用于消除位于印刷电路板上的天线之间的位置空隙的组件的制作方法

本发明的技术领域大体涉及位于印刷电路板(pcb)上的天线，更具体地涉及用于减小由不同pcb上的rf接收器天线之间的位置空隙造成的射频(rf)角度估计模糊的方法、系统和装置。

引言

多个天线接收器阵列使得rf信号接收的性能改进，同时造成冗余。这在自主车辆应用中尤为重要，因为rf信号模糊会影响所接收的rf信号的稳定性，从而干扰各种自动操作。因此，在将多个rf天线的阵列定位在不同pcb上时，重要的是不要影响每个天线的rf特性，特别是在rf天线阵列高频接收的情况中。

将天线阵列分开并定位在不同pcb上有几个优点；这些优点包括使制造商的成本更低、pcb具有灵活性、较短的pcb具有较大的拉伸强度等。然而，在将不同的pcb放在一起以形成pcb的组件时，在交叉不同的pcb时，接收器天线之间需要空隙。该空隙是需要保持最靠近印刷电路板边缘的接收器天线与印刷电路板边缘之间的最小距离而造成的。该空隙的距离允许至少一个波长差，并且该所需的距离导致在(所有pcb的)全接收器天线阵列中产生的空隙相对较大。该空隙还在确定最靠近边缘的接收器天线的位置时造成角度估计模糊。

因此，希望提供一种能够在多个rf天线的阵列位于不同的pcb上时，通过提供消除阵列空隙的pcb的交织布置，同时保持与印刷电路板边缘之间所需的天线空隙，从而改进天线布置的组件、系统和设备。此外，从随后的具体实施方式和所附权利要求，结合附图和前述

背景技术：
，该系统和方法的其它期望特征和特性将变得显而易见。

技术实现要素：

本发明公开了用于在多个rf天线位于不同pcb上时提供交织的天线布置以消除pcb边缘所需的不均匀空隙引起的模糊的组件、系统和设备。

在一个实施例中，公开了一种用于最小化多个印刷电路板(pcb)上的物理天线之间空隙的印刷电路板(pcb)组件，该pcb组件包括：第一pcb，其与第二pcb相邻，以形成两个pcb的啮合配置，其中该第一pcb和该第二pcb至少包括：分别位于第一pcb和第二pcb上的第一组物理天线和第二组物理天线，以及位于任一pcb上与该物理天线中的一个相对应的至少一个虚拟元件；以及空隙，其配置为最小化啮合设置的第一pcb和第二pcb的物理天线之间的距离，并且配置为保持距离每个pcb的边缘足够的距离，以防止因与每个pcb边缘的距离不足而导致失真，其中该空隙通过将使得所述空隙的距离由从物理天线到虚拟元件的较小距离而不是从另一个物理天线到虚拟元件的较大距离确定而最小化。

该pcb组件还包括：对准件，其将该组物理天线定位为与该组的两个物理天线之间的虚拟元件对齐，从而使得两个物理天线的所有元件与物理天线形成直线。

该第一pcb和该第二pcb是不规则形状的pcb，其为使得该啮合设置相匹配的形状因子。不规则形状pcb是非凸形pcb。

虚拟元件位于第一pcb或第二pcb上，因此特定物理天线和虚拟元件之间的空隙小于一组特定物理天线的距离。位于任一pcb上的虚拟元件位于偏离特定物理天线的偏移处，偏移距离大约等于特定物理天线的初始位置到重定位位置的距离。该虚拟元件位于与特定物理天线之一垂直的一部分的偏移处。该虚拟元件位于任一pcb的边界内。该虚拟元件的位置位于一个位置处，该位置是重定位的物理天线的偏移距离的总和p^tx+p1^rx。

在又一个实施例中，提供了一种用于减小连接在一起的单独pcb上的物理天线之间空隙的印刷电路板(pcb)系统。该pcb系统包括：第一pcb，其与第二pcb相邻，以形成两个pcb的啮合配置，其中第一pcb和第二pcb至少包括：分别位于第一pcb和第二pcb上的第一组物理天线和第二组物理天线，以及位于任一pcb上与该物理天线之一相对应的至少一个虚拟元件；以及空隙，其配置为最小化啮合配置的第一pcb和第二pcb的物理天线之间的距离，并且配置为与每个pcb的边缘保持足够的距离，以防止因物理天线与每个pcb边缘的距离不足而导致失真，其中该空隙通过将虚拟元件定位在每组物理天线之间使得该空隙的距离由物理天线到虚拟元件之间的较小距离而非从另一个物理天线到虚拟元件的较大距离确定而最小化。

该设备还包括：对准件，其将该组物理天线定位为与该组的两个物理天线之间的虚拟元件对齐，从而使得两个物理天线的所有元件与虚拟元件形成直线。该第一pcb和该第二pcb是不规则形状的pcb，其为使得该啮合设置相匹配的形状因子。该不规则形状的pcb是非凸形pcb。

该虚拟元件位于第一pcb或第二pcb上，因此特定物理天线和该虚拟元件之间的空隙小于一组特定物理天线的距离。位于任一pcb上的虚拟元件位于偏离特定物理天线的偏移处，偏移距离大约等于特定物理天线的初始位置到重定位位置的距离。该虚拟元件位于垂直于该特定物理天线之一的一部分的偏移处。该虚拟元件位于任一pcb的边界内。该虚拟元件的位置位于一个位置处，该位置是重定位物理天线的偏移距离的总和p^tx+p1^rx。

在又一个实施例中，提供了一种用于减小连接在一起的单独印刷电路板(pcb)上的物理天线之间空隙的天线设备。该天线设备包括：pcb，其与另一个pcb相邻，二者凸-凹配置，每个pcb均具有位于其上的物理天线；虚拟元件，其位于每个pcb上的物理天线之间；以及空隙，其由每个pcb上的物理天线之间的距离形成，其中该空隙的距离通过将虚拟元件定位为更靠近第一pcb的物理天线而减小，使得该空隙的距离由物理天线到虚拟元件的距离确定(该距离小于每个物理天线之间的距离)从而减小物理天线之间的空隙距离，同时防止每个pcb从定位于靠近边缘的物理天线的边缘的扭曲。

该设备还包括：位于第二pcb上的物理天线，其位置偏离初始位置偏移处，该初始位置的距离等于与虚拟元件放置的初始位置的偏移量。

该发明内容的目的是为了以简化的形式描述选择的概念，这些概念将在具体实施方式中进一步描述。

本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键或主要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。

此外，结合附图和前述背景技术，根据随后的具体实施方式和所附权利要求，该系统和方法的其它期望特征和特性将变得显而易见。

附图说明

下文将结合附图对示例性实施例进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是根据一个实施例的在每个pcb上的发射器天线和接收器天线之间存在大空隙的联接在一起的第一pcb和第二pcb的视图；

图2是根据一个实施例的第二pcb上的发射器天线和接收器天线发生了位置位移的联接在一起的第一pcb和第二pcb的视图；

图3是根据一个实施例的流量控制的示意图；

图4示出了根据一个实施例的第二不规则形状pcb上具有定位的虚拟接收器天线的不规则形状的第一pcb和第二pcb；

图5a和图5b示出了根据一个实施例的pcb的凸或非凸形状；并且

图6示出了根据一个实施例的联接在一起的非凸形状的第一和第二pcb。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅是示例性的，而并不旨在限制应用和用途。此外，不希望受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

虽然主要结合在射频(rf)雷达发射器和接收器中接收器和发射器位于印刷电路板(pcb)上的配置对该技术的特征进行了描述，但是本发明所描述的特征可适用于使用多个pcb和接收器/发射器天线(包括声雷达、wi-fi、激光雷达等)的其它类型的高频设备。此外，所述特征广泛适用于车辆以及使用rf雷达的运动物体，例如适用于飞机、卡车、拖车、建筑设备和火车等。此外，在特定情况下，所述特征还可适用于使用rf雷达的固定或静态物体。

本文所述的主题公开了一种组件、系统和设备，其使用用于确定与印刷电路板边缘有足够空隙的发射天线和接收天线的位置的技术。通常，发现在接收器天线和印刷电路板边缘之间间隔波长。

接收器天线和印刷电路板边缘之间的最短距离为μ；也就是说，两个不同印刷电路板的天线之间的最短距离等于或大于2*μ。通过将发射器和接收器定位在pcb上的特定位置，获得一组虚拟阵列元件，用于连接到另一pcb的虚拟阵列元件的一个pcb上的发射器和接收器，其最小距离可小于2*μ，而不影响边缘模糊。最靠近边缘的接收器天线的较短距离的位置使用非凸pcb形状以及确定非凸pcb上位置的特定天线间隔方法而获得。

在各个实施例中，本发明提供了通过将虚拟接收器天线定位在距离另一个pcb上的接收器天线比物理接收器天线更近的位置而减小不同pcb上接收器天线之间空隙距离的装置和系统，因为虚拟天线不受pcb的边缘引起的模糊性的影响。

在各个实施例中，本发明提供了在接收器天线和印刷电路板边缘之间具有空隙而不扭曲天线性能的装置和系统；其中性能通常是增益和作为角度函数的天线响应，并且空隙可能导致角度估计的模糊性。

在各个实施例中，本发明提供了使用啮合在一起的不规则形状pcb的组件、系统和设备，克服空隙距离，将发射器天线和接收器天线线性地定位在pcb中的至少一个上，以及通过不规则形状pcb配置上的位移将接收器天线定位在距离另一个pcb上的另一个接收器天线更近的位置处。

图1是根据一个实施例的每个pcb上的发射器和接收器之间有大空隙的第一和第二联接在一起的pcb的视图。在图1中，图1示出了联接在一起的两个pcb的设置100。图中示出了在印刷电路板1pcb105上设有发射器天线110和接收器天线阵列125。在印刷电路板2pcb107上示出了发射器天线120和接收器天线阵列130。对于存在的稳定的模糊性，每个接收器天线之间需要缩短间隔。这对于大约为77ghz的高rf频率而言，尤其如此。印刷电路1pcb105上的每个接收器天线125的天线间隔127是导致稳定模糊性的短间隔，因为短间隔仅在接收器天线125处接收的每个信号之间引起1/2波长差异。同样地，印刷电路板2pcb107的其它接收器天线130的每一个的天线间隔131也是导致稳定模糊性的短间隔，因为该短间隔同样仅在每个接收器天线125处接收的信号之间引起1/2波长差异。在印刷电路板1pcb105的发射器110和印刷电路板2pcb107的发射器120之间还存在所需间隔150，以确保在所发送的信号中不存在模糊性。也就是说，由于它们之间适当距离较大，任何信号都不会导致接收器天线性能失真，也不会导致发射器110和发射器120发出的信号的目标角度估计的模糊性。同样地，来自接收器天线127和接收器天线130的信号之间的距离不大于引起每个不同印刷电路板上的两组接收器天线所接收的目标角度估计的误差或错误估计。

在某些情况下，当网络的接收器天线阵列从一个pcb交叉到另一个pcb时，也就是，一个接收器天线135的位置在印刷电路板1pcb105上，另一个接收器天线140的位置在印刷电路板2pcb107上，由于每个pcb的边缘干扰，距离155可大于每个pcb的两个接收器天线阵列之间的理想距离。边缘干扰是由每个接收器天线135和140到pcb边缘的距离145产生的，并且所使用的特定距离可防止pcb边缘导致天线性能失真和模糊。即，防止边缘模糊性的发生，每个接收器天线135和140必须位于距pcb105和107的边缘所需距离145的位置处，因此二者之间至少存在波长。这种所需的空隙导致整个天线阵列中存在相对大的空隙(即，接收器天线间间隔均匀性不足)，并且空隙会导致角度估计模糊。

将pcb分成需要连接的较小尺寸的pcb是有利的，因为具有两组接收器天线125、130的单个较大的pcb在制造上会造成困难，而且由于额外的长度，较大的pcb的拉伸强度较小。也就是说，使单个更长的pcb具有更大表面面积和更大占地面积以容纳两组接收器天线125、130会导致单个印刷电路板刚性较小、对剪切应力的抵抗力更小，因为较大的占地面积会导致阻力区更大。pcb的刚性与pcb的长度和宽度成比例，其中较长的pcb由于其尺寸和与边界面积成比例的应力经验而可能经历更多的疲劳。

此外，较大的单个pcb的形状因子安装起来比较麻烦，而且每个发射器和接收器组的底架更难以支撑。

图2是根据一个实施例的第二pcb上的发射器天线和接收器天线发生位移的联接在一起的第一和第二pcb的视图。图2示出了联接在一起的两个pcb的设置200。图中示出了在印刷电路板1pcb205上设有发射器天线210和接收器天线阵列225。在印刷电路板2pcb207上示出了发射器天线220的初始位置和接收器天线阵列230的初始位置。与图1相同，印刷电路板1pcb205上的接收器天线235和接收器天线240的初始位置之间存在大空隙245。

发射器天线220的初始位置到发射器天线222的新位置的位移224沿接收器天线230的初始位置到接收器天线242的新位置的相反方向偏移位移244。也就是，将发射器220的初始位置重定位至发射器天线222的新位置由通过接收器天线230的重定位将接收器天线230的初始位置同等位移到新位置来抵消。通过重定位发射器天线222和接收器天线232，来自发射器天线222的信号发射的强度和平衡以及来自接收器天线232的信号接收的强度和平衡不会发生改变。这是因为信号强度和平衡与发射器天线222和接收器天线242之间的距离成正比。此外，发射器天线222和接收器天线232位置的改变不会改变与相应发射器天线210和接收器天线225之间的平衡。在各个实施例中，每个pcb(即，pcb207和pcb205)配置为使物理发射器天线和接收器天线(即，初始发射器天线222和初始接收器天线232)与每个印刷电路板的物理发射器元件和接收器元件(即，接收器天线335和发射器天线210)一起定位，从而使得相应的虚拟元件具有比两个pcb的接收器天线之间的最小物理空隙更小的空隙。

图3是根据一个实施例的发射器天线和接收器天线的虚拟天线元件位于第二pcb上的联接在一起的第一和第二pcb的视图。在图3中，图中示出了处于初始接收器天线的位置(见图2)处的虚拟接收器天线330。这是因为发射器天线322的物理位置已经从初始发射器天线320的位置到发射器天线322的新物理位置位移距离324。接收器天线342的物理位置已经移动相反等距离344，距离344与距离324相对应。发射器天线322和接收器天线332的虚拟位置仍然保持在与发射器天线320和接收器天线330的原始位置相同的位置处。

也就是，由于发射器天线322和接收器天线332的发生的位移相同，所以发射器天线322和接收器天线332的虚拟位置是发射器天线320和接收器天线332的初始位置。因此，在虚拟接收器天线330在初始位置操作时，接收器天线332的位置变化仍保持相同的功能等效性。相应组的发射器天线310和接收器天线325观察到的功能特性不会发生改变，因为通过移动发射器天线到移动成比例距离的接收器天线332之间的距离，抵消了接收器天线332位置的改变。

这使得虚拟接收器天线340和虚拟接收器天线335之间的大空隙345能够减小，因为不再需要较大空隙345，因为每个pcb(印刷电路板1pcb305和印刷电路板2pcb307)的边缘干扰不会再发生，因为接收器天线342不位于虚拟天线340位置处，因此没有紧邻印刷电路板2pcb307的边缘。印刷电路板1pcb305的发射器天线310和接收器天线325以同样的方式操作，并且在操作时观察到发射器天线322和虚拟接收器天线330没有不同，因为接收器天线元件(与每个接收器天线332相对应)的虚拟位置观察到没有发生改变，并且位于虚拟位置处。

图4示出了根据一个实施例的不规则形状的第一和第二pcb，在第二不规则形状的pcb上设有虚拟接收器天线。在图4中，图4示出了联接在一起的两个不规则形状的pcb。可以设想，不规则形状包括不是pcb传统(即矩形或正方形)形状的任何形状，但是局限于使每个单独的不同不规则形状pcb配合或耦合在一起的不同不规则形状。也就是，在一个示例性实施例中，包括第一和第二pcb的每个不规则形状的pcb可以以相邻的方式交织或象征性编织或混合在一起以形成单个连接结构或由两个不同部分组成的单元。

在图4中，示出了两个pcb的配置400，印刷电路板1pcb405与印刷电路板2pcb407交织或其它关系。虚拟元件的3d位置是物理接收器天线422和物理接收器422的和。虚拟接收器天线440的虚拟元件的3d位置(物理rx+tx的和)指定为p^tx+p1^rx。后续元素指定为p^tx+px^rx，其中x＝2至5。发射器天线422的物理3d位置指定为p^tx。接收器天线442的物理3drx位置指定为p1^rx，其中后续接收器天线432指定为p1^rx。rx和tx的总和从rx和tx的初始位置保持恒定，但是物理rx和tx之间的距离可以被控制，只要距离每个元件的距离的其它变化可以抵消另一个。此外，即使在不同的pcb上，tx和rx也必须保持在线性线上。

在一个示例性实施例中，如图4中所示出的联接在一起的两个pcb400，印刷电路板1pcb405的第一pcb可指定为凹不规则形状设计，用于与印刷电路板2pcb407啮合在一起，印刷电路板2pcb407是凸不规则形状设计，用于延伸进印刷电路板1pcb405的凹不规则形状设计的第一pcb中。发射器天线422沿竖直垂直线从虚拟接收器天线440延伸。现在虚拟接收器440和接收器435之间的空隙是较小空隙。

图5a和图5b示出了根据一个实施例的pcb的凸或非凸形状。在凸形形状中，所有点都沿线性线定位，该线连接在凸形形状中的两组点之间。在一个示例性实施例中，在图5a中，在凸形形状510中，点a1沿线性线连接到a2，并且只能线性地与图形形状的外边界相交两次。在图5b中，在非凸形形状中，该非凸形形状中有两个点b1和b2，当线性连接时，线性线延伸超出非凸形形状520的边界，并且还可以看到与边界相交超过两次。

在各个示例性实施例中，pcb需要形成为非凸形形状。也就是，为了减少啮合在一起的不同pcb之间的接收器天线间隔空隙，需要在非凸形rfpcb形状上放置天线。通过在两个非凸形rf印刷电路板上适当放置tx和rx天线，两个印刷电路板的虚拟天线元件具有比允许的物理间隔更小的空隙，因为每个印刷电路板的pcb边缘到接收器天线之间不再存在间隔限制。

在一个示例性实施例中(参考图4)，印刷电路板1pcb405的第一pcb可以形成为非凸形形状540，用于与第二印刷电路板2pcb407互连在一起，第二印刷电路板2pcb407可以形成为非凸形形状520设计，用于使该非凸形形状的pcb的发射器天线422能够延伸到非凸形设计的印刷电路板1pcb405的凹形指定部分中。

图6示出了根据一个实施例的联接在一起的第一和第二pcb的凸形和非凸形形状。在图6中，在一个示例性实施例中，印刷电路板1605与印刷电路板2610一起按照设置600配置。tx615位于印刷电路板2上，与印刷电路板1上的虚拟rx625和印刷电路板2上的rx630成线性直线。印刷电路板1的rx640与印刷电路板2的虚拟rx635和印刷电路板1的tx620成线性直线。印刷电路板1605和印刷电路板2610都是非凸形形状，其中线性段637的中点是虚拟rx625，并且线性段642的中点是虚拟rx635。在这种情况下，具有虚拟元件的两个非凸形rf印刷电路板具有位于更靠近另一个虚拟rx元件的位置处的虚拟rx元件，并且具有比在物理rx元件中发现的更短的空隙。

根据功能和/或逻辑块部件和各个处理步骤，本文可对本发明的实施例进行描述。应当理解，可以通过配置为执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现此类块组件。例如，本发明的实施例可以采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制下执行各种功能。此外，本领域技术人员应当理解，本发明的实施例可以结合任何数量的系统来实现，并且本文所描述的系统仅仅是本发明的示例性实施例。

在本文中，诸如第一和第二的关系术语等可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。除非权利要求语言有明确定义，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词仅仅表示多个不同的个体，而并不暗示任何次序或顺序。任何权利要求中的文本序列并不意味着必须根据这种顺序以时间或逻辑顺序执行处理步骤，除非权利要求语言有具体限定。在不脱离本发明的范围的情况下，处理步骤可以以任何顺序互换，只要这种交换不与权利要求语言相矛盾并且在逻辑上不是荒谬的。

虽然在前面的具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解存在大量的变型。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等同物所阐述的本发明的范围的情况下，可以对元件的功能和设置进行各种变型。