CN111406222A - 确定射频信号的到达角 - Google Patents

确定射频信号的到达角 Download PDF

Info

Publication number
CN111406222A
CN111406222A CN201880076347.0A CN201880076347A CN111406222A CN 111406222 A CN111406222 A CN 111406222A CN 201880076347 A CN201880076347 A CN 201880076347A CN 111406222 A CN111406222 A CN 111406222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio frequency
antenna
frequency signal
dielectric material
computing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880076347.0A
Other languages
English (en)
Inventor
维克托·西米利斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cypress Semiconductor Corp
Original Assignee
Cypress Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cypress Semiconductor Corp filed Critical Cypress Semiconductor Corp
Publication of CN111406222A publication Critical patent/CN111406222A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/043—Receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/09—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens wherein the primary active element is coated with or embedded in a dielectric or magnetic material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

一种装置，包括第一天线和第二天线。固态电介质材料被布置在第一天线和第二天线之间。固态电介质材料可以通过减小射频信号的传播速度来改变由第一天线或第二天线接收的射频信号。这允许确定射频信号的到达角。

Description

确定射频信号的到达角
相关申请的交叉引用
本申请是于2018年3月28日提交的第15/938,452号美国非临时申请的国际申请，第15/938,452号美国非临时申请要求享有于2017年12月13日提交的第62/598,323号美国临时申请的优先权和权益，所有申请通过引用以其整体并入本文。
背景
计算设备可以经由网络(诸如无线网络(例如，Wi-Fi网络、蓝牙网络等))彼此通信。计算设备可以通过向另一设备发送射频信号并从另一设备接收射频信号来与无线网络中的另一设备(例如，另一计算设备)通信。
附图简述
通过参考结合附图的以下描述，可以最好地理解所描述的实施例及其优点。这些附图不以任何方式限制本领域技术人员在不脱离所述实施例的精神和范围的情况下对所述实施例进行的形式和细节上的任何改变。
图1图示了根据本公开的一些实施例的示例系统架构。
图2A图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备。
图2B图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备。
图2C图示了根据本公开的一些实施例的示例接收器部件。
图3A至图3H图示了根据本公开的一些实施例的示例天线集群。
图4是根据本公开一些实施例的确定到达角(angle of arrival)的方法的流程图。
图5图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备。
图6是图示根据本公开的一些实施例的示例相位差的曲线图。
图7是根据本公开一些实施例的示例设备的框图，该示例设备可以执行本文描述的一个或更多个操作。
详细描述
计算设备可以经由网络(诸如无线网络(例如，Wi-Fi网络、蓝牙网络等))彼此通信。计算设备可以通过向另一设备发送射频信号并从另一设备接收射频信号来与无线网络中的另一设备(例如，另一计算设备)通信。对于计算设备来说可能有用的是确定射频信号源相对于计算设备的方向。例如，确定射频信号的方向可以允许计算设备执行波束成形操作、功能、方法等，这可以允许计算设备更有效地发送或接收射频信号。在另一示例中，射频信号的方向可以用于导航目的(例如，将设备朝向射频信号源导航或者在相对于射频信号的方向的某个其他方向上导航)。确定射频信号的方向可以例如用于但不限于资产/物体跟踪、游戏、连网、导航应用和/或物联网(IoT)应用(包括工业、消费者和汽车应用)。射频信号的方向也可以称为射频信号的到达角(AoA)。
本文描述的示例、实施方式和实施例可以使用固态电介质材料通过将射频信号的传播速度降低(例如，减小)确定的量来改变射频信号。在一个实施例中，使用电介质材料减慢射频信号的传播速度可以允许计算设备在确定射频信号的到达角时增加方向分辨率或方向精度，而不增加天线集群中的天线之间的距离。这可以允许减小天线集群的尺寸，减小天线集群的尺寸可以允许天线集群用于更多类型的设备以及用于更多应用。在另一个实施例中，使用电介质材料减慢射频信号的传播速度可以允许在不增加天线集群的尺寸的情况下具有更好的(例如，提高的)方向精度或方向分辨率。
图1图示了根据本公开的一些实施例的示例系统架构100。系统架构100包括计算设备110、计算设备120和计算设备130。计算设备110、120和130中的每一个可以包括硬件，诸如处理设备(例如，处理器、中央处理单元(CPU))、存储器(例如，随机存取存储器(RAM))、存储设备(例如，硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等)以及其他硬件设备(例如声卡、视频卡等)。计算设备110、120和130可以包括具有可编程处理器的任何合适类型的计算设备或机器，包括例如服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、个人数字助理(PDA)、机顶盒等。在一些示例中，计算设备110可以包括单个机器或者可以包括多个互连的机器(例如，在集群中配置的多个服务器)。计算设备110、120和130可以执行或包括操作系统(OS)。计算设备110、120和130的OS可以管理其他部件(例如，软件、应用等)的执行和/或可以管理对计算设备的硬件(例如，处理器、存储器、存储设备等)的访问。
计算设备110、120和130可以经由网络(诸如无线网络(图中未示出))彼此通信。网络可以是公共网络(例如，互联网)、私有网络(例如，局域网(LAN)或广域网(WAN))或其组合。在一个实施例中，网络可以包括无线基础设施，该无线基础设施可以由一个或更多个无线通信系统(诸如与网络和/或可以使用各种数据处理设备、通信塔(例如蜂窝塔)等实现的无线载波系统连接的无线保真(Wi-Fi)接入点或热点)提供。在其他实施例中，网络可以是个域网，诸如蓝牙网络、ZigBee网络、Z-Wave网络等。在计算设备110、120和130之间，网络可以承载通信(例如，数据、消息、分组、帧等)。
计算设备110包括一组天线111(例如，一个或更多个天线111)。在本公开的不同实施例中，天线111的数量可以不同(例如，计算设备110可以具有两个天线111、六个天线111或一些其他适当数量的天线)。这组天线111可以被称为天线集群。这组天线111可以经由交换或多路复用部件(例如，电路、导线、迹线、引脚等)彼此耦合。计算设备120包括天线121，且计算设备130包括天线131。尽管在图1中图示了一个天线121和一个天线131，但是在其他实施例中，计算设备120和130可以分别包括任何适当数量的天线121和131。
计算设备120可以通过经由天线121向计算设备110发送射频(RF)信号122来与计算设备110通信。计算设备110可以经由这组天线111接收射频信号122。计算设备130可以通过经由天线131向计算设备110发送射频信号132来与计算设备110通信。计算设备110可以经由这组天线111接收射频信号132。如图1所示，计算设备120位于计算设备110左侧的位置处，而计算设备130位于计算设备110右侧的位置处。
在一些实施例中，确定计算设备120和130相对于计算设备110的方向(例如，确定计算设备120和130的方向或位置)，对于计算设备110来说可能是有用的。例如，确定计算设备120在计算设备110的左侧，并且因此由计算设备120发送的射频信号122将从计算设备110的左侧到达计算设备110，对于计算设备110来说可能是有用的。在另一示例中，确定计算设备130在计算设备110的右侧，并且因此由计算设备130发送的射频信号132将从计算设备110的右侧到达计算设备110，对于计算设备110来说可能是有用的。确定射频信号(例如，射频信号122或132)的方向可以允许计算设备110执行波束成形操作、功能、方法等，这可以允许计算设备110更有效地发送或接收射频信号。在另一个示例中，射频信号的方向可以用于导航目的(例如，将设备朝向射频信号源导航或者在相对于射频信号的某个其他方向上导航)。
图2A图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备110。如上所述，计算设备110可以包括硬件，诸如处理设备、存储器、存储设备和其他硬件设备。计算设备110可以包括具有可编程处理器的任何合适类型的设备或机器(包括例如服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、个人数字助理(PDA)、机顶盒等)的组合。计算设备110可以经由网络(诸如无线网络(图中未示出))与其他设备(例如，其他计算设备或其他电子设备)通信。如上所述，网络可以承载通信经由射频信号而往返于计算设备110。
如图2A所示，计算设备110包括一组天线111(例如，一个或更多个天线111)。在本公开的不同实施例中，天线111的数量可以不同(例如，计算设备110可以具有两个天线111、六个天线111或一些其他适当数量的天线)。这组天线111可以被称为天线集群。这组天线111可以经由交换或复用部件彼此耦合。如上所述，计算设备(或其他设备)可以通过向计算设备110发送射频(RF)信号260来与计算设备110通信。计算设备110可以经由这组天线111(例如，经由天线集群)接收射频信号260。射频信号260可以作为无线电波(由射频信号260的虚线图示)被发送到计算设备110。射频信号260的示例可以是蓝牙信号、ZigBee信号、Wi-Fi信号等。
计算设备110还包括交换部件220。交换部件220将这组天线111耦合到接收器部件270。接收器部件270可以包括一个或更多个接收器(例如，一个或更多个无线电接收器)。在其他实施例中，计算设备110还可以包括多个接收器部件。交换部件220可以一次将一个天线耦合到单个接收器或接收器部件(例如，交换部件220可以在多个天线之间轮流工作(rotate)，并且一次将一个天线耦合到接收器部件270)。在另一示例中，交换部件220可以一次将多个天线耦合到单个接收器或接收器部件(例如，交换部件220可以一次将两个或更多个天线耦合到接收器部件270)。在又一示例中，交换部件220可以将一个天线耦合到第一接收器或接收器部件，并且可以将多个天线耦合到第二接收器或接收器部件。交换部件220可以是本领域已知的任何适当的耦合或复用电路，其交换、复用和/或选择功能可以由耦合到其输入端的任何模块来控制。
可以使用以下方程式来确定射频信号260的到达角(AoA)(例如，射频信号260的源的方向)：
ΔΨ＝cos(θ)*D*2π*(F/Vc)(1)
其中ΔΨ是在第一天线111和第二天线111处接收的射频信号260之间的相位差，其中θ是射频信号260的到达角，其中D是第一天线和第二天线之间的距离，其中F是射频信号260的频率，并且其中Vc是射频信号260(例如，无线电波)通过真空的传播速度。因此，确定射频信号260的到达角或方向可以基于由第一天线111接收的射频信号260和由第二天线111接收的射频信号260之间的相位差(例如，信号差异(signal differentiation))。例如，可以基于在第一天线和第二天线之间观察到的射频信号260的相位差(例如，相移)来确定射频信号260的到达角、离开角或射频信号260的源的方向。
如上所述，确定射频信号260的源(例如，正在发送或发射射频信号260的计算设备或其他设备)的方向，对于计算设备110来说可能是有用的。如上所述，确定射频信号260的源的方向可以被称为确定射频信号260在计算设备110处的到达角，或者可以被称为确定在射频信号260的源处的离开角。
一种用于在确定射频信号260的到达方向或到达角、离开角或射频信号260的源的方向时提高分辨率(例如，方向分辨率)或精度(例如，方向精度)的技术可能将增加天线之间的距离或增加天线集群中的天线数量。例如，第一天线和第二天线之间二十厘米(cm)的较大距离可以允许以足够的精度来确定射频信号260的源的方向或射频信号260的到达角。然而，天线之间的较大距离可能增加天线集群的尺寸，这可能限定或限制天线集群可以使用的地方。例如，虽然二十厘米的距离可以允许天线集群被用于汽车或工业应用，但是该距离会阻止天线集群被用于移动设备(例如，智能电话、平板电脑、膝上型电脑等)。
用于在确定射频信号260的到达方向或到达角、离开角或射频信号260的源的方向时提高分辨率(例如，方向分辨率)或精度(例如，方向精度)的其他技术可以包括使用附加部件，诸如低噪声放大器(LNA)、模数转换器(ADC)、增益均衡器等。然而，这些附加部件可能增加计算设备的成本(例如，制造计算设备的成本)，并且可能增加计算设备的复杂性(这可能增加计算设备的失效或故障率)。
图2B图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备110。如上所述，该计算设备110可以包括硬件，诸如处理设备、存储器、存储设备和其他硬件设备。计算设备110可以包括具有可编程处理器的任何合适类型的设备或机器(包括例如服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、个人数字助理(PDA)、机顶盒等)的组合。计算设备110可以经由网络(诸如无线网络(图中未示出))与其他设备(例如，其他计算设备或其他电子设备)通信。如上所述，网络可以承载通信经由射频信号而往返于计算设备110。计算设备包括方向部件240。方向部件240可以是硬件、软件、固件或其组合，其可以确定射频信号的到达角、离开角或射频信号源的方向，如下面更详细讨论的。
如图2B所示，计算设备110包括一组天线111(例如，天线集群)。在本公开的不同实施例中，天线111的数量可以不同。这组天线111可以被称为天线集群。这组天线111可以经由交换或复用部件彼此耦合。如上所述，计算设备(或其他设备)可以通过向计算设备110发送射频(RF)信号260来与计算设备110通信。计算设备110可以经由这组天线111(例如，经由天线集群)接收射频信号260。射频信号260可以作为无线电波(由射频信号260的虚线图示)被发送到计算设备110。
如上所述，确定射频信号260的源(例如，正在发送或发射射频信号260的计算设备或其他设备)的方向，对于计算设备110来说可能是有用的。确定射频信号260的源的方向可以被称为确定射频信号260在计算设备110处的到达角，或者可以被称为确定在射频信号260的源处的离开角。
如图2B所示，电介质材料250被定位(例如，安置、布置、放置等)在射频信号260和最左边的天线111之间。因此，射频信号260可以在被最左边的天线111接收或检测之前穿过电介质材料250。电介质材料250可以是固态电介质材料(例如，可以是固体)。可以使用以下方程式来确定穿过电介质材料250的射频信号260的到达角(例如，射频信号260的源的方向)：
ΔΨ＝cos(θ)*D*2π*(F/Vd) (2)
其中ΔΨ是在第一天线111和第二天线111处接收的射频信号260之间的相位差，其中θ是射频信号260的到达角，其中D是第一天线和第二天线之间的距离，其中F是射频信号260的频率，并且其中Vd是射频信号260(例如，无线电波)通过电介质材料的传播速度。可以使用以下方程式来确定Vd：
Figure BDA0002508705350000071
其中Vc是射频信号260(例如，无线电波)通过真空的传播速度，并且其中εr是电介质材料250的介电常数。电介质材料250的介电常数(例如εr)也可以称为电介质材料250的相对介电常数。
在一个实施例中，射频信号260在经过(例如，穿过)电介质材料250时的传播速度可以降低或减小(当与射频信号250在穿过真空时的传播速度相比时)。例如，电介质材料250可以将射频信号260减慢一定的量。可以基于电介质材料的类型来确定射频信号260被减慢(例如，射频信号260的速度降低)的量。例如，不同的电介质材料(例如，玻璃、橡胶、石墨等)可以使射频信号的传播速度减慢或降低不同的量。可以基于关于电介质材料260的类型、电介质材料260的介电常数和射频信号的频率中的一项或更多项的预定信息来确定传播速度降低的量。例如，方向部件240可以具有指示一种或更多种不同类型的电介质材料的一个或更多个介电常数的预定信息或数据。例如，方向部件240可以利用下面示出的表1的全部或部分。表1提供了不同电介质材料(例如，不同类型的电介质材料)及其相应介电常数的非限制性示例。方向部件240可以知道所使用的电介质材料260的类型(例如，石墨、橡胶、耐热玻璃等)，并且能够基于预定信息或数据来确定电介质材料260的介电常数。
Figure BDA0002508705350000081
Figure BDA0002508705350000091
表1
在一个实施例中，第一天线111和第二天线111可以接收射频信号260。第一天线111可以定位成与第二天线111相距第一距离(例如，实际或物理距离)(例如，可以定位成与第二天线111相距一毫米、一厘米或者一些其他适当的距离)。方向部件240可以基于在电介质材料250的类型和电介质材料250的介电常数中的一项或更多项来确定由第一天线111和第二天线111接收的射频信号260的相位差。例如，方向部件240可以确定电介质材料250的类型。基于电介质材料250的类型(例如，玻璃、橡胶等)，方向部件240可以确定电介质材料250的介电常数。在另一示例中，可以在存储于计算设备110上的配置、设置或参数中指示(例如，可以在计算设备111的配置文件或设置中指示)电介质材料250的介电常数。
在一些实施例中，通过在射频信号通过电介质材料250时使射频信号的传播速度降低、减小等方式，电介质材料250可以改变射频信号260。这可以允许天线集群(例如，这组天线111)模拟或仿真在第一天线和第二天线之间的第二距离。第二距离(例如，模拟距离)可以大于第一距离(例如，在第一天线和第二天线之间的实际或物理距离)。
在一些实施例中，方向部件240可以基于相位差来确定射频信号260的源的方向或者可以确定射频信号的到达角。例如，方向部件240可以使用上述方程式(2)和(3)，基于电介质材料250的介电常数和射频信号260的频率(例如，800兆赫、1200兆赫或一些其他适当的频率)中的一项或更多项来确定θ(例如，射频信号260的到达角，其可以指示射频信号的源的方向或射频信号260离开该源的离开角)。
如上所述，电介质材料250可以通过将射频信号260的传播速度降低(例如，减小)确定的量(例如，基于电介质材料250的类型确定的量)来改变射频信号260。在一个实施例中，使用电介质材料260减慢射频信号260的传播速度(例如，减小或降低传播速度)可以允许计算设备在确定射频信号260的到达角(例如，射频信号260的离开角或射频信号260的源的方向)时，在不增加天线集群中的天线之间的距离(例如，不增加第一天线和第二天线之间的距离)的情况下增加方向分辨率或方向精度。例如，利用适当的电介质材料250，在第一天线和第二天线之间的距离量可以从二十厘米减小到两厘米，同时保持或提高方向精度或方向分辨率。这可以允许天线集群或计算设备110通过使用电介质材料260(例如，固态电介质材料)减慢射频信号的传播速度来模拟或仿真天线111之间的较大距离。这也可以允许减小天线集群的尺寸，天线集群的尺寸的减小可以允许天线集群用于更多类型的设备以及用于更多应用。在另一个实施例中，使用电介质材料250减慢射频信号260的传播速度可以允许在不增加天线集群的尺寸的情况下的更好的(例如，提高的)方向精度或方向分辨率。例如，并非增加天线集群的尺寸(例如，增加天线之间的距离)，而是可以使用适当的电介质材料来提高方向精度或方向分辨率。
图2C图示了根据本公开的一些实施例的示例接收器部件。接收器部件270被示出为包括连续时间信号处理272、模数转换器(ADC)274、相位估计器276和解调器278，它们全都沿着接收路径270。在实施例中，RF信号270进入连续时间信号处理272，在此，RF信号270被滤波并与本地振荡器信号273混合，以将期望的频率(例如，或信道)下变频到中频。在实施例中，下变频过程提供中频，作为由ADC 274采样和数字化的复合I和Q信号。相位估计器276可以执行计算，以使用I值和Q值275来估计在天线处接收到的RF信号271的相位277，并将相位值转发到解调器278，解调器278转发数据279(例如，解码后的1和0的序列)以用于进一步处理(例如，分组处理)。相位估计器276还将相位277转发到图2B的方向部件240(例如，或转发到存储器)，以用于如本文所述的到达角(AoA)的估计或确定。
图3A至图3H图示了根据本公开的一些实施例的示例天线集群。图3A图示了天线集群300A的横截面。天线集群300A包括电介质材料320和三个天线311。如图3A所示，电介质材料320具有三角形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320的外侧(例如，三角形的每条边上一个天线311)。
图3B图示了天线集群300B的横截面。天线集群300B包括电介质材料320和四个天线311。如图3B所示，电介质材料320具有正方形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320的外侧(例如，正方形的每条边上一个天线311)。
图3C图示了天线集群300C的横截面。天线集群300C包括电介质材料320和三个天线311。如图3C所示，电介质材料320具有星形形状(例如，七点星形)，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320的外侧(例如，星形的每个凹顶点(concavevertex)上一个天线311)。
图3D图示了天线集群300D的横截面。天线集群300D包括电介质材料320和三个天线311。如图3D所示，电介质材料320具有圆形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320的外侧(例如，圆形的左侧和右侧各一个天线311)。
图3E图示了天线集群300E的横截面。天线集群300E包括电介质材料320和三个天线311。如图3A所示，电介质材料320具有三角形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320内(例如，三角形的每个边附近一个天线311)。
图3F图示了天线集群300F的横截面。天线集群300F包括电介质材料320和四个天线311。如图3F所示，电介质材料320具有正方形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320内(例如，正方形的每个边附近一个天线311)。
图3G图示了天线集群300G的横截面。天线集群300G包括电介质材料320和三个天线311。如图3G所示，电介质材料320具有星形形状(例如，七点星形)，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320内(例如，星形的每个凹顶点附近一个天线311)。
图3H图示了天线集群300H的横截面。天线集群300H包括电介质材料320和三个天线311。如图3H所示，电介质材料320具有圆形形状，并且天线311被布置(例如，定位、放置、安置等)在电介质材料320内(例如，圆形的左侧和右侧各一个天线311)。
在图3A至图3H中图示以及本文描述的电介质材料320的形状、取向、尺寸和天线311的位置是非限制性示例。在其他实施例中，可以使用各种形状(例如，几何形状、不规则形状)、取向、尺寸的电介质材料320，并且任何适当数量的天线311可以位于任何适当的位置。例如，一些天线311可以位于电介质材料320外侧，一些天线311可以位于电介质材料320内(例如，可以被包围或封装在电介质材料中)，并且一些天线311可以被电介质材料320部分地包围或封装。电介质材料的形状、天线的数量和天线的放置(例如，一个或更多个天线沿着电介质材料的位置、在电介质材料内部的位置或部分在电介质材料内部的位置)可以被称为天线集群的几何形状。本文描述的实施例可以适用于具有不同几何形状的各种天线集群。
图4是根据本公开的一些实施例的确定到达角(例如，射频信号的离开角或射频信号源的方向)的方法400的流程图。方法400可以由处理逻辑执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、处理器、处理设备、中央处理单元(CPU)、多核处理器、片上系统(SoC)等)、软件(例如，在处理设备上运行/执行的指令)、固件(例如，微代码)或其组合。在一些实施例中，可以由方向部件(例如，在图2B中所示出的方向部件240)、计算设备(例如，在图2B中所示出的计算设备110)或处理设备(例如，在图7中所示出的处理设备702)来执行方法400。
方法400开始于框405，其中方法400经由第一天线接收射频信号。在框410处，方法400经由第二天线接收射频信号。如上所述，第一天线可以定位成与第二天线相距第一距离(例如，实际或物理距离)(例如，可以定位成与第二天线111相距一毫米、一厘米或者一些其他适当的距离)。另外，具有介电常数的电介质材料可以布置(例如，定位)在第一天线和第二天线之间。在框415处，方法400可以确定由第一天线和第二天线接收的射频信号的相位差。例如，如上所述，方法400可以基于在电介质材料的类型、电介质材料的介电常数和射频信号的频率中的一项或更多项来确定相位差。通过在射频信号穿过电介质材料250时使射频信号的传播速度减小、降低等一确定的量(例如，基于电介质材料的类型确定的量)，电介质材料可以改变射频信号。在框420处，方法400可以如上所述地基于在介电常数、射频信号的频率和由电介质材料引起的传播速度减小中的一项或更多项来确定射频信号的到达角或射频信号源的方向。
图5图示了根据本公开的一些实施例的示例计算设备110。如上所述，计算设备110可以经由网络(诸如无线网络(图中未示出))与其他设备通信。如上所述，网络可以经由射频信号往返于计算设备110承载通信。计算设备包括方向部件240。方向部件240可以是硬件、软件、固件或其组合，其可以确定射频信号的到达角、离开角或射频信号源的方向，如下面更详细讨论的。
如图5所示，计算设备110耦合到位于圆形电介质材料250的相对端的两个天线111(例如，天线集群)。这两个天线111可以被称为天线集群。这两个天线111可以经由交换或复用部件彼此耦合。这两个天线111也可以经由交换或复用部件耦合到一个或更多个接收器(例如，无线电接收器)。如上所述，设备可以通过向计算设备110发送射频(RF)信号460来与计算设备110通信。计算设备110可以经由这两个天线111接收射频信号460。射频信号460可以作为无线电波(由射频信号460的虚线图示)被发送到计算设备110。射频信号460的示例可以是蓝牙信号、ZigBee信号、Wi-Fi信号等。
如上所述，确定射频信号460的源的方向，对于计算设备110来说可能是有用的。确定射频信号460的源的方向可以被称为确定射频信号460在计算设备110处的到达角，或者可以被称为确定在射频信号460的源处的离开角。此外，如上所述，方程式(2)和(3)可用于确定射频信号460的到达角。
在一个示例中，如果电介质材料250是橡胶(例如，电介质材料250的类型可以是橡胶)，则天线111之间的距离D可以是47.2毫米(mm)。电介质材料250(例如，橡胶)可以允许计算设备110以与间隔125mm而其间没有固态电介质的两个天线(例如，两个天线之间有空气)相同的方向分辨率或方向精度来确定射频信号的方向。使用橡胶作为电介质材料250可以导致天线集群的尺寸减小2.65倍。在另一示例中，如果电介质材料250是聚乙烯(例如，电介质材料250的类型可以是聚乙烯)，则天线111之间的距离D可以是83.4毫米(mm)。电介质材料250(例如，聚乙烯)可以允许计算设备110以与间隔125mm而其间没有固态电介质的两个天线(例如，两个天线之间有空气)相同的方向分辨率或方向精度来确定射频信号的方向。使用聚乙烯作为电介质材料250可以导致天线集群的尺寸减小1.5倍。
图6是图示根据本公开的一些实施例的示例相位差的曲线图600。在一个实施例中，曲线图600所示的相位差可以由图5所示的天线111检测到。曲线图600的Y轴代表在间隔距离为D的两个天线之间检测到的相位差。曲线图的X轴代表射频信号的角度或方向。线610示出了当橡胶被用作电介质材料时，由处于不同角度或方向的两个天线(间隔47.2mm)检测到的相位差。线620示出了当不使用固态电介质时(例如，当使用空气时)，由处于不同的角度或方向的两个天线(间隔125mm的距离)检测到的相位差。如曲线图600所示，橡胶电介质导致由两个天线接收的射频信号的较高相位差。
图7是根据一些实施例的可以执行本文描述的一个或更多个操作的示例设备700的框图。设备700可以连接到在LAN、内联网、外联网和/或互联网中的其他设备。该设备可以以客户端-服务器网络环境中的服务器机器的能力运行，或者以对等网络环境中的客户端的能力运行。该设备可以是电子或计算设备(诸如个人计算机(PC)、平板计算机、PDA、智能电话、机顶盒(STB)、服务器计算机等)、网络设备(诸如路由器、交换机或网桥)，或能够执行一组指令(顺序的或其他方式的指令)的任何机器，这组指令指定了该机器要采取的动作。此外，虽然仅示出了单个设备，但是术语“设备”也应被理解为包括单独或共同执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法的设备的任何集合。
示例设备700可以包括处理设备(例如，通用处理器、PLD等)702、主存储器704(例如，同步动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM))、静态存储器706(例如，闪存和数据存储设备718)，它们可以经由总线730相互通信。
处理设备702可以由一个或更多个通用处理设备(诸如微处理器、中央处理单元等)提供。在说明性示例中，处理设备702可以包括复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或者实现其他指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。处理设备702还可以包括一个或更多个专用处理设备，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。根据本公开的一个或更多个方面，处理设备702可以被配置成执行本文描述的操作，以用于执行本文讨论的操作和步骤。
设备700还可以包括网络接口设备708，该网络接口设备708可以与网络720通信。设备700还可以包括视频显示单元710(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入设备712(例如，键盘)、光标控制设备714(例如，鼠标)和声音信号生成设备716(例如，扬声器)。在一个实施例中，视频显示单元710、字母数字输入设备712和光标控制设备714可以组合成单个部件或设备(例如，LCD触摸屏)。
根据本公开的一个或更多个方面，数据存储设备718可以包括计算机可读存储介质728，在计算机可读存储介质728上可以存储一组或更多组指令，例如用于执行本文描述的操作的指令。实现针对一个或更多个方向部件的指令726的指令在其由设备700执行期间，也可以完全或至少部分地驻留在主存储器704内和/或处理设备702内，主存储器704和处理设备702也构成计算机可读介质。该指令还可以经由网络接口设备708在网络720上发送或接收。
虽然计算机可读存储介质728在说明性示例中示出为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括存储一组或更多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式的数据库和/或相关联的高速缓存以及服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应该被认为包括能够存储、编码或承载用于由机器执行的一组指令并且使该机器执行本文描述的方法的任何介质。术语“计算机可读存储介质”应该相应地被认为包括但不限于固态存储器、光学介质和磁介质。
除非另有特别声明，否则诸如“获得(obtaining)”、“发送(transmitting)”、“接收(receiving)”、“确定(determining)”等术语指由计算设备执行或实现的动作和过程，该计算设备将在计算设备的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵和变换成为在计算设备存储器或寄存器或此类信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其它数据。
本文所描述的示例还涉及用于执行本文所述操作的装置。该装置可出于所需的目的而被特别构造，或者它可包括由存储在计算设备中的计算机程序选择性地编程的通用计算设备。这种计算机程序可以存储在计算机可读的非暂时性存储介质中。
某些实施例可被实现为可包括储存在机器可读介质上的指令的计算机程序产品。这些指令可以用来对通用或专用处理器编程以执行所描述的操作。机器可读介质包括用于存储或传输采取由机器(例如计算机)可读的形式的信息(如，软件、处理应用)的任何机制。机器可读介质可以包括但不限于磁存储介质(例如，软盘)、光学存储介质(例如CD-ROM)、磁光存储介质、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)、闪存或适合于存储电子指令的另一类型的介质。机器可读介质可以被称为非暂时性机器可读介质。
本文描述的方法和说明性示例不是固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统可以根据本文描述的教导使用，或者可证明构造更专用的装置以执行所需的方法步骤是方便的。用于这些系统中的各种系统所需的结构将如以上描述中所阐述的那样出现。
上述描述旨在是说明性而非限制性的。尽管已经参考特定的说明性示例描述了本公开，但是将认识到，本公开不限于所描述的示例。本公开的范围应参考所附权利要求连同这些权利要求有权要求的等效物的整个范围来确定。
如本文使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”被认为也包括复数形式，除非上下文另有明确的指示。还应当理解的是，当在本文中使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”指代所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。此外，本文使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意在作为区分不同要素的标签，并且可能不一定具有根据其数字标号的顺序含义。因此，本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制。
还应当注意，在某些可替代的实施方式中，所提到的功能/行为可以不以图中提到的顺序发生。例如，连续显示的两个图事实上可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/行为。
尽管以特定顺序描述了方法操作，但是应当理解，可以在所描述的操作之间执行其他操作，可以调整所描述的操作，使得它们在稍微不同的时间发生，或者所描述的操作可以分布在允许以与处理相关联的各种间隔发生处理操作的系统中。
各种单元、电路或其他部件可以被描述为或声称为“被配置成”或“可配置成”执行一项或更多项任务。在这样的上下文中，短语“被配置成”或“可配置成”用于通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行一个或更多个任务的结构(例如，电路)来暗示结构。这样，单元/电路/部件可以说被配置成执行任务，或者可配置成执行任务，即使当指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，不开启)时。与“被配置成”或“可配置成”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件——例如，电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。叙述单元/电路/部件“被配置成”执行一个或更多个任务，或者“可配置成”执行一个或更多个任务，明确地不打算针对该单元/电路/部件调用35U.S.C.112第6段。另外，“被配置成”或“可配置成”可以包括由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)操纵的通用结构(例如，通用电路)，用于以能够执行所讨论任务的方式操作。“被配置成”还可以包括使制造过程(例如，半导体制造设施)适用于制造适于实现或执行一个或更多个任务的设备(例如，集成电路)。“可配置成”明确地旨在不适用于空白介质、未编程的处理器或未编程的通用计算机、或未编程的可编程逻辑设备、可编程门阵列或其他未编程的设备，除非伴随有赋予未编程设备被配置成执行所公开功能的能力的编程的介质。
为了解释的目的，前面的描述参照具体实施例被描述。然而，上面的说明性讨论并不旨在是穷举的，或者将发明限制到所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变形是可能的。实施例被选择和描述，以便最好地解释实施例的原理和其实践应用，以从而使本领域中的其他技术人员能够如适合于所设想的特定用途那样最好地利用实施例和各种修改。因此，本实施例被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等效物内进行修改。

Claims (20)

1.[权利要求1-8覆盖了包括天线集群的电子/计算设备。]
一种装置，包括：
第一天线，所述第一天线被配置成接收射频信号；
第二天线，所述第二天线被配置成接收所述射频信号，其中，所述第二天线定位成与所述第一天线相距第一距离；
固态电介质材料，所述固态电介质材料布置在所述第一天线和所述第二天线之间，其中，所述固态电介质被配置成改变所述射频信号，以模拟在所述第一天线和所述第二天线之间的第二距离；和
处理设备，所述处理设备通信地耦合到所述第一天线和所述第二天线，所述处理设备用于：
基于所述固态电介质材料的类型，确定由所述第一天线接收的射频信号和由所述第二天线接收的射频信号之间的相位差。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二距离大于所述第一距离。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备还用于：
基于所述相位差，确定所述射频信号的源相对于所述装置的方向。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，为了确定所述射频信号的源的方向，所述处理设备还用于：
基于所述相位差，确定所述射频信号的到达角。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固态电介质材料被配置成通过减小所述射频信号的传播速度来改变所述射频信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，减小所述射频信号的传播速度模拟在所述第一天线和所述第二天线之间的所述第二距离。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第三天线，所述第三天线被配置成接收所述射频信号，其中，所述第三天线定位成与所述第一天线相距第三距离，并且其中所述处理设备还被配置成基于所述固态电介质材料的类型来确定由所述第一天线接收的所述射频信号和由所述第三天线接收的所述射频信号之间的第二相位差。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述相位差还基于所述固态电介质材料的介电常数来确定。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述相位差还基于所述射频信号的频率来确定。
[权利要求10-14仅覆盖了天线集群。]
10.一种装置，包括：
第一天线，所述第一天线被配置成接收射频信号；
第二天线，所述第二天线被配置成接收所述射频信号；和
固态电介质材料，所述固态电介质材料布置在所述第一天线和所述第二天线之间，其中，所述固态电介质材料被配置成通过将所述射频信号的传播速度减小确定的量来改变所述射频信号，以允许处理设备确定由所述第一天线接收的所述射频信号和由所述第二天线接收的所述射频信号之间的相位差。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，减小所述射频信号的传播速度模拟在所述第一天线和所述第二天线之间的第一距离。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，减小所述射频信号的传播速度提供了所述射频信号的到达角信息。
13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述确定的量基于所述固态电介质材料的介电常数。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述确定的量基于所述射频信号的频率。
[权利要求15-20是与权利要求1-9平行的方法权利要求]
15.一种方法，包括：
经由第一天线接收射频信号；
经由第二天线接收所述射频，其中：
所述第二天线定位成与所述第一天线相距第一距离；并且
固态电介质材料布置在所述第一天线和所述第二天线之间，其中，所述固态电介质材料被配置成改变所述射频信号，以仿真在所述第一天线和第二天线之间的第二距离；以及
基于所述固态电介质材料的类型，确定由所述第一天线接收的所述射频信号和由所述第二天线接收的所述射频信号之间的相位差。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二距离大于所述第一距离。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，还包括：
基于所述相位差，确定所述射频信号的源相对于所述装置的方向。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述射频信号的源的方向包括：
基于所述相位差，确定所述射频信号的到达角。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述固态电介质材料被配置成通过减小所述射频信号的传播速度来改变所述射频信号。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，减小所述射频信号的传播速度模拟在所述第一天线和所述第二天线之间的所述第二距离。
CN201880076347.0A 2017-12-13 2018-11-21 确定射频信号的到达角 Pending CN111406222A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762598323P 2017-12-13 2017-12-13
US62/598,323 2017-12-13
US15/938,452 2018-03-28
US15/938,452 US20190178972A1 (en) 2017-12-13 2018-03-28 Determining angle of arrival of a radio-frequency signal
PCT/US2018/062195 WO2019118144A1 (en) 2017-12-13 2018-11-21 Determining angle of arrival of a radio-frequency signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111406222A true CN111406222A (zh) 2020-07-10

Family

ID=66696067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880076347.0A Pending CN111406222A (zh) 2017-12-13 2018-11-21 确定射频信号的到达角

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190178972A1 (zh)
CN (1) CN111406222A (zh)
DE (1) DE112018006355T5 (zh)
WO (1) WO2019118144A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684406A (zh) * 2020-12-18 2021-04-20 Oppo广东移动通信有限公司 确定到达角的方法及其相关产品

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3787863A (en) * 1968-09-05 1974-01-22 Communication Equipment Works Radio angle measurement apparatus
US6246369B1 (en) * 1999-09-14 2001-06-12 Navsys Corporation Miniature phased array antenna system
US20060164317A1 (en) * 2003-02-01 2006-07-27 Qinetiz Limited Phased array antenna and inter-element mutual coupling control method
JP2007078632A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Denso Corp 車載用ナビゲーション装置
CN102590613A (zh) * 2012-03-14 2012-07-18 上海聚星仪器有限公司 一种射频信号到达时间差的测量方法及装置
US20130257672A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Htc Corporation Mobile device and antenna array therein
CN106654517A (zh) * 2008-11-20 2017-05-10 Rfid技术有限公司 射频应答器系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012709B1 (ko) * 2009-05-20 2011-02-09 국방과학연구소 위상비교 방향탐지기의 채널위상오차 제거 시스템 및 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3787863A (en) * 1968-09-05 1974-01-22 Communication Equipment Works Radio angle measurement apparatus
US6246369B1 (en) * 1999-09-14 2001-06-12 Navsys Corporation Miniature phased array antenna system
US20060164317A1 (en) * 2003-02-01 2006-07-27 Qinetiz Limited Phased array antenna and inter-element mutual coupling control method
JP2007078632A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Denso Corp 車載用ナビゲーション装置
CN106654517A (zh) * 2008-11-20 2017-05-10 Rfid技术有限公司 射频应答器系统
CN102590613A (zh) * 2012-03-14 2012-07-18 上海聚星仪器有限公司 一种射频信号到达时间差的测量方法及装置
US20130257672A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Htc Corporation Mobile device and antenna array therein

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684406A (zh) * 2020-12-18 2021-04-20 Oppo广东移动通信有限公司 确定到达角的方法及其相关产品
CN112684406B (zh) * 2020-12-18 2024-05-14 Oppo广东移动通信有限公司 确定到达角的方法及其相关产品

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019118144A1 (en) 2019-06-20
DE112018006355T5 (de) 2020-10-01
US20190178972A1 (en) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10627241B2 (en) Map-centric map matching method and apparatus
US9103863B2 (en) Method and apparatus for measuring a location of a terminal using magnetic field
US10319356B2 (en) Transducer array having a transceiver
CN112154330A (zh) 用于角度测量的系统和方法
CN110824425A (zh) 一种室内定位方法、装置及电子设备
US10394204B1 (en) Methods and systems for synthesis of a waveguide array antenna
WO2022127300A1 (zh) 确定到达角的方法及其相关产品
JP2005274300A (ja) 目標追尾装置
CN107390172B (zh) 一种无接触感知定位方法
CN107396311B (zh) 一种无接触感知定位方法
WO2018161681A1 (zh) 一种波束旁瓣抑制的方法及装置
CN112051575A (zh) 一种毫米波雷达与激光雷达的调整方法及相关装置
US9930462B2 (en) System and method for on-site microphone calibration
CN110716204B (zh) 一种充电桩结构识别方法和装置
US20160124073A1 (en) Wireless signal identification
CN111406222A (zh) 确定射频信号的到达角
JP5430172B2 (ja) 方位算出装置、方位算出装置の方位算出方法および方位算出プログラム
CN109541541B (zh) 一种室内三角定位精度修正方法及装置
WO2023134430A1 (zh) AoA估计方法、装置、基站、存储介质和计算机程序产品
CN111141952A (zh) 测试天线阵列产生的涡旋波的纯度的方法和装置
CN113055071B (zh) 多组阵列天线的切换方法及应用该方法的电子装置
US9816817B2 (en) Method for estimating location of user terminal using difference between true north and magnetic north and the user terminal thereof
JP2012225769A (ja) 位置測位システム
US20210349176A1 (en) Positioning system and method
CN110169088B (zh) 使用最近位置历史改善显示的用户位置的稳定性的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination