CN112103626B - 渐缩壁罩 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及渐缩壁罩。在示例中，描述了用于对电磁信号进行测向的系统和方法。该装置包括被配置为接收电磁能的第一天线。该装置还包括被配置为分开地接收电磁能的第二天线。该装置还包括罩，罩位于第一天线的接收路径中，其中，罩被配置为引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移。该装置包括一个或更多个无线电接收器，以独立于天线接收信号。另外，测向装置包括处理器，处理器被配置为基于第一天线接收到的电磁能的相位与第二天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。

Description

渐缩壁罩
技术领域
本公开的实施方式总体上涉及天线罩。更具体地，本公开的实施方式涉及用在到达方向系统中的天线罩结构。
背景技术
在诸如通过移动电话进行的通信这样的应用以及雷达系统中，常常使用电磁波进行远程通信和测向。在某些情形下，可能期望的是无线电系统测量到达角，以确定电磁波正从哪个方向传播。常规的到达方向系统使用天线阵列来接收到来的电磁波，并且基于各种天线元件之间的接收到的信号的相位差来确定到达方向。在飞行器上，许多测向系统利用安装在机身象限上的天线，诸如军用飞行器上使用的雷达预警系统。
天线阵列可包括罩。罩是被设计用于物理上保护天线的结构。罩常常被设计成在天线阵列的工作频率下几乎无损于电磁能。
发明内容
在一个示例中，描述了一种用在到达方向系统中的测向装置。该装置包括被配置为接收电磁能的第一天线。该装置还包括被配置为接收电磁能的第二天线。该装置还包括罩，罩位于第一天线的接收路径中，其中，罩被配置为引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移。另外，该装置包括被配置为从第一天线和第二天线接收信号的无线电接收器。另外，测向装置包括处理器，处理器被配置为基于第一天线接收到的电磁能的相位与电磁接收器接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。
在另一示例中，描述了一种确定到达角的方法。该方法包括通过第一天线接收电磁能，其中，电磁能穿过罩，之后被第一天线接收。另外，作为该方法的一部分，罩引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移。另外，该方法包括通过第二天线分开地接收电磁能。另外，该方法包括由处理器基于第一天线接收到的电磁能的相位与第二天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。
在另一示例中，描述了一种用在到达方向系统中的测向装置。该测向装置包括被配置为接收电磁能的第一双圆锥天线。该测向装置还包括被配置为分开地接收电磁能的第二双圆锥天线。第二双圆锥天线具有与第一双圆锥天线相同的几何形状，在工作频率下的高度均为二分之一波长，其圆锥角为0至90度，这取决于所期望的工作带宽。另外，第一双圆锥天线的相位中心处于与第二双圆锥天线的相位中心相距的距离为工作频率的二分之一波长的位置处。该测向装置还包括罩，罩位于第一双圆锥天线的接收路径中，其中，罩被配置为引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移。另外，测向装置包括处理器，处理器被配置为基于第一双圆锥天线接收到的电磁能的相位与第二双圆锥天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。
已讨论的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现或者可在其他实施方式组合，可参照以下描述和附图发现这些方面的其他细节。
附图说明
在所附的权利要求书中阐述了被认为是例示性实施方式的特点的示例新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对本公开的例示性实施方式的详细描述，将最好地理解例示性实施方式以及优选的使用模式、其他目的及其描述，其中：
图1例示了根据示例实施方式的框图。
图2例示了根据示例实施方式的示例罩。
图3例示了根据示例实施方式的另一示例罩。
图4例示了根据示例实施方式的另一示例罩。
图5例示了根据示例实施方式的示例天线对和罩。
图6示出了根据示例实施方式的操作到达方向系统的示例方法的流程图。
具体实施方式
现在，下文将参照附图更详细地描述所公开的实施方式，在附图中示出了所公开实施方式中的一些而并非全部。事实上，可描述几个不同的实施方式并且这些实施方式不应该被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，描述这些实施方式，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。
本系统可被用于确定到来的电磁(例如，无线电)波的到达角。与诸如军用飞行器上使用的雷达预警系统这样的常规测向系统不同，本公开涉及紧凑的并且提供高度测向精度的测向系统。
本公开使用位置靠近的两根天线，其中一根天线被特别设计的罩覆盖，而不依赖于如用于确定到来信号的到达角的常规系统一样的被安装成间隔得远的天线阵列或天线。本公开的罩引起接收到的信号中的基于角度的相位和/或幅度失真。因此，通过比较从两根天线接收到的信号，系统可基于由第二天线接收到的信号中的由罩引起的信号失真来确定到达角。由于罩引起的失真，并且通过选择适当的天线，这两根天线可被彼此相对靠近地放置，以使相位测量误差最小化。在常规的到达方向系统中，可需要天线(或阵列中的多根天线)之间的较大间隔来确定接收到的信号之间的相位差。
在一些示例中，罩可通过罩壁的材料的变化而引起相位和/或幅度失真，材料的变化造成介电常数基于穿过罩的视角而变化。在另一示例中，通过使罩具有渐缩壁厚度，罩可引入相位和/或幅度失真。在又一示例中，通过使罩具有印刷在罩上的图案(图案基于在罩上的位置引起介电常数的有效变化)，罩可引入相位和/或幅度失真。
在再一示例中，罩可被附接或联接到造成罩移动的电动机、致动器或其他装置。罩的移动可造成罩的角介电常数随时间变化，这有助于或者提高到达方向计算的准确性。
在实际应用中，本到达方向系统可被安装在飞行器上的具有360度视野的位置处，诸如下部机身或垂直尾翼尖。它也可被安装在建筑物、塔、太空交通工具、海上交通工具或地面交通工具上。到达方向系统可能能够确定到来的电磁能的角位置。在一些示例中，到来的电磁能可以是或包括来自另一飞行器、航天器、海船或地面的雷达无线电信号。因此，本到达方向系统可辅助确定到另一飞行器的方向。
在另一实际应用中，本到达方向系统可被安装在交通工具、移动装置或其他结构上的具有朝向天空视野的位置处。到达方向系统可能能够确定到来的电磁能的角位置。在一些示例中，到来的电磁能可以是或包括来自用于全球定位的卫星的信号。因此，本到达方向系统可辅助确定信号正从其预期方向而不是从错误源到达。
现在参照附图，图1例示了包括两根天线(第一天线102A和第二天线102B)的测向系统100的示例。第一天线102A可具有罩104A，罩104A被安装在到来的电磁能106可被接收的方向上。第一天线102A和第二天线102B二者可被配置为分开地接收到来的电磁能106。第二天线102B用作相位参考，天线102A接收到的信号与该相位参考进行比较。
在大多数示例中，第一天线102A和第二天线102B可以是具有相同几何形状的天线。示例包括半波长偶极子或双圆锥天线、贴片天线、四分之一波长单极或圆锥天线、诸如喇叭和碟形天线这样的孔径天线、同轴共线性天线以及任何其他的天线几何形状。可期望的是，两根天线在所期望的视野内具有相同的增益和相位性能，并且这是通过使用一对相同的天线来方便地提供的。在某些情况下，可能期望的是，第一天线102A和第二天线102B二者是半波长偶极子或双圆锥天线，因为这些天线具有全向辐射场型，在宽仰角范围内(对于偶极子，大致80度)内具有良好的增益和宽的带宽，因此可用于绕地平线的一系列有用仰角范围内的所有方位方向上的到达方向。半波长偶极子和双圆锥天线另外的优点是，能够靠近地前后放置在一起，使得各自驻留在另一个的静区中(即，天线没有从其中接收到信号的区域)，由此通过为相撞电磁波消除路径长度差来减少耦合干扰并提高相位检测精度。在一对双锥形或偶极子前后布置的情况下，天线可间隔开四分之一波长，即在工作中心频率下从每根天线的馈电点计算。
另外，第一天线102A和第二天线102B可以是四分之一波长单极天线或圆锥天线，因为这些天线在天线平面上方或下方的单个半球中的宽角度范围内具有良好的全向覆盖范围。使用单极系列的地平面天线的缺点是，当被靠近放置时，单极子将表现出较高的耦合，这造成测量的不确定性，并且它们难以布置在一处，因为它们没有像偶极子天线一样的静区。在某些情况下，对于诸如GPS这样的太空或高海拔操作，可能有利的是，使用地平面相关天线用于天线102A和天线102B，或者选择诸如螺旋或绕杆式天线这样的具有半球形图案的电线，并且将它们分开一半波长地并排放置，以在整个半球内提供侧向能力。
在一些其他示例中，第一天线102A和第二天线102B可以是不同种类的天线。例如，第一天线102A可以是圆锥天线，并且第二天线102B可以是简单的单极子、其他天线元件或更通用的电磁接收器。
基于所期望的使用情况，第一天线102A和第二天线102B接收的信号的频率可以变化。作为一个示例，第一天线102A和第二天线102B可被配置为接收频率在8吉赫兹(GHz)和12GHz之间的信号。在其他示例中，取决于系统被设计用于接收的无线电波的类型，也可使用不同的频带。
罩104A可位于第一天线102A的接收路径中并被成形，其中，到来的电磁能的全部(或大部分)穿过罩，之后被第一天线102A接收。在第一天线102A是双圆锥或偶极天线的示例中，罩可具有中空圆柱形状，第一天线102A位于该中空圆柱形状中。在其他示例中，罩104A可具有覆盖第一天线102A的平坦形状。另外，在其他示例中，罩104A可具有覆盖第一天线102A的圆顶形状。罩104A的其他形状也是可能的。
在一些示例中，测向系统100可包括两个罩(罩104A和第二罩104B)，第二罩104B覆盖第一天线102A和第二天线102B二者。在该示例中，第二罩104B可位于第一天线102A和第二天线102B二者的接收路径中，其中，到来的电磁能106的全部(或大部分)穿过第二罩104B，之后被第一天线102A和第二天线102B接收。另外，在该示例中，第二罩104B可被设计为在到来的电磁能106中没有引入任何失真。因此，第二天线102B可接收已穿过第二罩104B的到来的电磁能106，并且第一天线102A可接收已穿过第二罩104B和罩104A的到来的电磁能106。
如先前所讨论的，罩104A可通过罩104A的各种不同结构和材料特性来引入相位和/或幅度失真，所述各种不同结构和材料特性包括：罩的材料变化(所述材料变化造成罩104A的介电常数基于罩104A上的位置而变化)，罩104A具有锥形宽度，或者罩104A具有在罩104A上的印刷图案(所述印刷图案基于罩上的位置引起介电常数的有效变化。在各种其他示例中，罩104A也可基于其他结构和材料特性引入失真。
第一天线102A和第二天线102B可分别联接到第一接收器前端108A和第二接收器前端108B。第一接收器前端108A和第二接收器前端108B可被配置为对相应天线接收到的信号进行下变频。例如，第一天线102A和第二天线102B可被配置为接收频率在8Ghz和12GHz之间的信号，并且相应接收器前端可将接收到的信号下变频成较低频率和/或基带，以便进一步处理。尽管第一接收器前端108A和第二接收器前端108B被示为两个不同的部件，但在一些示例中，它们被集成在一起作为单个部件，该单个部件有可能还集成了其他部件(诸如，信号处理器110和/或到达角处理器112)。
信号处理器110可被配置为确定相位差、幅度差，和/或对来自相应接收器前端(第一接收器前端108A和第二接收器前端108B)的下变频后的基带信号执行快速傅立叶变换(FFT)。在一些系统中，信号处理器110可包括进行处理以通过对FFT变换后的时域信号进行多普勒频移分析，不仅确定信号的到达角，而且确定信号源的方向和信号的速度。
信号处理器110的输出可被馈送到到达角处理器112。到达角处理器112可被配置为接收信号处理器110的输出并且生成到达角估计输出114。到达角估计输出114可被其他系统使用。例如，警报系统可向飞行员警告到达角估计输出114，因此飞行员知道到来的电磁信号正来自的方向。
在一些示例中，到达角处理器112可能能够从数据存储装置(未示出)读取数据。数据存储装置可包括关于由罩104A引起的角度失真的信息。处理器可使用该数据并且对从第一天线102A和第二天线102B接收到的信号执行关联，以确定第一天线102A接收的到来的电磁能106的角度。更具体地，在一些示例中，到达角处理器112可将关于第二天线102B接收到的信号的数据用作参考信号。到达角处理器112可比较第一天线102A接收到的信号与第二天线102B接收到的信号之间的相对相位差。到达角处理器112可响应地结合数据存储装置中的数据使用该相对相位信息，以确定到达角。
在另一示例中，到达角处理器112可使用相对幅度信息，而不是使用相对相位信息。在这种情形下，罩可被配置为基于到达角来提供幅度失真，而非引起相位失真。在一些其他示例中，罩可提供相位失真和幅度失真二者，并且到达角处理器112可使用来自第一天线102A和第二天线102B的相位和幅度信息二者来确定到达角。
在一些示例中，信号处理器110的功能和到达角处理器112的功能二者可由同一通用计算处理器来实现，所述同一通用计算处理器执行指令以实现给定功能。在其他示例中，信号处理器110和到达角处理器112可以是不同的处理器。例如，信号处理器110和到达角处理器112二者可以是诸如专用集成电路(ASIC)处理器这样的定制处理器。
图2例示了根据示例实施方式的罩200的示例。罩200可被配置为在各个角度提供相位和/或幅度失真。如图2中所示，罩可以是中空圆柱形。中空中心部分的直径可足够宽，以使天线(诸如，图1的第一天线102A)放置在罩200的内部。虽然罩200具有中空圆柱形，但是根据不同的应用，它也可采用其他形状。
如图2中所示，罩200包括36个用第一代表性段202A和第二代表性段202B指示的不同段。因为整个圆柱体为360度，所以罩200的36个段中的每个段都可构成10度的罩200。每个段都可由介电常数与每个其他段的介电常数不同的材料制成。在一些示例中，罩的介电常数可在大致1值至约4.5之间变化。介电常数可使穿过罩的电磁能的相位和/或幅度失真。所期望介电常数的上下极值是由设计人员基于罩周围所期望的角分辨率和每个增量所期望的相位差确定的，每个增量取决于无线电接收器和信号处理器准确测量相位差的能力。可使用惯例针对可接受介电常数范围进行工程设计的常见材料包括各种复合泡沫、尼龙粉末、玻璃纤维层压件或者具有设计制造的介电芯和面板的夹心结构，所述介电芯诸如蜂窝状、开孔或闭孔泡沫、销拉挤泡沫或其他夹心类型，所述面板可包括玻璃纤维、Astroquartz或其他预浸料。
尽管罩200具有36个段，但是取决于所期望到达角分辨率，也可使用更多或更少的段。另外，在一些示例中，每个段都可没有与每个其他段相同的角宽度。例如，在可期望更精确的到达角计算的区域中，段可能窄。在一些其他示例中，段的数量可受到诸如工程介电常数材料制造这样的制造公差的限制。另外，可基于各种罩的实验测试来限制段的数量。基于到达角测量的可靠性，可能期望使用更宽的段。
在一些其他示例中，分段的罩也可被制成诸如平面罩、圆顶罩、球形罩、圆锥形罩或其他形状这样的其他形状，并且具有与这里所描述相同的功能。
图3例示了根据示例实施方式的罩300的另一示例。罩300可被配置为在各个角度提供相位和/或幅度失真。如图3中所示，罩可以是具有渐缩壁厚度的中空圆柱形。中空中心部分的直径可足够宽，以使天线(诸如，图1的第一天线102A)放置在罩300的内部。虽然罩300具有中空圆柱形，但是根据不同的应用，它也可采用其他形状。
如图3中所示，罩300包括渐缩形状。渐缩形状造成罩300具有基于角度而变化的壁厚度。例如，渐缩形状是由于罩300的壁的厚度沿着罩300的螺旋逐渐变窄而产生的。形成罩300的材料在整个材料中可具有恒定的介电常数。在一些示例中，罩壁的介电常数的范围可在大致1至约4.5的范围内，但是可具有制造方法所允许的和应用所期望的任何介电常数范围。
介电常数可使穿过罩的电磁能的相位和/或幅度失真。因罩引入到来的电磁能的失真量可与电磁能穿过的罩的厚度成正比。因此，较厚部分可比较薄部分引入更大的失真。
在一些示例中，如图3中所示，罩300可包括间隙302。间隙302是未被罩覆盖的角区域，并且等同于相对介电常数1。在一些示例中，可省略间隙302。
另外，罩300可采取非渐缩的形状。确切地，罩300可具有包括台阶图案的形状。每个台阶都可具有预定的角宽度。类似于图2的罩200，罩300包括36个不同台阶，每个台阶为10度宽。在各种不同的台阶示例中，也可使用更多或更少的台阶。另外，在一些示例中，每个台阶都可与每个其他台阶不具有相同的角宽度。例如，在可期望更精确的到达角计算的区域中，台阶可能窄。在一些其他示例中，台阶的数量可受到诸如材料制造这样的制造公差的限制。另外，可基于各种罩的实验测试来限制台阶的数量。基于到达角测量的可靠性，可能期望使用更宽的台阶。
在一些其他示例中，渐缩(或台阶状)罩也可被制成诸如平面罩、圆顶罩、球形罩、圆锥形罩或另外其他形状这样的另外其他形状，并且具有与这里所描述相同的功能。
图4例示了根据示例实施方式的罩400的另一示例。罩400可被配置为在各种角度提供相位和/或幅度失真。如图4中所示，罩400可以是具有一组图案化表面402的中空圆柱形。中空中心部分404的直径可足够宽，以使天线(诸如，图1的第一天线102A)放置在罩400的内部。虽然罩400具有中空圆柱形，但是根据不同的应用，它也可采用其他形状。
如图4中所示，罩400包括一组图案化表面402，几何图案位于图案化表面402上。这组图案化表面402被设计成具有分布式电容，该分布式电容造成罩400具有基于角度而变化的介电常数。形成罩400的材料在整个材料中可具有恒定的介电常数，但是由于这组图案化表面402，有效介电常数可基于角度而变化。图案化表面可造成每个扇区(即，两个片材之间的角区域)内的相应电容，并且造成每个扇区具有其自身的有效介电常数。每个区域内的有效介电常数可与每个其他区域不同。在一些示例中，形成罩的材料的介电常数可以是大致1至约4.5。介电常数可使穿过罩的电磁能的相位和/或幅度失真。
在一个示例中，可通过蚀刻铜，通过加成制造或通过其他工艺来在每组图案化表面402上形成几何图案。图4中示出的每组图案化表面402上的几何图案是示例图案，但是也可使用其他形状和设计。可使用各种不同的图案，从而在用于产生相位偏移的角段中产生与净频率无关的恒定有效介电常数。
在其他一些示例中，可使用加成制造在罩内创建桁架系统，该桁架系统会随着桁架远离罩的中心而变得越来越密，从而在用于创建相位偏移的每个角段中产生与净频率无关的恒定有效介电常数。
在一些示例中，罩400可具有多个表面，每个表面都具有相应的图案。罩400的每组图案化表面402都可具有相关的图案，用导电的、电阻或铁性油墨印刷该图案，或者该图案被印刷在粘附到罩的基板上，该基板诸如为聚酰亚胺膜。印刷的图案可基于罩上的位置引起介电常数的有效变化。在其他示例中，可使用加成制造工艺来形成罩400，并且可通过在加成制造工艺期间形成图案来创建图案。尽管罩400被示出为具有图案402，但是也可使用其他图案。另外，图案化表面中的每个表面都可具有相似的图案，但是可调节印刷的尺寸，以为相应角区域提供所期望的相移。
在一些示例中，每组图案化表面402都可围绕罩400的圆周连续地变化。在一些其他示例中，每组图案化表面402都可例如围绕罩400的圆周递增地变化，例如，每组图案化表面402可每隔10度地定位，每组图案化表面都具有尺寸不同的图案，以提供不同的介电常数。在一些其他示例中，该组图案化表面402可按不相等的增量间隔开。例如，在可期望更精确的到达角计算的区域中，该组图案化表面402的增量可能窄。在一些其他示例中，该组图案化表面402的增量可受到诸如印刷或加成制造公差或角间隔公差这样的制造公差的限制。另外，可基于各种罩的实验测试来限制该组图案化表面402的增量。基于到达角测量的可靠性，可能期望使用更宽的增量。
在一些其他示例中，图案化的罩也可被制成诸如平面罩、圆顶罩、球形罩、圆锥形罩或另外其他形状这样的其他形状，并且具有与这里所描述相同的功能。
图5例示了双圆锥天线的示例天线对。第一双圆锥天线包括顶段502A和底段502B，并且第二双圆锥天线包括顶段502C和底段502D。根据示例实施方式，第一双圆锥天线位于罩504内。图5可示出用于诸如图1中示出的系统这样的系统的第一天线、第二天线和罩504的配置。第一天线(即，顶段502A和底段502B)可对应于图1的第一天线102A，并且第二天线(即，顶段502C和底段502D)可对应于图1的第二天线102B。另外，罩504可对应于图1的罩104A。
第一天线可具有罩504，罩504被安装在电磁能在被第一天线接收之前将穿过罩504的位置处。第二天线可被配置为分开地接收电磁能，而电磁能没有穿过罩504。如先前讨论的，罩504可位于第一天线的接收路径中并被成形，其中，到来的电磁能的全部(或大部分)穿过罩，之后被第一天线接收。在操作期间，第一天线可位于罩504的中央中空部分内。第一天线由天线馈送结构506A驱动。天线馈送结构506A可被配置为经由同轴电缆或其他导管将天线502A接收到的信号传送到接收器前端，诸如第一接收器前端108A。对于第二天线，将存在相似馈送结构506B，从而经由同轴电缆或其他装置将第二天线连接到第二无线电接收器。
在一些示例中，如图5中所示，第一天线和第二天线可以是诸如图5中示出的双圆锥天线这样的具有相似几何形状的天线。其他示例天线几何形状包括贴片天线、偶极子天线、同轴共线性天线、单极天线和任何其他天线几何形状。如先前相对于图1讨论的，取决于到达方向应用，可使用不同的天线设计。
在一个应用中，第一天线和第二天线二者都是双圆锥天线，因为双圆锥天线(如偶极子)具有大体环形全向辐射场型，因此可用于在宽仰角范围内进行全向检测，在绕水平线的+/-35至+/-40度内具有标称3dB波束宽度。如图5中所示，第一天线和第二天线可被配置为从同一平面接收信号。第一天线和第二天线的布置可被称为双圆锥天线。双圆锥天线具有两个天线元件(即，顶段502A和底段502B)，这两个天线元件被取向为馈源在相互彼此靠近的位置处，诸如，在天线馈送结构506A处，其中，上天线元件和下天线元件指向不同方向。双圆锥天线可使第一天线(即，顶段502A和底段502B)和第二天线(即，顶段502C和底段502D)能够相互非常靠近地定位；例如，每根天线的相位中心可仅彼此相隔工作频率(或给定带宽中的工作频率)下的四分之一波长。
在一些其他示例中，第一天线和第二天线可以各自是不同种类的天线。例如，第一天线可以是双圆锥天线，并且第二天线可以是简单的单极子、其他天线元件或更通用的电磁接收器。
基于所期望的使用情况，第一天线和第二天线接收的信号的频率可以变化。作为一个示例，第一天线和第二天线可被配置为接收频率在8GHz和12GHz之间的信号。在其他示例中，也可使用不同的频带。可根据给定的工作频率来缩放第一天线和第二天线的尺寸。
在一些示例中，测向系统500可包括两个罩(罩504和第二罩(在图5中未示出，但是对应于图1的第二罩104B))，第二罩覆盖第一天线和第二天线二者。在该示例中，第二罩也可位于第一天线和第二天线的接收路径中，其中，到来的电磁能的全部(或大部分)穿过罩，之后被第一天线和第二天线接收。另外，在该示例中，第二罩可被设计为在到来的电磁能中没有引入任何失真(或者引入最小的失真)。因此，第二天线可接收已穿过第二罩的到来的电磁能，并且第一天线可接收已穿过第二罩和罩504的到来的电磁能。
如先前所讨论的，罩504可通过罩104A的各种不同结构和材料特性来引入相位和/或幅度失真，所述结构和材料特性包括：罩的材料变化(该材料变化造成罩的介电常数基于罩上的位置而变化)，罩具有渐缩宽度，并且罩具有在罩上的印刷图案(该印刷图案基于罩上的位置造成介电常数的有效变化。在各种其他示例中，罩也可基于其他结构和材料特性引入失真。
在又一示例中，罩504可被附接到造成罩504的移动的电动机、致动器或其他装置。罩504的移动可造成罩的角介电常数随时间变化而变化，这有助于到达方向计算。例如，处理器可得知罩504正在旋转的速度。通过得知罩的旋转速度以及第一天线接收到的信号与第二天线接收到的信号之间的相位和/或幅度差，处理器可能能够确定接收到的电磁信号的到达角。
图6示出了根据示例实施方式的操作到达方向系统的示例方法的流程图。方法600可与图1至图5中示出的系统一起使用或通过该系统实现。在某些情形中，装置和/或系统的部件可被配置为执行功能，使得部件被实际配置和构造(利用硬件和/或软件)以使得能够有这种性能。在其他示例中，装置和/或系统的部件可被布置为诸如以特定方式操作时适合于、能够或适于执行功能。方法600可包括框602-606中的一个或更多个所例示的一个或更多个操作、功能或动作。另外，各框可基于所期望的实现方式被组合成更少的框，被划分成另外的框和/或被去除。
应当理解，对于本文中公开的该处理和方法以及其他处理和方法，流程图示出了当前实施方式的一种可能实现方式的功能和操作。如本领域的技术人员将合理理解的，替代实现方式被包括在本公开的示例实施方式的范围内，其中，可根据所涉及的功能不按所示出或讨论的顺序(包括基本上同时或按相反的顺序)执行功能。
在框602中，方法600包括通过第一天线接收电磁能，其中，电磁能穿过罩，之后被第一天线接收，并且其中，罩引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移。在一些示例中，第一天线可以是圆锥天线，该圆锥天线被配置为从给定平面接收频率在8吉赫兹与12吉赫兹之间的电磁能。在一些附加示例中，在框602中，罩还可引起幅度偏移，或者相位和幅度偏移二者。
在一些示例中，在框602中，因罩具有渐缩宽度，罩可引起相移或幅度偏移。在一些其他示例中，在框602中，因使用基于罩的位置而变化的罩的介电常数，罩可引起相移或幅度偏移。在一些附加示例中，在框602中，因具有罩上的印刷图案或形成罩的多个段(其中，每个段都具有相应的介电常数)，罩可引起相移或幅度偏移。另外，框602还可包括通过使用电动机来旋转罩。
在框604中，方法600包括通过电磁接收器分开地接收电磁能。在一些示例中，电磁接收器可以是第二天线。第二天线可以是具有与第一天线相同的几何形状的圆锥天线。在框604中，电磁接收器可被配置为从给定平面接收频率在8吉赫兹与12吉赫兹之间的电磁能。在一些示例中，在框604中，通过第一天线接收的所述电磁能处于与通过第二天线接收的所述电磁能相距的距离等于工作频率的四分之一波长的位置处。
在框606中，方法600包括由处理器基于第一天线接收到的电磁能的相位与电磁接收器接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。如先前相对于图1讨论的，处理器可接收代表第一天线和无线电接收器接收到的信号的数据。处理器可使用代表信号的数据和所存储的与罩相关的数据来确定电磁能的接收角度。
在一些示例中，处理器可确定第一天线接收到的电磁能的相位与电磁接收器接收到的电磁能的相位之间的相位差，以确定相位偏移。相位偏移可以是基于因罩引入的角度相关的相位失真。处理器可包括罩的角度和关联的相位失真的查找表。
在一些示例中，处理器可确定第一天线接收到的电磁能的幅度与电磁接收器接收到的电磁能的幅度之间的幅度差，以确定幅度偏移。幅度偏移可以是基于因罩引入的角度相关的幅度失真。处理器可包括罩的角度和关联的幅度失真的查找表。
在一些示例中，处理器可通过确定频移以确定接收到的信号的源是否正在移动以及以什么方向和速度移动来执行多普勒(Doppler)频率处理。
所描述的示例方法和系统可通过降低在测向系统中使用的部件的复杂度和物理尺寸二者来改善测向系统。已出于例示和描述的目的给出了对不同有利布置的描述，并且该描述并不旨在是排他性的或者限于所公开形式的实施方式。许多修改形式和变化形式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，不同的有利实施方式可描述与其他有利实施方式相比不同的优点。选择和描述所选择的一个实施方式或多个实施方式，以便最佳地说明实施方式的原理、实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开有进行了适于所料想特定使用的各种修改形式的各种实施方式。

Claims (18)

1.一种测向装置，该测向装置包括：
第一天线，其被配置为接收电磁能；
第二天线，其被配置为接收电磁能；
罩，其位于所述第一天线的接收路径中并被成形为仅覆盖所述第一天线，其中，所述罩被配置为引起基于所述接收路径的角位置而变化的预定相移；
无线电接收器，其被配置为从所述第一天线和所述第二天线接收信号；以及
处理器，所述处理器被配置为基于所述第一天线接收到的电磁能的相位与所述第二天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。
2.根据权利要求1所述的测向装置，其中，所述第一天线与所述第二天线具有相同的几何形状。
3.根据权利要求2所述的测向装置，其中，所述第一天线和所述第二天线是双圆锥天线。
4.根据权利要求1所述的测向装置，其中，所述第一天线的相位中心处于与所述第二天线的相位中心相距的距离大致等于工作频率的四分之一波长的位置。
5.根据权利要求1所述的测向装置，其中，所述罩具有渐缩壁厚度。
6.根据权利要求1所述的测向装置，其中，所述罩具有基于所述罩上的位置而变化的介电常数。
7.根据权利要求6所述的测向装置，其中，所述介电常数基于以下中的一者：所述罩上的印刷图案；以及形成所述罩的多个段，并且其中，每个段都具有相应的介电常数。
8.根据权利要求1所述的测向装置，所述测向装置还包括被配置为提供所述罩的旋转的电动机。
9.根据权利要求1所述的测向装置，其中，电磁能的频率在8吉赫兹与12吉赫兹之间。
10.一种确定到达角的方法，该方法包括以下步骤：
通过第一天线接收电磁能，其中，电磁能穿过罩，之后被所述第一天线接收，并且其中，所述罩仅覆盖所述第一天线并引起基于接收路径的角位置而变化的预定相移；
通过第二天线分开地接收电磁能；以及
由处理器基于所述第一天线接收到的电磁能的相位与所述第二天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的所述到达角。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一天线与所述第二天线具有相同的几何形状。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，执行通过所述第一天线接收电磁能的步骤的位置与执行通过所述第二天线接收所述电磁能的步骤的位置相距的距离等于工作频率的四分之一波长。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括通过使用所述罩的渐缩壁厚来引起所述相移。
14.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括通过使用所述罩的基于所述罩的位置而变化的介电常数来引起所述相移。
15.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括提供以下中的一者：所述罩上的印刷图案；以及形成所述罩的多个段，其中，每个段都具有相应的介电常数。
16.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括通过使用电动机旋转所述罩。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，接收到的所述电磁能的频率在8吉赫兹与12吉赫兹之间。
18.一种测向装置，该测向装置包括：
第一双圆锥天线，其被配置为接收电磁能；
第二双圆锥天线，其被配置为分开地接收电磁能，其中：
所述第二双圆锥天线具有与所述第一双圆锥天线相同的几何形状；
所述第一双圆锥天线的相位中心处于与所述第二双圆锥天线的相位中心相距的距离为工作频率的四分之一波长的位置处；以及
罩，其位于所述第一双圆锥天线的接收路径中并被成形为仅覆盖所述第一双圆锥天线，其中，所述罩被配置为引起基于所述接收路径的角位置而变化的预定相移；以及
处理器，其被配置为基于所述第一双圆锥天线接收到的电磁能的相位与所述第二双圆锥天线接收到的电磁能的相位的比较来确定电磁能的到达角。
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