[发明专利]天线系统及其波达方向估计方法、传感器、设备

说明书

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

技术领域

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

背景技术

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

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

发明内容

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

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

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

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

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

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