[发明专利]方向回溯无线设备和方法

说明书

本发明涉及一种包括Van Atta阵的无线设备，所述Van Atta阵包括多个天线对，所述多个天线对中的每个天线对包括通过具有预定长度的信号路径进行电耦接的两个天线元件。无线设备还包括测量单元，所述测量单元适于在两个测量点之间执行电测量。所述两个测量点中的一个位于多个天线对中的一个天线对的信号路径上的第一预定位置处，且所述两个测量点中的另一个位于其他天线对中的一个天线对的信号路径上的第二预定位置处。本发明还涉及一种使用多个天线对来对入射波进行逆反射的方法。

本教导总体上涉及用于反射电磁波的系统和方法。更具体地，本教导涉及一种适于在预定方向上反射，并优选地重塑，入射波的无线设备，及其方法。

Vann Atta(范阿塔)阵自引入以来就在文献中被广泛涉及。例如，Van Atta本人提交的US2908002解释了如何使用这种阵来在预定方向上反射入射波。随后已经发布了VanAtta阵或反射器的若干改进。例如，US3496570提出了用于防止来自Van Atta阵的镜面反射的装置，且US5945938提出了基于Van Atta阵的应答器(transponder)，所述应答器易于以低成本制造。Van Atta阵反射器具有方向回溯(反向，retrodirective)阵最简单的结构之一。因此，Van Atta阵反射器可用于无线通信、RF识别(RF identification，“RFID”)和智能交通系统(Intelligent Transportation Systems，“ITS”)。

在诸如专用短程通信(Dedicated Short-Range Communications，“DSRC”)之类的应用中，应答器要求其转换增益在窄的范围内，因为通信必须在设定距离处进行。这也反映在相关的监管要求中。

在应用Van Atta阵的情况下，转换增益可以增加到高值，处于或接近转换增益的最大限度。然而，由于Van Atta阵中的每个天线元件既用于接收又用于发射，其波束宽度在链路预算中将出现两次，并且因而消耗了可用增益范围的很大一部分。

US5254997教导了一种方向回溯询问响应系统，其中响应器(responder)将信息调制到询问信号上，并且在所收集的询问信号的到达方向上重新发射回编码的询问信号。US5254997还教导了使用双边调制器，使得询问信号由天线对的一个元件收集、调制、并在另一天线对元件重新发射出去，从而与单边调制器的情况相比，有效发射天线元件的数量加倍。US6657580教导了一种包括逆反射(向后反射，retro-reflective)天线的应答器，其中传输线的长度是逆反射信号的波长的整数倍。

应用于DSRC系统的背散射(反向散射，backscatter)应答器受转换增益和波束宽度要求的限制。在无源DSRC应答器的情况下，转换增益几乎仅仅取决于天线。天线的增益和波束宽度通常彼此成反比，对有利的转换增益和波束宽度的要求通常是相互冲突的。

通过所附独立权利要求的特征将解决现有技术固有的上述和其他问题。

根据本教导的一个方面，可以提供一种用于增加应答器的有效波束宽度超过基本辐射元件的波束宽度的系统和方法。

从本教导的另一方面，可以提供一种用于减少不需要的背散射发射的设备和方法。

从本教导的又一方面，可以提供一种用于在不增加不需要的辐射的情况下增加有效波束宽度的设备和方法。

Van Atta应答器的典型配置是围绕公共几何中心定位的多个天线元件。对称布置的天线元件对通过适当的传输线进行互连或耦接(耦合，联接)，所述传输线是具有给定电长度的信号路径。信号路径的电长度通常相等。另外，信号长度可以是感兴趣的波长的给定因子。给定因子通常是整数。由于信号路径承载在两个方向上传播的电信号，因此沿信号路径形成了驻波。所述驻波类似于未端接传输线中的驻波。

现在将使用通过示例说明各种实施方式的以下附图更详细地讨论本教导。

图1例示出了简单的Van Atta阵