变换电路系统124a。然而，在其他实施方式中，接收天线122和发射天线126中的一个或二者都可以差分地耦接至信号变换电路系统124a。图9B中示出了一个这样的实施方式，其中两个天线均差分地耦接至信号变换电路系统。
在图9B的说明性实施方式中，目标装置915包括接收天线122、信号变换电路系统124b和发射天线126。接收天线122经由线路916a和916b差分地耦接至信号变换电路系统124b的输入。发射天线126差分地耦接至信号变换电路系统124b，从而信号变换电路系统124b的输出经由线路928a和928b提供至发射天线126。接收天线122可以是任何合适类型的接收天线，在本文中提供了其示例。发射天线126可以是任何合适类型的发射天线，在本文中提供了其示例。
如图9B所示，信号变换电路系统124b包括差分放大器918、倍频器922和差分放大器926。接收天线122输出的信号可以经由线路916a和916b被提供至放大器918。差分放大器918可以将经由线路916a和916b接收的信号之间的差异放大，并且可以经由线路920将得到的放大信号提供至倍频器922。倍频器922可以生成频率是经由线路920接收的输入信号的频率的倍数的输出信号，并且倍频器922可以经由线路924a将该输出信号提供至差分放大器926。差分放大器912可以经由线路924a和接地924b接收输入信号，并且可以将各接收到的信号之间的差异放大并且经由线路928a和928b将放大的信号提供至发射天线126。
在图9B的所示的实施方式中，倍频器922可以是任何合适的类型，包括参照图9A所示的倍频器908描述的任何类型。放大器918和926中的每一个可以是任何合适的类型，并且可以用于向输入信号引入任何合适量的增益。
在图9A的实施方式中，从接收天线122到发射天线126的信号链中的任何部件都不是差分地耦接的。另一方面，在图9A的实施方式中，信号链中的多个部件是差分地耦接的。应当理解，图9A和图9B的实施方式是下述方式的说明性示例：其中目标装置信号处理电路系统中的各部件可以被耦接并且从接收天线122到发射天线126的信号处理链中的任何合适的成对的连续部件可以彼此差分地耦接。例如，在一些实施方式中，以下成对的部件中没有、一个或多于一个部件可以被差分地耦接：接收天线122和放大器918、放大器918和倍频器922、倍频器922和放大器926、放大器926和发射天线126。此外，对于接收天线122与发射天线126之间的信号链包括一个或更多个其他部件(例如，一个或更多个放大器和/或滤波器)的情况，这些部件中没有、一个或更多个部件可以被差分地耦接至信号链中的其他部件。
目标装置915可以以本文中描述的任何方式包括以参照目标装置900描述的任何方式来制造。例如，在一些实施方式中，目标装置915可以包括：基板，其上装配有接收天线122和发射天线126；以及半导体管芯，其安装至基板、耦接至接收天线和发射天线并且其上装配有信号变换电路系统124b。在这样的实施方式中，信号变换电路系统124b可以是与半导体管芯单片集成的集成电路系统。
图9C是示出根据本文描述的技术的一些实施方式的目标装置930的部件的框图。在图9C的说明性实施方式中，目标装置930包括接收天线122、信号变换电路系统124c和发射天线126。接收天线122的输出经由线路933耦接至信号变换电路系统124c的输入。信号变换电路系统124c的输出经由线路946耦接至发射天线126。接收天线122可以是任何合适类型的接收天线，在本文中提供了其示例。发射天线126可以是任何合适类型的发射天线，在本文中提供了其示例。
信号变换电路系统124c可以被配置成：(1)使用一个或更多个本地振荡器通过将从接收天线122接收到的信号与使用目标装置生成的信号混合来对接收到的信号的频率成分进行变换；(2)将变换后的信号提供至发射天线126。例如，可以将经由接收天线122接收并且中心频率为f0的信号与由信号变换电路系统124c的本地振荡器部分生成并具有中心频率为f1的信号混合以生成中心频率为f0+f1的信号(外差)。信号变换电路系统124c可以被配置成生成具有任何合适的中心频率为f1的信号，并且例如，可以被配置成生成中心频率为f0(或f0的其他倍数)的信号，使得一旦它们与由接收天线122接收的信号混合，得到的信号就将具有频率2f0(或f0的任何其他倍数)。例如，信号变换电路系统可以被配置成生成具有50GHz至70Ghz范围内(例如，61.25GHz)的中心频率的信号，当与由接收天线122接收的中心频率也在50GHz至70Ghz范围内(例如，61.25GHz)的信号混合时，产生具有100GHz至140GHz范围内(例如，122.5GHz)的中心频率的信号。
如图9C所示，由接收天线122输出的RF信号可以经由线路933被提供至放大器940，放大器940可以放大该信号并将放大的信号提供至滤波器942。滤波器942可以是高通或任何其他合适类型的滤波器并且可以对从放大器940接收到的信号进行滤波并将滤波后的信号提供至放大器944和946。由放大器944和946放大的信号可以被滤波器948滤波并且随后被提供至混频器945的输入中的一个。混频器945的其他输入接收由以本地振荡器932生成的信号开始的信号链生成的信号。本地振荡器932输出的信号可以被提供至倍频器934，并且随后被提供至放大器936。经放大器936放大的信号被提供至混频器945。
在一些实施方式中，单个本地振荡器932(任何合适类型的)可以用于生成用于与经由接收天线122获得的信号混合的信号。在其他实施方式中，可以使用多个振荡器来生成这样的信号。例如，在一些实施方式中，包括图9C所示的实施方式中，可以通过将本地振荡器932耦接至受控本地振荡器931来获得由本地振荡器932生成的信号的增加的稳定性。受控本地振荡器931可以是烤炉控制的振荡器、温度控制的振荡器和/或任何其他合适类型的受控振荡器。在这样的实施方式中，本地振荡器932可以包括锁相环路，其以受控振荡器931的输出作为参考信号，使得由本地振荡器932产生的信号的相位与由受控本地振荡器931产生的信号的相位同步。由本地振荡器932产生的信号的频率可以是由受控本地振荡器931产生的信号的频率的倍数。
在图9C所示的实施方式中，放大器936、940、944、946中的每一个可以是任何合适的类型，并且可以用于向输入信号引入任何合适的增益量。倍频器934可以是任何合适的类型，包括参照参照图9A的倍频器908描述的任何类型。滤波器942和948中的每一个可以是任何合适的类型(例如，高通、低通和带通)。混频器945可以是任何合适的类型，并且可以使用一个或更多个非线性元件例如通过使用一个或更多个二极管来实现。
在一些实施方式中，目标装置930可以具有多种模式，包括“唤醒”模式和“睡眠”模式。在唤醒模式期间，目标装置930可以被配置成经由接收天线122接收信号，使用信号变换电路系统124c对接收到的信号进行变换并且经由发射天线126发射变换后的信号。在睡眠模式期间，目标装置930的一个或更多个部件可以被关闭，使得目标装置不通过发射天线126发射信号。
在一些实施方式中，目标装置930可以被配置成响应于从外部装置接收到的通信而在唤醒模式与睡眠模式之间切换。在图9C的说明性实施方式中，例如，辅助接收器938可以被配置成接收来自外部装置的通信，并且响应于通信而关闭放大器936、942、944和946中的一个或更多个，从而使目标装置930进入睡眠模式。应当理解，尽管在图9C的说明性实施方式中辅助接收器938被示为信号变换电路系统124c的一部分，但是在其他实施方式中，辅助接收器938也可以是目标装置的任何其他合适的电路系统的一部分。例如，在一些实施方式中，目标装置930可以包括控制电路系统(例如，参照图2描述的控制电路系统128)和/或外部通信模块(例如，参照图2描述的外部通信模块130)并且辅助接收器938可以是控制电路系统或外部通信模块的一部分。辅助接收器938可以是任何合适的类型，并且例如可以是ZigBee兼容模块，使得辅助接收器938被配置成根据一个或更多个基于IEEE 802.15.4的通信协议进行通信。
目标装置930可以以本文中描述的任何方式包括以参照目标装置900描述的任何方式来制造。例如，在一些实施方式中，目标装置930可以包括：基板，其上装配有接收天线122和发射天线126；以及半导体管芯，其安装至基板、耦接至接收天线和发射天线并且其上装配有至少一些(例如，全部)信号变换电路系统124c。在这样的实施方式中，信号变换电路系统124c可以是与半导体管芯单片集成的集成电路系统。在一些实施方式中，可以将全部信号变换电路系统124c被制造在半导体管芯上。在其他实施方式中，信号处理电路系统124c的一个或更多个部件(例如，参考振荡器931)可以在基板上但是在管芯外。在其他实施方式中，可以不使用半导体管芯。例如，在一些实施方式中，信号处理电路系统124c的每个部件可以被实现为例如耦接至诸如印刷电路板的基板的分立部件。
应该理解，图9C的实施方式是说明性的并且存在变型。例如，在其他实施方式中，信号变换电路系统124c中的放大器的每个实例可以由零个、两个或多于两个放大器来替代。作为一个具体示例，尽管在图9C的实施方式中在倍频器934与混频器945之间存在单个放大器936，但是在其他实施方式中在倍频器934与混频器945之间可以存在零个或多个放大器。作为另一示例，在图9C的实施方式中接收天线122与混频器之间的信号链包括三个放大器和两个滤波器，其他实施方式可以包括以任何合适的方式布置的任何合适数目的放大器和/或滤波器，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。作为另一示例，尽管在从本地振荡器932到混频器945的信号链中存在单个倍频器934，但是可以根据本地振荡器932生成的信号的频率和混频器945输出的信号的期望频率而在该链中存在零个或多个混频器。作为另一示例，目标装置930中的任意两个连续部件可以差分地耦接。例如，接收天线122和发射天线126中的每一个可以差分地耦接至信号变换电路系统126c。
从前述内容可以理解，在一些实施方式中，可以将由接收天线122接收到的并且具有第一中心频率(例如，f1＝5.5GHz)的RF信号与板载目标装置930所生成的并且具有第二中心频率(例如，f2＝18.5GHz)的RF信号混合以获得具有第三中心频率的RF信号，该第三中心频率是第一中心频率和第二中心频率的总和(例如，f3＝f2+f1＝24GHz)。在这样的实施方式中，混频器945的输出是与输入信号的频率之和对应的外差信号。然而，在其他实施方式中，可以将由接收天线122接收到的并且具有第一中心频率(例如，f1＝5.5GHz)的RF信号与板载目标装置所生成的具有第二中心频率(例如，29.5GHz)的RF信号混合以获得具有第三中心频率的RF信号，该第三中心频率是第一中心频率和第二中心频率的差(例如，f3＝f2-f1＝24GHz)。在这样的实施方式中，混频器945的输出是与输入信号的频率差对应的外差信号。
图9C中的实施方式的另一变型是下述实施方式，其中目标装置930还包括自动频率控制电路(AFC)以对由目标装置所板载的一个或更多个振荡器(例如，振荡器932)生成的频率的任何偏移进行补偿。AFC电路可以被配置成感测实际振荡器频率与期望频率之间的差异，并且基于该感测到的差异产生与该差异成比例的控制电压。进而，该控制电压可以用于对由目标装置所板载的一个或更多个振荡器生成的频率的任何偏移进行补偿，该偏移可以由温度、负载的变化和/或由于任何其他原因而引起。任何合适的AFC电路都可以用作目标装置930的一部分，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。此外，在一些实施方式中，任何合适的AFC电路可以用作询问目标装置930的询问器的一部分。
图9D示出了图9C中的实施方式的另一变型，其示出了目标装置935，其包括接收天线122、第二接收天线123、信号变换电路系统124d和发射天线126。天线122、123和126可以是任何合适类型的天线，本文中提供了它们的示例。在该实施方式中，代替如图9C所示的依赖于由振荡器931和932在目标装置处本地产生的参考信号，目标装置935经由接收天线123接收连续波参考信号。然后，连续波参考信号在被提供至倍频器934之前先被提供至放大器941和滤波器943。以这种方式，目标装置不需要包括本地振荡器，本地振荡器作为目标装置的一部分制造起来昂贵并且接收参考信号而不是以其自身合成参考信号。以这种方式，可以降低制造目标装置的成本。
图9E是示出根据本文描述的技术的一些实施方式的目标装置950的部件的框图。在图9E的说明性实施方式中，目标装置950包括接收天线122、信号变换电路系统124c和发射天线126。接收天线122的输出耦接至信号变换电路系统124e的输入。信号变换电路系统124e的输出耦接至发射天线126的输入。接收天线122和发射天线126可以是任何合适的类型，本文中提供了它们的示例。
如图9E所示，信号变换电路系统124a包括放大器952、滤波器954和倍频器956。接收天线122接收的信号经由线路951被提供至放大器952。经放大器952放大的信号经由线路953被提供至倍频器956和滤波器954。经滤波器954滤波的信号经由线路955被反馈至放大器952。倍频器956生成频率是经由线路953从放大器952接收的输入信号的频率的倍数的输出信号，并且倍频器956经由线路957将该输出信号提供至发射天线126。
在图9E的实施方式中，信号变换电路系统124e包括用于放大器952的反馈环路，其中由放大器952输出的至少一些信号被(通过线路953、滤波器954和线路955)反馈至其输入。该正反馈增加了放大器952的增益。通过反馈环路增加放大装置的增益的处理有时被称为“再生”，并且由于这个原因，可以说目标装置950执行再生放大和/或包括再生电路。再生电路包括放大器952及其反馈环路，反馈环路包括滤波器954、线路953和线路955。使用再生放大来增加放大器952 3(注解3：在关于再生的上下文中，术语“放大器952的增益”是对提供(例如，通过接收天线122)至再生电路的信号引起的增益的简写，再生电路包括放大器952及其反馈环路。放大器952的增益的增加是指相对于使用放大器952而没有反馈环路而言通过使用具有放大器952的再生电路实现的增益。)的增益允许目标装置952包括单个放大器来实现期望增益而不是使用多个放大器来实现同一期望增益。以这种方式，可以减少目标装置950中包括的电路系统的量和操作目标装置950所需的电量，这又降低了制造目标装置950的成本。
使用滤波器954(放大器952的反馈环路的一部分)用于控制被反馈到放大器952的信号的增益(该增益有时被称为环路增益)以使电路不会变得不稳定并且振荡失控。相反，滤波器954提供足够的环路增益控制以稳定再生放大处理同时增加再生电路产生的总增益。例如，在一些实施方式中，可以稳定地操作反馈环路并且允许放大器952的增益增加30dB增益。在一些情况下，可以实现放大器952的增益增加多达50倍。
在一些实施方式中，可以将附加部件添加到再生电路以进一步稳定其操作，同时允许再生电路产生的增益更大幅地增加。图9F中示出了一个这样的实施方式，其示出了具有信号变换电路系统124f的目标装置960，该信号变换电路系统124f除了针对图9E所示和所述的电路系统之外还包括失超控制电路系统958。失超控制电路系统(quench controlcircuitry)958可以被配置成监测再生电路中的电流水平并减少提供至放大器952的功率量，以防止电路振荡失控。在一些实施方式中，由失超控制电路系统958提供的附加增益控制(除了由滤波器954提供的增益控制之外)可以通过允许再生电路表现得更接近(但不是处于)失控振荡的状态来提供附加的10dB至20dB的增益。随着失超控制电路系统958的引入允许再生电路的增益甚至更大幅地增加，得到的电路(即放大器952；通过线路953、滤波器954和线路955的放大器952的反馈环路；以及失超控制电路958)可以被称为超再生电路。
在图9E和图9F的实施方式中，放大器952可以是任何合适类型的放大器，滤波器954可以是任何合适类型的滤波器，并且倍频器956可以是任何合适类型的倍频器，包括参照图9A所示的倍频器908描述的任何类型。目标装置950和960可以以任何合适的方式来实现。例如，在一些实施方式中，目标装置950(或960)可以包括：基板，其上装配有接收天线122和发射天线126；以及半导体管芯，其安装至基板、耦接至接收天线和发射天线并且其上装配有信号变换电路系统124e(或124f)。
如本文所讨论的，在一些实施方式中，目标装置的一个或更多个部件可以是在作为目标装置的一部分的半导体管芯上装配的集成电路。例如，目标装置可以包括：基板，其具有耦接至该基板的一个或更多个天线；以及也耦接至基板的半导体管芯，所述半导体管芯具有与其集成的信号变换电路系统。然而，在其他实施方式中，目标装置可以被实现为耦接至基板的分立部件的集合(例如，在不将任何部件实现为集成电路系统的情况下)。图9G和图9H示出了目标装置的一个这样的实施方式，其示出了被实现为印刷电路板上的分立部件的集合的目标装置970的前视图和后视图。目标装置970的前视图被显示在美国四分之一美元硬币旁边以提供对目标装置的大小的感知。
目标装置970包括圆偏振双模缝隙式天线987-缝隙位于印刷电路板的背面，如图9H所示。如图9G所示，由天线987接收的RF信号被输出至分离器971，分离器971将RF信号输出至滤波器972。经滤波器982滤波的RF信号被提供至低噪声放大器973。经低噪声放大器973输出的RF信号被衰减器976衰减并且随后被放大器975放大。接下来，由放大器975输出的RF信号被衰减器976衰减，并且随后被放大器977放大。放大器977输出的RF信号被滤波器978滤波、被衰减器979衰减并且然后被提供至倍频器980。倍频器980被配置成接收中心频率为f0(例如，5Ghz)的输入信号，并且生成具有2f0(例如，10GHz)的中心频率的输出信号，从而作为双倍倍频器进行操作。
接下来，由倍频器980输出的RF信号被衰减器981衰减，并且随后被放大器982放大。由放大器982放大的RF信号被滤波器983滤波、被衰减器984衰减、被滤波器985滤波并被提供至分离器986。分离器986耦接至双模缝隙式天线987并且向双模缝隙式天线提供RF信号以供发射。分离器986分离RF信号以生成两个90度异相RF信号(有时称为“同相”和“正交”信号)，并将这些信号提供至双模缝隙式天线987。
从上述目标装置的说明性实施方式中可以理解，在一些实施方式中，目标装置可以具有单个双频带天线，其被配置成以不同频带中的频率来发射和接收RF信号。图10中示出了具有双频带天线的目标装置的另一说明性示例，图10是目标装置1000的框图，该目标装置包括其上设置有单个双频带天线1004和电路系统1002的基板1001。电路系统1002包括：耦接至双频带天线1004的倍频器1006；耦接至倍频器1006的偏置控制电路系统1008；以及耦接至偏置控制电路系统1008的辅助接收器1010。倍频器1006可以是任何合适的类型，包括本文中描述的任何类型。辅助接收器1010可以是任何合适的类型，并且例如，可以是ZigBee兼容模块，使得辅助接收器1010被配置成根据一个或更多个基于IEEE 802.15.4的通信协议进行通信。
在一些实施方式中，在双频带天线1004的接收信道上接收的RF信号被提供至倍频器1006(例如，2倍乘法器、3倍乘法器、4倍乘法器、8倍乘法器等)，并且在经倍频器1006作用之后使用双频带天线1004的发射信道将其发射。例如，具有第一中心频率为f0的微波RF信号可以在双频带天线1004的接收信道上被接收并被提供至倍频器1006，其可以对接收到的微波RF信号进行变换以生成具有第二中心频率的RF信号，该第二中心频率是第一中心频率的谐波(例如，2f0)。
在一些实施方式中，目标装置1000可以被配置成响应于从外部装置接收到的通信而在唤醒模式与睡眠模式之间切换。例如，辅助接收器1010可以被配置成从外部装置(例如，控制器)接收指示目标装置将被关闭的通信，并且响应于该通信而使偏置控制电路系统1008反向偏置倍频器1006，使得目标装置1000响应于接收到RF信号而停止发射RF信号。作为另一示例，辅助接收器1010可以被配置成从外部装置(例如，控制器)接收指示目标装置将被开启的通信，并且响应于该通信使偏置控制电路系统1008正向偏置倍频器1006，使得目标装置1000响应于接收到RF信号而开始发射RF信号。
在一些实施方式中，偏置控制电路系统1008可以被配置成向倍频器1006应用正向偏置以增加双频带天线1004的增益，以增加由双频带天线1004发射的RF信号的幅度。例如，在一些实施方式中，偏置控制电路系统1008可以被配置成将向倍频器1006应用正向偏置，以优化双频带天线1004与倍频器1006之间的阻抗匹配。
目标装置1000可以以任何合适的方式制造。例如，在一些实施方式中，目标装置1000可以包括安装至基板1001的半导体管芯，并且电路系统1002的至少一些可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统。例如，在一些实施方式中，可以在半导体管芯上装配倍频器1006和偏置控制电路系统1008。作为另一示例，在一些实施方式中，可以在半导体管芯上装配倍频器1006、偏置控制电路系统1008和辅助接收器1010。在一些实施方式中，辅助接收器1010可以被制造在基板1001上而不被制造在半导体管芯上。在一些实施方式中，半导体管芯可以以倒装芯片方式接合至基板1001，该基板可以是例如，印刷电路板。在一些实施方式中，基板1001可以包括一个或更多个导电层，并且可以通过使导电层图案化来将双频带天线被制造在基板上。尽管在一些实施方式中，目标装置1000的一个或更多个部分可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个的部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
如参照图9A至图9H以及图10所描述的，目标装置可以被配置成接收具有第一中心频率(例如，5GHz或60GHz)的RF信号，并且发射具有第二中心频率的RF信号，该第二中心频率是第一中心频率的谐波(例如，10Ghz或120GHz)。然而，应当理解，目标装置不限于以其接收的RF信号的中心频率的单个谐波发射RF信号。例如，在一些实施方式中，目标装置可以被配置成接收具有第一中心频率(例如，5Ghz或60GHz)的RF信号并且发射：(1)具有作为第一中心频率的谐波的第二中心频率(例如，10Ghz或120GHz)的RF信号；(2)具有第三中心频率(例如，15Ghz或180GHz)的RF信号，该第三中心频率是第一中心频率的谐波并且与第二频率不同。在一些实施方式中，目标装置还可以被配置成发射具有为第一中心频率的其他谐波的中心频率(例如，20Ghz或240GHz)的RF信号。
被配置成响应于接收到具有中心频率的RF信号而以中心频率的多个不同谐波发射RF信号的目标装置可以被称为“多谱目标装置”。被配置成向目标装置发射具有中心频率的RF信号并且以该中心频率的多个不同谐波从目标装置接收RF信号的询问器装置可以被称为“多谱询问器装置”。多谱目标装置并不限于以仅接收到的RF信号的中心频率的谐波的RF信号来进行响应，并且在一些实施方式中多谱目标装置可以以其中每个频率以某种方式取决于中心频率的多个不同的频率进行响应。例如，多个不同频率中的每一个：(1)可以是中心频率的相应谐波(如参照图11A所述)；(2)可以从中心频率偏移相应量；和/或(3)中心频率和偏移频率(例如，参照图11B所述)之和的相应谐波。类似地，多谱询问器可以被配置成以对应的多谱目标装置被配置成发射的任何一组不同频率进行接收。
发明人已经意识到，使用包括被配置成与一个或更多个多谱目标装置进行通信的一个或更多个多谱询问器的系统可以增加可以确定多谱目标装置(和/或多谱询问器)的位置的准确度。例如，当多谱询问器向多谱目标装置发射具有中心频率的RF信号并且从多谱目标装置接收为该中心频率的不同谐波的多个RF信号时，相对于目标装置以中心频率的仅一个谐波发射RF信号的情况，由询问器接收到的接收RF信号的整体带宽有所增加。接收的RF信号的带宽的增加改善了多谱装置可以位于的距离分辨率(ragne resolution)。
例如，询问器可以向目标装置发射具有中心频率61.25Ghz的啁啾，其瞬时频率在其持续时间内从61Ghz线性地变化到61.5Ghz，因而发射的啁啾的带宽为500Mhz，并且可以从目标装置接收具有中心频率122.5Ghz的响应啁啾，其瞬时频率在其持续时间内从122Ghz线性地变化到123Ghz，因而接收的啁啾的带宽为1GHz。相反，当询问器将相同的啁啾发射至多谱目标装置时，询问器可以接收：(1)第一响应啁啾，其中心频率为122.5Ghz并且带宽为1Ghz；以及(2)第二响应啁啾，其中心频率为245Ghz并且带宽为2GHz，使得询问器接收的RF信号的总带宽为3Ghz(这与未使用多谱目标装置的情况下的总带宽1GHz不同。向具有1GHz带宽的接收的RF信号应用相位相干处理可以产生15cm的距离分辨率。将带宽增加到3GHz可以产生5cm的距离分辨率，从而提供对距离分辨率的三倍的改进，从而增加了可以确定目标装置的位置的准确度。
发明人还认识到，使不同的多谱目标装置以中心频率的谐波的不同组合来进行应答可以提供一种确定哪些多谱装置正在发射RF信号的方式。例如，多谱装置A可以被配置成接收具有中心频率(例如，5GHz)的RF信号，并且以该中心频率的第一谐波和第三谐波(例如，10Ghz和20GHz)来发射响应RF信号。另一方面，多谱装置B可以被配置成接收具有相同中心频率(例如，5GHz)的RF信号，并且以该中心频率的第一谐波和第二谐波(例如，10GHz和15GHz)来发射响应RF信号。因此，从多谱目标装置接收到具有20GHz的频率成分的RF信号可以指示多谱目标装置A发射了该RF信号，而从多谱装置接收到具有15GHz的频率成分的RF信号可以指示多谱目标装置发射了该RF信号。更一般地，不同的多谱目标装置可以被配置成以给定中心频率的谐波的不同组合进行应答，从而提供“用谐波编码”其各自的身份的方式，这可以有助于确定哪个(些)多谱目标装置在给定时间发射了RF信号。附加地或可替选地，这种谐波编码可用于编码多谱目标装置相对于多谱询问器的角度和/或取向。
图11A是示出根据本文描述的技术的一些实施方式的多谱询问器1100和多谱目标装置1150的各部件的框图。多谱询问器1100包括波形发生器1102、放大器1106和发射天线1108，所述发射天线1108被配置成发射由波形发生器1102生成并被放大器1106放大的RF信号。由波形发生器1102生成的RF信号也被提供至功率分配器1110并且随后被提供至询问器中的接收电路系统，该接收电路系统被配置成执行对由发射天线1108发射的RF信号和由接收天线1120-1、1120-2、…、1120-n(其中n是大于或等于3的任何合适的整数)接收的RF信号的相位相干处理。询问器1100的接收电路系统包括n个不同的接收链，每个接收链针对接收天线1120-1、1120-2、…、1120-n中的每个天线(或者更一般地，不同的接收链针对目标装置1150发射和询问器装置1100接收RF信号的每个不同的中心频率)。
如图11A所示，询问器1100的接收电路系统包括第一接收链，第一接收链包括倍频器1112-1、放大器1114-1、滤波器1116-1和混频器1118-1，该第一接收链用于对由天线1120-1接收的RF信号进行相位相干处理。询问器1100的接收电路系统还包括第二接收链，该第二接收链包括倍频器1112-2、放大器1114-2、滤波器1116-2和混频器1118-2，该第二接收链用于对由天线1120-2接收的RF信号进行相位相干处理。询问器1100的接收电路系统还包括第n接收链，该第n接收链包括倍频器1112-n、放大器1114-n、滤波器1116-n和混频器1118-n，该第n接收链用于对由天线1120-n接收的RF信号进行相位相干处理。
应该理解，尽管在图11A的说明性实施方式中询问器包括三个或更多个接收天线(并且因此包括三个或更多个接收链)，但是在一些实施方式中，多谱询问器可以包括两个接收天线和两个相关联的接收链(例如，询问器1100中其标记以“-1”和“-2”结尾的所有部件而不是那些标记以“-n”结尾的部件)。此外，尽管有“n”个单独的接收天线被示为询问器1100的一部分，但是可以通过使用多路复用器(例如，双工器)将至少一些接收天线(例如，两个接收天线)组合成单个接收天线来减少接收天线的数目。这可以减小询问器的大小。
多谱目标装置1150包括：接收天线1152，其被配置成以第一中心频率接收RF信号；以及多个发射天线1160-1、1160-2和1160-n，其被配置成以第一中心频率的相应谐波来发射RF信号。由接收天线1152接收的RF信号被提供至信号变换电路系统，该信号变换电路系统被配置成生成以第一中心频率的不同谐波作为中心频率的RF信号。该信号变换电路系统包括针对多谱目标装置被配置成以之发射RF信号的第一中心频率的每个谐波的相应的信号变换链。
如图11A所示，多谱目标装置1150的信号变换电路系统包括第一信号变换链，第一信号变换链包括倍频器1154-1、放大器1156-1和滤波器1158-1。多谱目标装置1150的信号变换电路系统还包括第二信号变换链，第二信号变换链包括倍频器1154-2、放大器1156-2和滤波器1158-2。多谱目标装置1150的信号变换电路系统还包括第n信号变换链，第n信号变换链包括倍频器1154-n、放大器1156-n和滤波器1158-n。
在一些实施方式中，倍频器1154-1、1154-2和1154-n中的每一个可以被配置成使接收到的RF信号中的频率增加不同的量。例如，倍频器1154-1、1154-2和1154-n可以分别使频率增加两倍、三倍和四倍。作为具体示例，由天线1152接收的具有中心频率60GHz的RF信号可以被提供至倍频器1154-1、1154-2和1154-n，其可以分别生成具有中心频率120GHz、180GHz和240GHz的RF信号。在该示例中，发射天线1160-1可以发射具有中心频率120GHz的RF信号，发射天线1160-2可以发射具有中心频率180GHz的RF信号并且发射天线1160-n可以发射具有中心频率240GHz的RF信号。倍频器1154-1、1154-2、……、1154-n中的每一个可以以本文中描述的任何合适的方式包括例如作为一系列倍频器来实现。以这种方式，高阶倍频器(例如，4倍倍频器)可以被实现为单个倍频器(例如，4倍乘法器)或者实现为一系列低阶倍频器(例如，两个2倍乘法器)。
应该理解，尽管在图11A的说明性实施方式中目标装置包括三个或更多个发射天线(并且因此包括三个或更多个信号变换链)，但是在一些实施方式中，多谱目标装置可以包括仅两个发射天线和两个信号变换链(例如，目标装置1150中其标记以“-1”和“-2”结尾的所有部件而不是那些标记以“-n”结尾的部件)。此外，尽管有“n”个单独的发射天线被示为目标装置1150的一部分，但是可以通过使用多路复用器(例如，双工器)将至少一些发射天线(例如，两个发射天线)组合成单个发射天线来减少发射天线的数目。这可以减小目标装置的大小。
为了进一步说明多谱询问器1100和目标装置1150如何进行操作的各方面，考虑其中n＝3使得询问器1100具有三个接收天线并且目标装置1150具有三个发射天线的实施方式。在这样的实施方式中，多谱询问器1100可以使用发射天线1108向多谱目标装置1150发射具有第一中心频率(例如，60GHz)的第一RF信号。多谱目标装置可以使用接收天线1152接收该第一RF信号并且：(1)使用倍频器1154-1、放大器1156-1和滤波器1158-1生成具有第二中心频率(例如，120GHz)的第二RF信号；(2)使用倍频器1154-2、放大器1156-2和滤波器1158-2生成具有与第一中心频率和第二中心频率不同的第三中心频率(例如，180GHz)的第三RF信号；以及(3)使用倍频器1154-n、放大器1156-n和滤波器1158-n生成具有与第一中心频率、第二中心频率和第三中心频率不同的第四中心频率(例如，240GHz)的第四RF信号。进而，发射天线1160-1、1160-2和1160-n分别发射第二RF信号、第三RF信号和第四RF信号。
进而，询问器1100可以使用接收天线1120-1接收具有第二中心频率(例如，120GHz)的第二RF信号并将第二RF信号提供至混频器1118-1以与通过使用倍频器1112-1、放大器1114-1和滤波器1116-1对第一RF信号进行变换而获得的并且具有第二中心频率的变换后的信号混合。混频器1118-1可以输出指示询问器1100与目标装置1150之间的距离的第一混合RF信号。询问器1100还可以使用接收天线1120-2接收具有第三中心频率(例如，180GHz)的第三RF信号并将第三RF信号提供至混频器1118-2以与通过使用倍频器1112-2、放大器1114-2和滤波器1116-2对第一RF信号进行变换而获得的并且具有第三中心频率的变换后的信号混合。混频器1118-2可以输出指示询问器1100与目标装置1150之间的距离的第二混合RF信号。询问器1100还可以使用接收天线1120-n接收具有第四中心频率(例如，240GHz)的第四RF信号并将第四RF信号提供至混频器1118-n以与通过使用倍频器1112-n、放大器1114-n和滤波器1116-n对第一RF信号进行变换而获得的并且具有第四中心频率的变换后的信号混合。混频器1118-n可以输出指示询问器1100与目标装置1150之间的距离的第三混合RF信号。
接下来，可以对由混频器1118-1、1118-2和1118-n生成的第一混合RF信号、第二混合RF信号和第三混合RF信号进行处理(例如，使用图11A中未示出但可以处于询问器1100内部或外部的处理器)以确定询问器1100与目标装置1150之间的距离。这可以以任何合适的方式来完成。例如，在一些实施方式中，可以将第一混合RF信号、第二混合RF信号和第三混合RF信号进行组合以生成指示询问器1100与目标装置1150之间的距离的单个RF信号。在一些实施方式中，可以在频域中将混合RF信号进行组合。例如，可以使混合RF信号变迹(例如，用合适的窗口函数加窗)并且在频域中将其彼此相加以生成组合信号。作为另一示例，混合RF信号可用于使用带宽扩展技术来估计组合RF信号。任何前述组合技术都可以在时域和/或频域中实现。无论混合RF信号如何被组合以生成组合RF信号，组合后的RF信号可以用于确定询问器1100与目标装置1150之间的距离。这可以通过对组合后的RF信号执行逆傅立叶变换并识别峰值位置(该峰值位置指示询问器1100与目标装置1150之间的飞行时间)并将该峰值位置转换为对询问器与目标装置之间的距离的估计来完成，或者可以以任何其他合适的方式来完成。
可以以任何合适的方式制造多谱询问器1100。例如，在一些实施方式中，询问器1100可以包括其上装配有发射天线1108和接收天线1120-1、1120-2和1120-n的基板。例如，基板可以包括一个或更多个导电层，并且发射天线和接收天线可以在所述导电层中被图案化。在一些实施方式中，询问器装置可以包括：安装在基板上的半导体管芯；以及接收电路系统(例如，倍频器1112-1、1112-2、1112-n；放大器1114-1、1114-2、……、1114-n；滤波器1116-1、1116-2、…、1116-n以及倍频器1118-1、1118-2、…、1118-n)，其可以是被制造在半导体管芯上的集成电路系统。在一些实施方式中，包括波形发生器1102和放大器1106的发射电路系统也可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统。在一些实施方式中，波形发生器可以至少部分地或完全地在半导体管芯外但是仍在基板上。尽管在一些实施方式中询问器1100的一个或更多个部分可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个的部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
可以以任何合适的方式制造多谱目标装置1150。例如，在一些实施方式中，目标装置可以包括其上装配有接收天线1152和发射天线1160-1、1160-2和1160-n的基板。例如，基板可以包括一个或更多个导电层，并且发射天线和接收天线可以在所述导电层中被图案化。在一些实施方式中，目标装置可以包括：安装在基板上的半导体管芯；以及信号变换电路系统(例如，倍频器1154-1、1154-2、1154-n、放大器1156-1、1156-2、……、1156-n以及滤波器1158-1、1158-2、……、1158-n)，其可以是被制造在半导体管芯上的集成电路系统。尽管在一些实施方式中目标装置1150的一个或更多个部分可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个的部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
图11B是说明根据本文描述的技术的一些实施方式的多谱询问器1170和多谱目标装置1185各部件的框图。在图11B所示的实施方式中，询问器1170向目标装置发射两个不同的RF信号：(1)至少部分地通过使用波形发生器1171生成的第一RF信号(该信号与参照图11A描述的由询问器1100发射的信号类似)；以及(2)由本地振荡器1174生成的第二RF信号(其在图11A的实施方式中没有对应物)。该第二RF信号在被目标装置接收之后(在任何合适的放大和/或倍频之后)可以与第一RF信号混合以使第一RF信号移位期望的量以获得频移RF信号。进而，可以用任何合适的因数使频移RF信号频率加倍以生成用来发射回询问器装置1170的RF信号。下面更详细地描述该配置。
多谱询问器1170包括波形发生器1171、功率分配器1172a和发射天线1173，该发射天线1173被配置成发射由波形发生器1171生成的RF信号。询问器1170还包括振荡器1174、功率分配器1172b和发射天线1175，该发射天线1175被配置成发射由振荡器1174生成的RF信号(例如，连续波信号)。由波形发生器1171和振荡器1174生成的RF信号也被提供至询问器1170中的接收电路系统，该接收电路系统被配置成执行对由发射天线1173和1175发射的RF信号以及由接收天线1176-1、1176-2、…、1176-n(其中n是大于或等于3的任何合适的整数)接收的RF信号的相位相干处理。询问器1170的接收电路系统包括n个不同的接收链，每个接收链针对接收天线1176-1、1176-2、…、1176-n中的每个天线(或者更一般地，不同的接收链针对目标装置1185发射和询问器装置1170接收RF信号的每个不同的中心频率)。
如图11B所示，询问器1170的接收电路系统包括第一接收链，该第一接收链包括倍频器1179-1和1183-1、放大器1177-1和1180-1以及混频器1178-1和1182-1，该第一接收链用于对由天线1176-1接收的RF信号进行相位相干处理。询问器1170的接收电路系统还包括第二接收链，该第二接收链包括倍频器1179-2和1183-2、放大器1177-2和1180-2以及混频器1178-2和1182-2，该第二接收链用于对由天线1176-2接收的RF信号进行相位相干处理。询问器1170的接收电路系统还包括第n接收链，该第n接收链包括倍频器1179-n和1183-n、放大器1177-n和1180-n以及混频器1178-n和1182-n，该第n接收链用于对由天线1176-n接收的RF信号进行相位相干处理。
尽管在图11B的说明性实施方式中询问器1170包括三个或更多个接收天线(并且因此包括三个或更多个接收链)，但是在一些实施方式中多谱询问器可以包括两个接收天线和两个相关联的接收链(例如，询问器1100中其标记以“-1”和“-2”结尾的所有部件而不是那些其标记以“-n”结尾的部件)。此外，尽管有“n”个单独的接收天线被示为询问器1170的一部分，但是可以通过使用多路复用器(例如，双工器)将至少一些接收天线(例如，两个接收天线)组合成单个接收天线来减少接收天线的数目。这可以减小询问器的大小。
多谱目标装置1185包括：接收天线1186，其被配置成以第一中心频率f1接收RF信号(例如，由发射天线1173发射的由波形发生器1171生成的啁啾)；接收天线1188，其被配置成接收第二中心频率为f2的RF信号(例如，由振荡器1174生成并由发射天线1175发射的连续波信号)。目标装置1185还包括放大器1187、放大器1189、倍频器1190和混频器1191。混频器1191被配置成将由天线1186接收并由放大器1187放大的RF信号与由天线1188接收、由放大器1189放大并且经倍频器1190倍频的RF信号混合以获得第三中心频率为f3的频移RF信号(其可以由f3＝f1+kf2给出，其中k是由倍频器1190引起的倍增因数)。目标装置1185还包括多个发射天线1196-1、1196-2和1196-n，其被配置成以第三中心频率的相应谐波(例如，2f3、3f3等)发射RF信号。由混频器1191输出并具有第三中心频率的频移RF信号被滤波器1192滤波、被放大器1193放大并被提供至信号变换电路系统，该信号变换电路被配置成生成以第三中心频率的不同谐波作为中心频率的RF信号。信号变换电路系统包括针对目标装置1185被配置成以之发射RF信号的第三中心频率的每个谐波的相应信号变换链。
如图11B所示，目标装置1185的信号变换电路系统包括：第一信号变换链，其包括倍频器1194-1和滤波器1195-1；第二信号变换链，其包括倍频器1194-2和滤波器1195-2；以及第n链，其包括倍频器1194-n和滤波器1195-n的。
应该理解，尽管在图11B的说明性实施方式中目标装置1185包括三个或更多个发射天线(并且因此包括三个或更多个信号变换链)，但是在一些实施方式中多谱目标装置可以包括仅两个发射天线和两个信号变换链(例如，目标装置1150中其标记以“-1”和“-2”结尾的所有部件而不是那些标记以“-n”结尾的部件)。此外，尽管有“n”个单独的发射天线被示为目标装置1150的一部分，但是可以通过使用多路复用器(例如，双工器)将至少一些发射天线(例如，两个发射天线)组合成单个发射天线来减少发射天线的数目。这可以减小目标装置的大小。
为了进一步说明询问器1170和目标装置1185如何进行操作的各方面，考虑其中n＝3使得询问器1170具有三个接收天线并且目标装置1185具有三个发射天线的实施方式。在这样的实施方式中，询问器1170可以使用发射天线1173向目标装置1185发射具有第一中心频率(例如，40GHz)的第一RF信号并且使用发射天线1175向目标装置1185发射具有第二中心频率(例如，10GHz)的第二RF信号。目标装置1185可以使用天线1186接收第一RF信号，使用放大器1187将第一RF信号放大并将结果作为第一输入提供至混频器1191。目标装置1185还可以使用天线1188接收第二RF信号，使用放大器1189将第二RF信号放大并使用倍频器1190将所得信号中的频率增加两倍以获得具有两倍于第二中心频率的中心频率(例如，20GHz)的RF信号，并将该结果作为第二输入提供至混频器1191。混频器1191可以被配置成基于这些输入生成具有第三中心频率(60GHz)的第三RF信号。然后，目标装置1185可以使用该第三RF信号：(1)至少通过使用倍频器1194-1生成具有第四中心频率(例如，120GHz)的第四RF信号；(2)至少通过使用倍频器1194-2生成具有第五中心频率(例如，180GHz)的第五RF信号；以及(3)至少通过使用倍频器1194生成具有第六中心频率(例如，240GHz)的第六RF信号。随后，发射天线1196-1、1196-2和1196-n分别发射该第四RF信号、第五RF信号和第六RF信号。
进而，询问器1170可以使用接收天线1176-1接收具有第四中心频率(例如，120GHz)的第四RF信号，使用放大器1177-1将第四RF信号放大并将放大的信号作为输入提供至混频器1178-1以与通过使用倍频器1179-1对第二RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1178-1的输出被放大器1180-1放大并将放大的信号被作为输入提供至混频器1181-1以将其与通过使用倍频器1183-1对第一RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1181-1在线路1182-1上输出指示询问器1170与目标装置1185之间的距离的第一混合RF信号。询问器1170还可以使用接收天线1176-2接收具有第五中心频率(例如，180GHz)的第五RF信号，使用放大器1177-2将第五RF信号放大并将放大的信号作为输入提供至混频器1178-2以与通过使用倍频器1179-2对第二RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1178-2的输出被放大器1180-2放大并将放大的信号作为输入提供至混频器1181-2以将其与通过使用倍频器1183-2对第一RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1181-2在线路1182-2上输出指示询问器1170与目标装置1185之间的距离的第二混合RF信号。询问器1170还可以使用接收天线1176-n接收具有第六中心频率(例如，240GHz)的第六RF信号，使用放大器1177-n将第六RF信号放大并将放大的信号作为输入提供至混频器1178-n以与通过使用倍频器1179-n对第二RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1178-n的输出被放大器1180-n放大并将放大的信号作为输入提供至混频器1181-n以将放大的信号与通过使用倍频器1183-n对第一RF信号进行变换而获得的变换后的信号混合。混频器1181-n在线路1182-n上输出指示询问器1170与目标装置1185之间的距离的第二混合RF信号。
接下来，可以对由混频器1181-1、1181-2和1181-n生成的第一混合RF信号、第二混合RF信号和第三混合RF信号进行处理(例如，使用图11B中未示出但可以位于询问器1170内部或外部的处理器)，以确定询问器1170目标装置1185之间的距离。这可以以任何合适的方式包括以上参照图11A描述的任何方式来完成。
可以以任何合适的方式制造多谱询问器1170。例如，在一些实施方式中，询问器1170可以包括其上装配有发射天线1173和1175以及接收天线1176-1、1176-2和1176-n的基板。例如，该基板可以包括一个或更多个导电层，并且发射天线和接收天线可以在所述导电层中被图案化。在一些实施方式中，询问器可以包括：安装在基板上的半导体管芯；以及接收电路系统(例如，被示为询问器1170的一部分的倍频器、混频器和放大器)，其可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统。在一些实施方式中，波形发生器1171和振荡器1174也可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统，但是在其他实施方式中，波形发生器1171和振荡器1174中的一者或两者可以被实现为基板上的分立部件(例如，作为分立部件被安装在PCB基板上)。
类似地，可以以任何合适的方式制造目标装置1150。在一些实施方式中，目标装置可以包括其上装配有接收天线1186和1188以及发射天线1196-1、1196-2和1196-n的基板。例如，该基板可以包括一个或更多个导电层，并且发射天线和接收天线可以在所述导电层中被图案化。在一些实施方式中，目标装置可以包括：安装在基板上的半导体管芯；以及信号变换电路系统(例如，被示出作为目标装置1185的一部分的倍频器、混频器、滤波器和放大器)，其可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统。尽管在一些实施方式中目标装置1185的一个或更多个部分可以是在半导体管芯上装配的集成电路系统的一部分，但是在其他实施方式中，所述一个或更多个的部分可以被实现为基板上的分立部件(例如，实现为安装在PCB基板上的分立部件)。
应当理解，图11A和图11B所示的多谱询问器和目标装置的实施方式是说明性的并且存在变型。例如，在一些实施方式中，在图11A和图11B所示的任何成对的电路之间可以存在零个、一个、两个、三个或任何其他合适数目的任何合适类型的放大器。作为另一示例，在图11A和图11B所示的任何成对的电路之间可以存在零个、一个、两个、三个或任何其他合适数目的任何合适类型的滤波器。作为又一示例，在一些实施方式中，可以在没有倍频器1190的情况下实现目标装置1185。还应该理解的是，图11A和图11B所示的任何放大器、混频器、倍频器和滤波器可以是任何合适的类型并且可以以任何合适的方式来实现，因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。此外，应当理解，波形发生器1102和1171中的每个均可以被配置成生成任何合适类型的RF信号，包括本文中参照波形发生器110描述的任何类型。
如本文中包括参照图9C所讨论的，在一些实施方式中，目标装置可以包括本地振荡器，其被配置成生成具有固定频率的信号，用于使从询问器装置接收的RF信号中的频率偏移作为生成用来发射回询问器装置的RF信号的一部分。例如，在一些实施方式中，目标装置可以包括：(1)振荡器，其被配置成生成第一中心频率为f1的第一RF信号(第一RF信号可以是具有固定频率的连续波信号以用作偏移频率)；(2)接收天线，其被配置成从询问器接收第二中心频率为f2的第二RF信号(第二RF信号可以例如是啁啾)；(3)混频器，其被配置成将第一RF信号与第二RF信号混合以获得第三中心频率为f3的第三RF信号(例如，其中f3＝f2±f1)。目标装置还可以包括发射天线，该发射天线被配置成将第三RF信号发射至询问器装置。
在一些实施方式中，可以使用布置在半导体基板上的天线来实现这种目标装置架构。例如，在一些实施方式中，目标装置可以包括：(1)基板；(2)振荡器，其被设置在基板上并且被配置成生成具有第一中心频率的第一RF信号；(3)双频带天线，其被安装在基板上并且被配置成接收来自询问器的具有第二中心频率的第二RF信号；以及(4)混频器，其被配置成通过将第一RF信号与第二RF信号混合来生成第三RF信号并将生成的第三RF信号提供至双频带天线以供发射回询问器装置。在一些实施方式中，基板可以是半导体基板，双频带天线可以是安装在半导体基板上的微机电系统(MEMS)天线，并且混频器可以被安装在双频带天线上。
图12A是说明性目标装置1200的图，目标装置1200包括基板1202；布置在基板1202上的振荡器1204；使用接线柱1205安装在基板1202上的双频带天线1206；以及设置在双频带天线1206上的混频器1208。在一些实施方式中，混频器1208包括单个晶体管或单个二极管(例如由单个晶体管或单个二极管组成)。振荡器1204可以电磁地耦合至混频器1208。例如，在图12A所示的实施方式中，振荡器1204可以被定位在处于双频带天线下方的位置处的基板上，从而被配置成生成RF信号并使其在设置在双频带天线1206上的混频器1208处辐射。
在其中混频器1208包括单个二极管或者由单个二极管组成的实施方式中，混频器1208可以是肖特基二极管、硅二极管、变阻器型二极管倍频器、变容型倍频器、步进恢复二极管倍频器或PIN二极管倍频器，其中任何(例如，全部)都可以或者可以不采用静态偏置电流偏置。
在一些实施方式中，振荡器1204可以被配置成生成具有第一频率的第一RF信号并将该第一RF信号辐射至双频带天线1206中。混频器1208可以被配置成将由振荡器1204生成的的第一RF信号与具有第二中心频率并且由双频带天线从询问器装置接收的第二RF信号混合，以获得具有第三中心频率(其可以是第一中心频率和第二中心频率的和或差)的第三RF信号作为混频器1208的输出。进而，由混频器1208输出的RF信号可以由双频带天线发射至例如询问器装置。
在一些实施方式中，基板1202可以是半导体基板，并且例如可以是半导体管芯。半导体管芯可以是例如来自体硅晶片或绝缘体上硅(SOI)晶片的硅管芯。在一些实施方式中，管芯可以是单晶硅管芯。在一些实施方式中，管芯可以是CMOS管芯、BiCMOS管芯、GaAs管芯、GaN管芯，或者可以由任何其他半导体材料形成。
在一些实施方式中，振荡器1204可以是形成在基板内(例如，半导体管芯内)的空腔谐振器、平面微波振荡器或任何其他合适类型的振荡器。如图12A的说明性实施方式所示，振荡器1204被定位在处于双频带天线1206下方的位置处的基板1202上。然而在其他实施方式中，振荡器1204可以被定位在不在双频带天线1206下方的位置处。在这样的实施方式中，振荡器1204可以经由馈电线路耦接至设置在处于双频带天线1206下方的位置处的基板上的耦接装置。这是在不被直接定位在混频器1208所在的双频带天线1206下方的情况下可以如何将振荡器1204电磁地耦合至混频器1208的一个示例。
在一些实施方式中，双模式天线1206可以是MEMS天线。例如，在双模式天线1206被配置成接收50GHz至70GHz范围内的RF信号并发射100GHz至140GHz范围内的RF信号的实施方式中，双模式天线可以被实现为MEMS天线。可以使用任何合适的半导体制造工艺(例如，沉积、蚀刻、光蚀刻、图案化等)将MEMS天线被制造在半导体基板1202上。然而，应当理解，双模式天线1206不限于是MEMS天线，并且可以是与基板1202分开制造的更大的物理结构，如在双模式天线被配置成以较低的频率发射/接收RF信号(需要较大的波长，因此需要较大的天线)的实施方式中可能的情况。例如，在一些实施方式中，被配置成接收4GHz至6GHz范围内的RF信号并发射8GHz至12GHz范围内的RF信号的双频带天线可以与基板1202分开制造(例如，不使用半导体装配技术)，并且随后被安装在基板1202上。这样的天线可以由任何合适的材料来装配，例如，铝或黄铜。在一些实施方式中，双频带天线可以是贴片式天线和/或平面式天线。
如图12A所示，使用四个接线柱1205将双频带天线1206安装在基板1202上。然而，应当理解，可以使用任何合适数目的接线柱(例如，2个、3个、5个等)或任何其他合适的支撑结构将双频带天线1206安装在基板1202上，这是因为本文描述的技术的各方面不限于上述方面。在双频带天线1206是MEMS天线的实施方式中，可以使用任何合适的半导体装配技术来制造接线柱1205。
此外，如图12A所示，目标装置1200还包括偏置控制电路系统1212，其被布置在基板1202上并使用线路1210电耦接至混频器1208。在所示实施方式中，线路1210沿着基板1202从偏置控制电路系统1212延伸到接线柱1205中的一个，沿着该接线柱1205向上，然后沿着双频带天线1206到达混频器1208。然而，应当理解，偏置控制电路系统1212可以以任何其他合适的方式电耦接至混频器1208，因为本文描述的技术的各方面不限于上述方面。例如，在一些实施方式中，线路1210可以使用与接线柱1205分开的、其自身的专用接线柱从基板1202过渡到天线1206。
偏置控制电路系统1212可以被配置成执行与参照图10描述的偏置控制电路系统1008的功能类似的一个或更多个功能。例如，偏置控制电路系统1212可以被配置成反向偏置混频器1208以关闭目标装置1200(例如，使得目标装置1200响应于接收到RF信号而停止发射RF信号)。在一些实施方式中，偏置控制电路系统1212可以被配置成向混频器1208应用正向偏置以增加双频带天线1206的增益，从而增加由双频带天线1206发射的RF信号的幅度。例如，在一些实施方式中，偏置控制电路系统1212可以被配置成向混频器1208应用正向偏置以优化双频带天线1206与混频器1208之间的阻抗匹配。
图12B是实施方式中的目标装置1200的侧视图的图，其中振荡器1204被实现为空腔谐振器1207，双频带天线1206是MEMS天线并且混频器1208被实现为设置在MEMS天线1206上的P或N掺杂的块。空腔谐振器1207被配置成生成RF信号并通过气隙将RF信号发射至双频带天线1206。在该配置中，双频带天线1206可以是效率高的。
应该理解，图12A和图12B所示的实施方式可以是说明性的并且存在变型。例如，在一些实施方式中，目标装置1200还可以包括用于在双频带天线1206接收RF信号之后和/或在双频带天线1206将要发射RF信号之前将RF信号放大的电路系统。例如，在一些实施方式中，目标装置可以包括作为混频器和放大器二者进行操作的单级晶体管。可以通过双频带天线1206的接收模式对该单级晶体管的输入进行阻抗调谐，并且可以通过双频带天线1206的发射模式对该单级晶体管的输出进行阻抗调谐。
如本文所讨论的，在一些实施方式中，定位系统可以包括多个询问器装置，所述多个询问器装置被配置成询问一个或更多个目标装置以基于目标装置各自对询问RF信号的响应来确定目标装置的位置。在一些实施方式中，所述多个询问器装置中的每一个可以被配置成向目标装置发射RF信号并且从目标装置接收响应RF信号。然而，在其他实施方式中，询问器装置中的仅一个询问器装置可以通过向目标装置发射RF信号来询问目标装置，同时所有询问器装置(包括进行发射的询问器)可以通过接收由目标装置响应于从进行发射的询问器接收到RF信号而生成的RF信号来进行“监听”。该进行发射的询问器装置在本文中可以被称为“主”询问器装置。“进行监听的”询问器装置在本文中可以被称为“从属”询问器装置。
在一些实施方式中，从属询问器装置可以不包括用于向目标装置发射RF信号的发射天线，也可以不包括用于生成供发射的RF信号的发射电路系统。相对于执行发射和接收功能二者的询问器装置，这可以降低从属询问器的制造成本、大小和功耗。例如，可以减小仅接收询问器管芯基板的大小，这是因为其不需要容纳发射天线。作为另一示例，可以减小仅接收询问器中的半导体管芯的大小，这是因为其不需要包括发射电路系统。
在一些实施方式中，主询问器和一个或更多个从属询问器可以彼此相位相干。在一些实施方式中，主询问器和从属询问器之中的相位相干可以通过使用同步电路系统为所有振荡器提供公共参考信号(例如，啁啾直接数字合成参考信号或由固定频率参考振荡器生成的信号)来实现。公共参考信号可以包含RF信号合成信息，每个从属询问器可以利用该RF信号合成信息来生成由主询问器发射至目标装置的RF信号的相应的本地版本。进而，在特定的从属询问器处，由主询问器发射至目标装置的RF信号的本地版本可以与由从属询问器从目标装置接收的RF信号相位相干地被处理。以这种方式，每个从属询问器可以确定该从属询问器与目标装置之间的距离(或者至少生成指示该距离的混合RF信号)。
图14A是包括多个同步(例如，相位相干)询问器的说明性定位系统1400的框图，所述询问器包括主询问器1402和三个仅接收询问器1404、1406、1408。尽管在图14A的说明性实施方式中示出了三个仅接收询问器，但是在其他实施方式中，定位系统可以包括与主询问器1402同步的任何合适数目的(例如，一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个等)仅接收询问器。此外，尽管在图14A所示的实施方式中，询问器1404、1406和1408中的每个是仅接收询问器，但是在其他实施方式中，询问器1404、1406和1408中的任何一个都可以能够发射和接收RF信号，但是可以被配置成以仅接收模式进行操作。
系统1400还包括同步电路系统，该同步电路系统包括被配置成向询问器1402、1404、1406和1408中的每个提供振荡器1410的输出的固定频率参考振荡器1410和线路1412。主询问器1402可以是任何合适的类型，包括本文中描述的任何类型的询问器。询问器1404、1406和1408中的每一个可以是任何合适的类型，包括以下参照图14C描述的类型。
如图14A所示，系统1400还包括触发线路1414，其有助于确保仅接收询问器1404、1406和1408中的每个同时生成由主询问器1402发射的RF信号的本地版本。该发射的RF信号的本地版本将用于生成本地信号，以与从目标装置接收的由目标装置响应于接收到由主询问器1402发射的RF信号而生成的RF信号混合。当所涉及的RF信号是啁啾时，可以说触发线路1414允许仅接收询问器同时“接收啁啾”。因此，在一些实施方式中，主询问器1402可以被配置成使用触发线路1414与仅接收询问器1404、1406和1408共享触发信号。主询问器1402可以被配置成在触发信号的上升边缘发射和接收RF信号，并且仅接收询问器1404、1406和1408中的每一个可以生成属于它们的由询问器1402发射的RF信号的本地版本，并且在同一触发的上升边缘处接收来自目标装置的RF信号。例如，主询问器1402可以被配置成在触发信号的上升边缘处发射和接收啁啾，并且仅接收询问器1404、1406和1408中的每一个可以生成属于它们的所发射的啁啾的本地版本并且在同一触发的上升边缘处接收来自目标装置的啁啾声。
在一些实施方式中，仅接收询问器1404、1406和1406中的任何一个(例如，全部)可以被配置成生成指示询问器与目标装置之间的距离的信息。仅接收询问器可以经由数据线路1414将生成的信息提供至主询问器1402。例如，在一些实施方式中，每个仅接收询问器可以被配置成确定对在其自身与目标装置之间的RF信号的距离的估计并且将所确定的估计提供至主询问器1402。基于所提供的估计，主询问器1402可以确定目标装置的位置，并且主询问器1402可以包括用于执行这种确定的电路系统(例如，处理器)。
作为另一示例，在一些实施方式中，仅接收询问器可以获得指示接收询问器与目标装置之间的距离的信息，但是可以不被配置成完成对用于确定对距离的估计的该信息的处理。而是，仅接收询问器可以将该信息提供至主询问器1402以进行进一步处理，并且主询问器1402可以完成对该信息的处理以导出对仅接收询问器与目标装置之间的距离的估计。为此，主询问器1402可以包括用于执行这种处理的电路系统(例如，处理器、ADC等)。例如，在一些实施方式中，仅接收询问器可以通过将从目标装置接收的RF信号与由该主询问器发射的RF信号的本地版本——RF信号的本地版本已经以与目标装置执行的处理类似的方式被变换(例如，通过使RF信号的本地版本穿过倍频器)——混合来生成指示询问器与目标装置之间的距离的混合RF信号，并且可以将该混合RF信号提供至主询问器以供进一步处理。可替选地，仅接收询问器可以对混合RF信号进行采样并向主询问器提供原始ADC计数。
应当理解，尽管在一些实施方式中，仅接收询问器1404、1406和1408中的每一个被配置成经由数据线路1414向主询问器1402提供信息，但在其他实施方式中，每个仅接收询问器以及主询问器可以将指示接收询问器与目标装置之间的距离的信息提供至单独的处理器(例如，不是任何询问器装置的一部分的处理器，并且例如在单独的半导体管芯上的处理器)以供进一步处理。
在一些实施方式中，在系统1400的操作期间，主询问器1402可以：(1)经由线路1412接收固定频率参考信号；(2)使用固定频率参考信号生成用于发射的RF信号(例如，具有第一中心频率的RF信号)；(3)通过主询问器的发射天线将生成的RF信号发射至目标装置。目标装置可以接收由询问器1402发射的RF信号、对接收的RF信号进行变换(例如，通过使其频率加倍)以获得具有作为第一中心频率的谐波(例如，第一中心频率的两倍)的第二中心频率的变换后的RF信号并使用目标装置所板载的发射天线来发射该变换后的RF信号。询问器1402、1404、1406和1406中的每一个可以经由它们各自的接收天线接收变换后的RF信号的版本。
在接收到目标装置的响应RF信号之后，询问器1402可以使用该响应RF信号和发射的RF信号的版本来生成指示询问器1402与目标装置之间的距离的第一混合RF信号。仅接收询问器1404、1406和1408中的每一个可以经由线路1412接收固定频率参考信号，并且使用接收到的固定频率参考信号生成由主询问器1402发射的RF信号的本地版本。接下来，仅接收询问器1404、1406和1408中的每一个可以从目标装置接收相应的响应RF信号并且可以使用接收到的响应RF信号和所发射的RF信号的相应的本地版本来生成指示该仅接收询问器与目标装置之间的距离的相应的混合RF信号。
接下来，在一些实施方式中，询问器1402、1404、1406和1408中的每一个可以：(1)根据混合RF信号确定对询问器与目标装置之间的距离的估计；以及(2)将所确定的估计提供至主询问器1402或其他处理器。进而，主询问器1402或其他处理器可以根据接收到的距离估计来估计出目标装置的位置。可替选地，询问器1404、1406和1408中的每一个可以不被配置成确定对距离的估计，而是可以将能够用于进行这种确定的信息(例如，混合RF信号、混合RF信号的采样版本等)提供至主询问器1402或其他处理器。然后，主询问器1402或其他处理器可以确定：(1)对每个询问器(仅接收询问器和主询问器二者)与目标装置之间的距离的估计；以及(2)基于这些估计确定目标装置的位置。
图14C是根据本文描述的技术的一些实施方式的图14A中的说明性定位系统的仅接收询问器装置1404部分的框图。在一些实施方式中，还可以根据图14C所示的仅接收询问器1404的说明性实施方式来实现仅接收询问器1406和1408。
如上所述，在一些实施方式中，仅接收询问器1404可以被配置成与主询问器1402相位相干地进行操作。例如，如图14C所示，仅接收询问器1404可以被配置成生成与由主询问器1402生成并发射的RF信号相位相干的RF信号。为此，仅接收询问器1404包括用于以“反馈环路扰动”方法使用锁相环路生成调频波形的波形生成电路系统1454，以上参照图13B对其进行了描述。然而，与图13B所示的波形生成电路系统1320不同，该波形生成电路系统1454用共享的固定频率参考振荡器1410(其在图14A所示的所有仅接收询问器1404、1406和1408之间共享)替代了固定频率参考振荡器1336。如图14C所示，该共享的固定频率参考振荡器1410经由线路1412耦接至倍频器1328。
如图14C所示，波形发生器电路系统1454还包括压控振荡器(VCO)1322、信号分离器1324、可通过经由线路1325提供的输入来编程的可编程数字除法器1326、求和块1330、环路滤波器1332和步进/脉冲发生器1334。求和块1330在锁相环内，使得由步进/脉冲发生器1334生成的步进和/或脉冲可以被直接馈入环路，从而扰动环路以扫描到期望的频率，然后校正-返回-降低至其编程频率。反馈环路中的这种扰动将导致依赖于环路滤波器1332的二阶传递函数的上升后下降的啁啾，使得在线路1327上提供的输出是线性啁啾。
询问器1404以与图8B所示的经由线路830提供的RF信号类似的方式对线路1327上提供的RF信号进行处理。如图14C所示，RF信号经由线路1327被提供至倍频器电路系统837，倍频器电路系统837将该RF信号中的频率增加期望因数。例如，在图14C的说明性实施方式中，倍频器电路系统837将RF信号中的频率增加16倍(例如，从具有中心频率7.5GHz的RF信号到具有中心频率120GHz的RF信号)。然而，在其他实施方式中，倍频器电路系统837可以将RF信号中的频率增加任何其他合适的倍数(例如，增加2倍、4倍、8倍、32倍等)，这是因为本文中描述的技术的各方面不限于上述方面。倍频器电路系统837可以以任何合适的方式来实现(例如，使用一个倍频器或一系列具有串联的零个、一个或更多个放大级的倍频器)。
由倍频器电路系统837输出的RF信号被放大器838放大，并且使用混频器840将放大的信号与由接收天线116从目标装置接收并由放大器842放大的RF信号混合，从而获得在线路841上从混频器840输出的混合RF信号。在线路841上输出的混合RF信号可以指示询问器装置825与目标装置之间的距离。可以以任何合适的方式对在线路841上输出的混合信号进行进一步处理，并且例如可以在使用ADC数字化之前由一个或更多个放大器和/或滤波器进行处理。
在一些实施方式中，框1452内所示的电路系统可以被实现为与半导体管芯集成的集成电路系统。然而，在其他实施方式中，框1452内的一个或更多个部件可以不被实现在半导体管芯上(例如，作为PCB上的分立部件)和/或不在框1452内的一个或更多个部件可以被实现为半导体管芯上的集成电路系统(例如，环路滤波器1332)。
应当理解，仅接收询问器1404不包括发射电路系统或发射天线。如以上所讨论的，相对于执行发射和接收功能二者的询问器装置，这可以降低仅接收询问器的制造成本、大小和功耗。
图14B是包括多个同步(例如，相位相干)询问器的说明性定位系统1430的框图，所述询问器包括主询问器1432和三个仅接收询问器1434、1436、1438。尽管在图14B的说明性实施方式中示出了三个仅接收询问器，但是在其他实施方式中，定位系统可以包括与主询问器1432同步的任何合适数目的(例如，一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个等)仅接收询问器。此外，尽管在图14B所示的实施方式中，询问器1434、1436和1438中的每一个是仅接收询问器，但是在其他实施方式中，询问器1434、1436和1438中的任何一个均可以能够发射和接收RF信号，但是可以被配置成以仅接收模式进行操作。
系统1430还包括同步电路系统，同步电路系统包括被配置成向询问器1432、1434、1436和1438中的每个提供DDS 1440的输出的共享的直接数字合成器1440和线路1442。主询问器1432可以是任何合适类型，包括本文中描述的任何类型的询问器。询问器1434、1436和1438中的每一个可以是任何合适的类型，包括参照图14D描述的类型。
在一些实施方式中，仅接收询问器1434、1436和1436中的任何一个(例如，全部)可以被配置成生成指示询问器与目标装置之间的距离的信息。仅接收询问器可以经由数据线路1444将生成的信息提供至主询问器1432。例如，在一些实施方式中，每个仅接收询问器可以被配置成确定对其自身与目标装置之间的距离的估计并将所确定的估计提供至主询问器1432。基于所提供的估计，主询问器1432可以确定目标装置的位置并且主询问器1432可以包括用于执行这种确定的电路系统(例如，处理器)。
作为另一示例，在一些实施方式中，仅接收询问器可以获得指示接收询问器与目标装置之间的距离的信息，但是可以不被配置成完成对用于确定对距离的估计的该信息的处理。而是，仅接收询问器可以将该信息提供至主询问器1432以进行进一步处理，并且主询问器1432可以完成对该信息的处理以导出对仅接收询问器与目标装置之间的距离的估计。为此，主询问器1432可以包括用于执行这种处理的电路系统(例如，处理器、ADC等)。例如，在一些实施方式中，仅接收询问器可以通过将从目标装置接收的RF信号与由该主询问器发射的RF信号的本地版本——RF信号的本地版本已经以与目标装置执行的处理类似的方式被变换(例如，通过使RF信号的本地版本穿过倍频器)——混合来生成指示询问器与目标装置之间的距离的混合RF信号，并且可以将该混合RF信号提供至主询问器以供进一步处理。可替选地，仅接收询问器可以对混合RF信号进行采样并向主询问器提供原始ADC计数。在其他实施方式中，每个仅接收询问器以及主询问器可以将指示接收询问器与目标装置之间的距离的信息提供至单独的处理器(例如，不是任何询问器装置的一部分的处理器，并且例如在单独的半导体管芯上的处理器)以供进一步处理。
在一些实施方式中，在系统1430的操作期间，主询问器1432可以：(1)经由线路1442接收由DDS 1440合成的参考RF信号；(2)使用参考RF信号生成用于发射的RF信号(例如，具有第一中心频率的RF信号)；以及(3)通过主询问器的发射天线将生成的RF信号发射至目标装置。目标装置可以接收由询问器1432发射的RF信号、对接收到的RF信号进行变换(例如，通过使其频率加倍)以获得具有作为第一中心频率的谐波(例如，第一中心频率的两倍)的第二中心频率的变换后的RF信号并使用目标装置所板载的发射天线来发射该变换后的RF信号。询问器1432、1434、1436和1436中的每一个可以经由它们各自的接收天线接收变换后的RF信号的版本。
在接收到目标装置的响应RF信号之后，询问器1432可以使用该响应RF信号和发射的RF信号的版本来生成指示询问器1432与目标装置之间的距离的第一混合RF信号。仅接收询问器1434、1436和1438中的每一个可以经由线路1442接收由DDS 1440生成的参考信号，并且使用接收到的参考信号生成由主询问器1432发射的RF信号的本地版本。接下来，仅接收询问器1434、1436和1438中的每一个可以从目标装置接收相应的响应RF信号并且可以使用接收到的响应RF信号和所发射的RF信号的相应的本地版本来生成指示该仅接收询问器与目标装置之间的距离的相应的混合RF信号。
接下来，在一些实施方式中，询问器1432、1434、1436和1438中的每一个可以：(1)根据混合RF信号确定对询问器与目标装置之间的距离的估计；以及(2)将所确定的估计提供至主询问器1432或其他处理器。进而，主询问器1432或其他处理器可以根据接收到的距离估计来估计出目标装置的位置。可替选地，询问器1434、1436和1438中的每一个可以不被配置成确定对询问器与目标装置之间的距离的估计，而是可以将能够用于进行这种确定的信息(例如，混合RF信号、混合RF信号的采样版本等)提供至主询问器1432或其他处理器。然后，主询问器1432或其他处理器可以确定：(1)对每个询问器(仅接收询问器和主询问器二者)与目标装置之间的距离的估计；以及(2)基于这些估计确定目标装置的位置。
图14D是是根据本文描述的技术的一些实施方式的图14B中的说明性定位系统的仅接收询问器装置1434部分的框图。在一些实施方式中，还可以根据图14D所示的仅接收询问器1434的说明性实施方式来实现仅接收询问器1436和1438。
如上所述，仅接收询问器1434与主询问器1432相位相干地进行操作。例如，如图14D所示，仅接收询问器1434被配置成生成与由主询问器1432生成并发射的RF信号相位相干的RF信号。为此，仅接收询问器1434包括用于以“扫描参考”方法使用直接数字合成器生成调频波形的波形生成电路系统1464，以上参照图13A对其进行了描述。然而，与图13A所示的波形生成电路系统1300不同，该波形生成电路系统1464用共享的直接数字合成器1440(其在图14B所示的所有仅接收询问器1434、1436和1438之间共享)替代了DDS 1310。如图14D所示，共享DDS1440经由线路1442耦接至倍频器1308。
如图4所示。如图14D所示，波形发生器电路系统1464还包括压控振荡器(VCO)1302、信号分离器1304、可通过经由线路1305提供的输入来编程的可编程数字除法器1306以及环路滤波器1312。DDS 1440用作针对形成的锁相环路的参考振荡器。在一些实施方式中，DDS 1440可以是数字合成器，其存储(例如，在DDS 1440的存储器部分中)数字波形的值(例如，正弦波、啁啾或任何其他合适的波形)。DDS 1440可以被配置成通过数模转换器(DAC)来“回放”所存储的值。也就是说，DDS 1440可以被配置成使用在一些实施方式中可以是DDS 1440的一部分的DAC来对所存储的值进行处理并将得到的模拟值输出。DDS 1440输出数字波形的存储值的速率可以确定其输出频率。在一些实施方式中，可以在中心参考时钟频率之上和之下对DDS 1440进行啁啾调制，从而使VCO 1302的输出以其载波频率啁啾。可以以各种方式中的任何方式对DDS 1310进行啁啾调制，本文中提供了它们的示例。DDS1310的输出在PLL中倍增，从而在RF输出线路1307处以感兴趣的微波频率提供啁啾。
询问器1434以与图8B所示的经由线路830提供的RF信号类似的方式对线路1307上提供的RF信号进行处理。如图14D所示，RF信号经由线路1307被提供至倍频器电路系统837，倍频器电路系统837将该RF信号中的频率增加期望因数(例如，如以上参照图14C所讨论的)。由倍频器电路系统837输出的RF信号被放大器838放大，并且使用混频器840将放大的信号与由接收天线116从目标装置接收并被放大器842放大的RF信号混合以获得在线路841上从混频器840输出的混合RF信号。在线路841上输出的混合RF信号可以指示询问器装置825与目标装置之间的距离。还可以以任何合适的方式对在线路841上输出的混合信号进行进一步处理，并且例如可以在使用ADC将其数字化之前由一个或更多个放大器和/或滤波器进行处理。
在一些实施方式中，框1462内所示的电路系统可以实现为与半导体管芯集成的集成电路系统。然而，在其他实施方式中，框1462内的一个或更多个部件可以不被实现在半导体管芯上(例如，作为PCB上的分立部件)和/或不在框1462内的一个或更多个部件可以被实现为半导体管芯上的集成电路系统(例如，环路滤波器1312)。应当理解，与询问器1404一样，仅接收询问器1434不包括发射电路系统或发射天线。如以上所讨论的，相对于执行发射和接收功能二者的询问器装置，这可以降低仅接收询问器的制造成本、大小和功耗。
图17是根据本文描述的技术的一些实施方式的用于使用包括至少一个主询问器装置和仅接收询问器装置的多个同步询问器装置来确定目标装置的位置的说明性处理1700的流程图。在一些实施方式中，仅接收询问器可能不能发射RF信号(例如，其可能没有用于生成RF信号以供使用发射天线和/或发射天线进行发射的电路系统)。在其他实施方式中，仅接收询问器可以能够发射和接收RF信号(例如，其可以具有发射RF天线和用于生成RF信号以供发射天线发射的电路系统)，而且可以被配置成以仅接收模式进行操作。处理1700可以由任何合适的系统来执行，并且例如可以由参照图2描述的系统200、参照图14A描述的系统1400以及参照图14B描述的系统1430来执行。
处理1700开始于动作1702，其中通过执行处理1700的系统生成RF合成信息。例如，RF合成信息可以包括由固定频率参考振荡器(例如，振荡器1410)生成的固定频率参考信号。作为另一示例，RF合成信息可以包括由直接数字合成器(例如，DDS 1440)生成的参考信号。
在动作1704处，执行处理1700的系统中的主询问器使用在动作1402处生成的RF信号合成信息来生成第一RF信号。例如，主询问器1402可以使用由振荡器1410生成的固定频率参考信号来生成第一RF信号。作为另一示例，主询问器1432可以使用由DDS 1440生成的参考信号来生成第一RF信号。在于动作1704处生成第一RF信号之后，在动作1706处主询问器使用其发射天线向目标装置发射第一RF信号。
在动作1708处，主询问器可以使用该主询问器的接收天线(“第一”接收天线)从目标装置接收第二RF信号。接收到的第二RF信号是由目标装置响应于从主询问器接收到第一RF信号而生成的RF信号从目标装置传播到主询问器的结果。
在动作1710处，执行处理1700的系统中的仅接收询问器部分使用在动作1402处生成的RF信号合成信息来生成第三RF信号。例如，仅接收询问器1404可以使用由振荡器1410生成的固定频率参考信号来生成第三RF信号。作为另一示例，仅接收询问器1434可以使用由DDS 1440生成的参考信号来生成第三RF信号。
在动作1712处，仅接收询问器可以使用该仅接收询问器的接收天线(“第二”接收天线)从目标装置接收第四RF信号。接收到的第四RF信号是由目标装置响应于从主询问器接收到第一RF信号而生成的RF信号从目标装置传播到主询问器的结果。尽管第二RF信号和第四RF信号可以具有相同的频率成分，但这些频率成分不需要相同，并且在任何情况下，它们由不同的装置接收，这是因为第二RF信号由主询问器接收而第四RF信号由与主询问器不同的仅接收询问器接收。
在动作1714处，主询问器使用第一RF信号和第二RF信号生成第一混合RF信号。第一混合RF信号可以指示主询问器与目标装置之间的距离。可以以任何合适的方式包括以本文中描述的任何方式来生成第一混合RF信号。例如，主询问器可以至少部分地通过下述方式生成第一RF混合信号：(1)以与目标装置在重新发射接收到的RF信号之前对接收到的RF信号进行变换的方式类似的方式(例如，使用一个或多个倍频器)对第一RF信号进行变换；以及(2)将变换后的RF信号与由第一接收天线接收的第二RF信号混合。
在动作1716处，仅接收询问器使用第三RF信号和第四RF信号生成第二混合RF信号。第二混合RF信号可以指示仅接收询问器与目标装置之间的距离。可以以任何合适的方式包括以本文中描述的任何方式来生成第二混合RF信号。例如，仅接收询问器可以至少部分地通过下述方式生成第一RF混合信号：(1)以与目标装置在重新发射接收到的RF信号之前对接收到的RF信号进行变换的方式类似的方式(例如，使用一个或更多个倍频器)对第三RF信号进行变换；以及(2)将变换后的RF信号与由第二接收天线接收的第四RF信号混合。
在动作1720处，执行处理1700的系统可以使用在动作1714处获得的第一混合RF信号来确定主询问器与目标装置之间的距离。这可以以任何合适的方式来完成，包括以参照处理1500的动作1506描述的任何方式。例如，可以使用ADC对第一混合RF信号进行采样，并且可以对样本应用傅立叶变换(例如，离散傅立叶变换)以获得时域波形。可以对时域波形进行处理以获得对询问器与目标装置之间的飞行时间的估计。可以将对飞行时间的估计转换为对询问器与目标装置之间的距离的估计(例如，基于RF信号通过空气传播的速度)。该处理可以由主询问器、由主询问器外部的外部处理器或者由主询问器(例如，可以板载在主询问器装置上的ACD)和外部处理器(例如，傅立叶分析)的组合来执行。
在动作1722处，执行处理1700的系统可以使用在动作1716处获得的第二混合RF信号来确定仅接收询问器与目标装置之间的距离。这可以以任何合适的方式来完成，包括以以上参照动作1720描述的任何方式。
最后，在动作1724处，执行处理1700的系统可以使用在动作1720处确定的主询问器与目标装置之间的距离以及在动作1722处确定的仅接收询问器与目标装置之间的距离来确定目标装置的位置。这可以以任何合适的方式并且例如使用最小二乘技术来完成。动作1724的处理可以由主询问器(在主询问器包含处理器的实施方式中)、由主询问器外部的外部处理器或者由它们的任何合适的组合来执行。
应当理解，处理1700是说明性的并且存在变型。例如，尽管在图17的说明性实施方式中是根据两个距离测量(对主询问器与目标装置之间的距离的测量以及对仅接收询问器与目标装置之间的距离的测量)来估计目标装置的位置，但在其他实施方式中也可以使用超过两个距离测量来确定目标装置的位置。例如，在一些实施方式中，多个仅接收询问器中的每个(例如，两个、三个或四个仅接收询问器中的每一个)均可用于获得距目标装置的相应的距离测量，使得可以使用三个或更多个距离测量来与通过主询问器获得的测量距离一起确定目标装置的位置。
已经如此描述了一些实施方式的若干方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在落入本公开内容的精神和范围内。因此，前面的描述和附图仅是示例性的。
本文中描述的技术的各方面可以具有以下配置中的任何配置。
1.一种系统包括：第一询问器装置，其包括被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号的第一天线、被配置成从所述目标装置接收具有作为所述第一频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号的第二天线以及被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来获得指示所述第一询问器与所述目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号的第一电路系统；第二询问器装置，其包括被配置成向所述目标装置发射具有所述第一中心频率的第三RF信号的第三天线、被配置成从所述目标装置接收具有所述第二中心频率的第四RF信号的第四天线以及被配置成使用所述第三RF信号和所述第四RF信号来获得指示所述第二询问器与所述目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号的第二电路系统；以及至少一个处理器，其被配置成基于所述第一混合RF信号来确定所述第一距离、基于所述第二混合RF信号来确定所述第二距离以及使用所确定的第一距离和第二距离来确定所述目标装置的位置。
2.根据配置1所述的系统，其中，所述第二中心频率是所述第一中心频率的两倍。
3.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，第一中心频率的范围在50GHz至70GHz之间，并且所述第二中心频率的范围在100GHz至140GHz之间。
4.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一中心频率的范围在4GHz至6GHz之间，并且所述第二中心频率的范围在8GHz至12GHz之间。
5.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一RF信号是微波RF信号。
6.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一RF信号是毫米波RF信号。
7.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，还包括第三询问器装置，所述第三询问器装置包括：第五天线，其被配置成向目标装置发射具有所述第一中心频率的第五RF信号；第六天线，其被配置成从所述目标装置接收具有所述第二中心频率的第六RF信号；以及
第三电路系统，其被配置成使用所述第五RF信号和所述第六RF信号来获得指示所述第三询问器装置与所述目标装置之间的第三距离的第三混合RF信号，其中，所述至少一个处理器还被配置成：基于所述第三混合RF信号来确定第三距离；基于所述第三距离进一步确定所述目标装置的位置。
8.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一电路系统包括具有第一输入端、第二输入端和输出端的混频器，
其中，所述混频器被配置成在所述第一输入端上接收所述第一RF信号，在所述第二输入端上接收所述第二RF信号并且在所述输出端上输出所述第一混合RF信号。
9.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，还包括所述目标装置，所述目标装置包括：接收天线，其被配置成接收具有所述第一中心频率的第五RF信号；电路系统，其被配置成使用所述第五RF信号来生成具有所述第二中心频率的第六RF信号；以及发射天线，其被配置成发射所述第六RF信号。
10.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，还包括所述目标装置，所述目标装置包括：接收天线，其被配置成接收具有所述第一中心频率的RF信号；信号变换电路系统，其耦接至所述接收天线并且被配置成从所述接收天线获得具有所述第一中心频率的RF信号，对从所述接收天线获得的RF信号进行变换以获得具有所述第二中心频率的变换后的RF信号，并且将所述变换后的RF信号提供至发射天线；以及发射天线，其被配置成发射所述变换后的RF信号。
11.根据配置10或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述信号变换电路系统包括：第一放大器，其耦接至所述接收天线的至少一个输出端；倍频器电路，其具有耦接至所述第一放大器的至少一个输出端的至少一个输入端；以及第二放大器，其具有耦接至所述倍频器电路的至少一个输出端的至少一个输入端以及耦接至所述发射天线的至少一个输入端的至少一个输出端。
12.根据配置10或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述信号变换电路系统包括：振荡器；以及混频器，其被配置成将从所述接收天线获得的RF信号与由所述振荡器生成的RF信号混合。
13.根据配置10或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述信号变换电路系统包括再生电路。
14.根据配置10或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述信号变换电路系统包括超再生电路。
15.根据配置10或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述目标装置包括半导体管芯，并且所述信号变换电路系统与所述半导体管芯集成。
16.根据配置1或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一询问器装置包括第一半导体管芯，并且所述第一电路系统与所述第一半导体管芯集成；并且其中，所述第二询问器装置包括第二半导体管芯，并且所述第二电路系统与所述第二半导体管芯集成。
17.一种系统，包括：第一询问器装置，其包括被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一微波射频(RF)信号的第一天线、被配置成从所述目标装置接收具有作为所述第一频率的谐波的第二中心频率的第二微波RF信号的第二天线以及被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来获得指示所述第一询问器与所述目标装置之间的针对RF信号的第一距离的第一混合RF信号的第一电路系统；第二询问器装置，其包括被配置成向所述目标装置发射具有所述第一中心频率的第三微波RF信号的第三天线、被配置成从所述目标装置接收具有所述第二中心频率的第四微波RF信号的第四天线以及被配置成使用所述第三RF信号和所述第四RF信号来获得指示所述第二询问器与所述目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号的第二电路系统。
18.根据配置17所述的系统，还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成：基于所述第一混合RF信号来确定所述第一距离；基于所述第二混合RF信号来确定所述第二距离；并且使用所确定的第一距离和第二距离来确定所述目标装置的位置。
19.根据配置17或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一询问器装置包括第一半导体管芯，并且所述第一电路系统与所述第一半导体管芯集成；并且其中，所述第二询问器装置包括第二半导体管芯，并且所述第二电路系统与所述第二半导体管芯集成。
20.一种方法，包括：从第一询问器装置向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；在所述第一询问器装置处且从所述目标装置接收具有作为所述第一频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号；从第二询问器装置向所述目标装置发射具有所述第一中心频率的第三RF信号；在所述第二询问器装置处且从所述目标装置接收具有所述第二中心频率的第四RF信号；基于所述第一RF信号和所述第二RF信号来确定第一距离；基于所述第三RF信号和所述第四RF信号来确定第二距离；以及使用所确定的第一距离和第二距离来确定所述目标装置的位置。
21.一种装置，包括：基板；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收RF信号；以及电路系统，其设置在所述基板上并且差分地耦接至所述发射天线和所述接收天线，并且被配置成向所述发射天线提供要由所述发射天线发射的RF信号并被配置成处理由所述接收天线接收到的RF信号，其中，所述基板包括用于减少所述发射天线与所述接收天线之间的谐波耦合的材料。
22.根据配置21所述的装置，还包括第一线路和第二线路，其中，使用所述第一线路和所述第二线路将所述电路系统差分地耦接至发射天线。
23.根据配置22或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统被配置成：生成第一信号；生成与所述第一信号异相的第二信号；经由所述第一线路向所述发射天线提供所述第一信号；并且在向所述发射天线提供所述第一信号的同时经由所述第二线路同时向所述发射天线提供所述第二信号。
24.根据配置23或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统被配置成通过将所述第一信号相移180度来生成所述第二信号。
25.根据配置23或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射基于所述第一信号与所述第二信号之间的差异而生成的信号。
26.根据配置22或任一其他前述配置所述的装置，还包括第三线路和第四线路，其中，使用所述第三线路和所述第四线路将所述电路系统差分地耦接至所述接收天线。
27.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括频率选择表面，所述频率选择表面被配置成减少所述发射天线与所述接收天线之间的谐波耦合。
28.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板的至少一部分被涂覆有吸收涂层，所述吸收涂层被配置成减少所述发射天线与所述接收天线之间的谐波耦合。
29.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，还包括：
耦接至所述基板的半导体管芯，其中，所述电路系统与所述半导体管芯集成。
30.根据配置29或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
31.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的信号，并且所述接收天线被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的信号。
32.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射中心频率为f千兆赫(GHz)的RF信号，并且其中，所述接收天线被配置成接收中心频率为2f的至少RF信号。
33.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波线性调频RF信号。
34.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射中心频率在50GHz至70GHz的范围内的RF信号，并且所述接收天线被配置成接收中心频率在100GHz至140Ghz的范围内的RF信号。
35.根据配置21或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射中心频率在4GHz至6GHz的范围内的RF信号，并且所述接收天线被配置成接收中心频率在8GHz至12Ghz的范围内的RF信号。
36.一种装置，包括：基板；半导体管芯，其以倒装芯片方式接合至所述基板；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射微波射频(RF)信号；以及与所述半导体管芯集成的电路系统，所述电路系统差分地耦接至所述发射天线并且被配置成向所述发射天线提供要由所述发射天线发射的微波RF信号。
37.根据配置36所述的装置，还包括：接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收微波RF信号，其中，所述电路系统差分地耦接至所述接收天线。
38.根据配置37或任何其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括用于减少所述发射天线与所述接收天线之间的谐波耦合的材料。
39.根据配置16或任何其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统被配置成生成要由所述发射天线发射的微波线性调频RF信号。
40.一种装置，包括：基板；安装在所述基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射微波射频(RF)信号；以及与所述半导体管芯集成的电路系统，所述电路系统差分地耦接至所述发射天线并且被配置成向所述发射天线提供要由所述发射天线发射的微波线性调频RF信号。
41.一种系统，包括：询问器装置，其包括被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号的第一发射天线以及被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及目标装置，其包括被配置成接收沿所述第一旋转方向圆偏振的RF信号的第二接收天线以及被配置成向所述询问器装置发射沿所述第二旋转方向圆偏振的RF信号的第二发射天线。
42.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，响应于使用所述第二接收天线接收到沿所述第一旋转方向圆偏振的第一RF信号，所述目标装置被配置成使用所述第二发射天线发射沿所述第二旋转方向圆偏振的第二RF信号。
43.根据配置42或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述目标装置被配置成使用所述第一RF信号来生成所述第二RF信号。
44.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述询问器装置包括基板，并且所述第一发射天线包括印刷在所述基板上的圆偏振印刷天线。
45.根据配置44或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述圆偏振印刷天线包括贴片式天线。
46.根据配置44或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述圆偏振印刷天线包括平面螺旋式天线。
47.根据配置44或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述圆偏振印刷天线包括第一线性偏振天线和设置成与第一线性偏振天线正交的第二线性偏振天线。
48.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线是定向天线。
49.根据配置44或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一接收天线包括印刷在所述基板上的第二圆偏振印刷天线。
50.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第二发射天线包括折叠式偶极子。
51.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第二发射天线是各向同性天线。
52.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线与所述第二发射天线相比具有较高的功率孔径。
53.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线被配置成发射沿顺时针方向圆偏振的RF信号，并且所述第一接收天线被配置成接收沿逆时针方向圆偏振的RF信号。
54.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线被配置成发射微波RF信号。
55.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线被配置成发射毫米波RF信号。
56.根据配置41或任一其他前述配置所述的系统，其中，所述第一发射天线被配置成发射中心频率为f千兆赫(GHz)的RF信号，并且其中，所述第一接收天线被配置成接收具有中心频率为f的谐波的至少RF信号。
57.一种方法，包括：使用第一发射天线发射沿第一旋转方向圆偏振的第一射频(RF)信号；使用第二接收天线接收沿所述第一旋转方向圆偏振的第二RF信号，所述第二RF信号是由所述第一RF信号的传播而产生的；使用第二发射天线发射沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的第三RF信号，所述第三信号是使用所述第二RF信号生成的；使用第一接收天线接收沿所述第二旋转方向圆偏振的第四RF信号，所述第四信号由所述第三RF信号的传播而产生的。
58.根据配置57所述的方法，其中，发射所述第一RF信号包括：发射沿所述第一旋转方向圆偏振的微波RF信号。
59.一种装置，包括：第一发射天线，其被配置成向目标装置发射沿第一旋转方向圆偏振的第一射频(RF)信号；第一接收天线，其被配置成从所述目标装置接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的第二RF信号；以及电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来确定所述装置与所述目标装置之间的第一距离。
60.根据配置59所述的装置，其中，所述装置包括半导体管芯，并且所述电路系统中的至少一些与所述半导体管芯集成。
61.一种装置，包括：基板；安装在所述基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；以及电路系统，其与所述半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号并从所述接收天线接收RF信号。
62.根据配置61所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
63.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
64.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第二中心频率大于所述第一中心频率并且所述第二中心频率是所述第一中心频率的谐波。
65.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，并且其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
66.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一中心频率大于所述第二中心频率并且所述第一中心频率是所述第二中心频率的谐波。
67.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统包括倍频器，所述倍频器用于将接收到的具有所述第二中心频率的RF信号变换成具有所述第一中心频率的RF信号。
68.根据配置61或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
69.一种装置，包括：基板；第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第一中心频率接收RF信号；第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第二中心频率发射RF信号；以及半导体管芯，其安装在所述基板上并且耦接至所述第一发射天线、第一接收天线、第二发射天线和第二接收天线，所述半导体管芯包括：询问器电路系统，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的RF信号；以及目标装置电路系统，所述目标装置电路系统被配置成从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的RF信号并且向所述第二发射天线提供具有所述第二中心频率的RF信号。
70.根据配置69或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的第一RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的第二RF信号，并且其中，所述询问器电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与发射所述第二RF信号的外部装置之间的距离的混合RF信号。
71.根据配置69或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述目标装置电路系统包括倍频器，并且其中，所述目标装置电路被配置成：从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的第三RF信号；至少部分地通过使用所述倍频器根据所述第三RF信号来生成具有所述第二中心频率的第四RF信号；并且将所述第四RF信号提供至所述第二发射天线。
72.根据配置69或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
73.一种装置包括：基板；安装在所述基板上的半导体管芯；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；接收天线，其被制造在基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及电路系统，其与所述半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号并且从所述接收天线接收RF信号。
74.根据配置73所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
75.根据配置73或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
76.根据配置73或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，并且其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
77.根据配置73或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统包括倍频器，所述倍频器用于将接收到的具有所述第二中心频率的RF信号变换成具有所述第一中心频率的RF信号。
78.根据配置73或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
79.一种装置，包括：基板；第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿所述第一旋转方向圆偏振的RF信号；第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿所述第二旋转方向圆偏振的RF信号；半导体管芯，其安装到所述基板上并且耦接至所述第一发射天线、所述第一接收天线、所述第二发射天线和所述第二接收天线，所述半导体管芯包括：询问器电路系统，其被配置成向所述第一发射天线提供RF信号并且从所述第一接收天线接收RF信号；以及目标装置电路系统，所述目标装置电路系统被配置成从所述第二接收天线接收RF信号并且向所述第二发射天线提供RF信号。
80.根据配置79所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
81.一种系统，包括：同步电路系统；第一询问器装置，其耦接至所述同步电路系统并且包括发射天线、第一接收天线和第一电路系统，所述第一电路系统被配置成使用从所述同步电路系统接收到的射频(RF)信号合成信息来生成用于由所述发射天线发射的第一RF信号、使用所述第一RF信号和由所述第一接收天线从目标装置接收到的第二RF信号来生成指示所述第一询问器与所述目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二询问器装置，其耦接至所述同步电路系统并且包括第二接收天线和第二电路系统，所述第二电路系统被配置成使用从所述同步电路系统接收到的所述RF信号合成信息来生成第三RF信号、使用所述第三RF信号和由所述第二接收天线从目所述标装置接收到的第四RF信号来生成指示所述第二询问器装置与所述目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
82.根据配置81所述的系统，其中，所述同步电路系统包括固定频率振荡器。
83.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述同步电路系统包括直接数字合成器。
84.根据配置83或任一前述配置所述的系统，其中，所述直接数字合成器被配置成生成线性调频信号。
85.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述第一询问器装置还包括第一半导体管芯，并且所述第一电路系统与所述第一半导体管芯集成。
86.根据配置85或任一前述配置所述的系统，其中，所述第二询问器装置还包括第二半导体管芯，并且所述第二电路系统与所述第二半导体管芯集成。
87.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述第一询问器装置被配置成在所述第二询问器装置接收所述第四RF信号的同时接收所述第二RF信号。
88.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述第一电路系统和所述第二电路系统中的每一个被配置成从所述同步电路系统获得所述RF信号合成信息。
89.根据配置81或任一前述配置所述的系统，还包括：至少一个处理器，其被配置成：基于所述第一混合RF信号来确定所述第一距离；基于所述第二混合RF信号来确定所述第二距离；并且使用所确定的第一距离和第二距离来确定所述目标装置的位置。
90.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
91.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述第二询问器装置不包括除了所述第二接收天线以外的任何天线。
92.根据配置81或任一前述配置所述的系统，其中，所述发射天线被配置成发射具有第一中心频率的微波RF信号，并且所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收具有作为所述第一中心频率的谐波的第二中心频率的微波RF信号。
93.根据配置92或任一前述配置所述的系统，还包括所述目标装置，所述目标装置包括：第三接收天线，其被配置成接收具有所述第一中心频率的第五RF信号；第三电路系统，其被配置成使用所述第五RF信号来生成具有所述第二中心频率的第六RF信号；以及发射天线，其被配置成发射所述第六RF信号。
94.根据配置93或任一前述配置所述的系统，其中，所述目标装置还包括半导体管芯，并且所述第三电路系统与所述半导体管芯集成。
95.一种方法，包括：生成射频(RF)信号合成信息；使用所述RF信号合成信息来生成第一RF信号；使用发射天线向目标装置发射第一RF信号；在发射所述第一RF信号之后，使用第一接收天线从所述目标装置接收第二RF信号；使用所述RF信号合成信息来生成第三RF信号；使用第二接收天线从所述目标装置接收第四RF信号；使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述第一接收天线与所述目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及使用所述第三RF信号和所述第四RF信号来生成指示所述第二接收天线与所述目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
96.根据配置95所述的方法，其中，生成所述RF信号信息包括：使用振荡器来生成固定频率RF信号。
97.根据配置95或任一前述配置所述的方法，其中，生成所述RF信号合成信息包括：使用直接数字合成器来生成线性调频信号。
98.根据配置95或任一前述配置所述的方法，其中，从所述目标装置接收所述第二RF信号以及从所述目标装置接收所述第四RF信号的动作被同时执行。
99.根据配置95或任一前述配置所述的方法，其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线被设置在不同基板上。
100.根据配置95或任一前述配置所述的方法，还包括：基于所述第一混合RF信号来确定所述第一距离；基于所述第二混合RF信号来确定所述第二距离；并且使用所确定的第一距离和第二距离来确定所述目标装置的位置。
101.一种装置，包括：接收天线，其被配置成接收具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第一发射天线，其被配置成发射具有作为所述第一中心频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号；第二发射天线，其被配置成发射具有第三中心频率的第三RF信号，所述第三中心频率是所述第一中心频率的谐波并且与所述第二中心频率不同；第一电路系统，其耦接至所述接收天线和所述第一发射天线并且被配置成使用所述第一RF信号来生成所述第二RF信号并且将所述第二RF信号提供至所述第一发射天线以用于发射；以及第二电路系统，其耦接至所述接收天线和所述第二发射天线并且被配置成使用所述第一RF信号来生成第三RF信号并且将第三RF信号提供至所述第二发射天线以用于发射。
102.根据配置101或任一其他前述配置所述的装置，还包括半导体管芯，其中，所述第一电路系统和所述第二电路系统中的每一个与所述半导体管芯集成。
103.根据配置101或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一电路系统包括第一倍频器，并且第二电路系统包括与所述第一倍频器不同的第二倍频器。
104.根据配置101或任一其他前述配置所述的装置，还包括：第三发射天线，其被配置成发射具有第四中心频率的第四RF信号，所述第四中心频率是所述第一中心频率的谐波并且与所述第二中心频率和所述第三中心频率中的每一个不同；以及第三电路系统，其耦接至所述接收天线和所述第三发射天线并且被配置成使用所述第一RF信号来生成所述第四RF信号并且将所述第四RF信号提供至所述第三发射天线以用于发射。
105.根据配置101或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述接收天线被配置成接收微波RF信号，并且其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号。
106.一种装置，包括：发射天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第一接收天线，其被配置成从所述目标装置接收具有作为第一中心频率的谐波的第二中心频率的第二RF信号；第二接收天线，其被配置成从所述目标装置接收具有第三中心频率的第三RF信号，所述第三中心频率是所述第一中心频率的谐波并且与所述第二中心频率不同；第一电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来获得指示所述装置与所述目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号和所述第三RF信号来获得指示所述装置与所述目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
107.根据配置106所述的装置，还包括半导体管芯，其中，所述第一电路系统和所述第二电路系统中的每一个与所述半导体管芯集成。
108.根据配置106或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一电路系统包括第一混频器，并且所述第二电路系统包括与所述第一混频器不同的第二混频器。
109.根据配置106或任一其他前述配置所述的装置，还包括：第三接收天线，其被配置成接收具有第四中心频率的第四RF信号，所述第四中心频率是所述第一中心频率的谐波并且与所述第二中心频率和所述第三中心频率中的每一个不同；以及第三电路系统，其耦接至所述发射天线和所述第三接收天线并且被配置成使用所述第一RF信号和所述第四RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的第三距离的第三混合RF信号。
110.根据配置106或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
111.一种装置，包括：第一接收天线，其被配置成接收具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第二接收天线，其被配置成接收具有第二中心频率的第二RF信号；第一发射天线，其被配置成发射具有与所述第一中心频率和所述第二中心频率中的每一个不同的第三中心频率的第三RF信号；第二发射天线，其被配置成发射具有与第一中心频率、第二中心频率和第三中心频率中的每一个不同的第四中心频率的第四RF信号；以及电路系统，其包括被配置成通过使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成第五RF信号的混频器、被配置成使用所述第五RF信号来生成所述第三RF信号的第一电路系统以及被配置成使用所述第五RF信号来生成所述第四RF信号的第二电路系统。
112.根据配置111所述的装置，还包括半导体管芯，其中，所述电路系统与所述半导体管芯集成。
113.根据配置111或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一电路系统包括第一倍频器，并且所述第二电路系统包括与所述第一倍频器不同的第二倍频器。
114.根据配置111或任一其他前述配置所述的装置，还包括第三发射天线，所述第三发射天线被配置成发射具有与第三中心频率和第四中心频率中的每一个不同的第六中心频率的第六RF信号，其中，所述电路系统还包括被配置成使用所述第五RF信号来生成所述第六RF信号的第三电路系统。
115.根据配置111或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号，并且其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号。
116.一种装置，包括：第一发射天线，其被配置成向目标装置发射具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；第二发射天线，其被配置成向所述目标装置发射具有第二中心频率的第二RF信号；第一接收天线，其被配置成从所述目标装置接收具有与所述第一中心频率和所述第二中心频率中的每一个不同的第三中心频率的第三RF信号；第二接收天线，其被配置成从所述目标装置接收具有与所述第一中心频率、所述第二中心频率和所述第三中心频率中的每一个不同的第四中心频率的第四RF信号；第一电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号、所述第二RF信号和所述第三RF信号来获得指示所述装置与所述目标装置之间的第一距离的第一混合RF信号；以及第二电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号、所述第二RF信号和所述第四RF信号来获得指示所述装置与目标装置之间的第二距离的第二混合RF信号。
117.根据配置116所述的装置，还包括半导体管芯，其中，所述第一电路系统和所述第二电路系统中的每一个与所述半导体管芯集成。
118.根据配置116或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一电路系统包括第一混频器，并且所述第二电路系统包括与所述第一混频器不同的第二混频器。
119.根据配置116或任一其他前述配置所述的装置，还包括：第三接收天线，其被配置成接收具有与所述第三中心频率和所述第四中心频率中的每一个不同的第五中心频率的第五RF信号；第三电路系统，其被配置成使用所述第一RF信号、所述第二RF信号和所述第五RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的第三距离的第三混合RF信号。
120.根据配置116或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
121.一种装置，包括：基板；振荡器，其设置在所述基板上并且被配置成生成具有第一中心频率的第一射频(RF)信号；双频带天线，其安装在所述基板上并且被配置成从与所述装置不同的外部装置接收具有第二中心频率的第二RF信号；混频器，其设置在所述双频带天线上并且被配置成通过将由所述振荡器生成的所述第一RF信号与由所述双频天线接收到的所述第二RF信号混合来生成具有第三中心频率的第三RF信号；并且将所述第三RF信号提供至所述双频带天线以用于发射，其中，所述双频带天线被配置成发射第三RF信号。
122.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括半导体管芯。
123.根据配置122或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述振荡器包括形成在所述半导体管芯内的空腔谐振器。
124.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述振荡器包括平面微波振荡器。
125.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述混频器包括二极管。
126.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述混频器由二极管组成。
127.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述混频器包括晶体管。
128.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述混频器由晶体管组成。
129.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述双频带天线包括平面天线。
130.根据配置129或任一其他前述配置所述的装置，还包括多个接线柱，其中，使用所述多个接线柱将所述双频带天线安装在所述基板上。
131.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述双频带天线包括微机电系统(MEMS)天线。
132.根据配置131或任一其他前述配置所述的装置，其中，在所述MEMS天线与所述基板之间存在气隙。
133.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第三中心频率是所述第一中心频率和所述第二中心频率之和。
134.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一RF信号是微波RF信号。
135.根据配置121或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第二中心频率的范围在50GHz至70GHz之间，并且所述第三中心频率的范围在100GHz至140GHz之间。
136.一种装置，包括：基板；振荡器，其设置在所述基板上并且被配置成生成具有第一中心频率的射频(RF)信号；双频带微机电系统(MEMS)天线，其安装在所述基板上并且被配置成接收具有第二中心频率的RF信号；以及电路系统，其被配置成：通过将由所述振荡器生成的所述RF信号与由所述双频带MEMS天线接收到的所述RF信号混合来生成具有第三中心频率的RF信号；并且将具有所述第三中心频率的RF信号提供至所述双频带MEMS天线以用于发射。
137.根据配置136所述的装置，其中，所述电路系统被设置在所述双频带天线上。
138.根据配置136或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括半导体管芯，并且其中，所述振荡器被制造在所述半导体管芯上。
139.根据配置136或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述振荡器被配置成生成微波RF信号。
140.一种装置，包括：基板；设置在所述基板上的振荡器；安装在所述基板上的双频带天线；以及电路系统，其被配置成：通过将由所述振荡器生成的微波射频(RF)信号与由所述双频带天线接收到的微波RF信号混合来生成微波RF信号；并且将生成的微波RF信号提供至所述双频带天线以用于发射。
141.一种装置包括：基板；半导体管芯，其安装在所述基板上；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；以及电路系统，其与所述半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号并从所述接收天线接收RF信号。
142.根据配置141或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
143.根据配置142或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述装置是封装装置，所述封装装置包括：通过将所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板而形成的第一级连接；被配置成将所述封装装置连接至印刷电路板的第二级连接；以及用于至少所述半导体管芯的保护性封装。
144.根据配置143或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第二级连接包括形成在所述基板的底表面上的球栅阵列。
145.根据配置141或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
146.根据配置145或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是各向同性的。
147.根据配置145或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是定向的。
148.根据配置145或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第二中心频率大于所述第一中心频率并且所述第二中心频率是所述第一中心频率的谐波。
149.根据配置145或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，并且其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
150.根据配置141或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一中心频率大于所述第二中心频率并且所述第一中心频率是所述第二中心频率的谐波。
151.根据配置141或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统包括倍频器，所述倍频器用于将接收到的具有所述第二中心频率的RF信号变换成具有所述第一中心频率的RF信号。
152.根据配置141或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
153.一种装置，包括：基板；第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第一中心频率接收RF信号；第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第二中心频率发射RF信号；半导体管芯，其安装在所述基板上并且耦接至所述第一发射天线、所述第一接收天线、所述第二发射天线和所述第二接收天线，所述半导体管芯包括：询问器电路系统，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的RF信号；以及目标装置电路系统，所述目标装置电路系统被配置成从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的RF信号并且向所述第二发射天线提供具有所述第二中心频率的RF信号。
154.根据配置153或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的第一RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的第二RF信号，并且其中，所述询问器电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与发射所述第二RF信号的外部装置之间的距离的混合RF信号。
155.根据配置153或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述目标装置电路系统包括倍频器，并且其中，所述目标装置电路配置成：从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的第三RF信号；至少部分地通过使用所述倍频器根据所述第三RF信号来生成具有所述第二中心频率的第四RF信号；并且向所述第二发射天线提供所述第四RF信号。
156.根据配置153或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
157.根据配置153或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
158.根据配置157或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的至少一个以及所述第一接收天线和所述第二接收天线中的至少一个是各向同性的。
159.根据配置157或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的至少一个以及所述第一接收天线和所述第二接收天线中的至少一个是定向的。
160.一种装置，包括：基板；半导体管芯，其安装在所述基板上；发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及电路系统，其与半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号并从所述接收天线接收RF信号。
161.根据配置160或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
162.根据配置161或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述装置是封装装置，所述封装装置包括：
第一级连接，所述第一级连接通过将所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板而形成；
第二级连接，所述第二级连接被配置成将所述封装装置连接至印刷电路板；以及
用于至少所述半导体管芯的保护性封装。
163.根据配置162或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述第二级连接包括形成在所述基板的底表面上的球栅阵列。
164.根据配置160或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
165.根据配置164或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是各向同性的。
166.根据配置164或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是定向的。
167.根据配置160或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，并且其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
168.根据配置160或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述电路系统包括用于将接收到的具有所述第二中心频率的RF信号变换成具有所述第一中心频率的RF信号的倍频器。
169.根据配置160或任一其他前述配置所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
170.一种装置，包括：基板；第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿所述第一旋转方向圆偏振的RF信号；第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿所述第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及半导体管芯，其安装在所述基板上并且耦接至所述第一发射天线、所述第一接收天线、所述第二发射天线和所述第二接收天线，所述半导体管芯包括：询问器电路系统，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供RF信号并且从所述第一接收天线接收RF信号；以及目标装置电路系统，所述目标装置电路系统被配置成从所述第二接收天线接收RF信号并且向所述第二发射天线提供RF信号。
可以以多种方式中的任何一种来实现本公开内容的上述实施方式。例如，可以使用硬件、软件或其组合来实现实施方式。当在软件中实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行，而无论是设置在单个计算机中还是分布在多个计算机中。
此外，本文中概述的各种方法或处理可以被编码为软件，该软件可以在使用各种操作系统或平台中的任一种的一个或更多个处理器上执行。此外，这样的软件可以使用许多合适的编程语言和/或编程工具或脚本工具中的任何一种来编写，并且还可以被编译为在架构或者虚拟机上执行的可执行机器语言代码或者中间代码。
在该方面，本文中描述的构思可以体现为编码有一个或更多个程序的非暂态计算机可读存储介质(或多个计算机可读介质)(例如，计算机存储器、一个或更多个软盘、致密盘、光盘、磁带、闪速存储器、现场可编程门阵列或其他半导体装置中的电路配置或其他有形计算机存储介质)，所述一个或更多个程序当在一个或更多个计算机或其他处理器上执行时执行实现上述本公开内容的各种实施方式的方法。计算机可读介质或媒介可以是可传输的，使得存储在其上的一个或更多个程序可以被加载到一个或更多个不同的计算机或者其他处理器上以实现如上所述的本公开内容的各个方面。
术语“程序”或“软件”在本文中的使用指任何类型的计算机代码或者一组计算机可执行指令，其可以用于对计算机或者其他处理器进行编程以实现如上所述的本公开内容的各方面。此外，应当理解，根据本实施方式的一个方面，在执行本公开内容的方法时执行的一个或更多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化方式分布在许多不同的计算机或处理器中以实现本公开内容的各个方面。
计算机可执行指令可以是许多形式，例如，由一个或更多个计算机或者其他装置执行的程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组成、数据结构等。在各种实施方式中，可以根据需要组合或分配程序模块的功能。
此外，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，数据结构可以被示为具有通过数据结构中的位置相关的字段。同样可以通过为计算机可读介质中具有传达字段之间的关系的位置的字段分配存储器来实现这样的关系。然而，可以使用任何合适的机制(包括通过使用指针、标签或在数据元素之间建立关系的其他机制)来建立数据结构的字段中的信息之间的关系。
本公开内容的各个特征和方面可以单独使用，以两个或更多个的任意组合使用，或者以前面所述的实施方式中没有具体讨论的多种布置使用，因此在其应用中不限于前面的描述中阐述的或附图中示出的部件的细节和布置。例如，一个实施方式中描述的方面可以与其他实施方式中描述的各方面以任何方式组合。
此外，本文中所公开的构思可以实现为提供了示例的方法。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造其中以与所示的顺序不同的顺序执行动作的实施方式，其可以包括同时执行某些动作，即使在说明性实施方式中示出为顺序动作也是如此。
在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的顺序术语来修改权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一权利要求要素的任何优先权、级别高低或顺序或者执行方法的动作的时间顺序，而仅仅用作标记来区分具有某个名称的一个权利要求要素与具有同一名称的另一要素(要不是使用序数术语)以区分权利要求要素。
此外，本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被视为进行限制。“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”及本文中其变型的使用意在包括其后列出的项目及其等同内容以及附加项目。

Claims (30)

1.一种装置，包括：
基板；
半导体管芯，其安装在所述基板上；
发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；
接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；以及
电路系统，其与所述半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号以及从所述接收天线接收RF信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置是封装装置，所述封装装置包括：
第一级连接，所述第一级连接通过将所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板而形成；
第二级连接，所述第二级连接被配置成将所述封装装置连接至印刷电路板；以及
用于至少所述半导体管芯的保护性封装。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二级连接包括形成在所述基板的底表面上的球栅阵列。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是各向同性的。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是定向的。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二中心频率大于所述第一中心频率并且所述第二中心频率是所述第一中心频率的谐波。
9.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，
其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，并且
其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一中心频率大于所述第二中心频率并且所述第一中心频率是所述第二中心频率的谐波。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电路系统包括倍频器，所述倍频器用于将接收到的具有所述第二中心频率的RF信号变换成具有所述第一中心频率的RF信号。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
13.一种装置，包括：
基板；
第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以第一中心频率发射射频(RF)信号；
第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以与所述第一中心频率不同的第二中心频率接收RF信号；
第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第一中心频率接收RF信号；以及
第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成至少以所述第二中心频率发射RF信号；
半导体管芯，其安装至所述基板并且耦接至所述第一发射天线、所述第一接收天线、所述第二发射天线和所述第二接收天线，所述半导体管芯包括：
询问器电路系统，其被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的RF信号；以及
目标装置电路系统，其被配置成从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的RF信号并且向所述第二发射天线提供具有所述第二中心频率的RF信号。
14.根据权利要求13所述的装置，
其中，所述询问器电路系统被配置成向所述第一发射天线提供具有所述第一中心频率的第一RF信号并且从所述第一接收天线接收具有所述第二中心频率的第二RF信号，以及
其中，所述询问器电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与发射所述第二RF信号的外部装置之间的距离的混合RF信号。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述目标装置电路系统包括倍频器，并且其中，所述目标装置电路系统被配置成：
从所述第二接收天线接收具有所述第一中心频率的第三RF信号；
至少部分地通过使用所述倍频器根据所述第三RF信号来生成具有所述第二中心频率的第四RF信号；以及
向所述第二发射天线提供所述第四RF信号。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的每一个被配置成发射微波RF信号，并且其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线中的每一个被配置成接收微波RF信号。
17.根据权利要求13所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的至少一个以及所述第一接收天线和所述第二接收天线中的至少一个是各向同性的。
19.根据权利要求17所述的装置，其中，所述第一发射天线和所述第二发射天线中的至少一个以及所述第一接收天线和所述第二接收天线中的至少一个是定向的。
20.一种装置，包括：
基板；
半导体管芯，其安装在所述基板上；
发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；
接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；以及
电路系统，其与所述半导体管芯集成并且被配置成向所述发射天线提供RF信号以及从所述接收天线接收RF信号。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述装置是封装装置，所述封装装置包括：
第一级连接，所述第一级连接通过将所述半导体管芯以倒装芯片方式接合至所述基板而形成；
第二级连接，所述第二级连接被配置成将所述封装装置连接至印刷电路板；以及
用于至少所述半导体管芯的保护性封装。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述第二级连接包括形成在所述基板的底表面上的球栅阵列。
24.根据权利要求20所述的装置，其中，所述基板包括具有至少一个导电层的印刷电路板，并且其中，所述发射天线和所述接收天线通过使所述至少一个导电层图案化而被制造在所述基板上。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是各向同性的。
26.根据权利要求24所述的装置，其中，所述发射天线和所述接收天线中的至少一个是定向的。
27.根据权利要求20所述的装置，
其中，所述发射天线被配置成向目标装置发射第一RF信号，
其中，所述接收天线被配置成从所述目标装置接收第二RF信号，以及
其中，所述电路系统包括混频器，所述混频器被配置成使用所述第一RF信号和所述第二RF信号来生成指示所述装置与所述目标装置之间的距离的第一混合RF信号。
28.根据权利要求20所述的装置，其中，所述电路系统包括倍频器，所述倍频器用于将接收到的具有第二中心频率的RF信号变换成具有第一中心频率的RF信号。
29.根据权利要求20所述的装置，其中，所述发射天线被配置成发射微波RF信号，并且所述接收天线被配置成接收微波RF信号。
30.一种装置，包括：
基板；
第一发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿第一旋转方向圆偏振的射频(RF)信号；
第一接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向圆偏振的RF信号；
第二接收天线，其被制造在所述基板上并且被配置成接收沿所述第一旋转方向圆偏振的RF信号；以及
第二发射天线，其被制造在所述基板上并且被配置成发射沿所述第二旋转方向圆偏振的RF信号；
半导体管芯，其安装至所述基板并且差分地耦接至所述第一发射天线、所述第一接收天线、所述第二发射天线和所述第二接收天线，所述半导体管芯包括：
询问器电路系统，其被配置成向所述第一发射天线提供RF信号并且从所述第一接收天线接收RF信号；以及
目标装置电路系统，其被配置成从所述第二接收天线接收RF信号并且向所述第二发射天线提供RF信号。
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