DE112019003102T5 - Elektronik von zirkular polarisierten Quadrifilar-Helix-Antennen - Google Patents

Elektronik von zirkular polarisierten Quadrifilar-Helix-Antennen Download PDF

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John Videtich
Raymond Michael Stitt
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Abstract

Es ist ein System offenbart, das eine Vielzahl von Antennen umfasst. Jede Antenne umfasst eine Vielzahl von leitenden Elementen und ist zirkular polarisiert. Die Vielzahl der leitenden Elemente ist für den Empfang von Hochfrequenz-(HF)-signale konfiguriert. Ein erstes Ende von jedem der Vielzahl von leitenden Elementen ist elektrisch mit einer Leiterplatte gekoppelt, die mehrere Kopplerschaltungen und einen Umschaltschaltkreis umfasst. Die Vielzahl von Kopplerschaltungen ist konfiguriert, um die HF-Signale zu kombinieren und ein Signal an den Schaltkreis ausgeben, das auf den kombinierten HF-Signalen basiert. Der Umschaltschaltkreis ist konfiguriert, um selektiv eines der Signale auf der Grundlage von mindestens einem Steueranschluss des Schaltkreises auszugeben, der selektiv über ein Steuersignal aktiviert wird. Das System umfasst auch einen Mikrocontroller, der konfiguriert ist, um auf der Grundlage von mindestens einem der Signale einen Ankunftswinkel zu bestimmen, der der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S.-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 16/445,430, eingereicht am 19. Juni 2019, und beansprucht die Nutzen der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/687,485 , eingereicht am 20. Juni 2018, vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/826,111 , eingereicht am 29. März 2019, vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/687,505 , eingereicht am 20. Juni 2018, vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/826,129 , eingereicht am 29. März 2019, vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/687,633 , eingereicht am 20. Juni 2018, und vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/826,145 , eingereicht am 29. März 2019. Die gesamten Offenbarungen der oben genannten Anmeldungen sind hier durch Verweis aufgenommen.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Quadrifilarantennen, die in Systemen mit passiven Zutritt und passiven Start implementiert sind.
  • HINTERGRUND
  • Dieser Abschnitt umfasst Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung und ist nicht unbedingt Stand der Technik.
  • Herkömmliche Systeme mit passiven Zutritt und passiven Start (PEPS-Systeme; „Passive Entry/Passive Start“), d.h. Fahrzeugsysteme, die ein schlüsselloses Zugangssystem umfassen, können einem Benutzer Zugang zu verschiedenen Fahrzeugfunktionen bieten, wenn der Benutzer einen Schlüsselanhänger besitzt, der zuvor mit der zentralen elektronischen PEPS-Steuereinheit (ECU) eines Fahrzeugs gepaart wurde. Beispielsweise kann der Benutzer, der im Besitz des Schlüsselanhängers ist, das Fahrzeug entriegeln und betreten, indem er den Türgriff ergreift. Ein weiteres Beispiel ist, dass der Benutzer, der im Besitz des Schlüsselanhängers ist, eine Fahrzeugfunktion aktivieren kann, indem er eine Taste auf dem Schlüsselanhänger drückt. Als Reaktion auf das Drücken der Taste authentifiziert die zentrale PEPS-ECU den Schlüsselanhänger, um festzustellen, ob der Schlüsselanhänger für den Zugang zum Fahrzeug berechtigt ist, und verwendet die Signalstärke, die von einer Vielzahl von Sensoren erhalten wird, um den Abstand zwischen dem Schlüsselanhänger und dem Fahrzeug sowie die Position des Schlüsselanhängers relativ zum Fahrzeug abzuschätzen. Wenn der Schlüsselanhänger authentifiziert ist und sich innerhalb einer Autorisierungszone befindet, stellt das PEPS-System dem Benutzer die entsprechende Fahrzeugfunktion zur Verfügung (d.h., das Fahrzeug wird gestartet).
  • Herkömmliche PEPS-Systeme verwenden proprietäre Funkprotokolle mit Niederfrequenz-(NF)-signalen von etwa 125 kHz. NF-Systeme wurden durch konventionelle PEPS-Systeme implementiert, weil die Wellenausbreitung eine relativ genaue Schätzung des Abstands zwischen Schlüsselanhänger und Fahrzeug und der Position des Schlüsselanhängers relativ zum Fahrzeug ermöglicht, indem Signalstärken innerhalb eines Zielaktivierungsbereichs von z.B. 2 Metern verwendet werden. Aufgrund der extrem langen Wellenlänge des NF-Signals im Verhältnis zur Größe einer Fahrzeugantenne und eines Schlüsselanhänger-Empfängers ist es jedoch schwierig, mit einem Schlüsselanhänger unter Verwendung von NF-Systemen über einige Meter hinaus innerhalb eines vernünftigen Stromverbrauchs und mit sicherem Sendeleistungspegel zuverlässig zu kommunizieren. Daher ist es schwierig, dem Benutzer alle Funktionen des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, wenn sich der Schlüsselanhänger mehr als ein paar Meter vom Fahrzeug entfernt befindet.
  • Dementsprechend werden Schlüsselanhänger gegenwärtig durch intelligente Vorrichtungen, wie Smartphones und tragbare Vorrichtungen, implementiert, wobei die intelligenten Vorrichtungen in der Lage sind, mit einer Reichweite zu kommunizieren, die größer ist als die Aktivierungsreichweite von NF-Systemen, z.B. 100 Meter. Als solche ermöglichen intelligente Vorrichtungen die Verfügbarkeit verschiedener Fahrzeugfunktionen und Funktionen mit großer Reichweite, wie z.B. passive Begrüßungsbeleuchtung, Abstandsbegrenzung bei ferngesteuerten Parkanwendungen, usw.
  • Die Antennensysteme aktueller PEPS-Systeme können jedoch verhindern, dass das PEPS-System die RSSI-Leistung, die Entfernungen und Winkel für die RSSI-Leistung, die differentielle RSSI-Leistung, die Trilaterationsmessungen, die Triangulationsmessungen und die Korrelationsfingerabdruckstandortwerte für die Signalübertragung zwischen Schlüsselanhänger und Fahrzeug genau abschätzen kann. Antennensysteme des derzeitigen PEPS-Systems können auch verhindern, dass das PEPS-System die Position des Schlüsselanhängers relativ zum Fahrzeug genau abschätzen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Dieser Abschnitt umfasst eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
  • Eine Vorrichtung wird offenbart, die einen Körper mit Bahnen umfasst, wobei: Jede der Bahnen umfasst einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt; der erste Abschnitt von jeder der Bahnen befindet sich auf einer ersten Fläche des Körpers; der zweite Abschnitt von jeder der Bahnen befindet sich auf einer zweiten Fläche des Körpers; der zweite Abschnitt von jeder der Bahnen bildet eine Helixform; der dritte Abschnitt von jeder der Bahnen befindet sich auf einer dritten Fläche des Körpers; die erste Fläche und die zweite Fläche sind nicht parallel; und die dritte Fläche und die zweite Fläche sind nicht parallel. Die Vorrichtung umfasst: Antennenelemente, die in einer entsprechenden der Bahnen angebracht sind, wobei die Antennenelemente sind konfiguriert, um Hochfrequenz-(HF)-signale zu empfangen; und eine Massefläche, die mit einem ersten Ende von jedem der Antennenelemente gekoppelt ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Massefläche eine erste Schicht aus Vielzahl von Schichten einer Leiterplatte. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Körper eine Öffnung, die sich durch einen mittleren Abschnitt des Körpers erstreckt. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ein Ummantelungselement, das physisch mit der zweiten Fläche des Körpers gekoppelt ist. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Umhüllungselement ein dielektrisches Material. In einigen Ausführungen arbeiten das Ummantelungselement und die Massefläche zusammen, um einen Spalt zu definieren.
  • In einigen Ausführungsbeispielen befindet sich ein erstes Ende jedes Antennenelements oberhalb der ersten Fläche des Körpers. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente jeweils mit mindestens einer Impedanzanpassungsschaltung verbunden. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst jede der mindestens einen Impedanzanpassungsschaltung (i) eine Induktivität und einen Kondensator und/oder (ii) einem Balun bzw. ein Symmetrierglied. In einigen Ausführungsbeispielen wirken ein Umhüllungselement und der Körper zusammen, um einen Spalt zu definieren.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung eine Kopplerschaltung, die elektrisch mit den Antennenelementen verbunden ist und die Signale der Antennenelemente mit Phasenverschiebungen nahe geradzahligen Teilungen von 360° zu einem einzigen Signal kombiniert, z.B. bei oder nahe 0°, 90°, 180° und 270° für eine Antenne (oder ein Antennensystem) mit vier Antennenelementen. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Kopplerschaltung diskrete Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Verzögerungsleitungen.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Kopplerschaltung hybride Bauelemente. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Kopplerschaltung innerhalb einer Leiterplatte gedruckt oder geätzt. In einigen Ausführungsformen besteht der Körper aus hoch dielektrischem Material, wodurch die Größe der Vorrichtung reduziert werden kann. In einigen Ausführungen besteht der Körper aus einem Material, das spritzgießbar ist. In einigen Ausführungsbeispielen enthalten die Bahnen Schlitze. In einigen Ausführungsformen sind die Antennenelemente flache Metallbänder. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente gestanzt. In einigen Ausführungsformen sind die Antennenelemente auf den Körper gedruckt, abgeschieden oder geätzt. In einigen Ausführungen sind die Antennenelemente Leiter.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Massefläche eine Schicht aus einer Vielzahl von Schichten einer Leiterplatte. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Massefläche eine leitende Schicht unter einer leitenden Pad-Schicht aus der Vielzahl von Schichten einer Leiterplatte.
  • In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente durch Durchgangslöcher auf die Leiterplatte gelötet. In einigen Ausführungen sind die Antennenelemente oberflächenmontiert an Pads auf der Leiterplatte angelötet. In einigen Ausführungen sind die Antennenelemente in die Leiterplatte eingepresst. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente entlang der ersten Fläche des Körpers so bemessen, dass die Frequenzleistung der Antenne abgestimmt werden kann. In einigen Ausführungen sind die Antennenelemente entlang der dritten Fläche des Körpers und die Leiterplatten-Pads von der Massefläche aus so dimensioniert und positioniert, dass die Antennenfrequenzleistung abgestimmt wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Körper Kunststoffhitzeeinsätze, die durch eine Leiterplatte ragen und geschmolzen werden, um eine Baugruppe der Antennenelemente auf der Leiterplatte zu befestigen.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Körper Antennenelemente, die Vorsprünge aufweisen, die sich vom Körper weg nach außen erstrecken und Teile der Antennenelemente tragen. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente (i) über Durchgangslöcher auf eine Leiterplatte gelötet, (ii) oberflächenmontiert auf Pads auf der Leiterplatte gelötet oder (iii) in die Leiterplatte eingepresst. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Körper eine zentral angeordnete, vertiefte Kerbe oder Einkerbung.
  • Es ist ein System ist offenbar, das Körper umfasst. Jeder der Körper weist mehrere Bahnen und mehrere Antennenelemente auf, wobei: Jede der Bahnen einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt umfasst; sich der erste Abschnitt jeder der Bahnen auf einer ersten Fläche des jeweiligen Körpers befindet; sich der zweite Abschnitt jeder der Bahnen auf einer zweiten Fläche des jeweiligen Körpers befindet; der zweite Abschnitt jeder der Bahnen eine Helixform bildet; sich der dritte Abschnitt jeder der Bahnen auf einer dritten Fläche des jeweiligen Körpers befindet; die erste Fläche und die zweite Fläche des jeweiligen Körpers nicht parallel sind; und die dritte Fläche und die zweite Fläche des jeweiligen Körpers nicht parallel sind. Jedes der Antennenelemente ist in jeweils einer der Bahnen angebracht, und die Antennenelemente sind für den Empfang von HF-Signalen konfiguriert. Das System umfasst auch eine Massefläche, die an ein erstes Ende jedes Antennenelements gekoppelt ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Massefläche eine erste Schicht aus einer Vielzahl von Schichten einer Leiterplatte. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst jeder der Körper eine Öffnung, die sich durch einen mittleren Abschnitt des jeweiligen Körpers erstreckt.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Fläche von jedem der Körper physisch mit einem entsprechenden einer Vielzahl von Umhüllungselementen gekoppelt. In einigen Ausführungsbeispielen enthalten die Umhüllungselemente ein dielektrisches Material. In einigen Ausführungsbeispielen wirken die Massefläche und jedes der Umhüllungselemente zusammen, um einen entsprechenden Spalt zu definieren.
  • In einigen Ausführungsbeispielen befindet sich ein erstes Ende jedes Antennenelements oberhalb der ersten Fläche des jeweiligen Körpers. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente jeweils mit mindestens einer Impedanzanpassungsschaltung verbunden. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die mindestens eine Impedanzanpassungsschaltung (i) eine Induktivität und einen Kondensator und/oder (ii) einen Balun. In einigen Ausführungsbeispielen ist eine erste Linie, die einen Mittelpunkt jedes der Körper umfasst, parallel zu einer zweiten Linie, die einen Mittelpunkt der Massefläche umfasst.
  • In einigen Ausführungsbeispielen kann das System eine Kopplerschaltung umfassen, die elektrisch mit den Antennenelementen verbunden ist und konfiguriert ist, um die Signale der Antennenelemente mit Phasenverschiebungen nahe geradzahligen Teilungen von 360° zu einem einzigen Signal zu kombinieren, z.B. in der Nähe von 0°, 90°, 180° und 270° für eine Antenne mit vier Antennenelementen. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Koppler aus diskreten Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten und Verzögerungsleitungen aufgebaut sein. In einigen Ausführungsbeispielen können Teile des Kopplers innerhalb einer Leiterplatte gedruckt oder geätzt sein.
  • In einigen Ausführungsbeispielen besteht der Körper aus stark dielektrischem Material, wodurch die Größe der Vorrichtung reduziert werden kann. In einigen Ausführungen besteht der Körper aus einem Material, das spritzgießbar ist. In einigen Ausführungen enthalten die Bahnen Schlitze. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente flache Metallbänder. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente gestanzt. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente auf den Körper gedruckt oder abgeschieden oder geätzt. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente Leiter.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Massefläche eine erste leitende Schicht nach einer leitenden Pad-Schicht aus Vielzahl von Schichten einer Leiterplatte. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente über Durchgangslöcher auf die Leiterplatte gelötet.
  • In einigen Ausführungen werden die Antennenelemente oberflächenmontiert an Pads auf der Leiterplatte angelötet. In einigen Ausführungsbeispielen werden die Antennenelemente in die Leiterplatte eingepresst. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente entlang der ersten Fläche des Körpers so bemessen, dass die Frequenzleistung der Antenne abgestimmt werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Antennenelemente entlang der dritten Fläche des Körpers und der Fläche der Leiterplatten-Pads von der Massefläche aus so dimensioniert und positioniert, dass die Antennenfrequenzleistung abgestimmt wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen enthalten die Körper Kunststoffhitzeeinsätze, die durch Leiterplatten ragen und geschmolzen werden, um eine Baugruppe der Antennenelemente auf der Leiterplatte zu befestigen.
  • Es wird ein System offenbart, das Antennen umfasst, wobei jede der Antennen (i) mehrere leitende Elemente umfasst und (ii) zirkular polarisiert ist. Die leitenden Elemente sind für den Empfang von HF-Signalen konfiguriert. Ein erstes Ende jedes der leitenden Elemente ist elektrisch mit einer Leiterplatte (PCB) verbunden. Die PCB umfasst mehrere Kopplerschaltungen und einen Umschaltschaltkreis. Jede der Kopplerschaltungen ist konfiguriert, um die an den jeweiligen Eingangsanschlüssen empfangene HF-Signale zu kombinieren. Jede der Kopplerschaltungen ist konfiguriert, um auf der Grundlage der kombinierten HF-Signale ein Signal an den Schaltkreis auszugeben. Der Schaltkreis ist konfiguriert, um selektiv eines der Signale auf der Grundlage von mindestens einem Steueranschluss des Schaltkreises auszugeben, der selektiv durch ein Steuersignal aktiviert wird. Das System umfasst auch einen Mikrocontroller, der konfiguriert ist, um unter Verwendung eines Prozessors, der konfiguriert ist, um in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeicherte Befehle auszuführen, basierend auf mindestens einem der Signale, einem Ankunftswinkel, der den Antennen zugeordnet ist, oder einem RSSI, das der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, eine Hin- und Rücklaufzeit zwischen den Antennen und einem anderen Funkmodul oder eine trägerphasenbasierte Entfernungsdistanz, die den Antennen zugeordnet ist, mit einem anderen Funkmodul zu bestimmen. Der Prozessor kann zusätzlich oder alternativ zur Durchführung der angegebenen Bestimmungen ein den Antennen zugeordnetes Abstrahlwinkelsignal oder ein den Antennen zugeordnetes RSSI-Signal mit konsistentem Leistungspegel senden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen sind zwei oder mehr Antennen entlang einer Linie angeordnet, die parallel zu einer Linie verläuft, auf der der Prozessor den Ankunftswinkel oder den Sendeausgangswinkel misst.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Kopplerschaltungen diskrete Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und/oder Verzögerungsleitungen. In einigen Ausführungsbeispielen enthalten die Kopplerschaltungen Hybridbauelemente. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Kopplerschaltungen gedruckte oder geätzte Schichten einer Leiterplatte.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist der Umschaltschaltkreis konfiguriert, um: als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals an einem ersten Steueranschluss, das eine der Signale, das einer ersten Antenne der Antennen zugeordnet ist, selektiv zu empfangen oder zu senden; als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals an einem zweiten Steueranschluss, ein zweites Signal, das einer zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, selektiv zu empfangen oder zu senden; und als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals am ersten Steueranschluss und am zweiten Steueranschluss, ein drittes Signal, das einer dritten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, selektiv zu empfangen oder zu senden.
  • In einigen Konfigurationen umfasst das System eine Steuerspannungsgeneratorschaltung, die konfiguriert ist, um das Steuersignal an den mindestens einen Steueranschluss zuzuführen. In einigen Konfigurationen umfasst das System eine Steuerspannungsgeneratorschaltung, die konfiguriert ist, um: ein erstes Logiksignal zu empfangen, wobei das erste Logiksignal einen ersten Spannungswert aufweist; und das Steuersignal mit einem zweiten Spannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des ersten Logiksignals eingestellt wird. In einigen Konfigurationen ist die Steuerspannungsgeneratorschaltung eine Spannungsreglerschaltung. In einigen Konfigurationen ist der zweite Spannungswert konfiguriert, um den Schaltkreis mit Strom zu versorgen.
  • In einigen Konfigurationen umfasst das System eine Spannungsreglerschaltung, die konfiguriert ist, um: ein Leistungssignal von einer Energiequelle zu empfangen, wobei das Leistungssignal einen ersten Spannungswert aufweist; und ein erstes Logiksignal mit einem logischen Spannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des Leistungssignals eingestellt wird, wobei der logische Spannungswert kleiner als der erste Spannungswert ist und der logische Spannungswert konfiguriert ist, um den Schaltkreis mit Energie zu versorgen. In einigen Konfigurationen umfasst das System eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung, die konfiguriert ist, um den Schaltkreis davor zu schützen, einer elektrostatischen Entladung ausgesetzt zu werden.
  • In einigen Konfigurationen umfasst das System Eingangsfilterschaltungen, die eine entsprechende Kopplerschaltung mit dem Umschaltschaltkreis elektrisch koppeln. In einigen Konfigurationen umfasst jede der Eingangsfilterschaltungen einen Entkopplungskondensator.
  • In einigen Konfigurationen umfasst jede Antenne: einen Körper mit Bahnen, wobei: jede der Bahnen einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt umfasst; der erste Abschnitt jeder der Bahnen sich auf einer ersten Fläche des Körpers befindet; der zweite Abschnitt jeder der Bahnen sich auf einer zweiten Fläche des Körpers befindet; der zweite Abschnitt jeder der Bahnen eine Helixform bildet; der dritte Abschnitt jeder der Bahnen sich auf einer dritten Fläche des Körpers befindet; und jedes der leitenden Elemente in einer entsprechenden der Bahnen angeordnet ist.
  • In einigen Konfigurationen ist das erste Ende jedes der leitenden Elemente kapazitiv mit einer Massefläche der Leiterplatte gekoppelt. In einigen Konfigurationen umfasst das System Punkt-zu-Punkt- oder Multidrop-Schnittstellen zur elektronischen Kommunikation mit einem anderen Peripheriegerät. In einigen Konfigurationen umfasst das System eine elektronische LIN-Kommunikationsschnittstelle (Local Interconnect Network) zu einem anderen Peripheriegerät. In einigen Konfigurationen umfasst das System einen LIN-Sendeempfänger, der für die Kommunikation mit einem Peripheriegerät über einen LIN-Bus konfiguriert ist.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale eine Phasenwinkeldifferenz zu bestimmen, die den Antennenpaaren zwischen den Antennen zugeordnet ist. In einigen Konfigurationen bezieht sich der Phasenwinkelwert auf einen Winkel zwischen gleichphasigen und quadraturphasigen Komponenten eines Signals.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um das eine der Signale zu empfangen, das einer ersten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; und der Mikrocontroller ist konfiguriert, um einen Phasenwinkelwert, der der einen der Antennen zugeordnet ist, auf der Grundlage des einen der Signale zu bestimmen.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale einen Ankunftswinkel zu bestimmen, der den Signalen und den Antennen zugeordnet ist. In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale ein RSSI zu bestimmen, das den Signalen und den Antennen zugeordnet ist.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale eine auf der Hin- und Zurück-Verlaufszeit basierende Entfernung zu bestimmen, die mit den Signalen und den Antennen und anderen Funkmodulen verknüpft ist. In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale eine trägerphasenbasierte Reichweitenentfernung zu bestimmen, die mit den Signalen und den Antennen und anderen Funkmodulen verbunden ist.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um ein zweites Signal zu empfangen, das einer zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; der Mikrocontroller ist konfiguriert, um einen Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, basierend auf dem zweiten Signal zu bestimmen; und der Mikrocontroller ist konfiguriert, um die Phasenwinkeldifferenz basierend auf (i) dem Phasenwinkelwert, der der einen der Antennen zugeordnet ist, und (ii) dem Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Antennen zugeordnet ist, zu bestimmen.
  • In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um mindestens einen der beiden Werte zu senden: (i) den Phasenwinkel-Differenzwert, der der einen der Antennen zugeordnet ist, an ein Peripheriegerät, (ii) den Ankunftswinkelwert, der dem Phasenwinkel-Differenzwert zugeordnet ist, der einem HF-Signal entspricht, das zwischen einem Paar der Antennen und einem Peripheriegerät übertragen wird, (iii) die RSSI-Information an ein Peripheriegerät, (iv) Informationen über die Hin- und Rücklaufzeit der Laufdistanz zwischen den Antennen und dem Peripheriegerät, und (iv) trägerphasenbasierte Entfernungsdistanzinformationen zu einem Peripheriegerät, (v) einen Phasenwinkelwert, der einer zweiten Antenne der Antennen für ein zu oder von dem Peripheriegerät übertragenes Signal zugeordnet ist, und (vi) die Phasenwinkeldifferenz für die Signalübertragung zu oder von dem Peripheriegerät. In einigen Konfigurationen umfasst der Mikrocontroller eine BluetoothⓇ-Sendeempfänger-Schaltung, die konfiguriert ist, um über eine BluetoothⓇ-Kommunikationsverbindung mit einem Peripheriegerät zu kommunizieren.
  • In einigen Konfigurationen wird der Mikrocontroller von einem Peripheriegerät angewiesen, Messungen ausgewählter HF-Vorrichtungen-Adressnachrichten durchzuführen. In einigen Konfigurationen wird dem Mikrocontroller von einem Peripheriegerät angewiesen, Messungen an HF-Vorrichtungen vorzunehmen, die miteinander kommunizieren oder senden (oder „schnüffeln“). Dies kann durchgeführt werden, während der Mikrocontroller keine HF-Verbindung mit den HF-Vorrichtungen hat. In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage von Signalen, die dieser an die Antennen sendet, feste RSSI-Basisleistungspegel an andere Funkmodule zu übertragen. In einigen Konfigurationen ist der Mikrocontroller konfiguriert, um auf der Grundlage von Signalen, die dieser an die Antennen sendet, Aussendewinkelinformationen an andere Funkmodule zu senden.
  • In einigen Konfigurationen umfasst der Mikrocontroller eine Bluetooth®-Sendeempfänger-Schaltung, die konfiguriert ist, um über eine Bluetooth®-Kommunikationsverbindung mit einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren. In einigen Konfigurationen umfasst der Mikrocontroller eine BluetoothⓇ-Low-Energy-Sendeempfänger-Schaltung, die konfiguriert ist, um über eine BluetoothⓇ-Kommunikationsverbindung mit einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren.
  • In einigen Konfigurationen ist das erste Ende eines Satzes der leitenden Elemente mit einer Impedanzanpassungsschaltung verbunden, die die leitenden Elemente elektrisch mit einer Massefläche der Leiterplatte koppelt. In einigen Konfigurationen umfasst die Impedanzanpassungsschaltung einen Balun.
  • Es wird ein Verfahren offenbart, umfassend das Empfangen eines Signals unter Verwendung eines Antennensystems über einen ersten Kommunikationskanal, wobei das Antennensystem das Signal unter Azimutwinkeln empfängt. Das Verfahren umfasst auch die Bestimmung der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals zwischen einem Paar von Antennen des Antennensystems unter Verwendung einer Verarbeitungsschaltung, die konfiguriert ist, um in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeicherte Befehle auszuführen. Jede der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals entspricht einem der Azimutwinkel. Das Verfahren umfasst den Empfang eines zweiten Signals unter Verwendung des Antennensystems über einen zweiten Kommunikationskanal, wobei das Antennensystem das zweite Signal bei den Azimutwinkeln empfängt.
  • Das Verfahren umfasst ferner, unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, die Bestimmung der Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals zwischen dem Antennenpaar, wobei jede der Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals einem der Azimutwinkel entspricht. Das Verfahren umfasst die Erzeugung einer ersten Referenzkurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, die auf den Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals basiert. Das Verfahren umfasst auch die Erzeugung einer zweiten Referenzkurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, die auf den Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals basiert. Das Verfahren umfasst die Erzeugung einer Kalibrierungskurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei die Kalibrierungskurve auf einer Interpolation der ersten Referenzkurve und der zweiten Referenzkurve basiert.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren die Bestimmung von Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei jede der Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte entweder dem ersten Kommunikationskanal oder dem zweiten Kommunikationskanal zugeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren das Speichern der Kalibrierungskurve und der Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung in einem Kalibrierungsindex. In einigen Ausführungsbeispielen variieren die Kalibrierungsindexwerte des Kalibrierungsindexes je nach Funkfrequenz und/oder Kommunikationskanal. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Erzeugung der ersten Referenzkurve ferner das Filtern der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung mit Hilfe eines Tiefpassfilters.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Erzeugung der zweiten Referenzkurve ferner die Filterung der Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals mit Hilfe der Verarbeitungsschaltung unter Verwendung eines Tiefpassfilters. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Tiefpassfilter ein Tiefpassfilter mit endlicher Impulsantwort.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Interpolation der ersten Referenzkurve und der zweiten Referenzkurve ein Mittelwert aus (i) der Phasenwinkeldifferenz der ersten Referenzkurve und (ii) der Phasenwinkeldifferenz der zweiten Referenzkurve.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren die Erzeugung zusätzlicher Referenzkurven unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei jede der zusätzlichen Referenzkurven einem der verbleibenden Kommunikationskanäle des Antennensystems zugeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren die Erzeugung der Kalibrierungskurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung auf der Grundlage einer Interpolation der ersten Referenzkurve, der zweiten Referenzkurve und jeder der zusätzlichen Referenzkurven.
  • In einigen Ausführungsbeispielen sind der erste Kommunikationskanal, der zweite Kommunikationskanal und jeder der übrigen Kommunikationskanäle mit einem BluetoothⓇ-Kommunikationssystem verbunden.
  • Es wird ein System wird offenbart, das ein Antennensystem umfasst, wobei das Antennensystem konfiguriert ist, um zu empfangen: ein Signal über einen ersten Kommunikationskanal und unter Azimutwinkeln; und ein zweites Signal über einen zweiten Kommunikationskanal und unter den Azimutwinkeln. Das System umfasst auch eine Verarbeitungsschaltung, die konfiguriert ist, um Anweisungen auszuführen, die in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Befehle umfassen, unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, die Bestimmung der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals zwischen einem Paar Antennen des Antennensystems, wobei jede der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals einem der Azimutwinkel entspricht. Die Befehle umfassen, unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, das Bestimmen von Phasenwinkelunterschieden im zweiten Kommunikationskanal zwischen dem Antennenpaar, wobei jeder der Phasenwinkelunterschiede im zweiten Kommunikationskanal einem der Azimutwinkel entspricht. Die Anweisungen umfassen die Erzeugung einer ersten Referenzkurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung auf der Grundlage der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals. Die Anweisungen umfassen die Erzeugung einer zweiten Referenzkurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, die auf den Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals basiert. Die Anweisungen umfassen auch die Erzeugung einer Kalibrierungskurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei die Kalibrierungskurve auf einer Interpolation der ersten Referenzkurve und der zweiten Referenzkurve basiert.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Anweisungen ferner die Bestimmung von Phasenwinkeldifferenzgrenzwerten unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei jede der Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte einem von dem ersten Kommunikationskanal und dem zweiten Kommunikationskanal zugeordnet ist. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Anweisungen ferner die Speicherung der Kalibrierungskurve und der Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung in einem Kalibrierungsindex.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Erzeugung der ersten Referenzkurve ferner die Filterung der Phasenwinkeldifferenzen des ersten Kommunikationskanals mit Hilfe der Verarbeitungsschaltung unter Verwendung eines Tiefpassfilters. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Erzeugung der zweiten Referenzkurve ferner die Filterung der Phasenwinkeldifferenzen des zweiten Kommunikationskanals mit Hilfe der Verarbeitungsschaltung unter Verwendung des Tiefpassfilters. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Tiefpassfilter ein Tiefpassfilter mit endlicher Impulsantwort.
  • In einigen Ausführungsbeispielen ist die Interpolation der ersten Referenzkurve und der zweiten Referenzkurve ein Mittelwert aus (i) der Phasenwinkeldifferenz der ersten Referenzkurve und (ii) der Phasenwinkeldifferenz der zweiten Referenzkurve.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Anweisungen ferner die Erzeugung zusätzlicher Referenzkurven unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung, wobei jede der zusätzlichen Referenzkurven einem der verbleibenden Kommunikationskanäle des Antennensystems zugeordnet ist. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Anweisungen ferner die Erzeugung der Kalibrierungskurve unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung auf der Grundlage einer Interpolation der ersten Referenzkurve, der zweiten Referenzkurve und jeder der zusätzlichen Referenzkurven.
  • In einigen Ausführungsbeispielen sind der erste Kommunikationskanal, der zweite Kommunikationskanal und jeder der übrigen Kommunikationskanäle mit einem BluetoothⓇ-Kommunikationssystem verbunden.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der hier gegebenen Beschreibung ergeben. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht dazu gedacht, den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
  • Figurenliste
  • Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsformen, und nicht aller möglichen Implementierungen und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
    • 1 ist eine Illustration eines Fahrzeugs und einer tragbaren Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine funktionale Blockdarstellung eines Fahrzeugs und einer tragbaren Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist eine funktionale Blockdarstellung eines Sensors eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 ist eine funktionale Blockdarstellung eines Kommunikationsgateways eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 5 ist eine Illustration eines beispielhaften Antennensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 6A-6B sind Abbildungen einer beispielhaften Antennenbaugruppe (oder Antenne) des Antennensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 7A-7D sind Abbildungen einer beispielhaften Antenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 8-9 sind Illustrationen einer weiteren beispielhaften Antenne mit Antennenelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 10-12 sind Illustrationen eines Gehäuseelements einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 13 und 14 sind Illustrationen einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 15 veranschaulicht einen Teil einer Leiterplatte einschließlich eines Teils einer Antenne, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf der Leiterplatte montiert ist.
    • 16A-16B sind Illustrationen eines weiteren Beispiels für ein Ankunftswinkel-Messsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 17 ist eine funktionale Blockdarstellung eines beispielhaften Mikrocontrollers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 18-20 sind Ablaufdiagramme von beispielhaften Steuerungsalgorithmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 21 ist ein Phasenwinkel-Zeit-Diagramm als Beispiel für das Abwickeln bzw. Unwrappen und Ausrichten von Phasenwinkelpunkten für Phasenwinkeldifferenzbestimmungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 22 ist ein Phasenwinkeldifferenz-Azimutwinkeldiagramm, das die Phasenunterschiede für ein äußeres Antennenpaar gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 23 ist eine Darstellung der Phasenwinkeldifferenz über den Azimutwinkel, die die Phasenunterschiede für ein inneres Antennenpaar gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 24 veranschaulicht eine Verfahren zur Bestimmung des Ankunftswinkels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 25 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines Beispiels einer Empfangsschaltung zur Bestimmung eines Phasenwinkels zwischen gleichphasigen und Quadraturkomponenten eines Hochfrequenzsignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Antennen, die in einem linear polarisierten Muster mit einer typischen „Doughnut“-Form empfangen und/oder senden, können nicht in der Nähe von Metall eines Fahrzeugs angeordnet werden, da die Antenne und Metall ein kombiniertes Antennensystem bilden. Das Metall des Fahrzeugs führt zu einem elektromagnetischen Kurzschluss der Antenne, was den Verbindungsabstand verringert. Die Verbindungsspanne bezieht sich auf eine Leistungsmenge, die in einem empfangenen Signal benötigt wird, um z.B. 1 s und 0s des empfangenen Signals zu unterscheiden.
  • Linear polarisierte Antennen in typischen Mikrolokalisierungssystemen haben eine geringe Verbindungsspanne, wenn die Antennen mit Antennen in Schlüsselanhängern oder intelligenten Vorrichtungen kreuzpolarisiert sind. Antennen von Schlüsselanhängern sind typischerweise linear polarisierte Antennen. Die über die Verbindung und in einer bestimmten Richtung übertragene Leistung variiert stark, wenn sich die Ausrichtung der linear polarisierten Schlüsselanhänger-Antenne in einer typischen reflektierenden Umgebung ändert. Dies verschlechtert die Mikroortungsleistung in einem PEPS-System. Die hier vorgestellte Elektronik von zirkular polarisierten Quadrifilar-Helix-Antennen überwindet diese Einschränkungen.
  • Zirkular polarisierte Patch-Antennen und Elektronik können auf Masseflächen und in der Nähe von Masseflächen platziert werden, aber diese benötigen große Masseflächen hinter diesen, um richtungsweisend zu werden. Große MetallMasseflächen sind in den Außenbereichen eines Fahrzeugs, die aus Kunststoff bestehen, nicht ohne weiteres verfügbar. Die Verwendung einer Massefläche zur Herstellung einer Richtantenne vergrößert die Größe des Moduls und verringert die Bereiche, in denen das Modul in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, was das Modul weniger nützlich machen kann. Herkömmliche zirkular polarisierte Patch-Antennen, die im HF-Bereich an die Massefläche gekoppelt sind, führen außerdem dazu, dass ein Array von Antennen miteinander gekoppelt wird, wodurch der Ankunftswinkel und der Abstrahlwinkel der Mikrostandortleistung reduziert werden.
  • Zirkular polarisierte Antennen, die in zwei Halbkugeln strahlen, wie z.B. eine Patch-Antenne, zeigen bei der Implementierung in ein PEPS-System eine bessere Mikroortungsleistung als linear polarisierte Antennen. Zirkular polarisierte Antennen können in der Nähe des Metalls eines Fahrzeugs angebracht werden. Dabei kann das Metall des Fahrzeugs als Massefläche verwendet werden. Die zirkular polarisierten Antennen liefern in Kombination mit der Massefläche ein halbkugelförmiges Strahlungsmuster. Die zirkular polarisierten Antennen koppeln kapazitiv an die Massefläche und die Leistungs- oder Masseleitungen der entsprechenden Elektronik. Durch diese Kopplung entsteht ein Antennensystem mit einem Empfangszentrum, das je nach Verkabelung und physischer Platzierung der Antennenelektronik variiert, was die Leistung des PEPS-Systems beeinträchtigen kann.
  • Die zirkular polarisierten Antennen können so platziert werden, dass sie am Metall des Fahrzeugs anliegen, können aber nicht in beliebigen Abständen vom Metall des Fahrzeugs platziert werden, da das Metall das Antennensystem kurzschließen kann. Um in eine Richtung auszustrahlen, benötigen die zirkular polarisierten Antennen Masseflächen von Elektronikmodulen oder Metallmasseflächen der Fahrzeugkarosserie, die etwa eine Signalwellenlänge über die gesamte Größe haben. Infolgedessen ist die Verpackung der PEPS-Module in einem Fahrzeug schwierig und nicht praktikabel. Abhängig von der Verpackung kann die Leistung des PEPS-Systems negativ beeinflusst werden.
  • Die hier aufgeführten Beispiele umfassen die Verwendung von Quadrifilar-Helix-Antennen mit halbkugelförmig zirkular polarisierten Strahlungsmustern, die die Variation der Verbindungsleistung minimieren, einen gerichteten Empfang ermöglichen, ein Hochfrequenz (HF)-Zentrum haben und den Phasenvariationsfehler bei Variation der Schlüsselanhänger-Antennenpolarisation minimieren. Die Variation der Schlüsselanhänger-Polarisation kann auf die Schlüsselanhänger-Konstruktion und die Schlüsselanhänger-Position und - Orientierung relativ zu den Quadrifilar-Helix-Antennen zurückzuführen sein. Quadrifilar-Helix-Antennen können in beliebigen Abständen zueinander und/oder zum Metall eines Fahrzeugs angeordnet werden und können unteren Seiten erfordern, die nicht größer als die Antennen sind. Quadrifilar-Helix-Antennen können auch in verschiedenen Winkelmesskonfigurationen nahe beieinander platziert werden. Diese Eigenschaften verbessern die Leistung des PEPS-Systems und die Fahrzeugverpackung des PEPS-Systems in Bezug auf Empfangssignalstärke-Indikator (RSSI), Ankunftswinkel, Abstrahlwinkel, Hin- und Zurück-Verlaufszeit und trägerphasenbasierte Mikroortungstechniken. Diese Quadrifilar-Helix-Antennenkonstruktion ermöglicht es, die Größe der Antennen zu reduzieren und gleichzeitig die Antennenfrequenzen auf ein bestimmtes Band abzustimmen. Diese Quadrifilar-Helix-Antennenkonstruktion ermöglicht ähnliche Signalempfangseigenschaften unabhängig von der Ausrichtung eines Schlüsselanhängers.
  • Exemplarische Ausführungsbeispiele werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
  • Mit Verweis auf die 1-2, wird ein PEPS-System 1 in einem Fahrzeug 30 bereitgestellt und umfasst ein Kommunikationsgateway 29, Sensoren 31A-31 J (zusammen als Sensoren 31 bezeichnet) und ein Steuermodul 20. Das Kommunikationsgateway 29 kann konfiguriert oder programmiert sein, um RSSIs, Abstrahlwinkel-Sendewerte, Ankunftswinkel-Empfangswerte, Werte für die Hin- und Zurück-Verlaufszeit des Verlaufs und/oder trägerphasenbasierte Entfernungsinformationen zu messen oder auszutauschen. Während 1-2 zehn Sensoren 31A-31 J veranschaulichen, kann eine beliebige Anzahl von Sensoren verwendet werden. Jeder der Sensoren 31 kann konfiguriert oder programmiert sein, um RSSIs, Abstrahlwinkel-Empfangswerte, Ankunftswinkel-Sendewerte, Hin- und Zurück-Verlaufszeit-Verlaufszeitwerte und/oder trägerphasenbasierte Entfernungsinformationen zu messen oder auszutauschen. Darüber hinaus, während 2 ein Steuermodul 20 darstellt, kann das PEPS-System 1 ein oder mehrere Steuermodule 20 enthalten, die über das gesamte Fahrzeug 30 verteilt sind.
  • Das eine oder die Vielzahl von Steuermodulen 20 und die Sensoren 31 können über eine Fahrzeugschnittstelle 45 miteinander kommunizieren. Als Beispiel kann die Fahrzeugschnittstelle 45 einen Controller-Area-Network (CAN)-Bus für die Kommunikation zwischen den Hauptmodulen enthalten. Als weiteres Beispiel kann die Fahrzeugschnittstelle 45 ein Local-Interconnect-Network (LIN) für die Kommunikation mit niedrigerer Datenrate enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Fahrzeugschnittstelle 45 einen CXPI-Bus (CXPI = clock extension peripheral interface) enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrzeugschnittstelle 45 eine beliebige Kombination von CAN-Bus-, LIN-, CXPI-, Hochfrequenz- und elektronischen Bus-Kommunikationsschnittstellen enthalten.
  • Das Steuermodul 20 umfasst das Kommunikations-Gateway 29, das einen Drahtloskommunikations-Chipsatz (oder Sendeempfänger) 21 umfasst, der mit einer oder Vielzahl von Antennen 19 verbunden ist. Der drahtlose Kommunikations-Chipsatz 21 kann zum Beispiel ein Bluetooth-Kommunikations-Chipsatz mit niedrigem Energieverbrauch (BLE) sein, der das BLE-Kommunikationsprotokoll verwendet. Alternativ können auch andere drahtlose Kommunikationsprotokolle, wie z.B. Wi-Fi oder Wi-Fi direct, verwendet werden. Wie in 2 dargestellt, können sich die Antennen 19 im Fahrzeug 30 befinden. Alternativ können sich die Antennen 19 außerhalb des Fahrzeugs 30 oder innerhalb des Steuermoduls 20 befinden. Das Steuermodul 20 kann auch ein Verbindungsauthentifizierungsmodul 22 enthalten, das die tragbare Vorrichtung 10 für die Kommunikation über die Kommunikationsverbindung 50 authentifiziert. Als Beispiel kann das Verbindungsauthentifizierungsmodul 22 konfiguriert sein, um eine Challenge-Response-Authentifizierung oder andere kryptographische Verifikationsalgorithmen auszuführen, um die tragbare Vorrichtung 10 zu authentifizieren.
  • Das Steuermodul 20 kann auch eine Datenverwaltungsebene 23 für Push-Daten enthalten. Beispielsweise ist die Datenverwaltungsebene 23 konfiguriert, um Fahrzeuginformationen zu erhalten, die von einem der Module erhalten werden (z.B. Standortinformationen, die von einem Telematikmodul 26 erhalten werden), und die Fahrzeuginformationen an die tragbare Vorrichtung 10 überträgt.
  • Das Steuermodul 20 kann auch ein Verbindungsinformationsverteilungsmodul 24 enthalten, das konfiguriert ist, um Informationen entsprechend den Kommunikationskanälen und Kanalschaltparametern der Kommunikationsverbindung 50 zu erhalten und die Informationen an die Sensoren 31 zu übertragen. Als Reaktion darauf, dass die Sensoren 31 die Informationen vom Verbindungsinformationsverteilungsmodul 24 über die Fahrzeugschnittstelle 45 empfangen und die Sensoren 31 mit dem Kommunikationsgateway 29 synchronisiert werden, können die Sensoren 31 die Kommunikationsverbindung 50 lokalisieren und verfolgen oder abhören.
  • Das Steuermodul 20 kann auch ein Zeitsteuermodul 25 enthalten, das Zeitinformationen entsprechend der Kommunikationsverbindung 50 erhält, wenn das Verbindungsauthentifizierungsmodul 22 die Challenge-Response-Authentifizierung ausführt. Darüber hinaus ist das Zeitsteuermodul 25 konfiguriert, um die Zeitinformation über die Fahrzeugschnittstelle 45 an die Sensoren 31 zu liefern.
  • Das Steuermodul 20 kann auch das Telematikmodul 26 enthalten, das konfiguriert ist, um Standortinformationen und/oder Fehler der Standortinformationen in Verbindung mit dem Fahrzeug 30 zu erzeugen. Das Telematikmodul 26 kann durch ein globales Satellitennavigationssystem (z.B. GPS), ein Trägheitsnavigationssystem, ein globales System für mobile Kommunikation (GSM) oder ein anderes Ortungssystem implementiert werden.
  • Das Kontrollmodul 20 kann auch ein Sicherheitsfiltermodul 33 enthalten, das konfiguriert ist, um Verletzungen der physikalischen Schicht und des Protokolls zu erkennen und die Daten entsprechend zu filtern, bevor es die Informationen an ein Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 32 weiterleitet. Das Sicherheitsfiltermodul 33 kann auch konfiguriert sein, um Daten als injiziert zu markieren, so dass das Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 32 die markierten Daten verwerfen und das PEPS-System 1 alarmieren kann. Die Daten vom Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 32 werden einem PEPS-Modul 27 zur Verfügung gestellt, das konfiguriert ist, um Fahrzeugzustandsinformationen von den Sensoren 31 zu lesen, um die Absicht des Benutzers zu erkennen, auf eine Fahrzeugfunktion zuzugreifen, und um den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 mit der Reihe von Standorten zu vergleichen, die bestimmte Funktionen autorisieren, wie z.B. das Entriegeln einer Fahrzeugtür 30 und/oder das Starten des Fahrzeugs 30.
  • Um die oben beschriebene Funktionalität der verschiedenen Module auszuführen, kann das Steuermodul 20 auch einen oder mehrere Prozessoren enthalten, die konfiguriert sind, um Befehle auszuführen, die in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie z.B. einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und/oder einem Arbeitsspeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), gespeichert sind.
  • Wie in 1-2 gezeigt ist, kann eine tragbare Vorrichtung 10 mit dem Kommunikationsgateway 29 des Fahrzeugs 30 über die Kommunikationsverbindung 50 kommunizieren. Ohne Einschränkung kann die tragbare Vorrichtung 10 z.B. eine beliebige Bluetooth-fähige Kommunikationsvorrichtung sein, wie z.B. ein Smartphone, eine Smart-Uhr, ein tragbares elektronisches Gerät, ein Schlüsselanhänger, ein Tablet-Gerät, ein Bluetooth-Sendergerät oder eine andere Vorrichtung, die einem Benutzer des Fahrzeugs 30 zugeordnet ist, wie z.B. einem Eigentümer, Fahrer, Beifahrer des Fahrzeugs 30 und/oder einem Techniker für das Fahrzeug 30. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die tragbare Vorrichtung 10 für die drahtlose Kommunikation über ein anderes drahtloses Kommunikationsprotokoll, wie z.B. Wi-Fi und/oder Wi-Fi direkt, konfiguriert werden. Die Kommunikationsverbindung 50 kann eine Bluetooth-Kommunikationsverbindung sein, wie in der Bluetooth-Spezifikation vorgesehen und definiert ist. Als Beispiel kann die Kommunikationsverbindung 50 eine BLE-Kommunikationsverbindung sein. Alternativ kann die Kommunikationsverbindung 50 eine Wi-Fi- oder Wi-Fi-Direkt-Kommunikationsverbindung sein.
  • Die tragbare Vorrichtung 10 kann einen Drahtloskommunikations-Chipsatz (oder Sendeempfänger) 11 enthalten, der mit einer Antenne 13 verbunden ist. Der Chipsatz für drahtlose Kommunikation 11 kann ein BLE-Kommunikations-Chipsatz sein. Alternativ kann der Chipsatz für drahtlose Kommunikation 11 ein Chipsatz für Wi-Fi- oder Wi-Fi-direkt- Kommunikation sein. Die tragbare Vorrichtung 10 kann auch einen Anwendungscode 12 enthalten, der vom Prozessor der tragbaren Vorrichtung 10 ausführbar ist und in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie z.B. einem Nur-Lese-Speicher (ROM) oder einem Direktzugriffsspeicher (RAM), gespeichert wird. Auf der Grundlage des Anwendungscodes 12 und unter Verwendung des Chipsatzes für drahtlose Kommunikation 11 und der Antenne 13 kann die tragbare Vorrichtung 10 konfiguriert sein, um verschiedene Befehle auszuführen, die z.B. der Authentifizierung der Kommunikationsverbindung 50, der Übertragung von Standort- und/oder Geschwindigkeitsinformationen, die von einem Sensor oder Beschleunigungsmesser eines globalen Navigationssatellitensystems (z.B. GPS) der tragbaren Vorrichtung 10 erhalten werden, und der manuellen Aktivierung einer Fahrzeugfunktion entsprechen.
  • In Bezug auf 3 umfasst jeder der Sensoren 31 einen Drahtloskommunikations-Chipsatz 41, der mit einer Antenne (oder einer Antennenbaugruppe) 43 verbunden ist, die mehrere Antennenelemente enthalten kann. In jedem der Sensoren 31 kann eine beliebige Anzahl von Antennen 43 enthalten sein. In 3 sind drei Antennen 43a, 43b und 43c dargestellt. Der Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 kann ein BLE-Kommunikations-Chipsatz sein. Alternativ kann der Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 ein Chipsatz für Wi-Fi- oder Wi-Fi-direkt -Kommunikation sein. Wie in 3 dargestellt, können sich die Antennen 43 intern in den Sensoren 31 befinden. Alternativ können die Antennen 43 außerhalb der Sensoren 31 angeordnet sein. Die Antennen 43 werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 5-12 näher beschrieben.
  • Das Steuermodul 20 und insbesondere das Kommunikationsgateway 29 kann eine sichere Kommunikationsverbindung, wie z.B. Kommunikationsverbindung 50, mit der tragbaren Vorrichtung 10 herstellen. Zum Beispiel kann das Steuermodul 20 eine sichere Kommunikationsverbindung, wie die Kommunikationsverbindung 50, mit dem BLE-Kommunikationsprotokoll herstellen. Das Steuermodul 20 kann dann Informationen über die sichere Kommunikationsverbindung, wie z.B. Zeit- und Synchronisationsinformationen, an jeden der Sensoren 31 übermitteln. Beispielsweise kann das Steuermodul 20 Informationen über die sichere Kommunikationsverbindung übermitteln, wie den Zeitpunkt des nächsten Kommunikationsverbindungsereignisses, das Zeitintervall zwischen Kommunikationsverbindungsereignissen, den Kommunikationskanal für das nächste Kommunikationsverbindungsereignis, eine Kanalzuordnung, ein Kanalsprungintervall oder einen Offset zur Berechnung des Kanals für nachfolgende Kommunikationsverbindungsereignisse, Kommunikationslatenzinformationen, Kommunikations-Jitter-Informationen usw. Die Sensoren 31 können dann Kommunikationspakete abhören, die von der tragbaren Vorrichtung an das Steuermodul 20 gesendet werden, und können Signalinformationen der von der tragbaren Vorrichtung 10 empfangenen Signale messen. Zum Beispiel können die Sensoren 31 die empfangene Signalstärke messen und einen RSSI-Wert (received signal strength indicator) bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoren 31 andere Messungen der von der tragbaren Vorrichtung 10 empfangenen Signale bestimmen, wie z.B. einen Ankunftswinkel, eine Ankunftszeit, einen Abstrahlwinkel, eine Ankunftszeitdifferenz, eine Hin- und Zurück-Verlaufszeit der Verlaufstrecke, eine trägerphasenbasierte Reichweite usw.
  • Die Sensoren 31 können dann die gemessenen Informationen an das Steuermodul 20 übermitteln, das dann auf der Grundlage der von jedem der Sensoren 31 empfangenen gemessenen Informationen einen Standort der tragbaren Vorrichtung 10 oder eine Entfernung zu der tragbaren Vorrichtung 10 bestimmen kann. Beispielsweise kann das Steuermodul 20 den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 beispielsweise auf der Grundlage der Muster der RSSI-Werte für die verschiedenen Signale bestimmen, die von der tragbaren Vorrichtung 10 durch die verschiedenen Sensoren 31 empfangen werden. Beispielsweise zeigt ein relativ starkes RSSI im Allgemeinen an, dass sich die tragbare Vorrichtung 10 nahe befindet, und ein relativ schwaches RSSI zeigt im Allgemeinen an, dass die tragbare Vorrichtung 10 weiter entfernt ist. Durch die Analyse des RSSI für Kommunikationssignale, die von der tragbaren Vorrichtung 10 mit jedem der Sensoren 31 gesendet werden, kann das Steuermodul 20 eine Position oder einen Abstand der tragbaren Vorrichtung 10 relativ zum Fahrzeug 30 bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können Ankunftswinkel- oder Ankunftszeitdifferenzmessungen für die von der tragbaren Vorrichtung 10 gesendeten und von den Sensoren 31 empfangenen Signale ebenfalls vom Steuermodul 20 verwendet werden, um den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoren 31 selbst den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 oder die Entfernung zu der tragbaren Vorrichtung 10 auf der Grundlage der gemessenen Informationen bestimmen und den Standort oder die Entfernung dem Steuermodul 20 mitteilen.
  • Auf der Grundlage der ermittelten Position oder Entfernung der tragbaren Vorrichtung 10 relativ zum Fahrzeug 30 kann das PEPS-System 1 dann eine Fahrzeugfunktion autorisieren oder ausführen, wie z.B. das Entriegeln einer Tür des Fahrzeugs 30, das Entriegeln eines Kofferraums des Fahrzeugs 30, das Starten des Fahrzeugs 30 und/oder das Ermöglichen des Startens des Fahrzeugs 30. Wenn zum Beispiel die Entfernung der tragbaren Vorrichtung 10 weniger als eine erste Abstandsgrenze zum Fahrzeug 30 beträgt, kann das PEPS-System 1 Innen- oder Außenleuchten des Fahrzeugs 30 aktivieren. Wenn die Entfernung der tragbaren Vorrichtung 10 weniger als ein zweiter Schwellenwert für den Abstand zum Fahrzeug 10 beträgt, kann das PEPS-System 1 Türen oder einen Kofferraum des Fahrzeugs 30 entriegeln. Wenn sich die tragbare Vorrichtung 10 innerhalb des Fahrzeugs 30 befindet, kann das PEPS-System 1 das Starten des Fahrzeugs 30 ermöglichen.
  • Mit Bezug auf 3, wenn das BLE-Kommunikationsprotokoll verwendet wird, empfangen die Sensoren 31 BLE-Signale mit den Antennen 43 und empfangen insbesondere BLE-Meldungen der physikalischen Ebene (Physical Layer) mit einem BLE-PHY-Controller 46. Die Sensoren 31 können konfiguriert sein, um BLE-PHY-Layer-Nachrichten zu beobachten und Messungen der physikalischen Eigenschaften der zugehörigen Signale zu erhalten, einschließlich z.B. der Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI) unter Verwendung einer Kanalzuordnung, die von einem Kanalzuordnungs-Rekonstruktionsmodul 42 erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoren 31 miteinander und/oder mit dem Kommunikationsgateway 29 über die Fahrzeugschnittstelle 45 kommunizieren, um Ankunftszeitdifferenz, Ankunftszeit oder Ankunftswinkel-Daten für Signale zu bestimmen, die von Vielzahl von Sensoren 31 empfangen werden.
  • Ein Zeitsteuerungs-Synchronisationsmodul 44 ist konfiguriert, um die Empfangszeiten von Nachrichten an der Fahrzeugschnittstelle 45 genau zu messen und die Zeitsteuerungsinformationen an den Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 weiterzuleiten. Der Chipsatz 41 für die drahtlose Kommunikation ist konfiguriert, um den PHY-Controller 46 zu einer bestimmten Zeit auf der Grundlage der Kanalbelegungsinformationen und der Zeitsteuerungssignale auf einen bestimmten Kanal abzustimmen. Wenn das BLE-Kommunikationsprotokoll verwendet wird, ist der Chipsatz 41 für die drahtlose Kommunikation außerdem konfiguriert, um alle Nachrichten und Daten der physikalischen Ebene zu beobachten, die der Bluetooth-Spezifikation der physikalischen Ebene entsprechen, zu der die normalen Datenraten gehören, die z.B. in der Bluetooth-Spezifikation Version 5.0 vorgeschlagen oder übernommen wurden. Die Daten, Zeitstempel und die gemessene Signalstärke können vom Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 über die Fahrzeugschnittstelle 45 an die verschiedenen Module des Steuermoduls 20 gemeldet werden.
  • Mit Bezug auf 4 umfasst das Kommunikations-Gateway 29 den Drahtloskommunikations-Chipsatz 41, der mit den Antennen 19 verbunden ist, um BLE-Signale zu empfangen. Bei Verwendung des BLE-Kommunikationsprotokolls implementiert der drahtlose Kommunikations-Chipsatz 41 einen Bluetooth-Protokollstapel 48, der beispielsweise mit der BLE-Spezifikation (d.h. der Bluetooth-Spezifikation Version 5.0) konform ist. Der Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 kann auch eine Anwendung 47 enthalten, die durch Anwendungscode implementiert ist, der von einem Prozessor des Drahtloskommunikations-Chipsatzes 41 ausgeführt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Anwendung 47 durch einen Prozessor des Steuermoduls 20 ausführbar sein und in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium des Steuermoduls 20 gespeichert werden.
  • Die Anwendung 47 kann einen Code enthalten, der Modifikationen außerhalb der Bluetooth-Spezifikation entspricht, damit der Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 unabhängig von der Gültigkeit der Daten die vom Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 gesendeten und empfangenen Daten mit Zeitstempel prüfen kann. Zum Beispiel ermöglicht die Anwendung 47 dem Drahtloskommunikations-Chipsatz 41, gesendete und empfangene Daten mit den Erwartungen zu vergleichen. Das Kommunikationsgateway 29 ist konfiguriert, um die tatsächlich gesendeten und empfangenen Daten über die Fahrzeugschnittstelle 45 an die verschiedenen Module des Steuermoduls 20 zu übertragen. Alternativ kann das Kommunikations-Gateway 29 konfiguriert sein, um die Daten von jedem der Sensoren 31 über die Fahrzeugschnittstelle 45 zu empfangen. Die Anwendung 47 kann ferner konfiguriert sein, um den Drahtloskommunikations-Chipsatz 41 ermöglichen zu bestätigen, dass jeder der Sensoren 31 die richtigen Daten zur richtigen Zeit empfangen hat.
  • Der Bluetooth-Protokollstapel 48 ist konfiguriert, um der Anwendung 47 die Kanalübersicht, die Zugangskennung, den nächsten Kanal und die Zeit bis zum nächsten Kanal zur Verfügung zu stellen. Der Bluetooth-Protokollstapel 48 ist konfiguriert, um Zeitsignale für die Zeitstempel der Sende- und Empfangsereignisse an die Anwendung 47 und/oder eine digitale PIN-Ausgabe des Drahtloskommunikations-Chipsatzes 41 auszugeben. Der Kommunikations-Gateway 29 umfasst auch ein Zeitsteuerungs-Synchronisationsmodul 44, das konfiguriert ist, um die Zeitsteuerungssignale zu akzeptieren und in Verbindung mit der Fahrzeugschnittstelle 45 zu arbeiten, um genaue Zeitstempel von Verbindungsinformationsnachrichten und anderen Kommunikationen zu erstellen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann das Kommunikationsgateway 29 dem Zeitsteuerungsmodul 25 bzw. dem Kanalzuordnungsmodul 25 Zeitinformationen und Kanalzuordnungsinformationen zur Verfügung stellen. Das Kommunikationsgateway 29 kann konfiguriert sein, um Informationen, die laufenden Verbindungen entsprechen, an das Verbindungsinformationsverteilungsmodul 24 und Zeitsteuerungssignale an die Zeitsteuerungsmodule 25 zu liefern, so dass die Sensoren 31 die Kommunikationsverbindung 50 finden und verfolgen bzw. abhören können.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird eine Beispieldarstellung eines Antennensystems 58 gezeigt. Das Antennensystem 58 kann konfiguriert oder programmiert sein, um RSSIs, Abstrahlwinkel-Sendewerte, Ankunftswinkel-Empfangswerte, Werte für die Hin- und Zurück-Verlaufszeit des Verlaufes und/oder trägerphasenbasierte Entfernungsinformationen auszutauschen. Während diese Ausführungsform drei Antennen 60 veranschaulicht, kann das Antennensystem 58 eine beliebige Anzahl von Antennen enthalten. Während diese Ausführungsform drei linear angeordnete Antennen 60 darstellt, können die Antennen 60 in anderen Konfigurationen, z.B. in einem Dreieck, angeordnet sein. Alternativ können auch zwei Antennen 60 angeordnet werden. Alternativ können vier Antennen 60 verwendet werden, die z.B. linear oder in einer Rautenkonfiguration angeordnet sein können. Wie weiter unten näher beschrieben, können die Antennen 60 kapazitiv an eine Massefläche 70 einer Leiterplatte (PCB) mit Vielzahl von Schichten gekoppelt werden.
  • In einer Ausführung sind die Antennen 60 zirkular polarisiert, so dass die Leiterplatte oder das Steuermodul 20 in Kommunikation mit der Leiterplatte z.B. einen Ankunftswinkel der Kommunikationsverbindung 50 relativ zum jeweiligen Sensor 31 genau bestimmen kann. Darüber hinaus ermöglicht die Zirkularpolarisation starke direkte Verbindungen zwischen der tragbaren Vorrichtung 10 und den Antennen 60, die weniger Schwankungen in der Ausrichtung der tragbaren Vorrichtung in Bezug auf RSSI, Ankunftswinkel, Hin- und Rücklaufzeit der Verlaufstrecke und trägerphasenbasierte Entfernungsmessungen aufweisen.
  • Die Antennen 60 können in einer ersten Richtung ein großes Verstärkungsmuster und in jeder der übrigen Richtungen ein niedrigeres Verstärkungsmuster aufweisen. Außerdem können das große Verstärkungsmuster und die niedrigeren Verstärkungsmuster jeweils annähernd gleichförmig sein. Zusätzlich kann das große Verstärkungsmuster einer vorderen Keule und eines der niedrigeren Verstärkungsmuster einer hinteren Keule zugeordnet sein, wobei die vordere Keule und die hintere Keule annähernd symmetrisch sind und ein Verhältnis zwischen vorderer und hinterer Verstärkung aufweisen, das größer als 1 ist. Als Beispiel können die Antennen 60 jeweils eine vordere Keule mit einem großen und annähernd gleichförmigen Verstärkungswert von 90° bis -90° über 0° und eine hintere Keule mit einem kleineren und annähernd gleichförmigen Verstärkungswert von 90° bis -90° über 180° aufweisen. Durch den Einsatz von Antennen 60, die ein großes Verhältnis zwischen Vorne-und-Hinten-Verstärkung aufweisen, verhindert das Antennensystem 58, dass Kopplungseffekte der Antennen 60 die Sende-/Empfangseigenschaften der Sensoren 31 beeinflussen. Darüber hinaus sorgt das Antennensystem 58 durch die Implementierung von Antennen 60 mit einem großen Vorne-und-Hinten-Verstärkungsverhältnis für eine reflexionsfreie Umgebung, so dass Reflexionen, Mehrwegeausblendung, Beugung, Brechung und andere Quellen amplitudenverschiebender Rauschquellen vernachlässigbar oder nicht vorhanden sind.
  • Darüber hinaus können die Antennen 60 eine große Strahlungsweite halber Leistung (d.h., 3 dB Winkelbreite) haben, wodurch das Antennensystem 58 in der Lage ist, Signale entlang einer Kante des Antennensystems 58, wie z.B. ±90° von der Bohrung aus, genau zu empfangen.
  • Die Antennen 60 können auch physisch an eine zentrale Stelle der Massefläche 70 gekoppelt werden. Beispielsweise kann ein Mittelpunkt jeder der Antennen 60 eine erste Linie bilden, die parallel zu einer zweiten Linie verläuft, die einen Mittelpunkt der Massefläche 70 einschließt. So kann das Steuermodul 20 den Ankunftswinkel der Kommunikationsverbindung 50 genau bestimmen, wobei das Antennensystem 58 in der Lage ist, optimale Phasenwinkeldifferenzmuster zu liefern, die nicht durch die Ausrichtung der tragbaren Vorrichtung 10 beeinflusst werden.
  • In anderen Ausführungsformen sind die Antennen 60 möglicherweise nicht physisch an den Mittelpunkt der Massefläche 70 gekoppelt (d.h. in der Nähe der Ober- oder Unterseite der Massefläche 70). Außerdem sind die Antennen 60 in einer geraden Linie entlang der Mitte der Massefläche 70 dargestellt, während in anderen Ausführungsformen eine oder mehrere der Antennen 60 möglicherweise nicht in der Mitte der Massefläche 70 angeordnet sind. Zusätzlich können eine oder mehrere der Antennen 60 gegenüber den übrigen Antennen 60 und/oder der Massefläche 70 erhöht sein.
  • Mit Bezug auf die 6A-6B werden detaillierte Abbildungen der Antenne 60 gezeigt. Die Antenne 60 kann aus einem Körper 80 bestehen, der eine obere Fläche 80A, eine seitliche Fläche 80B und eine untere Fläche 80C (dargestellt in 7C und 7D) sowie die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 umfasst. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Körper 80 eine Öffnung 100 enthalten, die sich durch einen mittleren Abschnitt des Körpers 80 erstreckt, wie in 6B gezeigt. Der Körper 80 kann durch einen starken elektrischen Isolator, wie z.B. einen keramisch aufgegossenen Kunststoff, realisiert werden. Der Körper 80 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 7A-7D näher beschrieben.
  • Die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 sind konfiguriert, um Hochfrequenzsignale (HF-Signale), wie z.B. BLE-Signale, Wi-Fi-Signale und/oder Wi-Fi-Direktsignale empfangen zu können. Die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 können z.B. einen Kupferdraht, eine Übertragungsleitung oder ein anderes ähnlich leitendes Material enthalten. Zusätzlich sind die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 entlang jeder Fläche des Körpers 80 angeordnet. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 7A-7D und 8 näher beschrieben ist, können die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 jeweils entlang einer entsprechenden Bahnn (z.B. eines Schlitzes, eines strukturellen Vorsprungs, einer bestimmten Fläche usw.) des Körpers 80 angeordnet werden.
  • Mit Bezug auf die 7A-7B werden detaillierte Abbildungen des Körpers 80 gezeigt. In einer Ausführungsform umfasst der Körper 80 die Bahnen 110, 112, 114, 116, die jeweils für die Aufnahme eines der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 konfiguriert sind. In einer Ausführungsform können die Bahnen 110, 112, 114, 116 mit einem Fräswerkzeug oder mit einem Lasergravurverfahren geformt werden.
  • Darüber hinaus umfasst die Bahn 110 einen ersten Abschnitt 110-1, der sich auf der oberen Fläche 80A befindet, und einen zweiten Abschnitt 110-2, der sich auf der seitlichen Fläche 80B befindet; die Bahn 112 umfasst einen ersten Abschnitt 112-1, der sich auf der oberen Fläche 80A befindet, und einen zweiten Abschnitt 112-2, der sich auf der seitlichen Fläche 80B befindet; die Bahn 114 umfasst einen ersten Abschnitt 114-1, der sich auf der oberen Fläche 80A befindet, und einen zweiten Abschnitt 114-2, der sich auf der seitlichen Fläche 80B befindet; und die Bahn 116 umfasst einen ersten Abschnitt 116-1, der sich auf der oberen Fläche 80A befindet, und einen zweiten Abschnitt 116-2, der sich auf der seitlichen Fläche 80B befindet. Darüber hinaus können die Bahnen 110, 112, 114, 116 entlang mindestens einer Fläche des Körpers 80 eine Helixform bilden. Zusätzlich umfasst der Körper 80 Befestigungselemente 120-1, 120-2, die konfiguriert sind, um den Körper 80 physisch mit der Leiterplatte zu koppeln (nicht abgebildet).
  • Mit Bezug auf 7C-7D werden zusätzliche detaillierte Abbildungen der unteren Fläche 80C des Körpers 80 gezeigt. Die Befestigungselemente 120-1, 120-2, 120- 3, 120-4 (zusammen als Befestigungselemente 120 bezeichnet) sind an der unteren Fläche 80C befestigt und, wie oben beschrieben, konfiguriert, um den Körper 80 physisch mit der Leiterplatte zu koppeln (nicht abgebildet). Zusätzlich umfasst die Bahn 110 einen dritten Abschnitt 110-3, der sich auf der unteren Seite 80C befindet; die Bahn 112 umfasst einen dritten Abschnitt 112-3, der sich auf der unteren Seite 80C befindet; die Bahn 114 umfasst einen dritten Abschnitt 114-3, der sich auf der unteren Seite 80C befindet; und die Bahn 116 umfasst einen dritten Abschnitt 116-3, der sich auf der unteren Seite 80C befindet.
  • Mit Bezug auf die 8-9 werden detaillierte Abbildungen der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 gezeigt. Das Antennenelement 90 umfasst einen ersten Abschnitt 90-1, einen zweiten Abschnitt 90-2 und einen dritten Abschnitt 90-3; das Antennenelement 92 umfasst einen ersten Abschnitt 92-1, einen zweiten Abschnitt 92-2 und einen dritten Abschnitt 92-3; das Antennenelement 94 umfasst einen ersten Abschnitt 94-1, einen zweiten Abschnitt 94-2 und einen dritten Abschnitt 94-3; und das Antennenelement 96 umfasst einen ersten Abschnitt 96-1, einen zweiten Abschnitt 96-2 und einen dritten Abschnitt 96-3.
  • In einer Ausführungsform sind die ersten Abschnitte 90-1, 92-1, 94-1, 96-1, 96-1 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 in den ersten Abschnitten 110-1, 112-1, 114-1, 116-1 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet. Als Beispiel können die ersten Abschnitte 90-1, 92-1, 94-1, 96-1, 96-1 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 so gebogen werden, dass sie vollständig in den ersten Abschnitten 110-1, 112-1, 114-1, 116-1 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen können die ersten Abschnitte 90-1, 92-1, 94-1, 96-1, 96-1 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 so gebogen werden, dass sie nicht vollständig innerhalb der ersten Abschnitte 110-1, 112-1, 114-1, 116-1 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet sind, wie in 9 gezeigt. Die ersten Abschnitte 90-1, 92-1, 94-1, 96-1, 96-1 der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 können auch durch kapazitive, von oben eingelegte Komponenten realisiert werden, die eine kapazitive Last bereitstellen, wodurch die Größe der Antenne 60 verringert wird.
  • Die zweiten Abschnitte 90-2, 92-2, 94-2, 96-2 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 sind in den zweiten Abschnitten 110-2, 112-2, 114-2, 116- 2 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet. Als Beispiel können die zweiten Abschnitte 90-2, 92-2, 94-2, 96-2 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 vollständig innerhalb der zweiten Abschnitte 110-2, 112-2, 114-2, 116-2 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet werden.
  • Die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 sind in den dritten Abschnitten 110-3, 112-3, 114-3, 116-3 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet. Als Beispiel können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 so gebogen werden, dass sie vollständig in den dritten Abschnitten 110-3, 112-3, 114-3, 116-3 der jeweiligen Bahnen 1 10, 112, 114, 116 angeordnet sind. Zusätzlich können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 über ein leitendes Element, z.B. Kupfer, kapazitiv an die Masseplatte 70 gekoppelt werden. In anderen Ausführungsformen können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der jeweiligen Antennenelemente 90, 92, 94, 96 so gebogen werden, dass sie nicht vollständig innerhalb der dritten Abschnitte 110-3, 112-3, 114-3, 116-3 der jeweiligen Bahnen 110, 112, 114, 116 angeordnet sind, wie in 10 gezeigt ist.
  • Die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 können konfiguriert sein, um eine Impedanzanpassungsfunktion auszuführen. Als Beispiel können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 durch eine Übertragungsleitung mit einer Länge, die einer Viertelwellenlänge der Antenne entspricht, und einer vordefinierten Impedanz implementiert werden, um die Impedanz der Quelle (d.h. den ersten und zweiten Abschnitt der Antennenelemente 90, 92, 94, 96) an die Impedanz der Last (d.h. den ersten und zweiten Abschnitt der Antennenelemente 90, 92, 94, 96) anzupassen, die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der Antennenelemente 90, 92, 94, 96) bei einer Frequenz, die den BLE-Signalen zugeordnet ist (2,4 GHz), an die Impedanz der Last anzupassen.
  • In anderen Ausführungsformen können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 einen Transformator enthalten, der konfiguriert ist, um eine symmetrische Quellenimpedanz der ersten und zweiten Abschnitte der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 mit einer unsymmetrischen Lastimpedanz der dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 zu isolieren. Insbesondere können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 jeweils einen Balun bzw. Symmetrierer und/oder andere Impedanzanpassungsschaltungselemente enthalten oder mit einem Balun und/oder anderen Impedanzanpassungsschaltungselementen verbunden sein, die die Impedanz der dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 an die Impedanz der ersten und/oder zweiten Abschnitte der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 anpassen.
  • Zusätzlich oder alternativ können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 eine Filterschaltung zur Anpassung der Impedanzen enthalten, wie z.B. ein Widerstands-Induktivitäts-Kondensator-(RLC)-Netzwerk, ein Induktivitäts-Kondensator-(LC)-Netzwerk und andere ähnliche Filterschaltungen. Als spezifischeres Beispiel können die dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 eine LC-Schaltung eines L-Netzes, eines T-Netzes oder eines Tt-Netzes enthalten. Darüber hinaus können die Induktivitäten, Widerstände und/oder Kondensatoren der Filterschaltungen so ausgewählt und angeordnet werden, dass eine Resonanzfrequenz der Antennen 60 der Frequenz der BLE-Signale (2,4 GHz) entspricht.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 9 können der Körper 80 und die Massefläche 70 zusammenwirken, um einen Luftspalt zu definieren. Der Luftspalt kann so konfiguriert sein, dass die Kapazität der dritten Abschnitte 90-3, 92-3, 94-3, 96-3 der Antennenelemente 90, 92, 94, 96 verringert wird. In anderen Ausführungsformen können die Befestigungselemente 120 entfernt werden, so dass der Körper 80 im Wesentlichen bündig mit der Massefläche 70 oder einer anderen Schicht der Leiterplatte abschließen kann.
  • Mit Bezug auf 10-12 werden beispielhafte Abbildungen des Gehäuse- bzw. Ummantelungselements 130 gezeigt. In einer Ausführung ist das Ummantelungselement 130 physisch mit der seitliche Fläche 80B des Körpers 80 gekoppelt und konfiguriert, um die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 zu ummanteln, wie in 10 gezeigt. In anderen Ausführungsformen ist das Ummantelungselement 130, das in 11 als Ummantelungselemente 130-1, 130-2 dargestellt ist, physisch mit der seitliche Fläche 80B des Körpers 80 gekoppelt und konfiguriert, um sowohl die Antennenelemente 90, 92, 94, 96 als auch den Luftspalt zwischen der Massefläche 70 und dem Körper 80 zu ummanteln. In einigen Ausführungen können das Ummantelungselement 130 und der Körper 80 zusammenwirken, um einen Luftspalt dazwischen zu definieren, wie in 12 gezeigt. Als Beispiel kann das Ummantelungselement 130 durch ein dielektrisches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante (z.B. e > 10) realisiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 13-14 wird eine Antenne 60' gezeigt, die einen Antennenkörper 80' umfasst, der eine obere Fläche 80A', eine seitliche Fläche 80B' und eine untere Fläche 80C' aufweist. Die Antenne 60' ähnelt der Antenne 60 der 7A-7C, umfasst jedoch keine Schlitze, Hitzeeinsätze 131 und ein Antennenelement mit Vorsprüngen 132. Die Vorsprünge 132 können einstückig als Teil des Antennenkörpers 80' ausgebildet sein. Der Antennenkörper 80' kann eine zentral angeordnete, vertiefte Kerbe (oder Vertiefung) 133 enthalten. In einer Ausführung ist anstelle der vertieften Kerbe 133 eine zentral gelegene Bohrung (z.B. eine versenkte Bohrung) vorgesehen. Die vertiefte Kerbe 133 kann auf der oberen Fläche 80A' oder der unteren Fläche 80C' zentriert werden, um Signalstörungen zu minimieren. Die vertiefte Kerbe 133 kann für maximale HF-Leistung positioniert, dimensioniert und geformt werden und kann ein Artefakt eines Angusses in einem Spritzgussverfahren des Antennenkörpers 80' sein. Die Hitzeeinsätze 131 können aus spritzgegossenem Kunststoff geformt werden.
  • Die Antennen umfassen die Antennenelemente 110-T, 112-T, 114-T, 116-T, 110-2', 112-2', 114-2', 116-2', 110-3', 112-3', 114-3', 116-3', die sich auf den entsprechenden Seiten 80A'-80C' befinden. Die Antennenelemente 110-T, 112-T, 114-T, 116-T, 110-2', 112-2', 114-2', 116-2', 110-3', 112-3', 114-3', 116-3' können oberflächlich abgeschiedene Spuren (oder Elektroden) sein. Die Dicke der Vorsprünge 132 wird verwendet, um die Abstände zwischen den Antennenelementen 110-3', 112-3', 114-3', 116-3' und einer Massefläche in einer entsprechenden Leiterplatte einzustellen. Diese Abstände können eingestellt werden, um die parasitäre Kapazität zwischen den Antennenelementen und der Massefläche anzupassen und um die von der Antenne 60' übertragenen HF-Frequenzen abzustimmen.
  • 15 zeigt ein Beispiel für einen Teil 134 einer Leiterplatte und einen Teil 135 einer Antenne mit einem Antennenkörper 136. Der Antennenkörper 136 umfasst ein Antennenelement, das Vorsprünge trägt (z.B. das Antennenelement, das den Vorsprung 137 trägt), ähnlich wie das Antennenelement, das die Vorsprünge 132 von 14 trägt. Die Leiterplatte 134 umfasst mehrere Schichten, darunter eine erste dielektrische Schicht 138, eine zweite dielektrische Schicht 139, eine Masseflächenschicht 140, eine dritte dielektrische Schicht 141, eine leitende Schicht 142 und eine Basisschicht 143. Die Basisschicht 143 kann mehrere Schichten enthalten. Dieser Schichtenstapel dient als Beispiel, die Schichten können unterschiedlich gestapelt sein und eine oder mehrere Zwischenschichten können zwischen jedem dargestellten benachbarten Schichtenpaar angeordnet sein.
  • Ein Antennenelement 144 ist auf einer Unterseite des Antennenelementträgervorsprungs 132 angeordnet und steht z.B. über eine Leitpaste 146 mit einem leitenden Pad 145 in Kontakt. Das leitende Pad kann, wie dargestellt, bündig mit einer obere Seite 147 der Leiterplatte abschließen oder auf der obere Seite 147 oberflächenmontiert sein. Das leitende Pad 145 ist mit der leitenden Schicht 142 über ein Verbindungselement 148 verbunden, das sich durch eine Öffnung 149 der Masseflächenschicht 140 erstreckt. Zwischen dem Antennenelement 144 und der Masseflächenschicht 140 besteht eine parasitäre Kapazität. Dies kann bei anderen Antennenelementen der Fall sein, die auf Antennenelementen montiert sind, die Vorsprünge des Antennenkörpers 136 tragen.
  • Der Antennenkörper 136 umfasst Hitzeeinsätze (ein Hitzeeinsätze 151 ist abgebildet). Die Hitzeeinsätze erstrecken sich durch entsprechende Löcher in der Leiterplatte. Die unteren Enden der Hitzeeinsätze werden erhitzt und geschmolzen (ein geschmolzenes Ende 153 des Wärmezustands 152 ist dargestellt), um den Hitzeeinsatz mit der Leiterplatte zu verbinden.
  • Die 16A und 16B (zusammen 16) zeigen ein Beispiel für ein Elektroniksystem 4, das konfiguriert ist, um einen Ankunftswinkel der Kommunikationsverbindung 50 von 2 zu bestimmen. Das Elektroniksystem 4 kann z.B. die Antennen 60 oder 60' und die entsprechenden Antennenelemente 90A-C, 92A-C, 94A-C, 96A-C, Kopplerschaltungen 150-1, 150-2, 150-3 (zusammen als Kopplerschaltungen 150 bezeichnet), Eingangsfilterschaltungen 160-1, 160-2, 160-3 (zusammen als Eingangsfilterschaltungen 160 bezeichnet) und einen Umschaltschaltkreis 170 enthalten. In einer Ausführung können die Kopplerschaltungen 150, die Eingangsfilterschaltungen 160 und der Umschaltschaltkreis 170 auf einer Leiterplatte angeordnet sein.
  • Wie oben beschrieben, ist jede der Antennen 60 oder 60' konfiguriert, um in verschiedenen Phasen (0°, 90°, 180° und 270° oder 0°, -90°, -180° und -270°) das von der tragbaren Vorrichtung 10 gesendete HF-Signal zu empfangen. Die Antennenelemente jeder der Antennen empfangen jeweils Signale in den verschiedenen Phasen. Beispielsweise können die Antennenelemente 90A, 92A, 94A, 96A ein HF-Signal in den jeweiligen Phasen 0°, -90°, - 180° und -270° empfangen. Dieses System 4 kann ein oder mehrere (n) Antennenelemente pro Antenne enthalten, und die Kopplerschaltungen 150 haben Phaseneingänge in Schritten von 3607n. Das Vorzeichen der Phase und die Definition von positiver und negativer Phase sowie die Rechts- und Linkshändigkeit können so gewählt werden, dass die Antennen 60, 60' zu den oberen Seiten der Antennen hin eine größere Verstärkung und zu den Unterseiten der Antennen hin eine kleinere Verstärkung haben.
  • In einer Ausführung sind Paare der Antennenelemente mit entsprechenden Baluns bzw. Symmetriergliedern und/oder anderen Impedanzanpassungsschaltungselementen verbunden, wobei jeder Balun zwei Ausgänge hat; ein Ausgang ist mit der Massefläche und der andere Ausgang mit einer entsprechenden der Kopplerschaltungen 150 verbunden. Somit kann jede der Antennen 60, 60' mit zwei Symmetrieschaltungen verbunden werden, wobei die beiden Symmetrieschaltungen zwei Ausgänge haben, die mit derselben Kopplerschaltung verbunden sind. Die Kopplerschaltung 150 kann durch einen 3 dB 90°-Hybridkoppler realisiert werden. Die Kopplerschaltungen 150 können hybride Bauelemente wie Hybridkoppler und/oder hybride Splitter/Kombinierer wie Quadratur- (90-Grad) und 180-Grad-Hybride in koaxialen Stecker- und Oberflächenmontagegehäusen enthalten. In einer Ausführungsform enthalten die Kopplerschaltungen 150 entsprechende Impedanzanpassungsschaltungen.
  • Jede der Kopplerschaltungen 150 ist konfiguriert, um die von den entsprechenden Antennenelementen empfangenen HF-Signale zu kombinieren und ein Signal auszugeben, das eine Phasendifferenz von z.B. 90° aufweist. Reflexionen von Signalfehlanpassungen können über einen Isolieranschluss der Kopplerschaltungen 150 an die Massefläche abgegeben werden.
  • Die Kopplerschaltungen 150 sind konfiguriert, um die Signale über die Eingangsfilterschaltungen 160 an den Umschaltschaltkreis 170 zu liefern, der so konfiguriert sein kann, dass unerwünschte Signale aus Außerband-Frequenzbereichen, die mit den Antennen 60, 60' verbunden sind, zurückgewiesen werden. In einer Ausführung können die Eingangsfilterschaltungen 160 durch einen oder mehrere Entkoppelkondensatoren realisiert werden. In einer Ausführung empfangen die Kopplerschaltungen 150 ein Eingangssignal von jedem Antennenelement, phasenverschieben die Eingangssignale um Vielfache von 360°/n, wobei n die Anzahl der Elemente ist, und kombinieren die entsprechenden resultierenden Hochfrequenzsignale additiv zu einem einzigen Ausgangssignal, das den Eingangsfilterschaltungen 160 zugeführt wird.
  • Als Reaktion auf den Empfang der Signale von jeder der Kopplerschaltungen 150 wird der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um selektiv eines der Signale auszugeben. Als Beispiel: Als Reaktion auf die Bereitstellung eines Steuersignals (VCTRL) an einen ersten Steueranschluss des Umschaltschaltkreises 170 ist der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um das der Antenne 60-1 zugeordnete Signal an das Steuermodul 20 auszugeben. Als Reaktion auf die Lieferung des Steuersignals an einen zweiten Steueranschluss des Umschaltschaltkreises 170 ist der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um das der Antenne 60-2 zugeordnete Signal an das Steuermodul 20 auszugeben. Ebenso ist der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um als Reaktion auf die Bereitstellung des Steuersignals sowohl an den ersten als auch an den zweiten Steueranschluss des Umschaltschaltkreises 170 das der Antenne 60-3 zugeordnete Signal an das Steuermodul 20 auszugeben. Um die Steuersignale an die Steueranschlüsse des Umschaltschaltkreises 170 zu liefern, ist ein 2:3-Transistor-Transistor-Logik/Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (2:3 TTL/CMOS)-kompatibler Decoder des Umschaltschaltkreises 170 konfiguriert, um zwei Steueranschlüsse des Umschaltschaltkreises 170, die elektrisch mit einer Steuerspannungsgeneratorschaltung 220 gekoppelt sind, selektiv zu aktivieren. Der Sendeempfänger 21 kann ein Superheterodyn-Empfänger sein. Der Mikroprozessor konfiguriert den Sendeempfänger 21 und die Schalter so, dass die Antennen 60, 60' ein HF-Signal empfangen, das nahe an der Phasenregelschleife (PLL) liegt, z.B. PLL+250 kHz
  • Als Reaktion darauf, dass das Steuermodul 20 eines der Signale empfängt und das Signal durch einen Verstärker, einen 0-Grad- (Gleichphasig (I)) und 90-Grad- (Quadratur-Phase (Q))-Mischer, einen Tiefpassfilter, einen Gleichphasig- und-Quadratur-Phase Analog-Digital (ADC)-Wandler und eine Verarbeitungsschaltung zur Abwärtskonvertierung des Zwischenfrequenzsignals in ein 0 Hz-Signal sendet, wobei der Prozessor IQ-Werte einer +250 kHz Sinuswelle empfängt.
  • Das Steuermodul 20 ist konfiguriert, um einen Phasenwinkel der 0-Hz-ZF-IQ-Signale der jeweiligen Antenne 60, 60' und mindestens eine Phasenwinkeldifferenz zwischen den 0-Hz-ZF-IQ-Signalen von mindestens einem Paar des Antennensystems 58 zu bestimmen. Der Phasenwinkel bezieht sich auf einen Winkel zwischen gleichphasigen und quadratur-phasigen Komponenten eines der Signale, die von der jeweiligen der Antennen 60, 60' im Antennensystem empfangen werden.
  • Zur Bestimmung des Phasenwinkels der 0-Hz-ZF-IQ-Signale und der mindestens eine Phasenwinkeldifferenz kann das Steuermodul 20 einen oder mehrere Prozessoren enthalten, die konfiguriert sind, um Befehle in einem nicht transitorischen computerlesbaren Speicher, wie z.B. einem RAM und/oder ROM, auszuführen. Darüber hinaus kann das Steuermodul 20 konfiguriert sein, um den Ankunftswinkel auf der Grundlage der mindestens eine Phasendifferenz zu bestimmen. Die Kopplerschaltungen 150, die Eingangsfilterschaltungen 160 und der Umschaltschaltkreis 170 können auf der Leiterplatte angeordnet sein.
  • Das Elektroniksystem 4 erzeugt die Steuersignale (VCTRL) unter Verwendung einer entsprechenden Schaltungstopologie und umfasst einen Mikrocontroller 350, der konfiguriert ist, um einen Phasenwinkel der 0-Hz-ZF-IQ-Signale der jeweiligen Antenne 60, 60' und mindestens eine Phasenwinkeldifferenz des Antennensystems 58 zu bestimmen. Zur Bestimmung des Phasenwinkels der 0-Hz-ZF-IQ-Signale und der mindestens eine Phasenwinkeldifferenz kann der Mikrocontroller 350 einen oder mehrere Prozessoren enthalten, die konfiguriert sind, um Befehle in einem nicht transitorischen computerlesbaren Speicher, wie RAM und/oder ROM, auszuführen. Die Befehle können z.B. Algorithmen zur Umwandlung der vom Umschaltschaltkreis 170 (RF-FEED) empfangenen Signale in einen Phasenwinkel der 0-Hz-ZF-IQ-Signale und zur anschließenden Bestimmung der mindestens eine Phasenwinkeldifferenz enthalten.
  • Das Elektroniksystem 4 kann auch konfiguriert sein, um die von einer Energiequelle (z.B. einer DC-Energiequelle, die 12V ausgibt) empfangene Leistung in einen für den Mikrocontroller 350 geeigneten Spannungspegel umzuwandeln. In einer Ausführung erhält eine Schutzschaltung 250 Energie von der Energiequelle, und die Schutzschaltung 250 ist konfiguriert, um Hochfrequenzsignale und Rauschen zu unterdrücken. Als Beispiel kann die Schutzschaltung 250 eine Ferritperlen- und Bypasskondensator-Filterschaltung enthalten.
  • Ein Spannungsregler 260 empfängt von der Schutzschaltung 250 ein gefiltertes Leistungssignal (Vp), dessen Spannungswert gleich dem Spannungswert der Energieversorgung ist. Der Spannungsregler 260 wandelt das gefilterte Leistungssignal in ein zweites Logiksignal (VLOGIC) um, das einen für den Mikrocontroller 350 geeigneten Spannungswert, wie z.B. 3,3 Volt, hat. Der Spannungsregler 260 kann z.B. durch einen Spannungsregler-IC oder eine Abwärtswandlerschaltung implementiert werden.
  • Ein LIN-Bus-Sendeempfänger 280 kann konfiguriert sein, um Phasenwinkelmessungen vom Mikrocontroller 350 zu empfangen und sie über den LIN-Bus und das Drossel- und Kondensatornetzwerk 290 an das Steuermodul 20 zu übertragen. Zusätzlich oder alternativ kann der LIN-Bus-Sendeempfänger 280 konfiguriert sein, um mindestens eine Phasenwinkeldifferenz oder mindestens eine Ankunftswinkelmessung(en) vom Mikrocontroller 350 zu empfangen und sie über den LIN-Bus und das Drossel- und Kondensatornetzwerk 290 an das Steuermodul 20 zu senden. Als Beispiel kann das Drossel- und Kondensatornetzwerk 290 mindestens einen Ferritperlen- und Bypass-Kondensatorfilter und eine Zenerdiode enthalten, die elektrisch parallel zu dem mindestens einen Ferritperlen- und Bypass-Kondensatorfilter geschaltet ist. Zusätzlich empfängt der LIN-Bus-Sendeempfänger 280 das gefilterte Leistungssignal von der Schutzschaltung 250, und der LIN-Bus-Sendeempfänger 280 kann einen Spannungsregler-IC enthalten, der das gefilterte Leistungssignal in das zweite Logiksignal (VLOGIC) umwandelt.
  • Ein Drosselnetzwerk 300 und eine Filterschaltung 310 für elektromagnetische Störungen (EMI) sind konfiguriert, um Rauschen zu unterdrücken, das in Signalen vorhanden ist, die vom Mikrocontroller 350 empfangen und/oder an diesen gesendet werden. Das Drosselnetzwerk 300 kann z.B. durch eine Vielzahl von Ferritperlen implementiert werden. Die EMI-Filterschaltung 310 kann z.B. durch eine integrierte Schaltung implementiert werden, die ein EMI-Filterarray umfasst.
  • Eine Debug- bzw. Fehlerbehebungsschaltung 320 ist so konfiguriert, dass ein Bediener die Funktionalität der verschiedenen Schaltungen der Leiterplatte, wie z.B. des Mikrocontrollers 350, testen kann. Zusätzlich kann der Bediener Software des Mikrocontrollers 350 über die Debug-Schaltung 320 aktualisieren und/oder laden.
  • Der Mikrocontroller 350 kann konfiguriert sein, um das Logiksignal (VLOGIC) an verschiedenen Anschlüsse des Mikrocontrollers 350 über mindestens ein Kondensatornetzwerk 330 zu empfangen, das so konfiguriert sein kann, dass das Rauschen des Logiksignals den Mikrocontroller 350 nicht beschädigt.
  • In einigen Ausführungsbeispielen kann der Mikrocontroller 350 eine Bluetooth-Sendeempfänger-Schaltung enthalten, die es dem Mikrocontroller 350 ermöglicht, über eine Bluetooth-Kommunikationsverbindung mit Peripheriegeräten zu kommunizieren.
  • Der Mikrocontroller 350 kann konfiguriert sein, um über die EMI-Filterschaltung 340 Steuersignale an den Umschaltschaltkreis 170 zu liefern, was z.B. durch eine integrierte Schaltung, die ein EMI-Filterarray umfasst, implementiert werden kann. Als Reaktion auf den Empfang eines der Steuersignale ist der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um, wie oben beschrieben, selektiv eines der über die Kopplerschaltungen 150 empfangenen Signale auszugeben. Als Beispiel gilt, dass als Reaktion auf ein erstes Steuersignal, das dem Umschaltschaltkreis 170 zugeführt wird, der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert ist, um das der Antenne 60-1 zugeordnete Signal an den Mikrocontroller 350 auszugeben. Als Reaktion auf ein zweites Steuersignal, das an den Umschaltschaltkreis 170 geliefert wird, ist der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um das der Antenne 60-2 zugeordnete Signal an den Mikrocontroller 350 auszugeben. Ebenso wird als Reaktion auf ein drittes Steuersignal, das an den Umschaltschaltkreis 170 geliefert wird, der Umschaltschaltkreis 170 konfiguriert, um das der Antenne 60-3 zugeordnete Signal an den Mikrocontroller 350 auszugeben.
  • Als Reaktion darauf, dass der Mikrocontroller 350 eines der Signale empfängt, ist der Mikrocontroller 350 konfiguriert, um einen Phasenwinkel der 0-Hz-ZF-IQ-Signale der entsprechenden Antenne 60 oder 60' und mindestens eine Phasenwinkeldifferenz des Antennensystems 58 zu bestimmen. Außerdem kann der Mikrocontroller 350 konfiguriert sein, um den Ankunftswinkel auf der Grundlage der mindestens eine Phasendifferenz zu bestimmen.
  • Unter Bezugnahme auf 17 wird ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm des Mikrocontrollers 350 gezeigt. Wie weiter unten näher beschrieben wird, ist der Mikrocontroller 350 konfiguriert, um einen Ankunftswinkel des Antennensystems 58 auf der Grundlage eines der Signale zu bestimmen, die vom Umschaltschaltkreis 170 selektiv ausgegeben werden. In einer Ausführungsform kann der Mikrocontroller 350 einen Verstärker 370, einen Frequenzmischer 380, einen Lokaloszillator 390, einen Filter und Verstärker 395, einen IQ ADC 400, einen OHz-Zwischenfrequenz (ZF)-Wandler 402, ein Phasendifferenzbestimmungsmodul 405, ein Kalibrierungskurvengeneratormodul 410, ein Phasenwinkeldifferenz-Grenzwertbestimmungsmodul 420, einen Kalibrierungsindex 430 und ein Ankunftswinkel-Bestimmungsmodul 440 enthalten. Der IQ ADC 400, der 0-Hz-ZF-Wandler 402, das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405, das Kalibrierungskurvengeneratormodul 410, das Phasenwinkeldifferenz-Grenzwertbestimmungsmodul 420 und das Ankunftswinkel-Bestimmungsmodul 440 können durch einen oder mehrere Prozessoren implementiert werden, die konfiguriert sind, um Befehle auszuführen, die in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie z.B. einem RAM und/oder ROM, gespeichert sind. Ein Beispiel für die Vorrichtungen 380, 395, 400 und 402 ist in 25 dargestellt und unten weiter besch rieben.
  • Der Verstärker 370 ist für die Verstärkung der Signale konfiguriert und kann z.B. durch einen Operationsverstärker implementiert werden. Der Frequenzmischer 380 ist konfiguriert, um das verstärkte Signal vom Verstärker 370 und ein Mischsignal vom Lokaloszillator 390 zu empfangen, um das verstärkte Signal in ein neues, intermediäres Signal umzuwandeln. Der Filter und Verstärker 395 kann konfiguriert sein, um ein analytisches Signal zu erzeugen, indem er das Zwischensignal verstärkt und die Frequenzen des Zwischensignals auf eine bestimmte Bandbreite begrenzt. In einer Ausführung werden Filter und Verstärker 395 durch einen Operationsverstärker und entweder einen Bandpassfilter oder einen Tiefpassfilter implementiert. In einer anderen Ausführung lassen Filter und Verstärker 395 eine Zwischenfrequenz oder einen Satz von Frequenzen durch, wenn sie als Bandpassfilter implementiert sind. Filter und Verstärker 395 können eine niedrige Frequenz oder einen Satz von Frequenzen durchlassen, wenn sie als Tiefpassfilter implementiert sind.
  • Als Beispiel empfängt der Frequenzmischer 380 das verstärkte Signal, das eine Frequenz von z.B. 2,4 GHz - 2,4835 GHz hat. Der Frequenzmischer 380 empfängt das Mischsignal vom Lokaloszillator 390, der durch eine Phasenregelschleifenschaltung realisiert sein kann, und mischt das verstärkte Signal und das Mischsignal, um das Zwischensignal zu erzeugen. Anschließend kann der Filter und Verstärker 395 das analytische Signal erzeugen, indem er das Zwischensignal verstärkt und die Frequenzen des Zwischensignals auf eine bestimmte Bandbreite, z.B. 250 kHz, begrenzt.
  • Der IQ ADC 400 ist konfiguriert, um das Zwischensignal von einem analogen Signal in ein digitales analytisches Signal umzuwandeln. Der OHz-ZF-Wandler 402 ist konfiguriert, um eine Cosinus-Komponente (d.h., Gleichphasig-Komponente) und eine Sinus-Komponente (d.h., Quadratur-Phase-Komponente) des digitalen Analysesignals zu erhalten. Dann ist ein Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert, um einen Phasenwinkel der 0-Hz-ZF-IQ-Signale einer Antenne 60 (oder 60') auf der Grundlage der Cosinus-Komponente (I oder Gleichphasig-Komponente) und der Sinus-Komponente (Q oder Quadratur-Phase-Komponente) zu bestimmen. Als spezifisches Beispiel kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 den Phasenwinkel bestimmen, indem es eine Arkustangensfunktion einer Amplitude der Sinuskomponente und einer Amplitude der Cosinus-Komponente ausführt. Außerdem kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert sein, um die Phasenwinkeldifferenz zwischen einem Antennenpaar 60 des Antennensystems 58 auf der Grundlage des Phasenwinkels jeder Antenne des Antennenpaars 60 zu bestimmen. Die Bestimmung des Phasenwinkels und der Phasenwinkeldifferenz werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. 18-19.
  • Das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 ist konfiguriert, um den Phasenwinkel-Differenzwert zwischen einem Paar Antennen 60 des Antennensystems 58 (z.B. den Phasenwinkel-Differenzwert zwischen einem äußeren Antennenpaar, wie z.B. den Antennen 60-1 und 60-3) für verschiedene Standorte der tragbaren Vorrichtung 10 zu bestimmen. Als Beispiel ist das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert, um die Phasenwinkeldifferenz zwischen dem Antennenpaar 60 für jeden Azimutwinkel (d.h. 0°-360°) zwischen dem Antennensystem 58 und der tragbaren Vorrichtung 10 zu bestimmen.
  • Zusätzlich ist das Phasenwinkel-Differenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert, um den Phasenwinkel-Differenzwert zwischen einem Paar Antennen 60 (oder 60') des Antennensystems 58 für verschiedene Kommunikationskanäle der tragbaren Vorrichtung 10 zu bestimmen. Als Beispiel ist das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert, um die Phasenwinkeldifferenz zwischen dem Antennenpaar 60 für jeden BLE-Kommunikationskanal zu bestimmen.
  • Das Kalibrierungskurvengeneratormodul 410 ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Referenzkurven auf der Grundlage der vom Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 erhaltenen Informationen zu erzeugen. Als Beispiel kann der Kalibrierungskurvengenerator 410 konfiguriert sein, um eine erste Referenzkurve zu erzeugen, die einem ersten BLE-Kommunikationskanal zugeordnet ist, und die erste Referenzkurve kann eine gemessene Phasenwinkeldifferenz eines Antennenpaares 60 für jeden Azimutwinkel darstellen. Darüber hinaus kann der Kalibrierungskurvengenerator 410 eine Referenzkurve für jeden BLE-Kommunikationskanal erzeugen, wobei jede der zusätzlichen Referenzkurven einen gemessenen Phasenwinkeldifferenzwert eines Antennenpaares 60 für jeden Azimutwinkel darstellt. Zusätzlich ist der Kalibrierungskurvengeneratormodul 410 konfiguriert, um eine Kalibrierungskurve auf der Grundlage der ersten Referenzkurve und mindestens einer der zusätzlichen Referenzkurven zu erzeugen. Die Generierung der Referenzkurven und der Kalibrierungskurve wird weiter unten in Bezug auf die 18-19 näher beschrieben.
  • Das Phasendifferenzgrenzwertbestimmungsmodul 420 ist konfiguriert, um für jeden Kommunikationskanal einen Phasenwinkel-Differenzgrenzwert zu erzeugen. Als Beispiel können die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte mit einem vordefinierten Abstand von der Mensur des Antennensystems 58 verbunden sein (z.B. werden die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte für einen bestimmten Kommunikationskanal als Phasenwinkeldifferenzwert auf der Kalibrierungskurve bei ±80° von der Mensur definiert). Als weiteres Beispiel können die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte auf der Grundlage der Geometrie der Referenzkurve für einen bestimmten Kommunikationskanal bestimmt werden. Genauer gesagt können die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte mit einer Stelle auf der Referenzkurve verbunden sein, an der sich die Ableitung der Referenzkurve um einen vordefinierten Betrag ändert. Der Grenzwert der Phasenwinkeldifferenz kann für jeden Kommunikationskanal derselbe sein. In anderen Ausführungsformen kann jeder Kommunikationskanal unterschiedliche Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte haben.
  • Das Kalibrierungskurvengeneratormodul 410 und das Phasenwinkeldifferenz-Grenzwertbestimmungsmodul 420 sind konfiguriert, um die Kalibrierungskurve bzw. die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte im Kalibrierungsindex 430 zu speichern. Unter Verwendung des Kalibrierungsindex 430 und der Phasenwinkeldifferenzen des Antennenpaares ist das Ankunftswinkel-Bestimmungsmodul 440 konfiguriert, um den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 durch Bezugnahme auf die Kalibrierungskurve und/oder den Phasenwinkeldifferenz-Grenzwert des jeweiligen Kanals zu bestimmen. Unter Verwendung der Phasenwinkeldifferenz und des Kommunikationskanals kann das jeweilige Ankunftswinkel-Bestimmungsmodul 440 die dem ersten Kommunikationskanal zugeordnete Kalibrierungskurve und/oder den Phasenwinkeldifferenz-Grenzwert referenzieren und den Azimutwinkel zwischen der tragbaren Vorrichtung 10 und der jeweiligen Antenne 43 bestimmen. Unter Verwendung jedes Azimutwinkels, der von jeder der Antennen 43 erhalten wird, kann das Steuermodul 20 konfiguriert sein, um den Standort der tragbaren Vorrichtung 10 relativ zum Fahrzeug 30 zu bestimmen.
  • Unter Bezugnahme auf 18 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsalgorithmus 1600 zur Bestimmung eines Ankunftswinkels der Kommunikationsverbindung 50 und des Standorts der tragbaren Vorrichtung 10 dargestellt. Der Regelalgorithmus 1600 beginnt in 1604, wenn z.B. die tragbare Vorrichtung 10 mit dem Kommunikationsgateway 29 verbunden und autorisiert ist, sich mit diesem zu verbinden. In 1608 erhält der Regelalgorithmus 1600 unter Verwendung der Antennensysteme 58 der Sensoren 31 Signaleigenschaften der Kommunikationsverbindung 50. In 1612 bestimmt der Regelalgorithmus 1600 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 einen Phasenwinkel für jede Antenne 60 (oder 60') der Antennensysteme 58. In 1616 bestimmt der Regelalgorithmus 1600 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 eine Phasenwinkeldifferenz zwischen einem Paar Antennen 60 des Antennensystems 58. In 1620 bestimmt der Regelalgorithmus 1600 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 die Kalibrierungskurve und die entsprechenden Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte im Kalibrierungsindex 410. Wie oben beschrieben, kann der Mikrocontroller 350 die Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerte basierend auf dem Kommunikationskanal oder der Frequenz der Kommunikationsverbindung 50 identifizieren.
  • In 1624 bestimmt der Regelalgorithmus 1600 unter Verwendung des Mikrocontrollers 350 einen Ankunftswinkel der tragbaren Vorrichtung 10 basierend auf (i) der ermittelten Phasenwinkeldifferenz und (ii) der Kalibrierungskurve oder entsprechenden Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerten. Als Beispiel kann der Mikrocontroller 350 den Ankunftswinkel bestimmen, indem er einen Azimutwinkel auf der Kalibrierungskurve identifiziert, der der ermittelten Phasenwinkeldifferenz zugeordnet ist. Alternativ kann der Mikrocontroller 350 den Ankunftswinkel bestimmen, indem er einen Azimutwinkel auf der Kalibrierungskurve identifiziert, der mit den Phasenwinkeldifferenz-Grenzwerten verbunden ist, die mit der bestimmten Phasenwinkeldifferenz und dem Kommunikationskanal der Kommunikationsverbindung 50 verbunden sind. Der Ankunftswinkel basiert auf den ermittelten Azimutwinkeln, ist diesen gleich und/oder steht in direkter Beziehung zu diesen. In 1628 bestimmt der Steueralgorithmus 1600 unter Verwendung des Steuermoduls 20 die Position der tragbaren Vorrichtung 10 relativ zum Fahrzeug 30 auf der Grundlage jedes der von den Sensoren 31 ermittelten Ankunftswinkel. In 1632 endet der Regelalgorithmus 1600.
  • Das Steuermodul 20 kann, basierend auf oder in Reaktion auf die bestimmte Position der tragbaren Vorrichtung 10, eine Fahrzeugtür entriegeln, den Zugang zu einem Fahrzeug (z.B. dem Fahrzeug 30) ermöglichen, ein Fenster öffnen, das Starten eines Fahrzeugs erlauben und/oder eine andere Aufgabe ausführen.
  • Unter Bezugnahme auf 19 wird ein Ablaufdiagramm eines Regelalgorithmus 1700 zur Erzeugung der Kalibrierungskurve und zur Bestimmung der Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte für jeden Kommunikationskanal gezeigt Der Regelalgorithmus 1700 beginnt In 1704, wenn z.B. ein Bediener die tragbare Vorrichtung 10 einschaltet und die Kalibrierung des Elektroniksystems 4 eingeleitet wird. In 1708 empfängt der Regelalgorithmus 1700 unter Verwendung des Antennensystems 58 BLE-Signale bei einem ersten Azimutwinkel und unter Verwendung eines ersten Kommunikationskanals. In 1712 bestimmt der Regelalgorithmus 1700 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 den Phasenwinkel an jeder Antenne 60 (oder 60') des Antennensystems 58. In 1716 bestimmt der Steueralgorithmus 1700 eine Phasenwinkeldifferenz zwischen einem ersten Paar Antennen 60 des Antennensystems 58. In 1720 erzeugt der Regelalgorithmus 1700 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 einen Eintrag, der Informationen über den Kommunikationskanal, die Phasenwinkeldifferenz und den Azimutwinkel umfasst.
  • In 1724 bestimmt der Regelalgorithmus 1700, ob zusätzliche Azimutwinkel für die Erzeugung der Rohkurve getestet werden müssen. Wenn ja, fährt der Regelalgorithmus 1700 mit 1728 fort; andernfalls fährt der Regelalgorithmus 1700 mit 1736 fort. In 1728 wählt der Regelalgorithmus 1700 den nächsten Azimutwinkel aus und fährt dann mit 1732 fort. In 1732 empfängt der Regelalgorithmus 1700 unter Verwendung des Antennensystems 58 BLE-Signale mit dem nächsten Azimutwinkel und unter Verwendung desselben Kommunikationskanals und fährt dann mit 1712 fort.
  • In 1736 erzeugt der Steueralgorithmus 1700 eine Rohkurve auf der Grundlage jedes Eingangs des Kommunikationskanals. In 1740 bestimmt der Regelalgorithmus 1700, ob es zusätzliche Kommunikationskanäle gibt, die für die Erzeugung der Kalibrierungskurve getestet werden müssen. Wenn ja, fährt der Regelalgorithmus 1700 mit 1744 fort; andernfalls fährt der Regelalgorithmus 1700 mit 1752 fort. In 1744 wählt der Regelalgorithmus 1700 den nächsten Kommunikationskanal aus und fährt dann mit 1748 fort. In 1748 empfängt der Steueralgorithmus 1700 unter Verwendung des Antennensystems 58 BLE-Signale unter dem ersten Azimutwinkel und unter Verwendung des nächsten Kommunikationskanals und fährt dann mit 1712 fort.
  • In 1752 filtert der Regelalgorithmus 1700 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 die Rohkurven, um die Referenzkurven zu erzeugen. Als Beispiel kann der Mikrocontroller 350 konfiguriert sein, um einen digitalen Tiefpassfilter, wie z. B. einen Equiripple-Finite-Impulsantwort-(FIR)-Tiefpassfilter, auf die Rohkurven anzuwenden, um die Referenzkurven zu erzeugen. In 1756 erzeugt der Regelalgorithmus 1700 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 die kalibrierte Kurve auf der Grundlage jeder der Referenzkurven. Als Beispiel kann die kalibrierte Kurve durch Interpolation (z.B. Mittelwertbildung) jeder der Referenzkurven erzeugt werden. In 1760 bestimmt der Regelalgorithmus 1700 unter Verwendung des Mikrocontrollers 350 die Grenzwerte der Phasenwinkeldifferenz jeder der gefilterten Kurven, wie oben mit Bezug auf 15 beschrieben. In 1764 speichert der Regelalgorithmus 1700 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 die Kalibrierungskurve und die Phasenwinkeldifferenzgrenzwerte für jeden Kommunikationskanal im Kalibrierungsindex 430 und endet dann In 1768.
  • Unter Bezugnahme auf 20 wird ein Ablaufdiagramm eines Regelalgorithmus 1800 zur Bestimmung einer Phasenwinkeldifferenz zwischen einem Antennenpaar 60 des Antennensystems 58 dargestellt. Der Regelalgorithmus 1800 beginnt in 1804, wenn z.B. der Regelalgorithmus 1600 den Schritt 1616 ausführt oder der Regelalgorithmus 1700 den Schritt 1716 ausführt, der oben unter Bezugnahme auf 18 bzw. 19 beschrieben wurde. In 1808 empfängt der Regelalgorithmus 1800 unter Verwendung des Antennensystems 58 das BLE-Signal. In 1812 wählt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Umschaltschaltkreises 170 die erste Antenne 60-1 des Antennensystems 58 aus. In 1816 erzeugt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 das analytische Signal auf der Grundlage des BLE-Signals. In 1818 erhält der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 eine Cosinus-Komponente und eine Sinus-Komponente des analytischen Signals. In 1820 erhält der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 Abtastwerte der Amplitude der Cosinus-Komponente und der Sinus-Komponente. In 1824 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350, ob eine Abtastperiode verstrichen ist
  • In 1824 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350, ob eine Abtastperiode verstrichen ist. Als Beispiel kann die Abtastperiode mit einer Schaltfrequenz des Umschaltschaltkreises 170 verknüpft sein. In einer Ausführungsform kann die Schaltfrequenz 4µs betragen. Wenn die Abtastperiode verstrichen ist, fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1828 fort; andernfalls fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1820 fort. In 1828 verwirft der Regelalgorithmus 1800 unter Verwendung des Mikrocontrollers 350 die während einer Schaltperioden-Pufferperiode erhaltenen Abtastwerte. Die Schaltperioden-Pufferperiode kann mit einer Schaltverzögerung des Umschaltschaltkreises 170 verbunden sein und umfasst mindestens eine Einschaltverzögerungsperiode und/oder eine Ausschaltverzögerungsperiode des Umschaltschaltkreises 170. In 1832 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350, ob für jede Antenne 60 des Antennensystems 58 Amplitudenabtastwerte erhalten wurden. Wenn dies der Fall ist, fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1838 fort; andernfalls fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1836 fort, wobei der Regelalgorithmus 1800 die nächste Antenne 60 auswählt und dann mit 1816 fortfährt.
  • In 1838 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350, ob mehr als eine Iteration von Amplitudenabtastwerten für die erste Antenne 60-1 erhalten wurde. Wenn ja, fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1840 fort; andernfalls fährt der Regelalgorithmus 1800 mit 1812 fort. In 1840 kann der Regelalgorithmus 1800 unter Verwendung des Mikrocontrollers 350 Abtastwerte von Cosinus- und/oder Sinus-Komponenten verwerfen, deren Amplitude zu weit von einer mittleren Amplitude entfernt ist und/oder über einem vordefinierten Schwellenwert liegt. In 1844 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 mit Hilfe des Mikrocontrollers 350 einen Phasenwinkel für jeden verbleibenden Abtastwert auf der Grundlage der Amplitude der Sinuskomponente und der Amplitude der entsprechenden Cosinus-Komponente. Als Beispiel kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 konfiguriert sein, um den Phasenwinkel zu bestimmen, indem es eine Arkustangensfunktion einer Amplitude einer Sinus-Komponente und einer entsprechenden Amplitude einer Cosinus-Komponente ausführt.
  • In 1848 bestimmt der Regelalgorithmus 1800 für mindestens ein Antennenpaar 60 des Antennensystems 58 und unter Verwendung des Mikrocontrollers 350 eine Vielzahl von Phasenwinkeldifferenzen auf der Grundlage der jeweiligen Phasenwinkel. Als Beispiel kann der Mikrocontroller 350 während der Abtastperiode und für die erste Antenne 60-1 acht Abtastwerte einer Amplitude der Sinus-Komponente und acht Abtastwerte einer Amplitude der Cosinus-Komponente erhalten, und unter Verwendung dieser Abtastwerte kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 acht Phasenwinkel bestimmen, wie oben beschrieben. Anschließend wiederholt der Mikrocontroller 350 diese Schritte, um acht Phasenwinkel für die zweite Antenne 60-2 und/oder die dritte Antenne 60-3 und acht zusätzliche Phasenwinkel für die erste Antenne 60-1 zu erhalten. Basierend auf den Differenzen zwischen entsprechenden Phasenwinkelproben eines Antennenpaares (d.h. einer ersten Probe der ersten Iteration von Phasenwinkeln der Antenne 60-1, einer ersten Probe der ersten Iteration von Phasenwinkeln der Antenne 60-2 oder Antenne 60-3 und einer ersten Probe der zweiten Iteration von Phasenwinkeln der Antenne 60-1), einem Abstand, der das jeweilige Antennenpaar 60 trennt, und einer Anzahl von Proben, die während jeder Iteration erhalten werden, kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 die Phasenwinkeldifferenz zwischen dem jeweiligen Antennenpaar 60 bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Phasendifferenzbestimmungsmodul 405 einen Phasenwinkel-Auspackalgorithmus für die OHz-ZF-IQ-Signale ausführen, um die Genauigkeit der Phasenwinkeldifferenzbestimmung zu verbessern.
  • Das Abwickeln bzw. Unwrappen des Phasenwinkels besteht aus der Projektion von Phasenwinkeln nach vorne über einen natürlichen kreisförmigen Umschlingungspunkt hinaus (z.B. 180° (oder π) oder -180° (oder - π)), indem 360 Grad zu jedem Punkt hinzugefügt werden, der sonst umschlingen würde. In Fällen, in denen die Steigung der Phasenwinkel über die Zeit so ist, dass mehrere Wraps aufgetreten sein können, können mehrere 360 (2 π)-Zusätze hinzugefügt werden, um eine bestmögliche Anpassung derselben Steigungslinien für die Antennen zu interpolieren. Nach dem Abwickeln bzw. Unwrappen werden die Unterschiede im y-Achsabschnitt der am besten passenden gleichen Steigungslinien für die Antennen verwendet, um die Phasenunterschiede zu bestimmen. Dies wird durch 21 veranschaulicht.
  • In 21 sind die Liniensegmente 2000, die eine Zeitreihe von Phasenwinkelproben im Bogenmaß darstellen, für eine erste und eine zweite Antenne dargestellt. Die Liniensegmente 2000 werden zunächst, abgewickelt bzw. unwrapped, so dass die Datenabtastwerte nicht von z.B. -180° auf 180° übergehen, sondern sich in derselben (oder für dieses Beispiel in negativer Richtung) fortsetzen. Dann wird ein Teil der Punkte der Liniensegmente 2000 für jede der Antennen ausgewählt. Als Beispiel kann dies einen letzten gültigen Teil der Punkte jedes der Liniensegmente 2000 umfassen.
  • Nach der Auswahl des Teiles der Punkte wird eine am besten passende gleiche Steigung für die Liniensegmente 2000 bestimmt. Da jede der Antennen ein HF-Signal mit der gleichen Frequenz (z.B. 250kHz) empfängt, sind die Steigungen der Liniensegmente 2000 gleich oder nahezu gleich. Die beste oder mittlere Steigung für die Abtastwerte der Antennen kann berechnet werden, und ein Best-Fit-Achsabschnitt jedes Satzes von Liniensegmenten 2000 (ein Liniensegment für die erste Antenne und ein weiteres Liniensegment für die zweite Antenne) wird unter Verwendung der berechneten Steigung bestimmt. Dann werden projizierte Linien 2002 erzeugt, die sich entlang der Liniensegmente 2000 erstrecken. Als nächstes wird eine Anzahl von Vielfachen von 2p bestimmt, die zu jedem Liniensegment 2006 addiert werden muss, das in der Zeit nach einem ersten der Liniensegmente 2000 (oder ersten Liniensegmente 2004) auftrat, das die Liniensegmente 2006 auf oder innerhalb von ±π der projizierten Linie des ersten Liniensegments 2004 platzieren würde. Die Liniensegmente (oder Sätze von Liniensegmenten) 2006 können jeweils In 2π nach unten verschoben werden, bis die entsprechenden Y-Abschnitte der projizierten Linien der Liniensegmente 2006 innerhalb von ±π Radiant des Y-Abschnitts der projizierten Linie des ersten Liniensegments 2004 liegen. Bestimmte Proben der Antennen, die nicht nahe (z.B. nicht innerhalb von ±0,5 π) an der projizierten Linie des ersten Liniensegments 2004 liegen, können verworfen werden.
  • In einer Ausführungsform können die Liniensegmente für die erste Antenne zeitlich früher auftreten und werden daher verschoben, um sich zeitlich mit den Liniensegmenten für die zweite Antenne auszurichten oder umgekehrt. Die Phasendifferenz zwischen den beiden Antennen ist die Differenz zwischen den Y-Abschnitten mod 2 π minus π der projizierten Linien der resultierenden Leitungssegmente oder [(Antenne2YAchsabschnitt-AntennelYAchsabschnitt)mod 2π]- π. Beispielhafte Phasendifferenzen zwischen den verschobenen und ausgerichteten Leitungssegmenten sind in 21 dargestellt.
  • Nach dem Abwickeln bzw. Unwrappen können die Differenzen des y-Achsabschnitt der am besten passenden gleichen Steigungslinien für die Antennen zur Bestimmung der Phasendifferenzen verwendet werden. In einigen Ausführungsbeispielen, wenn der natürliche Antennenabstand des äußeren Antennenpaares nahe einem Vielfachen von 180 Grad Phasendifferenz für Azimutwinkel von +/- 90 Grad Azimutwinkel liegt, können Rauschen und Mehrwege-Interferenzen dazu führen, dass sich die Phasendifferenzen wickeln. Beachten Sie, dass Phasenwinkelwickeln und Phasendifferenzwickeln zwei verschiedene Phänomene sind. Das Unwrappen der Phasendifferenz wird in Bezug auf die beschrieben, wo das Unwrappen der Phasendifferenz für ein 3-Antennensystem, wie das hier gezeigte, gezeigt wird. Ein Drei-Antennen-System kann drei Antennen umfassen, die in einer Linie (oder in einer Reihe) angeordnet sind und eine erste, zweite und dritte Antenne umfassen, wobei die zweite (oder mittlere) Antenne zwischen der ersten und dritten Antenne (oder der linken und rechten Außenantenne) angeordnet ist. Es gibt drei Antennenpaare; ein erstes Paar, das die äußere linke und rechte Antenne einschließt, ein zweites Paar, das die linke Antenne und die mittlere Antenne einschließt, und ein drittes Paar, das die mittlere Antenne und die rechte Antenne einschließt. In einer Ausführung wird die Phasendifferenzwicklung auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen (i) der linken Antenne und der Zentralantenne und/oder (ii) der Zentralantenne und der rechten Antenne korrigiert. Der physikalische Abstand zwischen den Außenantennen ist so groß, dass sich die Phasenwinkeldifferenzen zwischen -180° und 180° ändern. Der physische Abstand zwischen den anderen Antennenpaaren ist halb so groß wie der Abstand zwischen den äußeren Antennen, so dass die Phasenwinkeldifferenzen, wie in 23 dargestellt, zwischen -90° und 90° liegen.
  • 22 ist eine Darstellung der Phasenwinkeldifferenz gegen den Azimutwinkel, die die Phasenunterschiede für ein äußeres Antennenpaar veranschaulicht. Kurve 2200 ist ein Beispiel für Azimut links minus rechts (für das äußere Antennenpaar), abgewickelt bzw. unwrapped. Die Phasenwinkeldifferenz ist nahe 0, wenn der Azimutwinkel zwischen der I- und Q-Komponente eines Empfangssignals 0 ist. Die Phasenwinkeldifferenz nimmt zu, wenn der Azimutwinkel von 0 auf ±90° zunimmt, wie gezeigt. Wenn der Azimutwinkel auf weniger als - 90° abnimmt, wickelt sich die Phasenwinkeldifferenz, anstatt z.B. von 180° auf 181° zu steigen, auf -179° auf. Der Mikrocontroller 350 korrigiert dieses Wrapping auf der Grundlage der Phasenwinkeldifferenzen der Antennen links-mitte und mitte-rechts, so dass die Phasenwinkeldifferenz 181° statt -179° beträgt. Dies ermöglicht die Bestimmung einer korrekten durchschnittlichen Phasenwinkeldifferenz In 1852.
  • Wenn die Größe der Phasenwinkeldifferenz zwischen den Außenantennen größer als und/oder größer als 180° ist, wird die Phasenwinkeldifferenz zwischen der links-mitte und der mitte-rechts Antenne überprüft, und wenn die Größe der Phasenwinkeldifferenzen für das äußere Antennenpaar zwischen 90-180° liegt, wird das Vorzeichen der Phasenwinkeldifferenz für die Außenantennen korrigiert, einschließlich des Vorzeichens der Phasenwinkeldifferenz und der Änderung des Wertes der Phasenwinkeldifferenz. Kurve 2300 ist ein Beispiel für Azimutmittelpunkt minus rechts (für eines der inneren Antennenpaare), abgewickelt bzw. unwrapped.
  • Die Phasenwinkeldifferenzen für eine letzte vorbestimmte Zeitspanne (z.B. 30 Sekunden) und/oder die letzte vorbestimmte Anzahl von Phasenwinkeldifferenzen können gemittelt werden. Wenn in einer Ausführungsform der Mittelwert der Phasenwinkeldifferenzen für das Signal der Links-Mitte-Antenne und/oder der Phasenwinkeldifferenzen für das Signal der Mitte-Rechts-Antenne für die letzte vorbestimmte Periode größer als 0° ist und die Phasenwinkeldifferenz für das äußere Antennenpaar kleiner als -90° ist, dann wird die entsprechende Phasenwinkeldifferenz des äußeren Antennenpaares auf einen Wert abgebildet, der gleich der Phasenwinkeldifferenz der äußeren Antenne plus 360° ist. In ähnlicher Weise wird, wenn der Mittelwert der Phasenwinkeldifferenzen für das Signal der Antenne für die linke Mitte und/oder die Phasenwinkeldifferenzen für das Signal der Antenne für die rechte Mitte für die letzte vorbestimmte Periode kleiner als 0° ist und die Phasenwinkeldifferenz für das äußere Antennenpaar größer als 90° ist, die entsprechende Phasenwinkeldifferenz des äußeren Antennenpaares auf einen Wert abgebildet, der gleich der Phasenwinkeldifferenz der äußeren Antenne minus 360° ist. Dies wird durch entsprechende Teile der Kästen der 22-23 veranschaulicht.
  • In 1856 kann der Regelalgorithmus 1800 des Mikrocontrollers 350 oder des Steuermoduls 20 des Fahrzeugs für das mindestens eine Antennenpaar 60 des Antennensystems 58 einen Ankunftswinkel des BLE-Signals auf der Grundlage der durchschnittlichen Phasenwinkeldifferenz der verbleibenden Phasenwinkeldifferenzen des jeweils mindestens einen Antennenpaares bestimmen. In 1860 kann der Regelalgorithmus 1800 enden. Als Alternative kann der Ankunftswinkel durch das Steuermodul 20 des Fahrzeugs bestimmt werden. In dieser alternativen Ausführungsform kann der Sensor 31 die mittlere Phasenwinkeldifferenz der verbleibenden Phasenwinkeldifferenzen des jeweils mindestens einen Antennenpaares an das Steuermodul 20 übertragen.
  • In 24 wird ein weiteres exemplarisches Verfahren zur Bestimmung des Ankunftswinkels gezeigt. Bei diesem Verfahren werden mehrere Messungen an einer Vielzahl von Kanälen vorgenommen, die gemittelt werden. Einige Messwerte sind zur Entfernung markiert. Die Verfahren zur Bestimmung des Ankunftswinkels kann durch den Sensor 31, den Mikrocontroller 350 oder das Steuermodul 20 implementiert werden. Die Operationen der Verfahren können iterativ wie bei den Operationen der anderen hier angegebenen Verfahren durchgeführt werden. Die Verfahren von 24 kann in 2400 beginnen. In 2402 empfangen die Antennen 60 (oder 60') Signale mit einer vorbestimmten Frequenz (z.B. 30Hz), die durch BLE-Frequenzen getaktet werden. In 2404 bestimmt der Mikrocontroller 350 die Phasenwinkeldifferenzen für jedes der Antennenpaare (das äußere Paar, das Paar links-Mitte und das Paar Mitte-Rechts) für die bei den Frequenzen empfangenen Signale.
  • In 2406 speichert der Mikrocontroller 350 die Frequenzen zusammen mit den entsprechenden Phasenwinkeldifferenzen für eine letzte vorbestimmte Zeitspanne (z.B. 1 Sekunde) im Speicher. In 2408 überprüft der Mikrocontroller 350 die Phasenwinkeldifferenzen, um festzustellen, ob eine Phasenwinkeldifferenzwicklung aufgetreten ist, und korrigiert die Phasenwinkeldifferenzwicklung des äußeren Antennenpaares auf der Grundlage der Phasenwinkeldifferenzen für die inneren Antennenpaare (links-Mitte und Mitte-Rechts) wie oben beschrieben.
  • In 2410 wendet der Mikrocontroller 350 eine Phasenwinkeldifferenz-Kalibrierungskurve wie oben beschrieben nach Frequenz an, um die Grenzwerte für die Phasenwinkeldifferenz für jeden Kanal zu bestimmen. In 2412 wendet der Mikrocontroller 350 eine Phasenwinkeldifferenz auf die Azimutwinkel-Kalibrierungskurve nach Frequenz an, um die Grenzwerte für die Phasenwinkeldifferenz zu bestimmen.
  • Die folgenden Operationen 2414 und 2416 können je nach Anwendung durchgeführt oder übersprungen werden. In einer Ausführungsform werden die Operationen 2414 und 2416 nicht ausgeführt. In 2414 kann der Mikrocontroller 350 markieren, wo die kalibrierte Leistung in der interessierenden Antenne nicht mit anderen Antennen korreliert. Zum Beispiel ist die kalibrierte Leistung für eine Antenne um mehr als einen vorbestimmten Betrag von der kalibrierten Leistung für jede der anderen Antennen verschieden.
  • In 2416 markiert der Mikrocontroller 350 Punkte, an denen die Phasenwinkeldifferenz zwischen den Antennenpaaren nicht übereinstimmt. In 2418 mittelt der Mikrocontroller 350 den Wert der Phasenwinkeldifferenz-Punkte der letzten vorgegebenen Periode, wobei markierte (oder verdächtige) Punkte ausgeschlossen werden. In 2420 bestimmt der Mikrocontroller 350 den Ankunftswinkel der Antennen basierend auf den Mittelwerten der Phasenwinkeldifferenzen zwischen den Antennen. Dazu gehört, dass der Mikrocontroller 350 einen Azimutwinkel zwischen der Netzwerk- (oder tragbaren) Vorrichtung und den Antennen bestimmt. Die Verfahren kann in 2422 enden.
  • Im Anschluss an die Durchführung der Verfahren von 21 und/oder 24 kann das Steuermodul 20 einen Standort der tragbaren Vorrichtung 10 und/oder den Abstand zwischen der tragbaren Vorrichtung 10 und dem Fahrzeug 30 auf der Grundlage des Ankunftswinkels bestimmen, der für mindestens eine der Antennen 60 der jeweiligen Sensoren 31 bestimmt wurde. Als Beispiel kann das Steuermodul 20 bestimmen, dass sich die tragbare Vorrichtung 10 an einem Schnittpunkt einer ersten Linie, die den Ankunftswinkel an einem ersten Sensor 31 A darstellt, und einer zweiten Linie, die den Ankunftswinkel an einem zweiten Sensor 31 B darstellt, befindet.
  • 25 zeigt eine Empfangsschaltung 2500 zur Bestimmung eines Phasenwinkels zwischen Gleichphasigen bzw. Inphase- und Quadraturkomponenten eines empfangenen Hochfrequenzsignals. Die Empfangsschaltung 2500 umfasst eine Antenne 2502, z.B. eine der oben beschriebenen Antennen 60, 60', Mischer 2504, 2506, Tiefpassfilter 2508, 2510, Analog-Digital-Wandler 2512, 2514 und einen OHz-ZF-Wandler 2516. Die Mischer 2504, 2506 können ein HF-Signal mit einer Trägerfrequenz (z.B. 2,402 GHz-Signal) und ein Dauerstrich-(CW)-Tonsignal (z.B. ±250KHz) empfangen und das Trägerwellensignal entfernen, um das CW-Tonsignal bereitzustellen. Die Signale aus den Mischern sind um 90° gegeneinander phasenverschoben und werden den Tiefpassfiltern 2508, 2510 zugeführt. Die Ausgänge der Tiefpassfilter 2508, 2510 werden dann in ein digitales Signal umgewandelt und dem OHz-ZF-Wandler 2516 zugeführt, um das phasengleiche und das Quadraturphasensignal zu liefern, aus denen ein Phasenwinkel bestimmt werden kann. Der Phasenwinkelvektor, der dem Gleichphasen- und Quadraturphasensignal zugeordnet ist, dreht sich mit der Frequenz des CW-Tonsignals (z.B. dreht sich In 250 kHz) um einen Ursprung des entsprechenden I, Q-Koordinatendiagramms.
  • Gemäß den Lehren der Offenbarung umfasst ein System zum passiven Zutritt und passiven Start eine Vielzahl von Antennen und eine Leiterplatte. Jede der Vielzahl von Antennen ist zirkular polarisiert und umfasst eine Vielzahl von leitenden Elementen. Die Vielzahl von leitenden Elemente von jeder der Vielzahl von Antennen ist konfiguriert, um gerichtet zu sein, um Hochfrequenzsignale entlang eines gleichen linearen Pfades zwischen einer tragbaren Netzwerkvorrichtung und einem Fahrzeug senden und empfangen, ist elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt, und ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu empfangen. Die Leiterplatte ist konfiguriert, um, für jede der Vielzahl von Antennen, die Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu kombinieren, um ein Ausgangssignal zu erzeugen und eines der Ausgangssignale der Vielzahl von Antennen auszuwählen. Ein Prozessor ist konfiguriert, um in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeicherte Befehle auszuführen, um, basierend auf mindestens einem der Ausgangssignale, (i) mindestens einen Parameter der Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu bestimmen, und (ii) den Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Parameters zu steuern.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst die Leiterplatte eine Vielzahl von Koppelschaltungen und einen Umschaltschaltkreis, wobei jede der Vielzahl von Kopplerschaltungen konfiguriert ist, um die empfangene Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu kombinieren, um eines der Ausgangssignale bereitzustellen, und der Umschaltschaltkreis konfiguriert ist, um selektiv eines der Ausgangssignale zu empfangen oder zu senden, basierend auf mindestens einem Steueranschluss des Umschaltschaltkreises, der selektiv über ein Steuersignal aktiviert wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfassen die Kopplungsschaltungen mindestens eines, von diskreten Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Verzögerungsleitungen oder Hybridbauelementen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der Umschaltschaltkreis konfiguriert, zum selektiven Empfangen oder Senden des einen der Ausgangssignale, das einer ersten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Antwort auf den Empfang des Steuersignals an einem ersten Steueranschluss, zum selektiven Empfangen oder Senden eines zweiten Signals, das einer zweiten Antenne aus der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals an einem zweiten Steueranschluss, und zum selektiven Empfangen oder Senden eines dritten Signals, das einer dritten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals am ersten Steueranschluss und am zweiten Steueranschluss.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das System zum passiven Zutritt und passiven Start weiterhin eine Steuerspannungsgeneratorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erstes Logiksignal zu empfangen, wobei das erste Logiksignal einen ersten Spannungswert aufweist, und das Steuersignal mit einem zweiten Spannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des ersten Logiksignals angepasst wird.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist die Steuerspannungsgeneratorschaltung eine Spannungsreglerschaltung.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der zweite Spannungswert konfiguriert, um den Umschaltschaltkreis mit Energie zu versorgen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das System zum passiven Zutritt und passiven Start weiterhin eine Spannungsreglerschaltung, die konfiguriert ist, um ein Leistungssignal von einer Energiequelle zu empfangen, wobei das Leistungssignal einen ersten Spannungswert aufweist, und ein erstes Logiksignal mit einem Logikspannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des Leistungssignals eingestellt wird, wobei der Logikspannungswert kleiner ist als der erste Spannungswert, und wobei der Logikspannungswert konfiguriert ist, um den Umschaltschaltkreis mit Energie zu versorgen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der Prozessor konfiguriert ist, zum Ausführen von mindestens einem, Bestimmen eines Ankunftswinkels der Vielzahl von Hochfrequenzsignalen in Bezug auf die Vielzahl von Antennen, Berechnen eines Empfangssignalstärkeindikators, der der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, Senden eines Abstrahlwinkelsignals, das der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, Senden eines Empfangssignalstärkenindikatorsignals eines konsistenten Leistungspegels, das der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, Berechnen einer Hin- und Zurück-Verlaufszeit, die der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, mit einer tragbaren Netzwerkvorrichtung, und/oder Berechnen einer trägerphasenbasierten Ortungsentfernung, die den Vielzahl von Antennen und der mobilen Netzwerkeinrichtung zugeordnet ist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen sind zwei oder mehr der Vielzahl von Antennen entlang einer ersten Linie parallel zu einer zweiten Linie angeordnet, für die der Prozessor einen Ankunftswinkel misst oder einen Abstrahlwinkel sendet.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das System zum passiven Zutritt und passiven Start weiterhin eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung, die konfiguriert ist, um den Umschaltschaltkreis davor zu schützen, einer elektrostatischen Entladung ausgesetzt zu werden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das System zum passiven Zutritt und passiven Start weiterhin eine Vielzahl von Eingangsfilterschaltungen, die eine entsprechende Kopplungsschaltung elektrisch mit der Vermittlungsschaltung koppelt.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst jede der Vielzahl von Eingangsfilterschaltungen einen Entkopplungskondensator.
  • Gemäß weiteren Merkmalen weist jede Antenne einen Körper mit einer Vielzahl von Bahnen auf, wobei jede der Bahnen einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt umfasst, der erste Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer oberen Fläche des Körpers befindet, der zweite Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer seitlichen Fläche des Körpers befindet und eine Helixform bildet, der dritte Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer unteren Fläche des Körpers befindet, und jedes der Vielzahl von leitenden Elemente in einer entsprechenden der Vielzahl von Bahnen angebracht ist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist jedes der Vielzahl von leitenden Elementen elektrisch mit einer Masseebene der Leiterplatte verbunden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das System zum passiven Zutritt und passiven Start weiterhin einen Local-Interconnect-Network- (LIN) Sendeempfänger, der konfiguriert ist, um mit einem Peripheriegerät über einen LIN-Bus zu kommunizieren.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der Prozessor konfiguriert, um auf der Grundlage der Signale Phasenwinkeldifferenzen zu bestimmen, die Paaren der Vielzahl von Antennen zugeordnet sind.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der Prozessor konfiguriert, zum Empfangen von einem der Ausgangssignale, das einer ersten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, Bestimmen eines Phasenwinkelwerts, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, basierend auf dem empfangenen der Ausgangssignale, Empfangen eines zweiten Signals, das einer zweiten Antenne aus der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, Bestimmen eines Phasenwinkelwertes, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, basierend auf dem zweiten Signal, Bestimmen einer Phasenwinkeldifferenz basierend auf (i) dem Phasenwinkelwert, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, und (ii) dem Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, und Bestimmen des mindestens einen Parameters auf der Grundlage der Phasenwinkeldifferenz.
  • Gemäß weiteren Merkmalen ist der Prozessor konfiguriert, um mindestens einen, (i) dem Phasenwinkelwert, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, an eine periphere Vorrichtung, (ii) dem Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, an die periphere Vorrichtung, und/oder (iii) der Phasenwinkeldifferenz an die periphere Vorrichtung, zu übertragen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen wird der Prozessor über ein Peripheriegerät angewiesen, Messungen an Hochfrequenzsignalen einer Vielzahl von miteinander kommunizierenden oder sendenden Netzwerkvorrichtungen vorzunehmen oder diese zu schnüffeln, während der Prozessor keine Hochfrequenzverbindung mit der Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen hat, wobei die Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen die tragbare Netzwerkvorrichtung nicht umfasst, und konfiguriert ist, um den mindestens einen Parameter an die Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen zu senden.
  • Die vorstehende Beschreibung hat lediglich veranschaulichenden Charakter und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen umgesetzt werden. Daher sollte der tatsächliche Umfang der Offenbarung, auch wenn diese Offenbarung spezifische Beispiele umfasst, nicht so eingeschränkt werden, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Spezifikation und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden. Es sollte verstanden sein, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Ferner kann, obwohl jede der Ausführungsformen oben als mit bestimmten Merkmalen versehen beschrieben ist, ein oder mehrere dieser Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit Merkmalen einer der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen die beschriebenen Ausführungsformen sich nicht gegenseitig aus, und Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z.B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, darunter „verbunden“, „belegt“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „über“, „über“, „oberhalb“, „unterhalb“ und „angeordnet“. „Wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben wird, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber sie kann auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck „mindestens eines von A, B und C“ so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nichtexklusiven logischen ODER bedeutet, und sollte nicht so ausgelegt werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
  • In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angezeigt wird, im Allgemeinen den Informationsfluss (z. B. Daten oder Anweisungen), der bezüglich der Figur von Interesse ist. Wenn z.B. Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die von Element A nach Element B übertragenen Informationen für die Figur von Bedeutung sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden.
  • In dieser Anwendung, einschließlich der nachstehenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. „Der Begriff „Modul“ kann sich auf das Element A beziehen, Teil davon sein oder es einschließen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die einen Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die den von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der oben genannten Komponenten, z.B. in einem System-on-Chip.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen enthalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetzwerk (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines bestimmten Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (auch als Remote- oder Cloudmodul bekannt) einige Funktionen im Namen eines Clientmoduls ausführen.
  • Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode umfassen und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltkreis umfasst einen Prozessorschaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltkreisen einen Teil oder den gesamten Code von einem oder Vielzahl von Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Chip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff Shared Memory-Schaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code von Vielzahl von Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code von einem oder Vielzahl von Modulen speichert.
  • Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hier verwendet wird, umfasst keine vorübergehenden elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (z.B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann daher als körperlich und nicht transitorisch angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, körperliches, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine maskenlesbare Nur-Lese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie eine statische Speicherschaltung mit wahlfreiem Zugriff oder eine dynamische Speicherschaltung mit wahlfreiem Zugriff), magnetische Speichermedien (wie ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
  • Die in dieser Anwendung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen Computer für besondere Zwecke implementiert werden, der durch die Konfiguration eines Computers für allgemeine Zwecke zur Ausführung einer oder mehrerer spezieller Funktionen in Computerprogrammen geschaffen wurde. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke und Ablaufdiagrammelemente dienen als Software-Spezifikationen, die durch die Routinearbeit eines qualifizierten Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
  • Die Computerprogramme enthalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht vorübergehenden, greifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten oder sich auf diese stützen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Ein-/Ausgabesystem (BIOS), das mit der Hardware des Spezialrechners interagiert, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Spezialrechners interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
  • Zu den Computerprogrammen können gehören: (i) zu parsender beschreibender Text, wie z.B. HTML (Hypertext Markup Language) oder XML (Extensible Markup Language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der von einem Compiler aus dem Quellcode generiert wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-intime-Compiler, usw. Nur als Beispiele: Quellcode kann unter Verwendung der Syntax von Sprachen wie C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java@, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python@.
  • Keines der in den Ansprüchen erwähnten Elemente soll ein Mittel-Plus-Funktionselement im Sinne von 35 U.S.C. §112(f) sein, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung der Phrase „Mittel für“ oder im Falle eines Verfahrensanspruchs unter Verwendung der Phrasen „Operation für“ oder „Schritt für“ erwähnt.‟
  • Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben werden. Dieselbe kann auch in vielerlei Hinsicht variiert werden. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Änderungen sollen in den Anwendungsbereich der Offenbarung einbezogen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (20)

  1. System zum passiven Zutritt und passiven Start, mit: einer Vielzahl von Antennen; und einer Leiterplatte, wobei jede der Vielzahl von Antennen zirkular polarisiert ist und eine Vielzahl von leitenden Elementen umfasst, die Vielzahl von leitenden Elemente von jeder der Vielzahl von Antennen konfiguriert ist, um gerichtet zu sein, um Hochfrequenzsignale entlang eines gleichen linearen Pfades zwischen einer tragbaren Netzwerkvorrichtung und einem Fahrzeug senden und empfangen, elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu empfangen, die Leiterplatte konfiguriert ist, um, für jede der Vielzahl von Antennen, die Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu kombinieren, um ein Ausgangssignal zu erzeugen und eines der Ausgangssignale der Vielzahl von Antennen auszuwählen; und einem Prozessor, der konfiguriert ist, um in einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeicherte Befehle auszuführen, um, basierend auf mindestens einem der Ausgangssignale, (i) mindestens einen Parameter der Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu bestimmen, und (ii) den Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Parameters zu steuern.
  2. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß Anspruch 1, wobei: die Leiterplatte eine Vielzahl von Koppelschaltungen und einen Umschaltschaltkreis umfasst; jede der Vielzahl von Kopplerschaltungen konfiguriert ist, um die empfangene Vielzahl von Hochfrequenzsignalen zu kombinieren, um eines der Ausgangssignale bereitzustellen; und der Umschaltschaltkreis konfiguriert ist, um selektiv eines der Ausgangssignale zu empfangen oder zu senden, basierend auf mindestens einem Steueranschluss des Umschaltschaltkreises, der selektiv über ein Steuersignal aktiviert wird.
  3. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß Anspruch 2, wobei die Kopplungsschaltungen mindestens eines, von diskreten Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Verzögerungsleitungen oder Hybridbauelementen, umfassen.
  4. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Umschaltschaltkreis konfiguriert ist, zum selektiven Empfangen oder Senden des einen der Ausgangssignale, das einer ersten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Antwort auf den Empfang des Steuersignals an einem ersten Steueranschluss; selektiven Empfangen oder Senden eines zweiten Signals, das einer zweiten Antenne aus der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals an einem zweiten Steueranschluss; und selektiven Empfangen oder Senden eines dritten Signals, das einer dritten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, als Reaktion auf den Empfang des Steuersignals am ersten Steueranschluss und am zweiten Steueranschluss.
  5. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, weiterhin mit einer Steuerspannungsgeneratorschaltung, die konfiguriert ist, um: ein erstes Logiksignal zu empfangen, wobei das erste Logiksignal einen ersten Spannungswert aufweist; und das Steuersignal mit einem zweiten Spannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des ersten Logiksignals angepasst wird.
  6. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß Anspruch 5, wobei die Steuerspannungsgeneratorschaltung eine Spannungsreglerschaltung ist.
  7. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der zweite Spannungswert konfiguriert ist, um den Umschaltschaltkreis mit Energie zu versorgen.
  8. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, weiterhin mit einer Spannungsreglerschaltung, die konfiguriert ist, um: ein Leistungssignal von einer Energiequelle zu empfangen, wobei das Leistungssignal einen ersten Spannungswert aufweist; und ein erstes Logiksignal mit einem Logikspannungswert zu erzeugen, indem der erste Spannungswert des Leistungssignals eingestellt wird, wobei der Logikspannungswert kleiner ist als der erste Spannungswert, und wobei der Logikspannungswert konfiguriert ist, um den Umschaltschaltkreis mit Energie zu versorgen.
  9. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Prozessor konfiguriert ist, zum Ausführen von mindestens einem: Bestimmen eines Ankunftswinkels der Vielzahl von Hochfrequenzsignalen in Bezug auf die Vielzahl von Antennen; Berechnen eines Empfangssignalstärkeindikators, der der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; Senden eines Abstrahlwinkelsignals, das der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; Senden eines Empfangssignalstärkenindikatorsignals eines konsistenten Leistungspegels, das der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; Berechnen einer Hin- und Zurück-Verlaufszeit, die der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, mit einer tragbaren Netzwerkvorrichtung; und/oder Berechnen einer trägerphasenbasierten Ortungsentfernung, die den Vielzahl von Antennen und der mobilen Netzwerkeinrichtung zugeordnet ist.
  10. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwei oder mehr der Vielzahl von Antennen entlang einer ersten Linie parallel zu einer zweiten Linie angeordnet sind, für die der Prozessor einen Ankunftswinkel misst oder einen Abstrahlwinkel sendet.
  11. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, weiterhin mit einer Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung, die konfiguriert ist, um den Umschaltschaltkreis davor zu schützen, einer elektrostatischen Entladung ausgesetzt zu werden.
  12. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11 , weiterhin mit einer Vielzahl von Eingangsfilterschaltungen, die eine entsprechende Kopplungsschaltung elektrisch mit der Vermittlungsschaltung koppelt.
  13. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß Anspruch 12, wobei jede der Vielzahl von Eingangsfilterschaltungen einen Entkopplungskondensator umfasst.
  14. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jede Antenne einen Körper mit einer Vielzahl von Bahnen aufweist, und wobei: jede der Bahnen einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt umfasst; der erste Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer oberen Fläche des Körpers befindet; der zweite Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer seitlichen Fläche des Körpers befindet und eine Helixform bildet; der dritte Abschnitt von jeder der Bahnen sich auf einer unteren Fläche des Körpers befindet; und jedes der Vielzahl von leitenden Elemente in einer entsprechenden der Vielzahl von Bahnen angebracht ist.
  15. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei jedes der Vielzahl von leitenden Elementen elektrisch mit einer Masseebene der Leiterplatte verbunden ist.
  16. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 weiterhin mit einem Local-Interconnect-Network- (LIN) Sendeempfänger, der konfiguriert ist, um mit einem Peripheriegerät über einen LIN-Bus zu kommunizieren.
  17. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um auf der Grundlage der Signale Phasenwinkeldifferenzen zu bestimmen, die Paaren der Vielzahl von Antennen zugeordnet sind.
  18. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Prozessor konfiguriert, zum: Empfangen von einem der Ausgangssignale, das einer ersten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; Bestimmen eines Phasenwinkelwerts, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, basierend auf dem empfangenen der Ausgangssignale; Empfangen eines zweiten Signals, das einer zweiten Antenne aus der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; Bestimmen eines Phasenwinkelwertes, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, basierend auf dem zweiten Signal; Bestimmen einer Phasenwinkeldifferenz basierend auf (i) dem Phasenwinkelwert, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, und (ii) dem Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist; und Bestimmen des mindestens einen Parameters auf der Grundlage der Phasenwinkeldifferenz.
  19. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß Anspruch 18, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um mindestens einen, (i) dem Phasenwinkelwert, der der einen der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, an eine periphere Vorrichtung, (ii) dem Phasenwinkelwert, der der zweiten Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, an die periphere Vorrichtung, und/oder (iii) der Phasenwinkeldifferenz an die periphere Vorrichtung, zu übertragen.
  20. System zum passiven Zutritt und passiven Start gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Prozessor: über ein Peripheriegerät angewiesen wird, Messungen an Hochfrequenzsignalen einer Vielzahl von miteinander kommunizierenden oder sendenden Netzwerkvorrichtungen vorzunehmen oder diese zu schnüffeln, während der Prozessor keine Hochfrequenzverbindung mit der Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen hat; wobei die Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen die tragbare Netzwerkvorrichtung nicht umfasst; und konfiguriert ist, um den mindestens einen Parameter an die Vielzahl von Netzwerkvorrichtungen zu senden.
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