一种双馈电圆极化天线以及定位设备的制作方法

1.本技术涉及室内定位技术领域，特别是一种双馈电圆极化天线以及一种定位设备。


背景技术：

2.随着公共服务、商业以及工业生产领域的数字化转型，各领域对室内定位技术的需求逐渐提高，室内定位的解决方案越来越受到市场关注。目前常见的室内定位技术有基于无线信号接收强度的rssi定位技术，有基于无线信号飞行时间的tdoa或toa定位技术，还有基于电磁波到达角度的aoa定位技术。其中aoa室内定位技术具体原理为：发射端发射一束电磁波，检测设备端通过一个天线阵列接收该电磁波。该电磁波通过检测设备端的天线阵列后形成一定的相位关系阵列，计算阵列中的相位差值就可以判定发射端与检测设备端的夹角，以此判断发射端与检测设备端的相对位置，进行定位。
3.如今市面上已有投入商用的基于aoa技术的室内定位检测设备，其天线阵列中心采用圆极化天线作为中心参考天线，周围采用一般线极化天线接收电磁波，形成一系列相位差值，从而确定来波角度。
4.但是当其中心参考圆极化天线采用单馈电方式圆极化天线时，阻抗带宽和轴比带宽相对较窄；当其中心参考圆极化天线采用双馈电方式圆极化天线时，需要引进阻抗线，馈电网络较复杂而且走线占用面积较大。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种双馈电圆极化天线以及一种aoa定位设备，比常规单馈电圆极化天线的轴比和阻抗带宽更宽，比常规双馈电网络圆极化天线的馈电网络更简化，不需要引进阻抗线，走线面积更小型化。
6.为了解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种双馈电圆极化天线，包括，
7.天线辐射体，其包括第一馈电点和第二馈电点；
8.馈电总线；
9.第一分路馈电线，其将第一馈电点与馈电总线进行电连接；
10.第二分路馈电线，其将第二馈电点与馈电总线进行电连接；以及
11.集总电路，其将馈电总线与第一分路馈电线以及第二分路馈电线进行电连接；
12.其中，
13.第一分路馈电线和第二分路馈电线的特性阻抗相等，并且第一分路馈电线和第二分路馈电线之间的相位差为90度；
14.第一馈电点的特性阻抗以及第二馈电点的特性阻抗与馈电总线的特性阻抗相匹配。
15.本实用新型提供的另一个技术方案是：提供一种aoa定位设备，其包括上述双馈电
圆极化天线。
16.本实用新型的技术方案可以达到的有益效果是：本实用新型提出一种双馈电圆极化天线以及一种aoa定位设备，比常规单馈电圆极化天线的轴比和阻抗带宽更宽，比常规双馈电网络圆极化天线的馈电网络更简化，不需要引进阻抗线，馈电走线面积更小型化。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型现有技术中双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图；
19.图2为本实用新型一种双馈电圆极化天线一个具体实施例的示意图；
20.图3为本实用新型一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图；
21.图4为本实用新型一种双馈电圆极化天线的馈电设计方法一个具体实施例的示意图；
22.图5为本实用新型的一种aoa定位设备一个具体实施例的示意图；
23.图6为本实用新型的一种aoa定位阵列天线一个具体实例的示意图。
24.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
27.参照图1本实用新型提供的现有技术中双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，图中的圆盘为微带天线辐射体，走线为馈电网络，其中a1和a2为天线辐射体馈电的两个连接点，分别激励圆盘微带天线辐射体的水平和垂直两个模式，由于是对称馈电所以a1和a2两个馈电点的特性阻抗相同，z3为整个天线的馈电总线，在该具体实例中为了与a1和a2的阻抗匹配，设定z3的特性阻抗为50ω，根据圆极化天线原理，要想使微带天线辐射体实现圆极化工作需要满足a1和a2两个馈电点的特性阻抗相同且相位相差90度，并且需要z3分路z21和z22分得的功率幅值相等，即z21和z22的特性阻抗相等，使z21和z22并联合路后特性阻抗与z3相同为50ω，因此可以求得z21和z22特性阻抗需要是100ω。现有技术中为了保证
a1和a2分别与z21和z22的特性阻抗匹配，需要引入z11和z12两段阻抗线，其线长为λ1/4(λ1为来波波长)，将z11和z12作为λ1/4阻抗变化器，根据λ1/4阻抗变化器调整a1和a2的特性阻抗，使其分别匹配到100ω，确保a1与z21的特性阻抗相匹配，a2与z22的特性阻抗相匹配，并且，为了确保a1和a2的相位相差90度，需要z21和z22的相位θ1和θ2的差值为90度，从而激励天线辐射体呈圆极化模式工作。但是此常规双馈电圆极化天线的馈电网络较复杂而且走线占用面积较大。
28.本实用新型提出一种双馈电圆极化天线，比常规单馈电圆极化天线的轴比和阻抗带宽更宽，比常规双馈电网络圆极化天线的馈电网络更简化，不需要引进阻抗线，走线面积更小型化。
29.图2所示为本实用新型一种双馈电圆极化天线一个具体实施例的示意图。
30.在该具体实施方式中，双馈电圆极化天线主要包括：
31.天线辐射体201，其包括第一馈电点205和第二馈电点206；
32.馈电总线202；
33.第一分路馈电线203，其将第一馈电点205与馈电总线202进行电连接；
34.第二分路馈电线204，其将第二馈电点206与馈电总线202进行电连接；以及
35.集总电路207，其将馈电总线202与第一分路馈电线203以及第二分路馈电线204进行电连接；
36.其中，
37.第一分路馈电线203和第二分路馈电线204的特性阻抗相等，并且第一分路馈电线203和第二分路馈电线204之间的相位差为90度；
38.第一馈电点205的特性阻抗以及第二馈电点206的特性阻抗与馈电总线202的特性阻抗相匹配。
39.在本实用新型的一个具体实施例中，第一分路馈电线和第二分路馈电线当中的至少一者具有预定的线宽和/或线长，使得第一分路馈电线和第二分路馈电线的特性阻抗相等。此限定以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
40.具体地，参照图3本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，天线辐射体的第一馈电点和第二馈电点分别为图3中的a3与a4，馈电总线为图3中的z6，第一馈电点a3通过第一分路馈电线z4与馈电总线z6连接，第二馈电点a4通过第二分路馈电线z5与馈电总线z6连接，θ3为第一馈电线z4的相位，θ4为第二馈电线z5的相位，集总电路位于z4、z5、z6连接的分岔口处。
41.在实际应用中，要使双馈电圆极化天线呈圆极化工作，需要满足两个条件，分别是馈电总线z6与第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗相匹配、第一馈电点a3以及第二馈电点a4的相位差为90度。
42.要使馈电总线z6与第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗相匹配，在本实用新型中，首先满足第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的特性阻抗相等，由于馈电线的特性阻抗与线长及线宽均有关，因此通过调整第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5当中的至少一者使其具有预定的线宽和/或线长，使第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的特性阻抗相等。在实际应用中，可以通过仿真的方式调整第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5中的至少一根馈电线的线宽和/或线长，通过总结线长、线宽与特性阻抗的关系去仿
真调整，使第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的特性阻抗相等，缩短调整周期，提高工作效率。
43.在本实用新型的一个具体实施例中，第一分路馈电线和第二分路馈电线具有预定的相对线长，使得第一分路馈电线和第二分路馈电线之间的相位差为90度。此限定以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
44.在本实用新型的一个具体实施例中，上述预定的相对线长为第一分路馈电线和第二分路馈电线之间的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一。
45.具体地，参照图3本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，要使第一馈电点a3以及第二馈电点a4的相位差为90度，需要满足第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5之间的相位差为90度。由于馈电线之间的相位差与线长有关，因此实际应用中，可以通过仿真的方式对第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的线长进行调整，令两根馈电线的长度差值为来波波长的四分之一，此处并不对两根馈电线的长度进行限制，只需要满足第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一即可。
46.优选的，由于馈电线的特性阻抗与线长及线宽均有关，馈电线之间的相位差与线长有关，因此，可以先仿真调整第一分路馈电线和第二分路馈电线的线长使两根馈电线的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一，进而使第一分路馈电线和第二分路馈电线之间的相位差为90度，之后再仿真调整第一分路馈电线和第二分路馈电线的线宽，使第一分路馈电线和第二分路馈电线的特性阻抗相等，从而进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
47.在本实用新型的一个具体实施例中，集总电路具有预定的阻抗，使得第一馈电点的特性阻抗以及第二馈电点的特性阻抗与所述馈电总线的特性阻抗相匹配。此限定以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
48.具体地，经过上述过程对第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的调整，此时第一馈电点a3以及第二馈电点a4与馈电总线z6有极大概率并不匹配，因此需要调整集总电路，使第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗与馈电总线z6的特性阻抗相匹配。参照图3本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，集总电路位于z4、z5、z6连接的分岔口处，在实际应用中，可以通过串联电容或并联电感等调整集总电路中的集总元器件，使第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗与馈电总线z6的特性阻抗相匹配，此处的集总元器件调整是射频电路基本调整方法，因此不进行赘述。
49.图4所示为本实用新型一种双馈电圆极化天线的馈电设计方法一个具体实施例的示意图。
50.在该具体实施方式中，双馈电圆极化天线的馈电设计方法包括：
51.过程s401：将天线辐射体的第一馈电点和第二馈电点，分别通过第一分路馈电线以及第二分路馈电线与馈电总线进行连接；
52.过程s402：对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线的特性阻抗相等，并使第一分路馈电线以及第二分路馈电线之间的相位差为90度；
53.过程s403：调整集总电路，使第一馈电点的特性阻抗以及第二馈电点的特性阻抗
与馈电总线的特性阻抗相匹配。
54.本实用新型提出一种双馈电圆极化天线的馈电设计方法，比常规单馈电圆极化天线的轴比和阻抗带宽更宽，比常规双馈电网络圆极化天线的馈电网络更简化，不需要引进阻抗线，走线面积更小型化。
55.在图4所示的具体实施方式中，本实用新型的双馈电圆极化天线的馈电设计方法包括过程s401，将天线辐射体的第一馈电点和第二馈电点，分别通过第一分路馈电线以及第二分路馈电线与馈电总线进行连接。此过程不需要引进阻抗线，使得双馈电圆极化天线的走线面积更小型化。
56.具体地，参照图3本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，天线辐射体的第一馈电点和第二馈电点分别为图3中的a3与a4，馈电总线为图3中的z6，第一馈电点a3通过第一分路馈电线z4与馈电总线z6连接，第二馈电点a4通过第二分路馈电线z5与馈电总线z6连接，θ3为第一馈电线z4的相位，θ4为第二馈电线z5的相位，集总电路位于z4、z5、z6连接的分岔口处。
57.在图4所示的具体实施方式中，本实用新型的双馈电圆极化天线的馈电设计方法包括过程s402，对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线的特性阻抗相等，并使第一分路馈电线以及第二分路馈电线之间的相位差为90度。此过程以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
58.在本实用新型的一个具体实施例中，上述对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线的特性阻抗相等的过程包括，对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者的线长和/或线宽进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线的特性阻抗相等。此过程以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
59.在本实用新型的一个具体实例中，上述对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者的线长和/或线宽进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线的特性阻抗相等的过程包括，由于馈电线的特性阻抗与线长及线宽均有关，因此实际应用中，可以通过仿真的方式调整第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5中的至少一者的线宽和/或线长，通过总结线长、线宽与特性阻抗的关系去仿真调整，使第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的特性阻抗相等，缩短调整周期，提高工作效率。
60.在本实用新型的一个具体实施例中，上述对第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者进行调整，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线之间的相位差为90度的过程包括，调整第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者的线长，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线之间的相位差为90度，即θ3与θ4相差90度，此过程以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
61.在本实用新型的一个具体实施例中，上述调整第一分路馈电线以及第二分路馈电线中的至少一者的线长，使第一分路馈电线以及第二分路馈电线之间的相位差为90度的过程包括，调整第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5中的至少一者的线长，令第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一。此过程以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
62.在本实用新型的一个具体实例中，上述调整第一分路馈电线以及第二分路馈电线
中的至少一者的线长，令第一分路馈电线以及第二分路馈电线的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一的过程包括，馈电线之间的相位差与线长有关，因此实际应用中，可以通过仿真的方式对第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5的线长进行调整，令第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5的长度差值为来波波长的四分之一，此处并不对第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5的长度进行限制，只需要满足第一分路馈电线z4以及第二分路馈电线z5的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一即可。
63.优选的，由于馈电线的特性阻抗与线长及线宽均有关，馈电线之间的相位差与线长有关，因此，可以先仿真调整第一分路馈电线和第二分路馈电线的线长使两根馈电线的长度差值的绝对值为来波波长的四分之一，进而使第一分路馈电线和第二分路馈电线之间的相位差为90度，之后再仿真调整第一分路馈电线和第二分路馈电线的线宽，使第一分路馈电线和第二分路馈电线的特性阻抗相等，从而进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
64.在图4所示的具体实施方式中，本实用新型的双馈电圆极化天线的馈电设计方法包括过程s403，调整集总电路，使第一馈电点的特性阻抗以及第二馈电点的特性阻抗与馈电总线的特性阻抗相匹配。此过程以便于进一步使双馈电圆极化天线呈圆极化工作。
65.在本实用新型的一个具体实例中，上述调整集总电路，使第一馈电点的特性阻抗以及第二馈电点的特性阻抗与馈电总线的特性阻抗相匹配的过程包括，经过上述过程对第一分路馈电线z4和第二分路馈电线z5的调整，此时第一馈电点a3以及第二馈电点a4与馈电总线z6有极大概率并不匹配，因此需要调整集总电路，使第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗与馈电总线z6的特性阻抗相匹配。参照图3本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线一个具体实例的示意图，集总电路位于z4、z5、z6连接的分岔口处，在实际应用中，可以通过串联电容或并联电感等调整集总电路中的集总元器件，使第一馈电点a3以及第二馈电点a4的特性阻抗与馈电总线z6的特性阻抗相匹配，此处的集总元器件调整是射频电路基本调整方法，因此不进行赘述。
66.通过本实用新型提供的一种双馈电圆极化天线的馈电设计方法，使常规双馈电网络圆极化天线的馈电网络更简化，不需要引进阻抗线，走线面积更小型化。
67.图5所示本实用新型一种aoa定位设备一个具体实施例的示意图。
68.在图5示出的具体实施方式中，本实用新型的一种aoa定位设备包括上述双馈电圆极化天线，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
69.具体地，参照图6提供的本实用新型一种aoa定位阵列天线一个具体实例的示意图，由双馈电圆极化天线作为天线阵列的中心参考天线，其中心参考天线采用圆极化天线是为了确保检测设备可与全方向的来波信号进行稳定通讯，周围采用线极化天线接收电磁波，形成一系列相位差值，从而确定来波角度。图中的线极化天线为一种方形天线，通过激励方形天线的垂直和水平两个不同模式，得到来波对应的两个相位，形成一系列相位差值。图中f1至f12为各个外圈线极化天线的两个馈电线，以此来增加检测数据量，提高定位精度。在aoa定位阵列天线工作时，各个线极化天线与中心参考天线分别工作，形成一定的相位关系阵列，计算阵列中的相位差值就可以判定发射端与检测设备端的夹角，以此判断发射端与检测设备端的相对位置，进行定位。
70.本实用新型提供的一种aoa定位设备，定位精度高，可与全方向的来波信号进行稳
定通讯，并且由双馈电圆极化天线作为天线阵列的中心参考天线，其中双馈电圆极化天线采用本实用新型的双馈电圆极化天线以及本实用新型的双馈电圆极化天线的馈电设计方法，不需要引进阻抗线，使馈电走线面积更小型化，进一步缩小aoa定位设备的馈电走线面积。
71.在本技术所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
72.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
73.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。