本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，更具體地，涉及可重構(gòu)波束天線組件和包括所述天線組件的裝置。

背景技術(shù)：

1、智能自動化家庭或辦公室可能具有多個智能自動化應(yīng)用，包括例如智能建筑管理、安全和/或健康監(jiān)測系統(tǒng)。這樣的智能自動化應(yīng)用可能需要占用檢測和活動傳感技術(shù)。關(guān)于人類存在的信息可以實(shí)現(xiàn)智能情景感知智能自動化家庭，能夠利用定位和傳感信息來優(yōu)化部署、操作和能源使用，而無需或只需要有限的人工干預(yù)：智能燈光控制、智能加熱通風(fēng)和空調(diào)(heating,ventilation,and?air?conditioning，hvac)控制、關(guān)閉未使用的設(shè)備、啟動自走式設(shè)備(如清潔機(jī)器人)，并檢查設(shè)備的正確使用(如通過對電梯中的人數(shù)進(jìn)行計數(shù))。

2、此外，高精度定位和高分辨率傳感服務(wù)可以通過動態(tài)、非侵入性、非接觸式測量為未來的數(shù)字健康技術(shù)提供連續(xù)、實(shí)時的生理信息。例如，人的呼吸的非接觸式分析可用于例如睡眠監(jiān)測(例如，對睡眠質(zhì)量進(jìn)行評級，這對人類的免疫、神經(jīng)、骨骼和肌肉系統(tǒng)很重要)和/或跌倒檢測(例如，發(fā)出警報并通知家人或家庭成員有人跌倒了)。

3、這些技術(shù)可能為智能自動化家庭實(shí)現(xiàn)一組新的功能和服務(wù)能力，其中定位和傳感可能與通信共存。

4、因此，至少在一些情況下，可能需要用射頻(radio?frequency，rf)無線傳感器實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)，因?yàn)榛谝曈X的技術(shù)(例如攝像頭等)可能導(dǎo)致無法確保用戶的隱私安全。因此，至少在一些情況下，可能需要多輸入多輸出(multiple-input?and?multiple-output，mimo)毫米波(mmwave)傳感器裝置和天線拓?fù)洌?，對多個人和其它對象的非接觸式生命體征監(jiān)測和空間跟蹤，例如，通過將傳感器裝置分配在房間側(cè)面位置或房間角落位置，以實(shí)現(xiàn)對整個房間的覆蓋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提供本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
是為了以簡化的形式引入概念的選擇，這些概念將在以下具體實(shí)施方式中進(jìn)行進(jìn)一步的描述。本發(fā)明內(nèi)容的目的并非旨在識別權(quán)利要求書保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也并非旨在限制權(quán)利要求書保護(hù)的主題的范圍。

2、本發(fā)明的一個目的是實(shí)現(xiàn)具有可重構(gòu)波束成形的波束天線組件。上述和其它目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。其它實(shí)現(xiàn)方式在從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中顯而易見。

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種可重構(gòu)波束天線組件。所述可重構(gòu)波束天線組件包括第一數(shù)量的天線輻射部分。每個天線輻射部分具有第一數(shù)量的天線端口。所述可重構(gòu)波束天線組件還包括第二數(shù)量的饋電點(diǎn)。所述可重構(gòu)波束天線組件還包括連接到所述饋電點(diǎn)和射頻(radio?frequency，rf)電路的開關(guān)。所述開關(guān)用于在所述饋電點(diǎn)之間切換所述rf電路。所述可重構(gòu)波束天線組件還包括多模切換饋電波導(dǎo)。所述多模切換饋電波導(dǎo)用于將所述饋電點(diǎn)耦合到所述天線輻射部分，使得來自每個饋電點(diǎn)的功率以預(yù)定的幅度和預(yù)定的相位分布在所述天線輻射部分中。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)具有可重構(gòu)波束成形的波束天線組件。更具體地，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電可重構(gòu)波束成形。將來自每個饋電點(diǎn)的功率分配到所述天線輻射部分，允許分配比例，以定義所述波束形狀。在具有預(yù)定幅度和預(yù)定相位的天線輻射部分之間分配功率允許在兩個平面(例如水平平面和垂直平面)中進(jìn)行波束切換。例如，波束形狀可以根據(jù)天花板的角落或墻壁等安裝位置改變。此外，波束覆蓋(例如，從有限的覆蓋到整個房間等)可以根據(jù)需要改變?？芍貥?gòu)波束成形又可以有助于高分辨率(例如，為高分辨率傳感服務(wù)等所需)和全向覆蓋(例如，為同一傳感器裝置對不同房間的均勻覆蓋所需)。

4、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)是基于橫磁模平面波導(dǎo)。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)針對毫米波頻率(例如10ghz和60ghz之間的頻率)優(yōu)化所述可重構(gòu)波束天線組件。

5、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)還包括基于微帶線的饋電網(wǎng)絡(luò)。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)針對低頻，例如低于40千兆赫(gigahertz，ghz)的頻率，優(yōu)化可重構(gòu)波束天線組件。該實(shí)現(xiàn)方式還可以實(shí)現(xiàn)具有低剖面(例如，高度小于一毫米(millimeter，mm))的可重構(gòu)波束天線組件。

6、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)還包括一個或多個介質(zhì)波導(dǎo)型天線。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)針對微米波頻率及更高頻率(例如60ghz與200ghz之間的頻率)優(yōu)化所述可重構(gòu)波束天線組件。

7、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)形式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)還包括一個或多個部分反射壁。這種實(shí)現(xiàn)方式允許相位和幅度的均勻分布，或者相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)預(yù)定義的分布。

8、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)還包括一個或多個波匹配反應(yīng)加載分離壁。這種實(shí)現(xiàn)方式可以抑制寄生模式。

9、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述可重構(gòu)波束天線組件還包括反射結(jié)構(gòu)，所述反射結(jié)構(gòu)用于圍繞所述天線輻射部分。這種實(shí)現(xiàn)方式可以抑制印刷電路板(printedcircuit?board，pcb)上的表面波。

10、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述反射結(jié)構(gòu)包括金屬釘、金屬柵欄、蘑菇結(jié)構(gòu)或電磁帶隙(electromagnetic?bandgap，ebg)結(jié)構(gòu)中的至少一種。這種實(shí)現(xiàn)方式還可以抑制所述pcb上的表面波。

11、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述可重構(gòu)波束天線組件還包括用于所述多模切換饋電波導(dǎo)的腔背槽式變換器。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)所述多模切換饋電波導(dǎo)的直接饋電。

12、在所述第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模切換饋電波導(dǎo)是基于介質(zhì)棒波導(dǎo)。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)針對微米波頻率及更高頻率(例如60ghz與200ghz之間的頻率)優(yōu)化所述可重構(gòu)波束天線組件。

13、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種裝置。所述裝置包括根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的可重構(gòu)波束天線組件。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)具有可重構(gòu)波束成形的波束天線組件。更具體地，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電可重構(gòu)波束成形。將來自每個饋電點(diǎn)的功率分配到所述天線輻射部分，允許分配比例，以定義所述波束形狀。在具有預(yù)定幅度和預(yù)定相位的天線輻射部分之間分配功率允許在兩個平面(例如水平平面和垂直平面)中進(jìn)行波束切換。例如，波束形狀可以根據(jù)天花板的角落或墻壁等安裝位置改變。此外，波束覆蓋(例如，從有限的覆蓋到整個房間等)可以根據(jù)需要改變。可重構(gòu)波束成形又可以有助于高分辨率(例如，為高分辨率傳感服務(wù)等所需)和全向覆蓋(例如，為同一傳感器裝置對不同房間的均勻覆蓋所需)。

14、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述裝置具有傳感功能。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)高分辨率傳感服務(wù)等。

15、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述傳感功能包括至少一個的匿名存在檢測或位置跟蹤中的至少一個：一個或多個生物或一個或多個自主移動對象。這種實(shí)現(xiàn)方式還可以實(shí)現(xiàn)高分辨率傳感服務(wù)等。

16、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述傳感功能用于在第一平面和第二平面中啟用所述可重構(gòu)波束天線組件的波束切換，從而通過所述波束切換提供可切換視場(field-of-view，fov)分割?？汕袚Q波束fov分割可以實(shí)現(xiàn)由于波束更聚焦而使相位誤差最小化?？汕袚Q波束fov分割可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度和分辨率，因?yàn)椴ㄊ鴥H聚焦在人(或其它感興趣的對象)上，壁反射較少，因此干擾較少。由于穩(wěn)定的高增益和相位圖案，可切換波束fov分割進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大總fov覆蓋范圍和改善的信噪比(signal-to-noise?ratio，snr)。

17、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述傳感功能還用于使用所述可切換fov分割來進(jìn)行以下中的至少一個：使所述fov適應(yīng)所述裝置的環(huán)境，或?qū)⑺鰂ov定制到所述裝置的所述環(huán)境中的安裝位置和/或安裝定位中的至少一個。這種實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)相同的傳感器裝置對不同房間的均勻覆蓋。

18、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述天線輻射部分包括多輸入多輸出(multiple-input?and?multiple-output，mimo)發(fā)送(tx)和接收(rx)天線輻射部分，使得所述第一平面中的天線間距為nv*λ/2，所述第二平面中的天線間距為nh*λ/2。其中，nv表示第一平面中的天線端口數(shù)，nh表示第二平面中的天線端口數(shù)，λ表示工作頻率的自由空間波長。這種實(shí)現(xiàn)方式的mimo陣列拓?fù)?即多個tx和rx天線)提供了高孔徑效率。即，在tx和rx端使用多個天線單元，而不是使用單個tx天線和多個rx天線的陣列，在占用相同孔徑陣列大小的情況下提供了更好的角度估計分辨率。陣列中天線間距的選擇可以在足夠低的旁瓣電平和足夠高的角度分辨率之間實(shí)現(xiàn)良好的平衡。

19、在所述第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述mimo?tx和rx天線輻射部分配置為稀疏陣列。這種實(shí)現(xiàn)方式的mimo陣列拓?fù)?即多個tx和rx天線)提供了高孔徑效率。即，在tx和rx端使用多個天線單元，而不是使用單個tx天線和多個rx天線的陣列，在占用相同孔徑陣列大小的情況下提供了更好的角度估計分辨率。陣列中天線間距的選擇可以在足夠低的旁瓣電平和足夠高的角度分辨率之間實(shí)現(xiàn)良好的平衡。

20、參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，許多伴隨特征將變得更加清晰，因此更易理解。