CN114597649A - 天线系统及其波达方向估计方法、传感器、设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线系统及其波达方向估计方法、传感器、设备，所述方法包括：天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号，包括通过单一馈电端口馈电并发射无线电信号，和通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号；其中，通过调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致；天线系统接收目标物体反射的第一无线电信号；根据第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角。本发明通过设置馈电开关而不是增加天线的数量来增加相位中心，相对而言可以节约天线排布所占的面积，而相位中心的增加可以提高波达方向估计的空间分辨率。

Description

天线系统及其波达方向估计方法、传感器、设备

技术领域

本发明涉及天线，特别是涉及一种天线系统，还涉及一种天线系统的波达方向估计方法，一种封装天线(AiP)，一种传感器，一种无线电器件，一种设备，一种雷达系统。

背景技术

在通信和雷达系统中，波达方向(Direction Of Arrival)估计是一项重要的工作。一个信源有很多可能的传播路径和到达角，如果几个发射机同时工作，每个信源在接收机处形成潜在的多径分量。因此，接收天线能估计出这些到达角就显得很重要，目的是估计出哪个发射机在工作以及发射机所处的方向，理论上这种估计只需要两个接收阵元就可以确定辐射源的位置，但实际中，由于受到角度分辨率、多径和噪声限制，所需接收阵元通常要多于两个。

增加接收阵元的数量可以提高波达方向估计的空间分辨率。增加接收阵元通常意味着增加天线数量，因此会增加天线系统总体占用的面积。

发明内容

基于此，有必要提供一种天线系统的波达方向估计方法，能够兼顾天线占用面积和波达方向估计的空间分辨率。

一种天线系统的波达方向估计方法，所述天线系统包括第一天线单元，所述第一天线单元包括至少两个馈电端口，所述方法包括：所述天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号，包括通过单一馈电端口馈电并发射无线电信号，和通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号；其中，通过调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与所述第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致；所述天线系统接收目标物体反射的第一无线电信号；根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角。

上述天线系统的波达方向估计方法，第一天线单元在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号，可以形成不同的相位中心，接收天线接收目标物体反射的第一无线电信号，相当于通过时分复用的方式形成虚拟天线阵列，这些相位中心不同的天线工作模式组成虚拟天线阵列中的一些行(或者列)，并根据这些不同相位中心的无线电信号进行波达方向估计，因此一个第一天线单元可以形成多个不同的相位中心(根据排列组合原理，对于n个馈电端口的第一天线单元最多可以形成2ⁿ-1个相位中心)，相位中心越多，组成的虚拟阵列的阵元数量越多，对于解角精度越有利。通过切换馈电端口馈电而不是增加天线的数量来增加相位中心，相对而言可以节约天线排布所占的面积。

在其中一个实施例中，所述通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号的步骤中，同时馈电的各馈电端口两两间的馈电相位差为180度的整数倍。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角的步骤包括：根据所述第一无线电信号的波长、所述天线系统相邻的接收天线的间距及所述天线系统相邻的接收天线的相位差计算所述波达角。

在其中一个实施例中，所述第一天线单元包括第一馈电端口和第二馈电端口，所述天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号的步骤包括：所述第一天线单元通过第一馈电端口馈电并发射无线电信号；所述第一天线单元通过第二馈电端口馈电并发射无线电信号；所述第一天线单元通过第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电并发射无线电信号，且第一馈电端口和第二馈电端口的馈电相位差为180度。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角的步骤包括得到俯仰角。

还有必要提供一种天线系统。

一种天线系统，包括：第一天线单元，包括至少两个馈电端口；馈电控制模块，用于控制所述第一天线单元当前通过哪些馈电端口进行馈电，所述馈电控制模块能够控制至少两个馈电端口同时馈电；辐射方向调整模块，用于调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与所述第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致。

上述天线系统，能够控制单一馈电端口馈电并发射无线电信号，以及控制至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号，因此在不同的馈电端口馈电时，以及不同的馈电端口组合馈电时，可以形成不同的相位中心。通过切换馈电端口馈电而不是增加天线的数量来增加相位中心，相对而言可以节约天线排布所占的面积。

在其中一个实施例中，所述辐射方向调整模块用于将同时馈电的各馈电端口两两间的馈电相位差调整为180度的整数倍。

在其中一个实施例中，所述第一天线单元包括第一馈电端口和第二馈电端口，所述馈电控制模块用于在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第一馈电端口馈电，在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第二馈电端口馈电，及在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电；所述辐射方向调整模块用于在所述第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电时，将第一馈电端口和第二馈电端口的馈电相位差调整为180度。

在其中一个实施例中，所述第一馈电端口和第二馈电端口关于所述第一天线单元的物理中心对称。

在其中一个实施例中，所述第一天线单元还包括多个贴片和与各所述贴片连接的传输线，所述第一馈电端口设于所述传输线与一贴片的交接处，所述第二馈电端口设于所述传输线与另一贴片的交接处。

还有必要提供一种封装天线，包括如前述任一实施例所述的天线系统。

还有必要提供一种无线电器件，包括：如前述任一实施例所述的天线系统；以及信号处理模块；其中，所述信号处理模块通过所述天线系统接收回波信号，并对所述回波信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于根据所述第一无线电信号进行波达方向估计，得到波达角。

还有必要提供一种传感器，包括：

至少一根发射天线，各所述发射天线上设置有两个馈电端口，所述发射天线用于发射无线电信号；至少两根接收天线，用于接收所述无线电信号被目标反射所形成的回波信号；以及信号处理模块，用于对所述回波信号进行信号处理以获取所述目标的角度参数。

在其中一个实施例中，至少一根所述接收天线上设置有两个馈电端口；其中，在同一应用场景中各所述接收天线保持常开状态。

在其中一个实施例中，同一根发射天线上的所述两个馈电端口同时处于开状态时，该两个馈电端口之间的相位差为n*180°，n为正整数。

在其中一个实施例中，所述角度参数包括俯仰角和/或方位角。

在其中一个实施例中，同一根发射天线上两个馈电端口同时馈电时，该发射天线的方向图在空间中是叠加的。

在其中一个实施例中，由不同馈电端口导通而构成的各阵列天线的辐射方向保持一致。

还有必要提供一种设备，包括：设备本体；以及设置于所述设备本体上的如前述任一实施例所述的无线电器件，或者如前述任一实施例所述的传感器。

还有必要提供一种雷达系统，包括：如前述任一实施例所述的天线系统；以及处理器；其中，所述处理器通过所述天线系统发射及接收射频信号。

附图说明

为了更好地描述和说明这里公开的那些发明的实施例和/或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的发明、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些发明的最佳模式中的任何一者的范围的限制。

图1是一实施例中天线系统的波达方向估计方法的流程图；

图2是一实施例中第一天线单元的结构示意图；

图3是天线阵元与波达角的关系的示意图；

图4是另一实施例中第一天线单元的结构示意图；

图5是又一实施例中第一天线单元的结构示意图；

图6是一种2T4R的天线系统的天线布局；

图7是图6所示天线布局使用虚拟天线阵列技术得到的虚拟天线阵列；

图8是本申请实施例提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三，甲、乙、丙等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

天线的相位中心指的是，天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心。上面描述中，将天线等效为一个点源，这个点源的位置可以理解为天线相位中心的位置。在实际的工程应用中天线的相位中心不一定是在天线的物理中心，受到天线的形状、环境等因素的影响。

在示例性的通信系统和雷达系统中，常见的控制天线相位中心的方法主要是通过将天线作为一个整体，调整天线的位置来获得想要的相位中心的间距。使用这种方法调整相位中心对于天线板的尺寸空间有非常高的要求。同时，由于传统方法每个天线只有一个相位中心且不能调节，提高空间分辨率就需要增加天线的数量。

基阵的角度分辨率受到基阵孔径的限制，俗称“瑞利限”。孔径越大，则在对角度的空间分辨率越好。采用虚拟天线阵列扩展技术，构造虚拟阵元位置处的信号或信息，扩展阵列孔径，提高角度分辨率。

图1是一实施例中天线系统的波达方向估计方法的流程图，包括：

S110，天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号。

本申请同样对提出的天线系统进行保护。天线系统包括第一天线单元和馈电控制模块，第一天线单元包括至少两个馈电端口，馈电控制模块用于控制第一天线单元当前通过哪些馈电端口进行馈电，馈电控制模块能够控制至少两个馈电端口同时馈电。以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号包括通过单一馈电端口馈电并发射无线电信号，和通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号。具体地，馈电控制模块控制第一天线单元当前通过哪些馈电端口进行馈电，可以由芯片通过控制相应通道的开启和关闭来实现。馈电控制模块在控制第一天线单元通过至少两个馈电端口同时馈电时，通过调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与馈电控制模块控制第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致。

具体地，馈电控制模块可以控制第一天线单元的各馈电端口以不同的组合方式进行馈电(并发射无线电信号)。在一个实施例中，步骤S110可以通过所有可能的馈电端口组合方式各进行一次馈电(并发射无线电信号)，这样对于n个馈电端口的第一天线单元一共有2ⁿ-1种馈电端口组合方式。在其他实施例中，步骤S110也可以只以一部分的馈电端口组合方式进行馈电，但这些实际进行馈电的组合中至少有一种是以至少两个馈电端口进行馈电(即步骤S110不是全以单一馈电端口馈电并发射无线电信号)，因此馈电控制模块能够控制至少两个馈电端口同时馈电。

为了满足前述“辐射方向一致”的要求，在一个实施例中，同时馈电的各馈电端口两两间的馈电相位差为180度的整数倍。在一个实施例中，对于步骤S110进行馈电并发射无线电信号的各馈电端口组合，每种馈电组合进行馈电时相邻的馈电端口间的馈电相位差为180度。

图2是一实施例中第一天线单元的结构示意图，包括传输线22和多个贴片(即辐射体)24，还包括两个馈电端口——即第一馈电端口21和第二馈电端口23。在该实施例中，第一馈电端口21设于传输线22与一贴片24的交接处，第二馈电端口23设于传输线22与另一贴片24的交接处。第一馈电端口21和第二馈电端口23关于第一天线单元的物理中心对称。第一馈电端口21和第二馈电端口23的馈电相位差为180度(此时天线工作于差分馈电的模式)。相应地，天线系统时分复用，步骤S110包括：第一天线单元通过第一馈电端口21馈电并发射无线电信号；第一天线单元通过第二馈电端口23馈电并发射无线电信号；第一天线单元通过第一馈电端口21和第二馈电端口23一起进行馈电并发射无线电信号。由于这三种工作模式各自通过不同的馈电端口馈电，因此三种工作模式下场强分布不同，等效的相位中心也不同。将三种工作模式下的相位中心分别记为相位中心1、相位中心2、相位中心3，假设第一馈电端口21和第二馈电端口23的间距为h，则相位中心2与相位中心1的间距也为h，相位中心3与相位中心1的间距为h/2。在图2对应的实施例中，第一天线单元能够形成三个相位中心，相较于单个馈电端口进行馈电，能够额外获得一个相位中心。

步骤S120，天线系统接收目标物体反射的第一无线电信号。

如前述，天线系统包括第一天线单元，第一天线单元作为发射天线；天线系统还可以包括其他天线单元作为接收天线。作为接收天线的天线单元接收目标物体反射的电磁波，此处记为第一无线电信号。

步骤S130，根据第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角。

在一个实施例中，可以根据第一无线电信号的波长、天线系统相邻的接收天线的间距及天线系统相邻的接收天线的相位差计算波达角。

图3是天线阵元与波达角的关系的示意图，可以根据公式

α＝arcsin[(λθ)/(2πd)] (1)

计算天线1的波达角α。其中λ为第一无线电信号的波长，d为相邻天线的间距，θ为相邻天线的相位差。

上述天线系统的波达方向估计方法，在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号(包括通过馈电控制模块控制单一馈电端口馈电并发射无线电信号，以及控制至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号)，并可以通过单个馈电端口的接收天线接收目标物体反射的第一无线电信号，配合不同馈电端口组合馈电的时候，可以通过时分复用的方式形成虚拟天线阵列，这些相位中心不同的天线工作模式组成虚拟天线阵列中的一些行(或者列)。相位中心越多，组成的虚拟天线阵列的阵元数量越多，对于解角精度越有利。这个虚拟天线阵列不仅可以求解接收天线排布方向的角度，而且可以对馈电端口馈电组合形成的不同相位中心的方向角度进行求解，极大地提高了系统解角的能力。根据排列组合原理，对于n个馈电端口的第一天线单元最多可以形成2ⁿ-1个相位中心，而相位中心的增加可以提高波达方向估计的空间分辨率。通过设置馈电控制模块而不是增加天线的数量来增加相位中心，相对而言可以节约天线排布所占的面积。降低了因为波达角度求解对天线空间排布的要求，极大的节约了天线排布所占的面积。在天线布局面积有限的情况下，尤其适用。例如对于封装天线(AiP)，天线布局面积的尺寸非常重要。封装天线单位面积的成本相较于PCB板要高很多，因此节省天线的面积还能够显著地节约成本。故上述天线系统的波达方向估计方法尤其适用于封装天线。

在一个实施例中，步骤S130得到波达角包括求解俯仰角。

图2示出了一实施例中第一天线单元的结构示意图，而图4是另一实施例中第一天线单元的结构示意图。在图4所示的实施例中，第一天线单元包括传输线32和多个贴片(即辐射体)34，还包括两个馈电端口——即第一馈电端口31和第二馈电端口33。在该实施例中，第一馈电端口31设于传输线32与一贴片24的交接处的中部，第二馈电端口33设于传输线32与另一贴片24的交接处的中部。第一馈电端口31和第二馈电端口33关于第一天线单元的物理中心对称。第一馈电端口31和第二馈电端口33的馈电相位差为180度。

图5是又一实施例中第一天线单元的结构示意图。在该实施例中，第一天线单元包括传输线10，传输线10包括第一线段组和第二线段组，第一线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段12，第二线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段14。第一波长是λg/2，即电磁波在介质表面传输时对应的半波长。在图5所示的实施例中，第一线段组的线段12为传输线10在Y轴方向上的各条线段，第二线段组的线段14为传输线10在X轴方向上的各条线段。传输线10中第一线段组的线段12和第二线段组的线段14交替设置，线段12垂直于相邻的线段14。各线段12等效为辐射片，各线段14等效为馈线。电磁场在传输线10上传输的时候，存在每经过第一波长(即180°电长度)，电流方向会反向的现象。各线段12上的电流同向，这些电流在远场的辐射相互叠加，起到辐射作用；相邻的线段14上的电流相互反向，在远场的辐射相互抵消，起到传输作用。因此上述天线单元相比一般的串联馈电天线具有更高的辐射效率和增益。且该天线单元为传输线的形式，结构简单设计容易。天线单元的波束形状在宽频带内具有较好的一致性。天线的辐射增益较为平稳，具有较宽的3dB增益带宽(即天线的辐射增益随着频率跌落3dB所对应的带宽)。且天线具有很好的交叉极化和旁瓣性能。

在图5所示的实施例中，第一天线单元还包括两个馈电端口——即第一馈电端口31和第二馈电端口33。在图5所示的实施例中，第一馈电端口11设于线段12和线段14的交接处，第二馈电端口13设于线段12和线段14的交接处。第一馈电端口11和第二馈电端口13关于第一天线单元的物理中心对称。第一馈电端口11和第二馈电端口13的馈电相位差为180度。在图5所示的实施例中，第二线段组的两相邻线段14之间设置有一微带贴片20。在一个实施例中，微带贴片20与相邻的线段14和线段12的间距大于传输线10的最小加工精度范围，或大于传输线10加工工艺的关键尺寸(CD)。由于微带贴片20距离线段12和线段14很近，因此会有部分能量通过耦合的方式馈入到微带贴片20上，这样微带贴片20也参与了辐射。在天线设计的过程中，可以通过调整微带贴片20与线段12和/或线段14的距离，和调整微带贴片20本身的宽度，来调整天线阵列中各个天线单元之间的功率分配比例。并且，由于微带贴片20是通过耦合的方式从传输线10获得能量，因此通过对微带贴片20的尺寸稍作调整，使其谐振在传输线10的谐振频带外，可以额外获得一个谐振点，从而拓展天线单元的工作带宽。在一个实施例中，微带贴片20在线段12的延伸方向上的尺寸可以趋于所述第一波长。

图6是一种2T4R(2发射4接收)的天线系统的天线布局。第一天线单元包括TX1和TX2，还包括第一馈电端口61和第二馈电端口63。第一天线单元的结构可以与图2所示实施例一致，故对第一天线单元的结构不赘述。天线系统还包括4根接收天线，即RX1、RX2、RX3、RX4。适用虚拟天线阵列技术在该天线系统中，可以有三个等间距的阵元用于求解俯仰角度，有四个等间距的阵元用于求解方位角度，如图7所示。在图7中，虚拟天线阵列的3行阵元分别对应第一天线单元通过第一馈电端口61馈电的工作模式1，第一天线单元通过第二馈电端口63馈电的工作模式2，以及第一天线单元通过第一馈电端口61和第二馈电端口63同时馈电的工作模式3。

在一个实施例中，第一天线单元可以为雷达天线的天线单元。在其他实施例中，该天线单元还可扩展应用到诸如无线通信(例如5G移动通信)、物联网、人体安检成像、汽车辅助/自动驾驶、防碰撞检测等领域。

本申请还提供一种传感器，包括：

至少一根发射天线，各所述发射天线上设置有两个馈电端口，所述发射天线用于发射无线电信号；

至少两根接收天线，用于接收所述无线电信号被目标反射所形成的回波信号；以及

信号处理模块，用于对所述回波信号进行信号处理以获取所述目标的角度参数。

在其中一个实施例中，至少一根所述接收天线上设置有两个馈电端口；其中，在同一应用场景中各所述接收天线保持常开状态。

在其中一个实施例中，同一根发射天线上的所述两个馈电端口同时处于开状态时，该两个馈电端口之间的相位差为n*180°，n为正整数。

在其中一个实施例中，信号处理模块获取的角度参数包括俯仰角和/或方位角。

在其中一个实施例中，同一根发射天线上两个馈电端口同时馈电时，该发射天线的方向图在空间中是叠加的。

在其中一个实施例中，由不同馈电端口导通而构成的各阵列天线的辐射方向保持一致。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种雷达系统，该雷达系统可以包括处理器以及前述任一实施例所述的天线系统。其中，处理器通过天线系统发射及接收射频信号，以输出通信数据、辅助驾驶数据、安检成像数据和/或人体生命特征参数数据。在一个实施例中，处理器可为雷达芯片或雷达裸片。具体地，当处理器为雷达裸片时，天线系统可以集成在雷达裸片之上，从而可以减小系统的整体尺寸；或者，当处理器为雷达裸片时，天线系统可以集成在雷达芯片的封装结构之中或之上，同样可以减小系统的整体尺寸。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

本申请还提供一种集成电路，包括数字电路、数字功能模块以及运行控制设备，运行控制设备用于执行前述任一实施例所述的天线系统的波达方向估计方法的步骤，数字功能模块分别与数字电路以及运行控制设备通信连接；其中，数字功能模块用于检测数字电路是否异常，运行控制设备用于控制数字功能模块工作。

具体地，在集成电路中，包括数字电路、数字功能模块以及运行控制设备，各类数字电路为集成电路的基础构成，不同的数字电路可以实现集成电路的不同功能，数字功能模块用于检测各个数字电路工作是否正常，运行控制设备可以对数字功能模块进行统一的配置管理，运行控制设备中的数字控制器可以通过数字控制接口向数字功能模块发送进行功能检测的控制信号，配置模块中存储有配置信息与状态信息，配置信息可以由外部获取，状态机用于控制集成电路的工作流程，状态机可以读取配置模块中存储的配置信息，对控制数字控制器产生相应的控制信号输出给数字功能模块，以实现控制数字功能模块对各个数字电路进行检测。

上述集成电路，采用统一的数字控制器通过数字控制接口与片上系统的数字功能模块连接，再通过配置模块和状态机实现对片上系统中数字功能模块运行状态的统一配置管理，提高了集成电路中片上系统的运行控制效率。

可选地，在一个实施例中，上述集成电路可以为毫米波雷达芯片。集成电路中的数字功能模块的种类可以根据实际需求确定。例如，在毫米波雷达芯片，数字功能模块可以为功率检测器等，可以用于检测天线功率放大器的电压值是否异常，而运行控制设备可以控制该功率检测器工作。

在一个实施例中，本申请还提供一种无线电器件，包括：前述任一实施例所述的天线系统；以及信号处理模块；其中，所述信号处理模块通过所述天线系统接收回波信号，并对所述回波信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。

图8为本申请实施例提供的一种设备的结构示意图。如图8所示，本申请还提供了一种设备40，可包括设备本体401以及设置在该设备本体401之上的无线电器件402(包括但不限于无线电器件402在设备本体401外部、设备本体401内部，或无线电器件402的一部分设置在设备本体401内部、一部分设置在设备本体401外部)。无线电器件402可通过发射及接收信号实现诸如目标检测及通信等功能。

在一个可选的实施例中，上述设备本体401则可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电能等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等。无线电器件402则可为本发明任一实施例中所阐述的无线电器件，无线电器件402的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种天线系统的波达方向估计方法，其特征在于，所述天线系统包括第一天线单元，所述第一天线单元包括至少两个馈电端口，所述方法包括：

所述天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号，包括通过单一馈电端口馈电并发射无线电信号，和通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号；其中，通过调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与所述第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致；

所述天线系统接收目标物体反射的第一无线电信号；

根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角。

2.根据权利要求1所述的天线系统的波达方向估计方法，其特征在于，所述通过至少两个馈电端口同时馈电并发射无线电信号的步骤中，同时馈电的各馈电端口两两间的馈电相位差为180度的整数倍。

3.根据权利要求1所述的天线系统的波达方向估计方法，其特征在于，所述根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角的步骤包括：根据所述第一无线电信号的波长、所述天线系统相邻的接收天线的间距及所述天线系统相邻的接收天线的相位差计算所述波达角。

4.根据权利要求1所述的天线系统的波达方向估计方法，其特征在于，所述第一天线单元包括第一馈电端口和第二馈电端口，所述天线系统在不同的时间以不同的馈电端口馈电并发射无线电信号的步骤包括：

所述第一天线单元通过第一馈电端口馈电并发射无线电信号；

所述第一天线单元通过第二馈电端口馈电并发射无线电信号；

所述第一天线单元通过第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电并发射无线电信号，且第一馈电端口和第二馈电端口的馈电相位差为180度。

5.根据权利要求1所述的天线系统的波达方向估计方法，其特征在于，所述根据所述第一无线电信号进行波达方向估计及运算，得到波达角的步骤包括得到俯仰角。

6.一种天线系统，其特征在于，包括：

第一天线单元，包括至少两个馈电端口；

馈电控制模块，用于控制所述第一天线单元当前通过哪些馈电端口进行馈电，所述馈电控制模块能够控制至少两个馈电端口同时馈电；

辐射方向调整模块，用于调整同时馈电的各馈电端口发射无线电信号的幅度和相位，使得无线电信号的辐射方向与所述第一天线单元通过单个馈电端口馈电时的辐射方向一致。

7.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于，所述辐射方向调整模块用于将同时馈电的各馈电端口两两间的馈电相位差调整为180度的整数倍。

8.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线单元包括第一馈电端口和第二馈电端口，所述馈电控制模块用于在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第一馈电端口馈电，在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第二馈电端口馈电，及在所述第一天线单元发射无线电信号时控制所述第一天线单元通过第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电；所述辐射方向调整模块用于在所述第一馈电端口和第二馈电端口一起进行馈电时，将第一馈电端口和第二馈电端口的馈电相位差调整为180度。

9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第一馈电端口和第二馈电端口关于所述第一天线单元的物理中心对称。

10.根据权利要求8或9所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线单元还包括多个贴片和与各所述贴片连接的传输线，所述第一馈电端口设于所述传输线与一贴片的交接处，所述第二馈电端口设于所述传输线与另一贴片的交接处。

11.一种封装天线，其特征在于，包括如权利要求6-10中任一项所述的天线系统。

12.一种无线电器件，其特征在于，包括：

如权利要求6-10中任一项所述的天线系统；以及

信号处理模块；

其中，所述信号处理模块通过所述天线系统接收回波信号，并对所述回波信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。

13.根据权利要求12所述的无线电器件，其特征在于，所述信号处理模块还用于根据所述第一无线电信号进行波达方向估计，得到波达角。

14.一种传感器，其特征在于，包括：

至少一根发射天线，各所述发射天线上设置有两个馈电端口，所述发射天线用于发射无线电信号；

至少两根接收天线，用于接收所述无线电信号被目标反射所形成的回波信号；以及

信号处理模块，用于对所述回波信号进行信号处理以获取所述目标的角度参数。

15.如权利要求14所述的传感器，其特征在于，至少一根所述接收天线上设置有两个馈电端口；

其中，在同一应用场景中各所述接收天线保持常开状态。

16.如权利要求14所述的传感器，其特征在于，同一根发射天线上的所述两个馈电端口同时处于开状态时，该两个馈电端口之间的相位差为n*180°，n为正整数。

17.如权利要求14所述的传感器，其特征在于，所述角度参数包括俯仰角和/或方位角。

18.如权利要求14-17中的任意一项所述的传感器，其特征在于，由不同馈电端口导通而构成的各阵列天线的辐射方向保持一致；和/或

同一根发射天线上两个馈电端口同时馈电时，该发射天线的方向图在空间中是叠加的。

19.一种设备，其特征在于，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的如权利要求12或13所述的无线电器件，或者如权利要求14-18中任意一项所述的传感器。

20.一种雷达系统，其特征在于，包括：

如权利要求6-10中任一项所述的天线系统；以及

处理器；

其中，所述处理器通过所述天线系统发射及接收射频信号。

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