CN110829017A - 天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统，所述天线阵列封装结构包括安装在读卡分站外壳上的天线封装壳，所述天线阵列安装在所述天线封装壳内，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳相连接的面上开设有多个通孔，所述天线阵列中的每根天线对应一个所述通孔，所述每根天线一端穿过其对应的通孔并插设在所述读卡分站外壳内。本发明增加了读卡分站天线的牢固程度，优化了安全性、防尘性和防水性，降低了天线阵列的互耦作用。

Description

天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统
技术领域
本申请涉及天线封装技术领域，尤其涉及一种天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统。
背景技术
无线电定位系统通常由固定的读卡分站(也可称为锚节点)，与移动信标组成，移动信标与读卡分站之间通过收发无线电波实现定位目的，读卡分站通过天线阵列收发无线电波。
现有的读卡分站的天线阵列有两种设计方案，第一种是天线阵列完全隐藏于读卡分站外壳内，但是，这种设计在一定程度上降低了无线电定位的定位精度。第二种是单个天线阵元独立伸出读卡分站的外壳，但是，这种结构导致天线容易因发生碰撞而折断损坏，安全性差，且防水性能和防尘性能差。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种天线阵列封装结构，包括安装在读卡分站外壳上的天线封装壳，所述天线阵列安装在所述天线封装壳内，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳相连接的面上开设有多个通孔，所述天线阵列中的每根天线对应一个所述通孔，所述每根天线一端穿过其对应的通孔并插设在所述读卡分站外壳内。
在上述天线阵列封装结构中，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳为一体成型的结构。
在上述天线阵列封装结构中，所述天线封装壳可拆卸地安装在所述读卡分站外壳上。
在上述天线阵列封装结构中，所述天线封装壳内开设有多个天线槽，每一所述天线槽用于对应安装一根天线，每一所述天线槽对应一个所述通孔，相邻所述天线槽之间的距离以及相连所述通孔之间的距离均根据预设的相邻两根天线的距离来设定。
在上述天线阵列封装结构中，所述天线阵列包括两根天线，所述天线封装壳内开设有两个天线槽，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳相连接的面上开设有两个通孔。
在上述天线阵列封装结构中，所述天线封装壳为椭圆柱形、圆柱形或矩形柱形。
根据本发明另一方面，提供了一种读卡分站，包括所述天线阵列封装结构。
根据本发明再一方面，提供了一种无线定位系统，包括多个所述读卡分站。
在上述无线定位系统中，所述读卡分站与待定位目标之间基于UWB通信，采用PDOA方式获取所述待定位目标的位置信息。
与现有技术相比，本申请提供的天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统，能够增加了读卡分站天线的牢固程度，优化了安全性、防尘性和防水性，降低了天线阵列的互耦作用。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1(a)为本申请实施例提供的读卡分站正视图；
图1(b)为本申请实施例提供的读卡分站侧视图；
图2(a)为本申请实施例提供的读卡分站剖视图；
图2(b)为本申请实施例提供的天线阵列封装结构沿A-A方向的截面图；
图2(c)为本申请实施例提供的天线阵列封装结构沿B-B方向的截面图。
【符号说明】
10：读卡分站 11：读卡分站本体
12：天线阵列封装结构 1：读卡分站外壳
2：天线封装壳 3：通孔
4：天线槽 5：天线阵列
51：天线
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
本发明实施例提供了一种天线阵列封装结构，如图1和图2所示，读卡分站10，包括读卡分站本体11和天线阵列封装结构12天线阵列封装结构包括安装在读卡分站外壳1上的天线封装壳2，所述天线阵列安装在所述天线封装壳2内，所述天线封装壳2与所述读卡分站外壳1相连接的面上开设有多个通孔3，所述天线阵列中的每根天线对应一个所述通孔3，所述每根天线一端穿过其对应的通孔3并插设在所述读卡分站外壳1内。
单一天线的方向性是有限的，为适合各种场合的应用，将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成所述天线阵列，也叫天线阵，构成天线阵的天线辐射单元称为阵元。
作为一种示例，所述天线封装壳2与所述读卡分站外壳1为一体成型的结构。但可以理解的是，所述天线封装壳2也可以可拆卸的连接方式地安装在所述读卡分站外壳1上，增加了天线的牢固程度。
作为一种示例，如图2所示，所述天线封装壳2内开设有多个天线槽4，每一所述天线槽4用于对应安装一根天线，每一所述天线槽4对应一个所述通孔3。天线阵列中的天线之间的电磁相互作用称为互耦，天线间距越近，天线之间的互耦越强。互耦会使天线阵列的辐射方向图产生变化。阵列中单个阵元的输入阻抗也会改变。
来自同一信号源的无线电波，到达至少两个天线组成的天线阵列，由于传输路径不同，天线接收到的无线电信号彼此之间会存在相位差异，称为到达相位差(PhaseDifference of Arrival，简称PDOA)。如果天线阵列采用PDOA定位方式，则天线阵列中的阵元之间距离通常较近(例如，典型的阵元间距为定位信号的半波长，以中心频率为6.5GHz的信号为例，其半波长为2.31cm)，天线设计要充分考虑互耦作用，因此可根据具体需求预先设定天线之间的距离，相邻所述天线槽4之间的距离以及相连所述通孔3之间的距离均根据预设的相邻两根天线的距离来设定，这样，使得结构简单，天线阵列封装结构简单，且能有效降低天线阵列的互耦作用。
图1和图2所述天线阵列5包括两根天线51，所述天线封装壳2内开设有两个天线槽4，所述天线封装壳2与所述读卡分站外壳1相连接的面上开设有两个通孔3，但可以理解的是，天线阵列可包括两根以上的天线，因此，天线槽4的个数以及通孔3个数可根据天线阵列中所包括的天线的个数具体设定。
图2所示示例中，所述天线封装壳2为椭圆柱形结构，但可以理解的是，也可为圆柱形或矩形柱形等结构。
本发明实施例还提供了一种读卡分站10，如图1所示，包括本发明实施例所述的天线阵列封装结构12和读卡分站本体11。
本发明实施例还提供了一种无线定位系统，包括本发明实施例所述的多个所述读卡分站10。
无线电定位定位系统，包括但不限于超宽带(Ultra Wide Band，简称UWB)通信,WiFi,蓝牙，LED定位系统，采用的定位方式主要可包括到达时间(Time of Arrival，简称TOA)，到达时间差(Time Difference of Arrival，简称TDOA)，接收信号强度(，ReceivedSignal Strength，简称RSS)，到达角度定位(Angle-of-Arrival，简称AOA)。其中，UWB技术是近年来新兴的一项全新的、与传统通信技术有极大差异的无线通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据。无线定位系统采用UWB定位系统与采用传统的窄带系统相比，抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供厘米级精确定位精度。AOA是基于信号到达角度的定位算法是一种典型的基于测距的定位算法，通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点和锚节点之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。基于信号到达角度(AOA)的定位算法是一种无线传感器网络节点自定位算法，算法通信开销低，定位精度较高。
本发明实施例提供的天线阵列封装结构和包括其的读卡分站及无线定位系统，能够增加了读卡分站天线的牢固程度，优化了安全性、防尘性和防水性，降低了天线阵列的互耦作用。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (9)

1.一种天线阵列封装结构，其特征在于，包括安装在读卡分站外壳上的天线封装壳，所述天线阵列安装在所述天线封装壳内，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳相连接的面上开设有多个通孔，所述天线阵列中的每根天线对应一个所述通孔，所述每根天线一端穿过其对应的通孔并插设在所述读卡分站外壳内。
2.根据权利要求1所述的天线阵列封装结构，其特征在于，
所述天线封装壳与所述读卡分站外壳为一体成型的结构。
3.根据权利要求1所述的天线阵列封装结构，其特征在于，
所述天线封装壳可拆卸地安装在所述读卡分站外壳上。
4.根据权利要求1所述的天线阵列封装结构，其特征在于，
所述天线封装壳内开设有多个天线槽，每一所述天线槽用于对应安装一根天线，每一所述天线槽对应一个所述通孔，相邻所述天线槽之间的距离以及相连所述通孔之间的距离均根据预设的相邻两根天线的距离来设定。
5.根据权利要求4所述的天线阵列封装结构，其特征在于，
所述天线阵列包括两根天线，所述天线封装壳内开设有两个天线槽，所述天线封装壳与所述读卡分站外壳相连接的面上开设有两个通孔。
6.根据权利要求1所述的天线阵列封装结构，其特征在于，
所述天线封装壳为椭圆柱形、圆柱形或矩形柱形。
7.一种读卡分站，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述天线阵列封装结构。
8.一种无线定位系统，其特征在于，包括权利要求7所述的多个所述读卡分站。
9.根据权利要求8所述的无线定位系统，其特征在于，
所述读卡分站与待定位目标之间基于UWB通信，采用PDOA方式获取所述待定位目标的位置信息。
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