到达测量系统的圆极化角的制作方法

交叉引用

本申请要求2018年7月25日提交的美国临时申请第62/703,065号、2019年3月29日提交的美国临时申请第62/826,166号以及2019年7月15日提交的美国专利申请第16/511,309号的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

本公开内容涉及到达测量系统的圆极化角和方法。

背景技术：

本部分提供与本公开内容有关的背景信息，并且不一定是现有技术。

如果用户拥有先前已与车辆的中央被动进入/被动启动(peps)电子控制单元(ecu)配对的便携式信息终端(keyfob)，则作为包括无钥匙进入系统的车辆系统的常规peps系统可以为用户提供对各种车辆功能的访问。作为示例，拥有便携式信息终端的用户可以通过抓住门把手来解锁并进入车辆。作为另一示例，拥有便携式信息终端的用户可以通过按下便携式信息终端上的按钮来激活车辆功能。响应于按下按钮，中央pepsecu认证便携式信息终端以确定便携式信息终端是否被授权访问车辆，并使用由多个传感器获得的信号强度来估计便携式信息终端与车辆之间的距离以及便携式信息终端相对于车辆的位置。如果便携式信息终端被认证并且位于授权区域内，则peps系统使用户能够使用相应的车辆功能(即，启动车辆)。

常规的peps系统使用专有等级的无线电协议，该协议使用约125khz的低频(lf)信号。lf系统由常规的peps系统实现，因为通过在例如2米的目标激活范围内使用信号强度，波传播可以相对准确地估计便携式信息终端与车辆之间的距离以及便携式信息终端相对于车辆的位置。然而，由于相对于车辆天线和便携式信息终端接收器的尺寸而言，lf信号的波长非常长，因此难以在合理的功耗和安全发射功率水平内在几米之外使用lf系统与便携式信息终端可靠地通信。因此，当便携式信息终端位于距车辆几米远时，难以使用户使用汽车的任何功能。

因此，便携式信息终端目前由诸如智能电话和可穿戴设备之类的智能设备实现，其中，智能设备能够在大于lf系统的激活范围的范围例如100米进行通信。因此，智能设备使得各种车辆功能和远距离间隔特征可用，例如被动式迎宾照明、远程停车应用中的距离限制等。

然而，当前peps系统的天线系统可能会妨碍peps系统准确地估计便携式信息终端与车辆之间的距离以及rssi功率、用于rssi功率的距离和角度、差分rssi功率、三边测量、三角测量和用于便携式信息终端与车辆之间的信号传输的相关指纹位置值。当前peps系统的天线系统还可能妨碍peps系统准确地估计便携式信息终端相对于车辆的位置。

技术实现要素：

本部分提供本公开内容的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

公开了一种方法，该方法包括使用天线系统经由第一通信信道接收信号，其中，天线系统以多个方位角接收信号。该方法包括使用被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质中的指令的处理电路确定天线系统的多个第一通信信道相位角差，其中，多个第一通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该方法包括使用天线系统经由第二通信信道接收第二信号，其中，天线系统以多个方位角接收第二信号。该方法包括使用处理电路确定多个第二通信信道相位角差，其中，多个第二通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该方法包括使用处理电路基于多个第一通信信道相位角差来生成第一参考曲线。该方法包括使用处理电路基于多个第二通信信道相位角差来生成第二参考曲线。该方法还包括使用处理电路确定第一组相位差极限和第二组相位差极限，其中，第一组与第一通信信道相关联，并且第二组与第二通信信道相关联，以及确定第一组和第二组包括针对第一组和第二组中的每一个：使用处理电路识别最小覆盖区域和最大覆盖区域；使用处理电路基于最小覆盖区域的中心位置来确定最小相位差极限；以及使用处理电路基于最大覆盖区域的中心位置来确定最大相位差极限。

在一些实施方式中，最小覆盖区域的中心位置是最小覆盖区域的质心；并且最大覆盖区域的中心位置是最大覆盖区域的质心。

在一些实施方式中，最小覆盖区域的中心位置表示最小覆盖区域的相位角差和方位角；并且最大覆盖区域的中心位置表示最大覆盖区域的相位角差和方位角。

在一些实施方式中，该方法包括使用处理电路确定天线系统的内部对的天线之间的多个第一通信信道相位角差。该方法还包括使用处理电路确定内部对之间的多个第一通信信道相位角差的第一正负号。该方法还包括使用处理电路确定天线系统的外部天线对之间的多个第一通信信道相位角差。该方法还包括使用处理电路确定外部对之间的多个第一通信信道相位角差的第二正负号。该方法还包括使用处理电路并响应于第二正负号与第一正负号不匹配，通过调整第二正负号来校准外部对之间的多个第一通信信道相位角差。

在一些实施方式中，该方法包括基于内部对之间的多个校准的第一通信信道相位角差和外部对之间的多个第一通信信道相位角差来确定天线的多个第一通信信道相位角差。

在一些实施方式中，生成第一参考曲线还包括：使用处理电路通过低通滤波器对第一通信信道相位角差进行滤波。

在一些实施方式中，生成第二参考曲线还包括使用处理电路通过低通滤波器对第二通信信道相位角差进行滤波。

在一些实施方式中，低通滤波器是有限脉冲响应低通滤波器。

在一些实施方式中，该方法包括使用处理电路生成多个附加参考曲线，其中，多个附加参考曲线中的每一个与天线系统的每个剩余通信信道之一相关联。

在一些实施方式中，该方法包括使用处理电路来生成与多个附加参考曲线中的每一个相对应的一组附加相位差极限。

还公开了一种系统，该系统包括天线系统，天线系统被配置成：经由第一通信信道接收信号，其中，天线系统以多个方位角接收信号；以及经由第二通信信道接收第二信号，其中，天线系统以多个方位角接收第二信号。该系统还包括被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质中的指令的处理电路。该指令包括使用确定天线系统的多个第一通信信道相位角差，其中，多个第一通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该指令还包括使用处理电路确定多个第二通信信道相位角差，其中，多个第二通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该指令还包括使用处理电路基于多个第一通信信道相位角差来生成第一参考曲线。该指令还包括使用处理电路基于多个第二通信信道相位角差来生成第二参考曲线。该指令还包括使用处理电路确定第一组相位差极限和第二组相位差极限，其中，第一组与第一通信信道相关联，并且第二组与第二通信信道相关联，以及确定第一组和第二组包括针对第一组和第二组中的每一个：使用处理电路识别最小覆盖区域和最大覆盖区域；使用处理电路基于最小覆盖区域的中心位置来确定最小相位差极限；以及使用处理电路基于最大覆盖区域的中心位置来确定最大相位差极限。

在一些实施方式中，最小覆盖区域的中心位置是最小覆盖区域的质心；并且最大覆盖区域的中心位置是最大覆盖区域的质心。

在一些实施方式中，最小覆盖区域的中心位置表示最小覆盖区域的相位角差和方位角；并且最大覆盖区域的中心位置表示最大覆盖区域的相位角差和方位角。

在一些实施方式中，该指令包括使用处理电路确定天线系统的内部对的天线之间的多个第一通信信道相位角差。该指令还包括使用处理电路确定内部对之间的多个第一通信信道相位角差的第一正负号。该指令还包括使用处理电路确定天线系统的外部天线对之间的多个第一通信信道相位角差。该指令还包括使用处理电路确定外部对之间的多个第一通信信道相位角差的第二正负号。该指令还包括使用处理电路并响应于第二正负号与第一正负号不匹配，通过调整第二正负号来校准外部对之间的多个第一通信信道相位角差。

在一些实施方式中，该指令包括基于内部对之间的多个校准的第一通信信道相位角差和外部对之间的多个第一通信信道相位角差来确定天线的多个第一通信信道相位角差。

在一些实施方式中，生成第一参考曲线还包括：使用处理电路通过低通滤波器对第一通信信道相位角差进行滤波。

在一些实施方式中，生成第二参考曲线还包括：使用处理电路通过低通滤波器对第二通信信道相位角差进行滤波。

在一些实施方式中，低通滤波器是有限脉冲响应低通滤波器。

在一些实施方式中，该方法包括使用处理电路生成多个附加参考曲线，其中，多个附加参考曲线中的每一个与天线系统的每个剩余通信信道之一相关联。

在一些实施方式中，该指令包括使用处理电路生成与多个附加参考曲线中的每一个对应的一组附加相位差极限。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得明显。该发明内容中的描述和特定示例仅旨在用于说明的目的并且不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文描述的附图仅出于所选实施方式而非所有可能的实现方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。

[图1]图1是根据本公开内容的实施方式的车辆和便携式设备的图示。

[图2]图2是根据本公开内容的实施方式的车辆和便携式设备的功能框图。

[图3]图3是根据本公开内容的实施方式的车辆的传感器的功能框图。

[图4]图4是根据本公开内容的车辆的通信网关的功能框图。

[图5]图5是根据本公开内容的实施方式的示例天线系统的图示。

[图6a]图6a是根据本公开内容的实施方式的天线系统的示例天线组件(或天线)的图示。

[图6b]图6b是根据本公开内容的实施方式的天线系统的示例天线组件(或天线)的图示。

[图7a]图7a是根据本公开内容的实施方式的包括多个天线元件的示例天线的图示。

[图7b]图7b是根据本公开内容的实施方式的包括多个天线元件的示例天线的图示。

[图7c]图7c是根据本公开内容的实施方式的包括多个天线元件的示例天线的图示。

[图7d]图7d是根据本公开内容的实施方式的包括多个天线元件的示例天线的图示。

[图8]图8是根据本公开内容的实施方式的包括天线元件的另一示例天线的图示。

[图9]图9是根据本公开内容的实施方式的包括天线元件的另一示例性天线的图示。

[图10]图10是根据本公开内容的实施方式的天线的封装元件的图示。

[图11]图11是根据本公开内容的实施方式的天线的封装元件的图示。

[图12]图12是根据本公开内容的实施方式的天线的封装元件的图示。

[图13]图13是根据本公开内容的实施方式的天线的图示。

[图14]图14是根据本公开内容的实施方式的天线的图示。

[图15]图15示出了根据本公开内容的实施方式的包括安装在印刷电路板上的天线的一部分的印刷电路板的一部分。

[图16a]图16a是根据本公开内容的实施方式的另一示例到达角测量系统的图示。

[图16b]图16b是根据本公开内容的实施方式的另一示例到达角测量系统的图示。

[图17]图17是根据本公开内容的实施方式的示例微控制器的功能框图。

[图18]图18是根据本公开内容的实施方式的示例控制算法的流程图。

[图19]图19是根据本公开内容的实施方式的示例控制算法的流程图。

[图20a]图20a示出了根据本公开内容的实施方式的确定天线对之间的相位角差并校正相位角差的正负号的方法。

[图20b]图20b示出了根据本公开内容的实施方式的确定天线对之间的相位角差并校正相位角差的正负号的方法。

[图20c]图20c示出了根据本公开内容的实施方式的确定天线对之间的相位角差并校正相位角差的正负号的方法。

[图21]图21是被提供为根据本公开内容的实施方式的针对相位角差确定的相位角点的示例解缠绕和对准的相位角-时间图。

[图22]图22是示出根据本公开内容的实施方式的外部天线对的相位差的相位角差-方位角图。

[图23]图23是示出根据本公开内容的实施方式的内部对的天线的相位差的相位角差-方位角图。

[图24]图24示出了根据本公开内容实施方式的确定到达角的方法。

[图25]图25是根据本公开内容的实施方式的用于确定射频信号的同相分量与正交分量之间的相位角的示例接收电路的功能框图。

[图26]图26示出了根据本公开内容的实施方式的确定天线对之间的相位角差的另一方法。

[图27]图27是将相位角差与到达角关联的校准参考曲线的示例图。

遍及附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

接收和/或发送具有典型“甜甜圈”形状的线性极化图案的天线不能放置在车辆的金属附近，因为天线和金属形成了组合天线系统。车辆的金属会电磁短路天线，从而降低链路余量。链路余量是指接收信号中为了区分例如接收信号的1和0所需的功率量。

当天线与便携式信息终端或智能设备中的天线交叉极化时，典型的微定位系统中的线性极化天线具有小的链路余量。便携式信息终端的天线通常是线性极化天线。在典型的反射环境中，随着线性极化便携式信息终端天线的取向变化，在链路上并且沿特定方向传送的功率将发生剧烈变化。这会降低peps系统中的微定位性能。本文公开的圆极化四线螺旋天线电子器件克服了这些限制。

圆极化贴片天线和电子器件可以放置在接地平面上以及放置成靠近接地平面，但是它们需要在它们后面的大的接地平面才能变得定向。在由塑料制成的车辆外部区域中，大的金属接地平面不易获得。使用接地平面来制作定向天线会增加模块的尺寸，减少可以将模块包装在车辆中的面积，这会使模块不太有用。此外，在rf域中耦合到接地平面的传统的圆极化贴片天线导致天线阵列耦合在一起，从而减小了到达角和离开角微定位性能。

以两个四分之一球体(halfhemisphere)辐射的圆极化天线例如贴片天线当在peps系统中实施时比线性极化天线呈现更好的微定位性能。圆极化天线可以放置成靠近车辆的金属。如此，车辆的金属可以用作接地平面。与接地平面结合的圆极化天线提供了四分之一球体辐射图案。圆极化天线电容耦合至接地平面以及相应电子器件的电源线或接地线。这种耦合产生了接收中心随天线电子系统的布线和物理位置的变化而变化的天线系统，这会降低peps系统性能。

圆极化天线可以被放置成邻接车辆的金属，但是不能放置在距车辆的金属任意距离的位置处，因为金属可能会使天线系统短路。为了沿一个方向辐射，圆极化天线需要尺寸为约整个信号波长的电子模块接地平面或车身金属接地平面。作为结果，将peps模块包装在车辆中是困难且不实用的。取决于包装，peps系统性能可能会受到负面影响。

本文阐述的示例包括使用具有四分之一球体圆极化辐射图案的四线螺旋天线，该天线使链路功率变化最小化，提供定向接收，具有射频(rf)中心，并使随着便携式信息终端天线极化的变化的相位变化误差最小化。便携式信息终端极化变化可能是由于便携式信息终端结构以及便携式信息终端相对于四线螺旋天线的位置和取向所致。四线螺旋天线可以放置在距彼此和/或距车辆的金属任意距离的位置处，并且可以包括不大于天线的所需接地平面。四线螺旋天线也可以在各种角度测量配置中紧密放置在一起。这些特性改善了peps系统性能、用于接收信号强度指示(rssi)的peps系统车辆包装、到达角、离开角、往返飞行时间以及基于载波相位的测距微定位技术。这种四线螺旋天线结构允许在将天线频率调谐到给定频带的同时减小天线的尺寸。这种四线螺旋天线结构使信号接收特性类似，而不管便携式信息终端的取向如何。

现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。

参照图1至图2，peps系统1设置在车辆30内并且包括通信网关29、传感器31a至31j(统称为传感器31)和控制模块20。通信网关29可以被配置或编程为测量或交换rssi、离开角发送值、到达角接收值、往返飞行时间值和/或基于载波相位的测距信息。虽然图1至图2示出了十个传感器31a至31j，但是可以使用任何数量的传感器。每个传感器31可以被配置或编程为测量或交换rssi、离开角接收值、到达角发送值、往返飞行时间值和/或基于载波相位的测距信息。此外，虽然图2示出了一个控制模块20，但是peps系统1可以包括分布在整个车辆30上的一个或更多个控制模块20。

一个或更多个控制模块20和传感器31可以使用车辆接口45彼此通信。作为示例，车辆接口45可以包括用于主模块之间的通信的控制器局域网(can)总线。作为另一示例，车辆接口45可以包括用于较低数据速率通信的本地互连网络(lin)。在其他实施方式中，车辆接口45可以包括时钟扩展外围接口(cxpi)总线。另外地或可替选地，车辆接口45可以包括can总线、lin、cxpi、射频和电子总线通信接口的任何组合。

可以包括测试设备35以用于执行如下所述的至少一些校准操作。测试设备35可以被实现为例如计算机或测试台，并且具有处理器37、存储器38、收发器39和用于与控制模块20通信的天线49。存储器38可以存储本文所述的校准软件和/或校准信息。

控制模块20包括通信网关29，通信网关29包括连接至一个或更多个天线19的无线通信芯片组(或收发器)21。例如，无线通信芯片组21可以是利用ble通信协议的蓝牙低功耗(ble)通信芯片组。可替选地，可以使用其他无线通信协议，例如wi-fi或wi-fi直连。如图2所示，天线19可以位于车辆30中。可替选地，天线19可以位于车辆30外部或控制模块20内。控制模块20还可以包括链路认证模块22，链路认证模块22认证便携式设备10以用于经由通信链路50进行通信。作为示例，链路认证模块22可以被配置成执行挑战-响应认证或其他密码验证算法以认证便携式设备10。

控制模块20还可以包括用于推送数据的数据管理层23。作为示例，数据管理层23被配置成获得由任何模块获得的车辆信息(例如，由远程信息处理模块26获得的位置信息)，并且将车辆信息发送至便携式设备10。

控制模块20还可以包括连接信息分配模块24，连接信息分配模块24被配置成获取与通信链路50的通信信道和信道切换参数相对应的信息，并且将该信息发送至传感器31。响应于传感器31经由车辆接口45从连接信息分配模块24接收信息并且传感器31与通信网关29同步，传感器31可以定位并跟随或窃听通信链路50。

控制模块20还可以包括定时控制模块25，定时控制模块25在链路认证模块22执行挑战-响应认证时获得与通信链路50相对应的定时信息。此外，定时控制模块25被配置成经由车辆接口45将定时信息提供至传感器31。

控制模块20还可以包括远程信息处理模块26，远程信息处理模块26被配置成生成与车辆30相关联的位置信息和/或位置信息的误差。远程信息处理模块26可以由全球导航卫星系统(例如，gps)、惯性导航系统、全球移动通信系统(gsm)系统或其他定位系统实现。

控制模块20还可以包括安全过滤模块33，安全过滤模块33被配置成在将信息提供至传感器处理和定位模块32之前检测对物理层和协议的违反并相应地过滤数据。安全过滤模块33还可以被配置成将数据标记为已注入，使得传感器处理和定位模块32可以丢弃标记的数据并警告peps系统1。来自传感器处理和定位模块32的数据被提供至peps模块27，peps模块27被配置成读取来自传感器31的车辆状态信息，以检测用户访问车辆功能的意图，并将便携式设备10的位置与授权某些功能(例如解锁车辆30的门和/或启动车辆30)的一组位置进行比较。

为了执行上述各种模块的以上功能，控制模块20还可以包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质例如只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram)中的指令。

如图1至图2所示，便携式设备10可以经由通信链路50与车辆30的通信网关29通信。无限制地，便携式设备10可以是例如任何支持蓝牙的通信设备，例如智能电话、智能手表、可穿戴电子设备、便携式信息终端、平板设备、蓝牙发射器设备或与车辆30的用户(例如车辆30的所有者、驾驶员、乘客和/或车辆的技术人员)相关联的其他设备。另外地或可替选地，便携式设备10可以被配置用于经由另一无线通信协议(例如，wi-fi和/或wi-fi直连)进行无线通信。通信链路50可以是由蓝牙规范提供并由蓝牙规范定义的蓝牙通信链路。作为示例，通信链路50可以是ble通信链路。可替选地，通信链路50可以是wi-fi或wi-fi直连通信链路。

便携式设备10可以包括连接至天线13的无线通信芯片组(或收发器)11。无线通信芯片组11可以是ble通信芯片组。可替选地，无线通信芯片组11可以是wi-fi或wi-fi直连通信芯片组。便携式设备10还可以包括应用代码12，应用代码12可由便携式设备10的处理器执行并且存储在非暂态计算机可读介质例如只读存储器(rom)或随机存取存储器(ram)中。基于应用代码12并使用无线通信芯片组11和天线13，便携式设备10可以被配置成执行对应于下述内容的各种指令：例如通信链路50的认证，通过便携式设备10的全球导航卫星系统(例如gps)传感器或加速度计获得的位置和/或速度信息的传输以及车辆功能的手动激活。

参照图3，每个传感器31包括连接至天线(或天线组件)43的无线通信芯片组41，天线(或天线组件)43可以包括多个天线元件。每个传感器31中可以包括任何数量的天线43。在图3中，示出了三个天线43a、43b和43c。无线通信芯片组41可以是ble通信芯片组。可替选地，无线通信芯片组41可以是wi-fi或wi-fi直连通信芯片组。如图3所示，天线43可以位于传感器31的内部。可替选地，天线43可以位于传感器31的外部。下面参照图5至图12更详细地描述天线43。

控制模块20并且更具体地通信网关29可以与便携式设备10建立安全通信连接例如通信链路50。例如，控制模块20可以使用ble通信协议建立安全通信连接。然后，控制模块20可以将关于安全通信连接的信息(例如定时和同步信息)传送至每个传感器31。例如，控制模块20可以传送关于安全通信连接的信息(例如下一通信连接事件的定时、通信连接事件之间的定时间隔、用于下一通信连接事件的通信信道、信道映射、信道跳变间隔或偏移)以计算用于后续通信连接事件的信道、通信等待时间信息、通信抖动信息等。然后，传感器31可以窃听由便携式设备发送至控制模块20的通信分组，并且可以测量从便携式设备10接收的信号的信号信息。例如，传感器31可以测量接收信号强度并且确定接收信号强度指示(rssi)值。另外地或可替选地，传感器31可以确定从便携式设备10接收的信号的其他测量，例如到达角、到达时间、离开角、到达时间差、往返飞行时间距离、基于载波相位的测距距离等。

传感器31然后可以将测量信息传送至控制模块20，控制模块20然后可以基于从每个传感器31接收的测量信息来确定便携式设备10的位置或到便携式设备10的距离。例如，控制模块20可以基于例如由各种传感器31从便携式设备10接收的各种信号的rssi值的模式来确定便携式设备10的位置。例如，相对强的rssi通常指示便携式设备10较近而相对弱的rssi通常指示便携式设备10较远。通过利用传感器31中的每一个分析由便携式设备10发送的通信信号的rssi，控制模块20可以确定便携式设备10相对于车辆30的位置或距离。另外地或可替选地，控制模块20还可以使用由便携式设备10发送和由传感器31接收的信号的到达角或到达时间测量结果来确定便携式设备10的位置。另外或可替选地，传感器31本身可以基于测量信息来确定便携式设备10的位置或到便携式设备10的距离，并且可以将该位置或距离传达至控制模块20。

然后，基于所确定的便携式设备10相对于车辆30的位置或距离，peps系统1可以授权或执行车辆功能，例如解锁车辆30的门、解锁车辆30的后备箱、启动车辆30以及/或者允许车辆30启动。例如，如果便携式设备10到车辆30小于第一距离阈值，则peps系统1可以激活车辆30的内部或外部光。如果便携式设备10到车辆30小于第二距离阈值，则peps系统1可以解锁车辆30的门或后备箱。如果便携式设备10位于车辆30的内部，则peps系统1可以允许车辆30启动。

参照图3，当使用ble通信协议时，传感器31使用天线43接收ble信号，并且具体地，使用ble物理层(phy)控制器46接收ble物理层消息。传感器31可以被配置成观察ble物理层消息并且使用信道映射重构模块42产生的信道映射获得相关联信号的物理特性的测量结果，包括例如接收信号强度指示(rssi)。另外地或可替选地，传感器31可以经由车辆接口45彼此通信和/或与通信网关29通信，以确定由多个传感器31接收的信号的到达时间差、到达时间或到达角数据。

定时同步模块44被配置成准确地测量车辆接口45上的消息的接收时间，并将定时信息传递至无线通信芯片组41。无线通信芯片组41被配置成基于信道映射信息和定时信号将phy控制器46在特定时间处调谐至特定信道。此外，当使用ble通信协议时，无线通信芯片组41被配置成观察符合蓝牙物理层规范的所有物理层消息和数据，包括例如在蓝牙规范版本5.0中提出或采用的正常数据速率。数据、时间戳和测量信号强度可以由无线通信芯片组41经由车辆接口45报告至控制模块20的各个模块。

参照图4，通信网关29包括连接至天线19以接收ble信号的无线通信芯片组41。当使用ble通信协议时，无线通信芯片组41执行例如符合ble规范(即，蓝牙规范版本5.0)的蓝牙协议栈48。无线通信芯片组41还可以包括由可由无线通信芯片组41的处理器执行的应用代码实现的应用47。另外地或可替选地，应用47可以由控制模块20的处理器执行并且可以存储在控制模块20的非暂态计算机可读介质中。

应用47可以包括与蓝牙规范之外的修改相对应的代码，以使无线通信芯片组41能够检查由无线通信芯片组41发送和接收的带有时间戳的数据，而与数据的有效性无关。例如，应用47使无线通信芯片组41能够将发送和接收的数据与期望进行比较。通信网关29被配置成经由车辆接口45将实际发送和接收的数据发送至控制模块20的各个模块。可替选地，通信网关29可以被配置成经由车辆接口45从每个传感器31接收数据。应用47还可以被配置成使无线通信芯片组41能够确认每个传感器31在正确的时间接收到正确的数据。

蓝牙协议栈48被配置成向应用47提供信道映射、访问标识符、下一信道以及到下一信道的时间。蓝牙协议栈48被配置成将发送和接收事件的时间戳的定时信号输出至应用47和/或无线通信芯片组41的数字pin输出。通信网关29还包括定时同步模块44，定时同步模块44被配置成接收定时信号并且与车辆接口45一起工作以创建连接信息消息和其他通信的准确时间戳。

继续参照图4，通信网关29可以分别将定时信息和信道映射信息提供至定时控制模块25。通信网关29可以被配置成将与正在进行的连接相对应的信息提供至连接信息分配模块24，并将定时信号提供至定时控制模块25，使得传感器31可以找到并跟随或窃听通信链路50。

参照图5，示出了天线系统58的示例图示。天线系统58可以被配置或编程为交换rssi、离开角发送值、到达角接收值、往返飞行时间值和/或基于载波相位的测距信息。虽然该实施方式示出了三个天线60，但是天线系统58中可以包括任何数量的天线。虽然该实施方式示出了线性布置的三个天线60，但是天线60可以以其他配置(例如三角形)布置。可替选地，可以布置两个天线60。可替选地，可以使用四个天线60，并且可以例如线性地或以菱形配置布置四个天线60。如下面进一步详细描述的，天线60可以电容耦合至具有多层的印刷电路板(pcb)的接地平面70。

在一个实施方式中，天线60是圆极化的，从而使pcb或与pcb通信的控制模块20能够例如准确地确定通信链路50相对于相应传感器31的到达角。此外，圆极化实现了便携式设备10与天线60之间的牢固直接链接，其在rssi、到达角、往返飞行时间距离以及基于载波相位的测距距离测量结果方面受便携式设备取向变化的影响较小。

天线60可以在第一方向上具有大增益模式并且在其余每个方向上具有较低增益模式。此外，大增益模式和较低增益模式可以各自近似均匀。另外地，大增益模式可以与前瓣相关联，而较低增益模式之一可以与后瓣相关联，其中，前瓣和后瓣近似对称并且具有大于1的前后增益比。作为示例，天线60可以各自具有前瓣和后瓣，前瓣具有从90度经过0度到-90度的大且近似均匀的增益值，后瓣具有从90度经过180度到-90度的较小且近似均匀的增益值。通过实现具有大的前后增益比的天线60，天线系统58防止了天线60的耦合效应影响传感器31的发送/接收特性。此外，通过实现具有大的前后增益比的天线60，天线系统58提供了无反射的环境，并且因此，反射、多径衰落衍射、折射以及其他幅度偏移噪声源均可以忽略不计或不存在。

此外，天线60可以具有大的半功率波束宽度(即，3db角宽度)，从而使天线系统58能够沿着天线系统58的边缘例如相对于视轴(boresight)+/-90度准确地接收信号。

天线60也可以物理地耦合至接地平面70的中心位置。作为示例，每个天线60的中心点可以形成第一线，该第一线平行于包括接地平面70的中心点的第二线。因此，基于能够提供不受便携式设备10的取向影响的最佳相位角差模式的天线系统58，控制模块20可以准确地确定通信链路50的到达角。

在其他实施方式中，天线60可以不物理地耦合至接地平面70的中心位置(即，在接地平面70的顶部或底部附近)。此外，虽然沿接地平面70的中心以直线示出了天线60，但是在其他实施方式中，一个或更多个天线60可以不沿接地平面70的中心定位。另外，一个或更多个天线60可以相对于其余天线60和/或接地平面70抬升。

参照图6a至图6b，示出了天线60的详细图示。天线60可以包括本体80和天线元件90、92、94、96，本体80包括顶表面80a、侧表面80b和底表面80c(在图7c和7d中示出)。在一些实施方式中，本体80可以包括延伸穿过本体80的中间部分的孔100，如图6b所示。本体80可以由坚固的电绝缘体例如注陶瓷塑料来实现。下面参照图7a至图7d来进一步详细描述本体80。

天线元件90、92、94、96被配置成接收射频(rf)信号，例如ble信号、wi-fi信号和/或wi-fi直连信号。天线元件90、92、94、96可以包括例如铜线、传输线或其他类似的导电材料。另外，天线元件90、92、94、96沿着本体80的每个表面设置。如下面参照图7a至图7d和图8进一步详细描述的，天线元件90、92、94、96均可以沿着本体80的相应路径(例如，狭槽、结构突起、指定表面等)布置。

参照图7a至图7b，示出了本体80的详细图示。在实施方式中，本体80包括路径110、112、114、116，路径110、112、114、116分别被配置成接收天线元件90、92、94、96之一。在一个实施方式中，路径110、112、114、116可以使用铣削工具或激光雕刻工艺形成。

此外，路径110包括位于顶表面80a上的第一部分110-1和位于侧表面80b上的第二部分110-2；路径112包括位于顶表面80a上的第一部分112-1和位于侧表面80b上的第二部分112-2；路径114包括位于顶表面80a上的第一部分114-1和位于侧表面80b上的第二部分114-2；以及路径116包括位于顶表面80a上的第一部分116-1和位于侧表面80b上的第二部分116-2。此外，路径110、112、114、116可以沿着本体80的至少一个表面形成螺旋形状。另外，本体80包括被配置成将本体80物理地耦合至pcb(未显示)的安装元件120-1、120-2。

参照图7c至图7d，示出了本体80的底表面80c的另外的详细图示。安装元件120-1、120-2、120-3、120-4(统称为安装元件120)附接至底表面80c，并且如上所述被配置成将本体80物理地耦接至pcb(未示出)。另外，路径110包括位于底表面80c上的第三部分110-3；路径112包括位于底表面80c上的第三部分112-3；路径114包括位于底表面80c上的第三部分114-3；以及路径116包括位于底表面80c上的第三部分116-3。

参照图8至图9，示出了天线元件90、92、94、96的详细图示。天线元件90包括第一部分90-1、第二部分90-2和第三部分90-3；天线元件92包括第一部分92-1、第二部分92-2和第三部分92-3；天线元件94包括第一部分94-1、第二部分94-2和第三部分94-3；以及天线元件96包括第一部分96-1、第二部分96-2和第三部分96-3。

在一个实施方式中，各个天线元件90、92、94、96的第一部分90-1、92-1、94-1、96-1设置在相应路径110、112、114、116的第一部分110-1、112-1、114-1、116-1中。作为示例，各个天线元件90、92、94、96的第一部分90-1、92-1、94-1、96-1可以被弯曲，使得它们完全设置在相应路径110、112、114、116的第一部分110-1、112-1、114-1、116-1内。在其他实施方式中，各个天线元件90、92、94、96的90-1、92-1、94-1、96-1可以被弯曲，使得它们不完全设置相应路径110、112、114、116的第一部分110-1、112-1、114-1、116-1内，如图9所示。天线元件90、92、94、96的第一部分90-1、92-1、94-1、96-1也可以由提供电容性负载的电容性顶装式部件来实现，从而减小天线60的尺寸。

各个天线元件90、92、94、96的第二部分90-2、92-2、94-2、96-2设置在相应路径110、112、114、116的第二部分110-2、112-2、114-2、116-2中。作为示例，各个天线元件90、92、94、96的第二部分90-2、92-2、94-2、96-2可以完全设置在相应路径110、112、114、116的第二部分110-2、112-2、114-2、116-2内。

各个天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3设置在相应路径110、112、114、116的第三部分110-3、112-3、114-3、116-3中。作为示例，各个天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以被弯曲，使得它们完全设置在相应路径110、112、114、116的第三部分110-3、112-3、114-3、116-3内。另外，各个天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以经由导电元件例如铜电容耦合至接地平面70。在其他实施方式中，各个天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以被弯曲，使得它们不完全设置在相应路径110、112、114、116的第三部分110-3、112-3、114-3、116-3内。

天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以被配置成执行阻抗匹配功能。作为示例，第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以由具有与天线的四分之一波长相关联的长度和预定义阻抗的传输线来实现，以在与ble信号相关联的频率(2.4ghz)下使源(即天线元件90、92、94、96的第一部分和第二部分)的阻抗和负载(即天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3)的阻抗匹配。

在其他实施方式中，第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以包括变压器，该变压器被配置成隔离天线元件90、92、94的第一部分和第二部分的平衡源阻抗与第三部分90-3、92-3、94-3、96-3的不平衡负载阻抗。具体地，第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以各自包括或连接至使第三部分90-3、92-3、94-3、96-3的阻抗与天线元件90、92、94、96的第一部分和/或第二部分的阻抗匹配的平衡-不平衡变换器(balun)和/或其他阻抗匹配电路元件。

另外地或可替选地，第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以包括用于使阻抗匹配的滤波电路，例如电阻器-电感器-电容器(rlc)网络、电感器-电容器(lc)网络以及其他类似的滤波电路。作为更具体的示例，第三部分90-3、92-3、94-3、96-3可以包括l网络、t网络或π网络lc电路之一。此外，可以选择和布置滤波电路的电感器、电阻器和/或电容器，使得天线60的谐振频率对应于ble信号的频率(2.4ghz)。

继续参照图9，本体80和接地平面70可以协作以限定气隙。气隙可以被配置成减小天线元件90、92、94、96的第三部分90-3、92-3、94-3、96-3的电容。在其他实施方式中，可以去除安装元件120，并且因此，本体80可以与接地平面70或pcb的其他层基本上齐平。

参照图10至图12，示出了封装元件130的示例图示。在一个实施方式中，封装元件130物理地耦合至本体80的侧表面80b，并且被配置成封装天线元件90、92、94、96，如图10所示。在其他实施方式中，在图11中被示为封装元件130-1、130-2的封装元件130物理地耦合至本体80的侧表面80b，并且被配置成封装天线元件90、92、94、96以及接地平面70与本体80之间的气隙两者。在一些实施方式中，封装元件130和本体80可以协作以在它们之间限定气隙，如图12所示。作为示例，封装元件130可以由具有高介电常数(例如，ε大于或等于10)的介电材料实现。

参照图13至图14，天线60'被示出了包括天线本体80'，该天线本体80'包括顶表面80a'、侧表面80b'和底表面80c'。天线60'类似于图7a至图7c的天线60，但不包括槽，而包括热熔柱(heatstake)131和天线元件支撑突起132。突起132可以一体地形成为天线本体80'的一部分。天线本体80'可以包括居中定位的凹陷口(或凹口)133。在一个实施方式中，设置居中定位的孔(例如，沉孔)代替凹陷口133。凹陷口133可以居中地在顶表面80a'或底表面80c'上以使信号干扰最小化。凹陷口133可以被定位、定尺寸和成形为用于实现最大的rf性能，并且可以是天线本体80'的注射成型工艺中的浇口的工件。热熔柱131可以由注模塑料形成。

天线包括天线元件110-1'、112-1'、114-1'、116-1'、110-2'、112-2'、114-2'、116-2'、110-3'、112-3'、114-3'、116-3'，它们在相应的侧面80a'至80c'上。天线元件110-1'、112-1'、114-1'、116-1'、110-2'、112-2'、114-2'、116-2'、110-3'、112-3'、114-3'、116-3'可以是表面沉积的迹线(或电极)。突起132的厚度用于调整天线元件110-3'、112-3'、114-3'、116-3'与相应印刷电路板中的接地平面之间的距离。这些距离可以被调整以调整天线元件与接地平面之间的寄生电容，以及调谐由天线60'发射的rf频率。

图15示出了印刷电路板的部分134和具有天线本体136的天线的部分135的示例。天线本体136包括类似于图14的天线元件支撑突起132的天线元件支撑突起(例如，天线元件支撑突起137)。印刷电路板134包括多个层，所述多个层包括第一介电层138、第二介电层139、接地平面层140、第三介电层141、导电层142和基层143。基层143可以包括多个层。提供这种层的堆叠作为示例，这些层可以不同地堆叠，并且可以在所示的每对相邻层之间设置一个或更多个中间层。

天线元件144设置在天线元件支撑突起132的底表面上，并且经由例如导电胶146与导电垫145接触。导电垫可以如所示出的与印刷电路板的顶表面147齐平，或者可以表面安装在顶表面147上。导电垫145经由互连元件148连接至导电层142，互连元件148延伸穿过接地平面层140的开口149。天线元件144与接地平面层140之间存在寄生电容。对于安装在天线本体136的天线元件支撑突起上的其他天线元件可能也是这种情况。

天线本体136包括热熔柱(示出了一个热熔柱151)。热熔柱延伸穿过印刷电路板上的相应孔。热熔柱的底端被加热并熔化(示出了加热状态152的一个熔化端153)，以将热熔柱固定至印刷电路板。

图16a和图16b(统称为图16)示出了示例电子系统4，示例电子系统4被配置成确定图2的通信链路50的到达角。电子系统4可以包括：例如天线60或60'和相应的天线元件90a至90c、92a至90c、94a至90c、96a至90c；耦合器电路150-1、150-2、150-3(统称为耦合器电路150)；输入滤波器电路160-1、160-2、160-3(统称为输入滤波器电路160)；以及切换电路170。在一个实施方式中，耦合器电路150、输入滤波器电路160以及切换电路170可以设置在pcb上。

如上所述，天线60或60'中的每一个被配置成以各种相位(0度、90度、180度和270度，或者0度、-90度、-180度和-270度)接收由便携式设备10发送的rf信号。每个天线的天线元件分别以不同的相位接收信号。作为示例，天线元件90a、92a、94a、96a可以以相应的相位0度、-90度、-180度和-270度接收rf信号。该系统4可以每个天线包括一个或更多个(n个)天线元件，并且耦合器电路150具有以360度/n为步长的相位输入。相位的正负号和正、负相位的定义以及右旋左旋(rightversuslefthandedness)能使得天线60、60'朝向天线的顶表面具有较大的增益，而朝向天线的底表面具有较小的增益。

在一个实施方式中，成对的天线元件被连接至相应的平衡-不平衡变换器和/或其他阻抗匹配电路元件，其中，每个平衡-不平衡变换器具有两个输出端；一个输出端连接至接地平面，另一个输出端连接至对应的一个耦合器电路150。因此，天线60、60'中的每一个可以连接至两个平衡-不平衡变换器，其中，两个平衡-不平衡变换器具有连接至相同耦合器电路的两个输出。耦合器电路150可以由3db90度混合耦合器来实现。耦合器电路150可以包括混合设备，例如混合耦合器和/或混合分离器/组合器，例如同轴连接且表面安装封装的正交(90度)和180度混合器。在一个实施方式中，耦合器电路150包括相应的阻抗匹配电路。

每个耦合器电路150被配置成将从对应的天线元件接收的rf信号组合，并输出具有例如90度的相位差的信号。源自信号失配的反射可以经由耦合器电路150的隔离端口被提供至接地平面。

耦合器电路150被配置成经由输入滤波器电路160将信号提供至切换电路170，输入滤波器电路160可以被配置成拒绝与天线60、60'相关联的来自带外频率范围的不想要的信号。在一个实施方式中，输入滤波器电路160可以由一个或更多个去耦电容器来实现。在一个实施方式中，耦合器电路150从每个天线元件接收输入信号，将输入信号相移360度/n的倍数(其中，n是元件的数量)，并且将相应的得到的射频信号相加地组合成单个输出，该信号被提供至输入滤波器电路160。

响应于接收到来自每个耦合器电路150的信号，切换电路170被配置成选择性地输出信号之一。作为示例，响应于将控制信号(vctrl)提供至切换电路170的第一控制端，切换电路170被配置成将与天线60-1相关联的信号输出至控制模块20。响应于将控制信号提供至切换电路170的第二控制端，切换电路170被配置成将与天线60-2相关联的信号输出至控制模块20。类似地，响应于将控制信号提供至切换电路170的第一控制端和第二控制端，切换电路170被配置成将与天线60-3相关联的信号输出至控制模块20。为了将控制信号提供至切换电路170的控制端，切换电路170的2：3晶体管-晶体管逻辑/互补金属氧化物半导体(2：3ttl/cmos)兼容解码器被配置成选择性地激活切换电路170的电耦合至控制电压发生器电路220的两个控制端。收发器21可以是超外差式接收器。微处理器对收发器21进行配置并进行切换，使得天线60、60'接收接近锁相环(pll)例如pll+250khz的rf信号。

响应于控制模块20接收信号之一，将信号发送通过放大器、0度(同相(i))和90度(正交(q))混合器、低通滤波器、同相和正交相模数(adc)以及处理电路以将中间频率信号下转换为0hz信号，其中，处理器接收+250khz正弦波的iq值。

控制模块20被配置成确定天线60、60'中的相应一个的0hzifiq信号的相位角以及天线系统58中的至少之一的0hzifiq信号之间的至少一个相位角差。相位角是指由天线系统中的天线60、60'中的相应一个接收的信号之一的同相分量与正交相分量之间的角度。

为了确定0hzifiq信号的相位角和至少一个相位角差，控制模块20可以包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成执行非暂态计算机可读存储器例如ram和/或rom中的指令。此外，控制模块20可以被配置成基于至少一个相位差来确定到达角。耦合器电路150、输入滤波器电路160和切换电路170可以设置在pcb上。

电子系统4使用相应的电路拓扑来生成控制信号(vctrl)，并且包括微控制器350，微控制器350被配置成确定天线60、60'中的相应一个的0hzifiq信号的相位角和天线系统58的至少一个相位角差。为了确定0hzifiq信号的相位角和至少一个相位角差，微控制器350可以包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成执行非暂态计算机可读存储器例如ram和/或rom中的指令。指令可以包括例如用于将从切换电路170接收的信号(rffeed)转换为0hzifiq信号的相位角并且随后确定至少一个相位角差的算法。

电子系统4还可以被配置成将从电源(例如，输出12v的dc电源)接收到的电力转换为适合于微控制器350的电压水平。在一个实施方式中，保护电路250从该电源接收电力，并且保护电路250被配置成抑制高频信号和噪声。作为示例，保护电路250可以包括铁氧体磁珠和旁路电容器滤波器电路。

电压调节器260从保护电路250接收具有等于电源的电压值的电压值的滤波后的电力信号(vp)。电压调节器260将滤波后的电力信号转换为具有适合于微控制器350的电压值例如3.3伏的第二逻辑信号(vlogic)。电压调节器260可以由例如电压调节器ic或降压转换器电路来实现。

lin总线收发器280可以被配置成从微控制器350接收相位角测量结果，并且经由lin总线以及扼流圈和电容器网络290将它们发送至控制模块20。另外地或可替选地，lin总线收发器280可以被配置成从微控制器350接收至少一个相位角差或至少一个到达角测量结果，并且经由lin总线以及扼流圈和电容器网络290将它们发送至控制模块20。作为示例，扼流圈和电容器网络290可以包括至少一个铁氧体磁珠和旁路电容器滤波器以及与所述至少一个铁氧体磁珠和旁路电容器滤波器并联电耦合的齐纳二极管。另外，lin总线收发器280从保护电路250接收滤波后的电力信号，并且lin总线收发器280可以包括电压调节器ic，该电压调节器ic将滤波后的电力信号转换为第二逻辑信号(vlogic)。

扼流圈网络300和电磁干扰(emi)滤波器电路310被配置成抑制在从微控制器350接收和/或发送至微控制器350的信号中存在的噪声。扼流圈网络300可以由例如多个铁氧体磁珠来实现。emi滤波器电路310可以由例如包括emi滤波器阵列的集成电路来实现。

调试电路320被配置成使操作者能够测试诸如微控制器350的pcb的各种电路的功能。另外，操作者可以经由调试电路320来更新和/或加载微控制器350的软件。调试电路320可以包括用于使操作者能够测试微控制器350的功能或更新微控制器350的软件的各种接口，例如联合测试动作组(jtag)标准接口或串行线调试(swd)标准接口。

微控制器350可以被配置成经由至少一个电容器网络330在微控制器350的各个端口处接收逻辑信号(vlogic)，所述至少一个电容器网络330可以被配置成防止逻辑信号的噪声损坏微控制器350。

在一些实施方式中，微控制器350可以包括使微控制器350能够经由蓝牙通信链路与外围设备进行通信的蓝牙收发器电路。

微控制器350可以被配置成经由emi滤波器电路340向切换电路170提供控制信号，emi滤波器电路340可以由例如包括emi滤波器阵列的集成电路来实现。如上所述，响应于接收到控制信号之一，切换电路170被配置成选择性地输出经由耦合器电路150接收的信号之一。作为示例，响应于将第一控制信号提供至切换电路170，切换电路170被配置成将与天线60-1相关联的信号输出至微控制器350。响应于将第二控制信号提供至切换电路170，切换电路170被配置成将与天线60-2相关联的信号输出至微控制器350。类似地，响应于将第三控制信号提供至切换电路170，切换电路170被配置成将与天线60-3相关联的信号输出至微控制器350。

响应于微控制器350接收信号之一，微控制器350被配置成确定相应天线60或60'的0hzifiq信号的相位角和天线系统58的至少一个相位角差。此外，微控制器350可以被配置成基于至少一个相位差来确定到达角。

参照图17，示出了天线收发器系统360的示例功能框图，其中，天线收发器系统360包括切换电路170、片上系统(soc)接收器362和微控制器350。如下面进一步详细描述的，微控制器350被配置成基于由切换电路170选择性输出的信号之一来确定天线系统58的到达角。在一个实施方式中，soc接收器362可以包括放大器370、混频器380、本地振荡器390、滤波器和放大器395以及iqadc400。0hz中频(if)转换器402连接在soc接收器362的iqadc400与微控制器350的相位差确定模块405之间。微控制器350还可以包括到达角确定模块440。if转换器402可以在soc接收器362中、在微控制器350中实现，或者可以如所示出的是分离的。图2的控制模块20或处理器37可以包括相位角差极限确定模块420、校准指标430和到达角确定模块440。在一个实施方式中，相位角差极限确定模块420、校准指标430和到达角确定模块440由微控制器350实现。

在一个实施方式中，针对每个接收路径和切换电路170的对应输出，包括放大器、混频器、本地振荡器、滤波器和放大器、iaadc和0hzif转换器。尽管示出了单个接收路径403，但是可以包括任何数量的接收路径并且可以将所述任何数量的接收路径专用于特定天线和/或一个或更多个天线元件。接收路径的输出被提供至相位差确定模块405。

iqadc400、0hzif转换器402、相位差确定模块405、校准曲线生成器模块410、相位角差极限确定模块420和到达角确定模块440可以由一个或更多个处理器实现，所述一个或更多个处理器被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质例如ram和/或rom中的指令。设备380、395、400和402的示例在图25中示出并在下面进一步描述。

放大器370被配置成对信号进行放大，并且可以由例如运算放大器来实现。混频器380被配置成接收来自放大器370的放大信号和来自本地振荡器390的混合信号以将放大信号改变为新的中间信号。滤波器和放大器395可以被配置成通过对中间信号进行放大并将中间信号的频率限制为一定带宽来生成分析信号。在一个实施方式中，滤波器和放大器395由运算放大器以及带通滤波器或低通滤波器来实现。在另一实施方式中，滤波器和放大器395在被实现为带通滤波器时使中间的频率或频率组通过。滤波器和放大器395在被实现为低通滤波器时可以使低的频率或频率组通过。

作为示例，混频器380接收放大信号，该放大信号具有例如2.4ghz至2.4835ghz的频率。混频器380从可以由锁相环电路实现的本地振荡器390接收混合信号，并将放大信号和混合信号进行混合以产生中间信号。随后，滤波器和放大器395可以通过对中间信号进行放大并将中间信号的频率限制为特定带宽例如250khz来生成分析信号。

iqadc400被配置成将中间信号从模拟信号转换为数字分析信号。0hzif转换器402被配置成获得数字分析信号的余弦分量(即，同相分量)和正弦分量(即，正交相分量)。随后，相位角差确定模块405被配置成基于余弦分量(i或同相分量)和正弦分量(q或正交相位分量)来确定天线60(或60')的0hzifiq信号的相位角。作为具体示例，相位角差确定模块405可以通过执行正弦分量的幅度和余弦分量的幅度的反正切函数来确定相位角。此外，相位角差确定模块405可以被配置成基于一对天线60中的每个天线的相位角来确定天线系统58的一对天线60之间的相位角差。下面参照图18至图19进一步详细描述确定相位角和相位角差。

相位差确定模块405被配置成针对便携式设备10的各个位置确定天线系统58的一对天线60之间的相位角差值(例如，外部天线对(例如，天线60-1和60-3)之间的相位角差值)。作为示例，相位角差确定模块405被配置成针对天线系统58与便携式设备10之间的每个方位角(即，0度至360度)确定该对天线60之间的相位角差。

另外，相位角差确定模块405被配置成针对便携式设备10的各种通信信道确定天线系统58的一对天线60(或60')之间的相位角差值。作为示例，相位角差确定模块405被配置成针对每个ble通信信道确定该对天线60之间的相位角差。

校准曲线生成器模块410被配置成基于由相位差确定模块405获得的信息来生成多个参考曲线。作为示例，校准曲线生成器410可以被配置成生成与第一ble通信信道相关联的第一参考曲线，并且第一参考曲线可以表示针对每个方位角的一对天线60的测量的相位角差。此外，校准曲线生成器410可以针对每个ble通信信道生成参考曲线，其中，每个附加参考曲线表示针对每个方位角的一对天线60的测量的相位角差值。另外，校准曲线生成器模块410被配置成基于第一参考曲线和附加参考曲线中的至少一个来生成校准曲线。下面参照图18至图19进一步详细描述生成参考曲线和校准曲线。

相位差极限确定模块420被配置成针对每个通信信道生成相位角差极限。作为示例，相位角差极限可以与距天线系统58的视轴的预定义距离相关联(例如，针对特定通信信道的相位角差值极限被定义为校准曲线上相对于视轴+/-80度处的相位角差值。作为另一示例，可以基于针对特定通信信道的参考曲线的几何形状来确定相位角差极限。更具体地，相位角差极限可以与参考曲线上的参考曲线的导数变化预定量的位置相关联。对于每个通信信道，相位角差极限可以相同。在其他实施方式中，每个通信信道可以具有不同的相位角差极限。

校准曲线生成器模块410和相位角差极限确定模块420被配置成将校准曲线和相位角差极限分别存储在校准指标430中。使用校准指标430和天线对相位角差，到达角确定模块440被配置成通过参考各个路径的校准曲线和/或相位角差极限来确定便携式设备10的位置。使用相位角差和通信信道，各个到达角确定模块440可以参考与第一通信信道相关联的校准曲线和/或相位角差极限，并且确定便携式设备10与各个天线43之间的方位角。使用由各个天线43获得的各个方位角，控制模块20可以被配置成确定便携式设备10相对于车辆30的位置。

参照图18，示出了用于确定通信链路50的到达角和便携式设备10的位置的控制算法1600的流程图。当例如便携式设备10连接至并且被授权连接至通信网关29时，控制算法1600开始于1604处。在1608处，控制算法1600使用传感器31的天线系统58获得通信链路50的信号特性。在1612处，控制算法1600使用微控制器350确定天线系统58的每个天线60(或60')的相位角。在1616处，控制算法1600使用微控制器350确定天线系统58的一对天线60之间的相位角差。

在1620处，控制算法1600使用微控制器350来识别校准指标410中的校准曲线和对应的相位角差极限。如上所述，微控制器350可以基于通信链路50的通信信道或频率来识别相位角差极限。可以在执行方法1600之前执行操作1620。在实施方式中，操作1620是在执行1600的方法之前执行的校准处理。

可以在操作1616和1620之后执行操作1624。在1624处，控制算法1600使用微控制器350基于(i)所确定的相位角差和(ii)校准曲线或相应的相位角差极限来确定便携式设备10的到达角。作为示例，微控制器350可以通过识别校准曲线上与所确定的相位角差相关联的方位角来确定到达角。可替选地，微控制器350可以通过识别在校准曲线上与相位角差极限相关联的方位角来确定到达角，该相位角差极限与所确定的相位角差和通信链路50的通信信道相关联。到达角基于所确定的方位角、等于所确定的方位角和/或与所确定的方位角直接相关。在1628处，控制算法1600使用控制模块20基于传感器31获得的每个到达角来确定便携式设备10相对于车辆30的位置。在1632处，控制算法1600结束。

控制模块20可以基于或响应于所确定的便携式设备10的位置来解锁车门、提供对车辆(例如，车辆30)的访问、打开窗户、允许车辆的启动以及/或者执行其他任务。

参照图19，示出了针对每个通信信道生成校准曲线和确定相位角差极限的控制算法1700的流程图。当例如操作者打开便携式设备10并启动电子系统4的校准时，控制算法1700开始于1704处。在1708处，控制算法1700使用天线系统58以第一方位角并使用第一通信信道来接收ble信号。在1712处，控制算法1700使用微控制器350确定天线系统58的每个天线60(或60')处的相位角。在1716处，控制算法1700确定天线系统58的第一对天线60之间的相位角差。在1720处，控制算法1700使用微控制器350生成包括与通信信道、相位角差和方位角相关联的信息的条目。

在1724处，控制算法1700确定是否需要测试额外的方位角以生成原始曲线。如果需要测试额外的方位角以生成原始曲线，则控制算法1700进行至1728；否则，控制算法1700进行至1736。在1728处，控制算法1700选择下一方位角，并且然后进行至1732。在1732处，控制算法1700使用天线系统58以下一方位角并使用相同的通信信道来接收ble信号，并且然后进行至1712。

在1736处，控制算法1700基于通信信道的每个条目生成原始曲线。在1740处，控制算法1700确定是否存在需要被测试以生成校准曲线的额外的通信信道。如果存在需要被测试以生成校准曲线的额外的通信信道，则控制算法1700进行至1744；否则，控制算法1700进行至1752。在1744处，控制算法1700选择下一通信信道，并且然后进行至1748。在1748处，控制算法1700使用天线系统58以第一方位角并使用下一通信信道接收ble信号，并且然后进行至1712。

在1752处，控制算法1700使用微控制器350对原始曲线进行滤波以产生参考曲线。作为示例，微控制器350可以被配置成对原始曲线应用数字低通滤波器例如等波纹有限冲激响应(fir)低通滤波器以生成参考曲线。在1756处，控制算法1700使用微控制器350基于每个参考曲线生成校准曲线。作为示例，可以通过对每个参考曲线进行内插(例如平均)来生成校准曲线。在1760处，控制算法1700使用微控制器350确定每个滤波后的曲线的相位角差极限，如上面参照图15所描述的。在1764处，控制算法1700使用微控制器350将针对每个通信信道的校准曲线和相位角差极限存储在校准指标430中，并且然后在1768处结束。

参照图20，示出了用于确定天线系统58的一对天线60之间的相位角差的控制算法1800的流程图。当例如如上面参照图18和图19所描述的控制算法1600执行步骤1616或控制算法1700执行步骤1716时，控制算法1800开始于1804处。在1808处，控制算法1800使用天线系统58接收ble信号。在1812处，控制算法1800使用切换电路170选择天线系统58的第一天线60-1。在1816处，控制算法1800使用微控制器350基于ble信号生成分析信号。在1818处，控制算法1800使用微控制器350获得分析信号的余弦分量和正弦分量。在1820处，控制算法1800使用微控制器350获得余弦分量和正弦分量的幅度的样本。

在1824处，控制算法1800使用微控制器350确定采样时段是否已经过去。作为示例，采样时段可以与切换电路170的切换速率相关联。在一个实施方式中，切换速率可以是4μs。如果采样时段已经过去，则控制算法1800进行至1828；否则，控制算法1800进行至1820。在1828处，控制算法1800使用微控制器350丢弃在切换时段缓冲时段期间获得的样本。切换时段缓冲时段可以与切换电路170的切换延迟相关联，并且包括切换电路170的开启延迟时段和关闭延迟时段中的至少一个。在1832处，控制算法1800使用微控制器350确定是否针对天线系统58的每个天线60获得了幅度样本。如果针对天线系统58的每个天线60获得了幅度样本，则控制算法1800进行至1838；否则，控制算法1800进行至1836，在1836处，控制算法1800选择下一天线60，并且然后进行至1816。

在1838处，控制算法1800使用微控制器350确定是否针对第一天线60-1获得了幅度样本的超过一个的迭代。如果获得了幅度样本的超过一个的迭代，则控制算法1800进行至1840；否则，控制算法1800进行至1812。在1840处，控制算法1800可以使用微控制器350丢弃幅度离平均幅度过远和/或高于预定义阈值的余弦分量和/或正弦分量的样本。在1844处，控制算法1800使用微控制器350基于正弦分量的幅度和对应的余弦分量的幅度来确定每个剩余样本的相位角。作为示例，相位差确定模块405可以被配置成通过执行正弦分量的幅度和余弦分量的对应幅度的反正切函数来确定相位角。

在1848处，控制算法1800针对天线系统58的至少一对天线60并使用微控制器350基于各自的相位角来确定多个相位角差。作为示例，在采样时段期间并且针对第一天线60-1，微控制器350可以获得正弦分量的幅度的八个样本和余弦分量的幅度的八个样本，并且使用这些样本，相位差确定模块405可以确定八个相位角，如上面所描述的。随后，微控制器350重复这些步骤，以获得针对第二天线60-2和/或第三天线60-3的八个相位角以及针对第一天线60-1的八个附加的相位角。基于一对天线的相应相位角样本之间的差(即，天线60-1的相位角的第一迭代的第一样本，天线60-2或天线60-3的相位角的第一迭代的第一样本，以及天线60-1的相位角的第二迭代的第一样本)、相应的一对天线60分开的距离以及在每次迭代期间获得的样本的数量，相位差确定模块405可以确定相应的一对天线60之间的相位角差。在一些实施方式中，相位差确定模块405可以对0hzifiq信号执行相位角解缠绕(phaseangleunwrapping)算法，以提高相位角差确定的准确性。

相位角解缠绕包括通过向否则将缠绕的每个点增加360度来将相位角向前投影经过自然的圆的缠绕点(例如180度(或π)或-180度(或-π))。在相位角随时间的斜率使得可能发生多次缠绕的情况下，可以添加多个360(2π)加法，以内插天线的最佳拟合相同斜率线。解缠绕后，使用天线的最佳拟合相同斜率线的y截距的差异来确定相位差。这由图21示出。

在图21中，针对第一天线和第二天线示出了表示以弧度为单位的相位角样本的时间序列的线段2000。首先将线段2000解缠绕，使得数据样本不从例如-180度过渡到180度，而是以相同的方向(或者在该示例中以负方向)继续。然后针对每个天线选择线段2000的点的一部分。作为示例，这可以包括每个线段2000的点的最后有效部分。

在选择点的部分之后，确定线段2000的最佳拟合相同斜率。由于每个天线都接收具有相同频率(例如250khz)的rf信号，因此线段2000的斜率相同或几乎相同。可以计算天线的样本的最佳或平均斜率，并使用计算出的斜率确定每组线段2000(用于第一天线的一个线段和用于第二天线的另一线段)的最佳拟合截距。然后生成沿着线段2000延伸的投影线2002。接下来，确定需要添加至每个线段2006的2π的倍数，在时间上这在线段2000的第一个(或第一线段2004)之后发生，这会将线段2006放置在第一线段2004的投影线的+/-π上或之内。线段(或线段集)2006可以一次向下移动2π，直到线段2006的投影线的相应y截距在第一线段2004的投影线的y截距的+/-π弧度以内。可以丢弃与第一线段2004的投影线不接近(例如，不在+/-0.5π内)的天线的某些样本。

在一个实施方式中，用于第一天线的线段可以在时间上较早地出现，并且因此被移位以在时间上与用于第二天线的线段对准，或者反之亦然。两个天线之间的相位差是所得线段的投影线的y截距mod2π减去π或[(天线2y截距-天线1y截距)mod2π]-π之间的差。在图21中示出了移位且对准的线段之间的示例相位差。

解缠绕之后，可以使用天线的最佳拟合相同斜率线的y截距的差来确定相位差。在一些实施方式中，当对于+/-90度方位的方位角，外部天线对的自然天线间隔在相位差上接近180度的倍数时，噪声和多径干扰可能导致相位差缠绕。注意，相位角缠绕和相位差缠绕是两种不同的现象。相对于图22至图23描述相位差解缠绕，其中示出了诸如所公开的3天线系统的相位差解缠绕。三天线系统可以包括成行(或成排)设置的三个天线，并且包括第一天线、第二天线和第三天线，其中第二(或中心)天线设置在第一天线与第三天线(或左外部天线与右外部天线)之间。存在三对天线；第一对包括左外部天线和右外部天线，第二对包括左天线和中心天线，以及第三对包括中心天线和右天线。在一个实施方式中，基于(i)左天线和中心天线或者(ii)中心天线和右天线中的至少一个之间的相位差来校正相位差缠绕。外部天线之间的物理距离使得相位角差在-180度与180度之间变化。另一对天线之间的物理距离是外部天线之间的距离的一半，使得如图23所示的相位角差在-90度与90度之间。

图22是相位角差与方位角的曲线图，示出了外部天线对的相位差。曲线2200是解缠绕的左方位角减去右方位角(针对外部天线对)的示例。当接收信号的i分量与q分量之间的方位角为0时，相位角差接近于0。如图所示，随着方位角从0增加至+/-90度，相位角差增加。当方位角减小至小于-90度时，相位角差代替例如从180度增加至181度，缠绕至-179度。微控制器350基于左中心天线和中心右天线的相位角差来校正这种缠绕，使得相位角差为181度而不是-179度。这允许在1852处确定正确的平均相位角差。

当外部天线之间的相位角差的幅度大于和/或超过180度时，将检查左中心天线和中心右天线之间的相位角差，并且如果用于外部天线对的相位角差的幅度在90度至180度之间，则校正用于外部天线的相位角差的正负号，包括相位角差的正负号并更改相位角差的值。曲线2300是解缠绕的中心方位角减去右方位角(针对内部对的天线之一)的示例。在实施方式中，大于最大阈值(例如180度)或小于最小阈值(例如-180度)的相位角差被投影为如果不发生缠绕则相位角差应该在的位置。在解缠绕期间，可以将落在框2202中的相位角差解缠绕到框2204中，并且可以将落在框2206中的相位角差解缠绕到框2208中。通过如所描述的校正相位角差，提供了正确的平均相位角。

可以对最后预定时间段(例如30秒)的相位角差和/或最后预定数量的相位角差进行平均。在实施方式中，如果在最后预定时段内左中心天线信号的相位角差和/或中心右天线信号的相位角差的平均值大于0度并且外部天线对的相位角差小于-90度，则将对应的外部天线对相位角差映射为等于外部天线相位角差加360度的值。类似地，如果在最后预定时段内左中心天线信号的相位角差和/或中心右天线信号的相位角差的平均值小于0度并且外部天线对的相位角差大于90度，则将对应的外部天线对相位角差映射为等于外部天线相位角差减去360度的值。这由图22至图23的框的相应部分示出。

在1856处，车辆的微控制器350或控制模块20的控制算法1800可以基于相应至少一对天线的剩余相位角差的平均相位角差针对天线系统58的至少一对天线60确定ble信号的到达角。在执行操作1856之后，可以执行图20b或图20c的操作。

在1858处，微控制器350或控制模块20确定是否针对外部天线对确定了aoa。如果针对外部天线对确定了aoa，则执行操作1862，否则执行操作1860。在1860处，微控制器350或控制模块20将与内部对的天线相关联的参数的历史保存在存储器中。该方法可以在执行操作1860之后在1868处结束。

在1862处，微控制器350或控制模块20确定aoa的绝对值是否大于预定阈值。如果aoa的绝对值大于预定阈值，则执行操作1864，否则该方法可以在1868处结束。

在1864处，微控制器350或控制模块20确定aoa的正负号是否与n个内部对的天线的到达角的平均值的正负号匹配，其中n是大于或等于2的整数。如果aoa的正负号与n个内部对的天线的到达角的平均值的正负号匹配，则该方法可以在1868处结束，否则在1866处将外部天线对的aoa的正负号反转。

参照图20c，示出了被配置成检查相位角差的正负号的控制算法2100的示例流程图。例如，当控制算法1800执行上面参照图20描述的步骤1856时，控制算法2100可以开始。在2108处，控制算法2100使用微控制器350确定内部对的天线60(例如，天线60-1和天线60-2和/或天线60-3和天线60-2)中的至少之一或者本文公开的其他天线的平均相位角差。在2116处，控制算法2100使用微控制器350确定外部天线对60(例如，天线60-1和天线60-3)或本文公开的其他天线的相位角差。

在2124处，控制算法2100使用微控制器350确定外部天线对的相位角差的正负号是否与内部对的天线的相位角差的平均值的正负号匹配。如果外部天线对的相位角差的正负号与内部对的天线的相位角差的平均值的正负号匹配，则该方法可以在2036处结束，否则执行操作2028。

在2128处，控制算法2100使用微控制器350确定外部天线对的相位角差是否大于预定阈值。如果否，则该方法可以在2136处结束，否则可以执行操作2132。在2132处，控制算法2100使用微控制器350将外部天线对的相位角差的正负号反转，并且然后可以进行至2136。

可以在执行算法1800之后执行先前的算法2100，以检查根据算法1800的aoa结果的正负号，并且如果外部对读数的正负号与内部对的正负号不匹配，则将外部对读数的正负号反转。对于每个外部对相位角差读数和/或每个外部天线对都可以这样做。在一个实施方式中，如果平均内部对aoa读数的绝对值大于预定阈值，则应用该检查。对于图22的曲线图，如果aoa在中心部分和/或接近0度，则不执行正负号检查算法。

作为替代，可以由车辆的控制模块20确定到达角。在该替选实施方式中，传感器31可以将相应的至少一对天线的剩余相位角差的平均相位角差发送至控制模块20。

在图24中，示出了确定到达角的另一示例方法。该方法包括在多个信道上取多个读数，所述多个读数被取平均值。一些读数被标记为要去除。到达角确定方法可以由传感器31、微控制器350或控制模块20实现。该方法的操作可以与本文公开的其他方法的操作一样迭代地执行。图24的方法可以在2400处开始。在2402处，天线60(或60')在整个ble频率上以预定频率(例如30hz)为步长接收信号。在2404处，微控制器350针对在该频率处接收的信号确定针对天线对中的每对天线(外部对、左中心对和中心右对)的相位角差。

在2406处，微控制器350将该频率与在最后预定时段(例如1秒)的对应相位角差存储在存储器中。在2408处，微控制器350检查相位角差以确定是否已经发生任何相位角差缠绕，并如上所述基于内部对的天线(左中心对和中心右对)的相位角差校正外部天线对的相位角差缠绕。

在2410处，微控制器350如上所述以频率施加相位角差校准曲线，以确定针对每个信道的相位角差极限。在2412处，微控制器350以频率将相位角差施加至方位角校准曲线以确定相位角差极限。

取决于应用，可以执行或跳过下面的操作2414和2416。在一个实施方式中，不执行操作2414和2416。在2414处，微控制器350可以标记感兴趣的天线中的校准功率与其他天线不相关的点。例如，一个天线的校准功率大于与每个其他天线的校准功率不同的预定量。

在2416处，微控制器350标记天线对之间的相位角差不匹配的点。在2418处，微控制器350对不包括标记(或可疑)点的最后预定时段的相位角差点进行平均。在2420处，微控制器350基于天线之间的相位角差的平均值来确定天线的到达角。这包括微控制器350确定网络(或移动)设备与天线之间的方位角。该方法可以在2422处结束。

在执行图21和/或图24的方法之后，控制模块20可以基于针对各个传感器31的天线60中的至少一个确定的到达角来确定便携式设备10的位置和/或便携式设备10与车辆30之间的距离。作为示例，控制模块20可以确定便携式设备10位于代表第一传感器31a的到达角的第一线和代表第二传感器32a的到达角的第二线的相交处。

图25示出了用于确定所接收的射频信号的同相分量和正交分量之间的相位角的接收电路2500。接收电路2500包括天线2502(例如上述天线60、60'之一)、混合器2504、2506、低通滤波器2508、2510、模数转换器2512、2514和0hzif转换器2516。混合器2504、2506可以接收具有载波频率(例如2.402ghz信号)的rf信号和连续波(cw)单音信号(例如+/-250khz)，并去除载波信号以提供cw单音信号。混合器中的信号彼此相移90度，并被提供至低通滤波器2508、2510。低通滤波器2508、2510的输出随后被转换为数字信号，并提供至0hzif转换器2516，以提供同相和正交相信号，可以根据同相和正交相信号确定相位角。与同相和正交相信号相关联的相位角矢量绕相应的i、q坐标图的原点以cw单音信号的频率旋转(例如以250khz旋转)。

根据本教导，天线系统包括具有多个路径的第一本体，其中，所述多个路径中的每一个包括第一部分、第二部分和第三部分。第一部分位于本体的顶表面上，第二部分位于本体的侧表面上，所述多个路径中的每一个的第二部分形成螺旋形状，第三部分位于本体的底表面上，侧表面从顶表面延伸至底表面。该天线系统还包括多个天线元件，所述多个天线元件中的每一个被布置在所述多个路径中的相应路径中或所述多个路径中的相应路径上，并且被配置成接收射频(rf)信号。天线系统还包括电容耦合至所述多个天线元件中的每一个的接地平面。

参照图26，示出了流程图，该流程图示出用于确定相位角差极限和质心的示例校准控制算法1900。尽管校准控制算法1900主要被描述为校准控制算法，但是其可以在校准之后的使用期间部分地或完全地实现。还示出了aoa确定算法1902的至少一部分。当例如校准控制算法1700执行上面参照图19描述的步骤1760时，校准控制算法1900开始于1904处，校准控制算法1900可以经由测试设备35和/或包括处理器和相应的测试软件的其他设备实现。在1908处，控制算法1900识别与第一通信信道相关联的第一校准参考曲线(或校准表)。图27示出了示例校准参考曲线2700。在所示示例中，校准参考曲线2700的一部分2702被放大以提供曲线2704。

校准参考曲线2700包括具有最小相位角差2708的最小区域(或最小覆盖(capping)区域)2706和具有最大2712的最大区域(或最大覆盖区域)2710。在最小覆盖区域2706中，除了最小相位角差2708，针对每个相位角差提供两个方位角(或到达角)。类似地，在最大覆盖区域2710中，除了最大相位角差2712，针对每个相位角差提供两个方位角(或到达角)。为此，控制算法1900确定相位角差是否在最小相位极限2720或在最大相位极限之下(未示出)，并且如下所述进行相位角校正。控制算法还确定最小和最大覆盖区域2706、2710的质心(示出了最小覆盖区域2706的示例质心2730)。

在1912处，控制算法1900识别参考曲线的最小覆盖区域和最大覆盖区域中的方位角。作为示例，最小覆盖区域可以被任意地限定为相对于视轴-80度与-90度之间，并且最大覆盖区域可以被任意地限定为相对于视轴80度与90度之间。作为另一示例，最小覆盖区域可以被限定为其中参考曲线呈现出随着方位角从-90度前进至最小覆盖区域的边缘而向上凹入的半圆形和/或圆形图案的区域。同样，最大覆盖区域可以被限定为其中参考曲线呈现出随着方位角从最大覆盖区域的边缘前进到90度而向下凹入的第二半圆形和/或第二圆形图案的区域。在1916处，控制算法1900识别最小覆盖区域的质心和最大覆盖区域的质心(示出了最小覆盖区域2706的质心2731)。

在1920处，控制算法1900基于相位角差和与最小覆盖区域的质心相关联的对应方位角来确定通信信道的最小相位角差极限。作为示例，如果质心与相对于视轴-85度的方位角相关联，则最小相位角差极限可以被限定为-85度的相位角差。比最小视场角差更远离视轴相位差(名义上为0)的任何相位角差都被转换为质心方位角。

在1924处，控制算法1900基于相位角差和与最大覆盖区域的质心相关联的对应方位角来确定通信信道的最大相位角差极限。作为示例，如果质心与相对于视轴的87度的方位角相关联，则最大相位角差极限可以被限定为87度的相位角差。类似地，比最大相位角差更远离视轴相位差(名义上为0)的任何相位角差都被转换为质心方位角。

在一些实施方式中，控制算法1900可以通过基于例如相应覆盖区域的宽度的加权函数来调整最小相位角差极限和或最大相位角差极限。

在1928处，控制算法1900确定是否需要针对附加通信信道确定相位角差极限。如果需要针对附加通信信道确定相位角差极限，则控制算法1900进行至1932；否则，控制算法1900进行至1940。在1932处，控制算法1900选择下一通信信道，在1936处识别与下一通信信道相关联的参考曲线，并且然后进行至1912。校准算法1900可以在执行操作1928之后结束。

在执行校准算法1900之后，可以执行aoa确定算法1902。可以在本文公开的其他算法的其他操作之后执行aoa确定算法1902。在1932处，微控制器350或控制模块20可以确定两个天线之间的相位角差。

在1934处，微控制器350或控制模块20基于在1932处确定的相位角差、相位角差极限和质心来确定由两个天线接收的信号的aoa。在实施方式中，比最大相位角差更远离视轴相位差(名义上为0)的相位角差被转换为最大覆盖区域的质心方位角。比最小视角差更远离视轴相位差(名义上为0)的相位角差被转换为最小覆盖区域的质心方位角。在另一实施方式中，最大覆盖区域中的相位角差被转换为最大覆盖区域的方位角和/或最大覆盖区域的质心方位角的平均值。最小覆盖区域中的相位角差被转换为最小覆盖区域的方位角和/或最小覆盖区域的质心方位角的平均值。在1936处，如上所述，微控制器350或控制模块20基于aoa执行操作。

根据本教导，一种方法包括使用天线系统经由第一通信信道接收信号，其中，天线系统以多个方位角接收信号。该方法还包括使用被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质中的指令的处理电路确定天线系统的多个第一通信信道相位角差，其中，多个第一通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该方法还包括使用天线系统经由第二通信信道接收第二信号，其中，天线系统以多个方位角接收第二信号。该方法还包括使用处理电路确定多个第二通信信道相位角差，其中，多个第二通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。该方法还包括使用处理电路基于多个第一通信信道相位角差来生成第一参考曲线。该方法还包括使用处理电路基于多个第二通信信道相位角差来生成第二参考曲线。该方法还包括使用处理电路确定第一组相位差极限和第二组相位差极限，其中第一组与第一通信信道相关联，并且第二组与第二通信信道相关联。确定第一组和第二组包括：使用处理电路识别最小覆盖区域和最大覆盖区域；使用处理电路基于最小覆盖区域的中心位置确定最小相位差极限；使用处理电路基于最大覆盖区域的中心位置确定最大相位差极限，以及当相位角差在最小覆盖区域和最大覆盖区域内时将方位角分配给最小覆盖区域和最大覆盖区域的质心角。

在其他特征中，最小覆盖区域的中心位置是最小覆盖区域的质心，并且最大覆盖区域的中心位置是最大覆盖区域的质心。

在其他特征中，最小覆盖区域的中心位置表示最小覆盖区域的相位角差和方位角，以及最大覆盖区域的中心位置表示最大覆盖区域的相位角差和方位角。

在其他特征中，该方法包括使用处理电路确定天线系统的内部对的天线之间的多个第一通信信道相位角差。该方法还包括使用处理电路确定内部对之间的多个第一通信信道相位角差的第一正负号。该方法还包括使用处理电路确定天线系统的外部天线对之间的一个或更多个第一通信信道相位角差。该方法还包括使用处理电路确定外部对之间的一个或更多个第一通信信道相位角差的第二正负号。该方法还包括使用处理电路并且响应于第二正负号与第一正负号不匹配而改变第二正负号。

在其他特征中，该方法包括基于内部对之间的多个第一通信信道相位角差和外部对之间的一个或更多个第一通信信道相位角差确定天线的多个第一通信信道相位角差。

在其他特征中，第一参考曲线还包括使用处理电路通过低通滤波器对第一通信信道相位角差进行滤波。

在其他特征中，生成第二参考曲线还包括使用处理电路通过低通滤波器对第二通信信道相位角差进行滤波。

在其他特征中，低通滤波器是有限脉冲响应低通滤波器。

在其他特征中，该方法包括使用处理电路生成多个附加参考曲线，其中多个附加参考曲线中的每一个与天线系统的每个剩余通信信道之一相关联。

在其他特征中，该方法包括使用处理电路生成与多个附加参考曲线中的每一个相对应的一组附加相位差极限。

根据本教导，一种系统包括天线系统，该天线系统被配置成经由第一通信信道接收信号，其中，该天线系统以多个方位角接收信号，并且经由第二通信信道接收第二信号，其中天线系统以多个方位角接收第二信号。该系统还包括处理电路，处理电路被配置成执行存储在非暂态计算机可读介质中的指令。指令包括使用确定天线系统的多个第一通信信道相位角差，其中，多个第一通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。指令还包括使用处理电路确定多个第二通信信道相位角差，其中，多个第二通信信道相位角差中的每一个对应于多个方位角之一。指令还包括使用处理电路基于多个第一通信信道相位角差来生成第一参考曲线。指令还包括使用处理电路基于多个第二通信信道相位角差来生成第二参考曲线。指令还包括使用处理电路确定第一组相位差极限和第二组相位差极限，其中，第一组与第一通信信道相关联，并且第二组与第二通信信道相关联。确定第一组和第二组包括：使用处理电路识别最小覆盖区域和最大覆盖区域；使用处理电路基于最小覆盖区域的中心位置确定最小相位差极限；使用处理电路基于最大覆盖区域的中心位置来确定最大相位差极限；以及当相位角差在最小覆盖区域和最大覆盖区域内时将方位角分配给最小覆盖区域和最大覆盖区域的质心角。

在其他特征中，最小覆盖区域的中心位置是最小覆盖区域的质心，并且最大覆盖区域的中心位置是最大覆盖区域的质心。

在其他特征中，最小覆盖区域的中心位置表示最小覆盖区域的相位角差和方位角，以及最大覆盖区域的中心位置表示最大覆盖区域的相位角差和方位角。

在其他特征中，指令还包括：使用处理电路确定天线系统的内部对的天线之间的多个第一通信信道相位角差；使用处理电路确定内部对之间的多个第一通信信道相位角差的第一正负号；使用处理电路确定天线系统的外部天线对之间的一个或更多个第一通信信道相位角差；使用处理电路确定外部对的一个或更多个第一通信信道相位角差的第二正负号；以及使用处理电路并且响应于第二正负号与第一正负号不匹配而改变第二正负号。

在其他特征中，指令包括基于内部对之间的多个第一通信信道相位角差和外部对之间的一个或更多个第一通信信道相位差确定天线的多个第一通信信道相位角差。

在其他特征中，第一参考曲线还包括使用处理电路通过低通滤波器对第一通信信道相位角差进行滤波。

在其他特征中，生成第二参考曲线还包括使用处理电路通过低通滤波器对第二通信信道相位角差进行滤波。

在其他特征中，低通滤波器是有限脉冲响应低通滤波器。

在其他特征中，指令还包括使用处理电路生成多个附加参考曲线，其中，多个附加参考曲线中的每一个与天线系统的每个剩余通信信道之一相关联。

在其他特征中，指令还包括使用处理电路生成与多个附加参考曲线中的每一个相对应的一组附加相位差极限。

前述描述本质上仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开内容、其应用或用途。本公开内容的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开内容包括特定示例，但是本公开内容的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书之后，其他修改将变得明显。应当理解的是，在不改变本公开内容的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时)执行方法内的一个或更多个步骤。此外，尽管上面将实施方式中的每一个描述为具有某些特征，但是关于本公开内容的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或更多个特征都可以在任何其他实施方式的特征中实现和/或与任何其他实施方式的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方式不是互相排斥的，并且一个或更多个实施方式彼此的置换仍在本公开内容的范围内。

使用各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、耦合”、“邻近”、“靠近”、“在...的顶部上”、“上方”、“下方”和“设置”等。除非明确地描述为“直接”，否则当在上面的公开内容中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可以是其中第一元件与第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是其中第一元件与第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或更多个中间元件的间接关系。如本文中所使用的，短语a、b和c中的至少一个应当使用非排他性逻辑or解释为意指逻辑(aorborc)，而不应当解释为意指“a中的至少一个、b中的至少一个以及c中的至少一个。”

在图中，箭头的方向(如箭头所指示的)通常说明了该图示感兴趣的信息流(例如数据或指令)。例如，当元件a和元件b交换各种信息但从元件a发送至元件b的信息与图示有关时，箭头可以从元件a指向元件b。这种单向箭头并不意味着没有其他信息从元件b发送至元件a。此外，对于从元件a发送至元件b的信息，元件b可以向元件a发送对该信息的请求或接收确认。

在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代以下的一部分或包括：专用集成电路(asic)；数字、模拟或模拟/数字混合离散电路；数字、模拟或模拟/数字混合集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或成组的)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或成组的)；提供所描述功能的其他合适的硬件组件；或以上一些或全部的组合，例如片上系统。

该模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接至局域网(lan)、互联网、广域网(wan)或其组合的有线或无线接口。本公开内容的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以实现负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成某些功能。

如上面所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语成组的处理器电路包括与另外的处理器电路结合执行来自一个或更多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用包括离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语成组的存储器电路包括与另外的存储器结合存储来自一个或更多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的，术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的暂态电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形且非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储电路或掩码只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)以及光存储介质(例如cd、dvd或蓝光光盘)。

本申请中描述的装置和方法可以由通过对通用计算机进行配置以执行计算机程序中体现的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来部分或完全地实现。上面描述的功能块和流程图元件用作软件规范，可以通过熟练的技术人员或程序员的日常工作将其转换为计算机程序。

计算机程序包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令存储在至少一种非暂态有形计算机可读介质上。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或更多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。

计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，例如html(超文本标记语言)或xml(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释程序执行的源代码，(v)由即时编译器进行编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用包括以下的语言的语法编写源代码：c、c++、c#、objectivec、swift、haskell、go、sql、r、lisp、java(注册商标)、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、javascript(注册商标)、html5(超文本标记语言第5版)、ada、asp(动态服务器网页)、php(php：超文本预处理器)、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、flash(注册商标)、visualbasic(注册商标)、lua、matlab、simulink和python(注册商标)。

为了说明和描述的目的，已经提供了实施方式的前述描述。其并非旨在穷举或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且即使未具体示出或描述也可以在所选实施方式中使用。同样其还可以以许多方式变化。这样的变型不应被认为是偏离本公开内容，并且所有这样的修改旨在包括在本公开内容的范围内。