ZHCACQ1A july   2019  – june 2023 CC2640R2F-Q1 , CC2642R , CC2642R-Q1

 

  1.   1
  2.   蓝牙到达角 (AoA) 天线设计
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2到达角天线设计注意事项
    1. 2.1 天线间距
    2. 2.2 射频开关注意事项
  6. 3偶极天线阵列
    1. 3.1 偶极天线的优缺点
    2. 3.2 角度测量平面
    3. 3.3 PCB 实施
    4. 3.4 两个偶极阵列测试结果
      1. 3.4.1 总辐射功率 (TRP)
      2. 3.4.2 测量天线 1 和 2 的相位差
        1. 3.4.2.1 裸 PCB
        2. 3.4.2.2 PCB + 射频吸收材料
        3. 3.4.2.3 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔
        4. 3.4.2.4 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔 + 金属
      3. 3.4.3 相位差与距离间的关系
  7. 4根据 IQ 测量计算 AoA
    1. 4.1 偶极天线阵列未补偿时的到达角结果
      1. 4.1.1 裸 PCB 未补偿时的 AoA
      2. 4.1.2 PCB + 射频吸收材料未补偿时的 AoA
      3. 4.1.3 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔未补偿时的 AoA
      4. 4.1.4 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔 +金属未偿时的 AoA
    2. 4.2 偶极天线阵列补偿后的 AoA 结果
      1. 4.2.1 具有补偿功能的裸 PCB AoA
      2. 4.2.2 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔补偿后的 AoA
      3. 4.2.3 PCB + 射频吸收材料 + 镀锡铜箔 +金属补偿后的 AoA
      4. 4.2.4 硬件设置补偿结果比较
  8. 5参考文献
  9. 6修订历史记录

测量天线 1 和 2 的相位差

为了测量天线 1 和天线 2 在 –90° 至 90° 范围内的相位差,我们以 1° 为增量在 –90° 到 90° 范围内调整转盘(图 3-13)。每个角度都从每个低功耗蓝牙通道的 4 个 AoA 数据包中收集了 I/Q 数据,称为 Phi。这包括 2402MHz 至 2480MHz 的全部 40 个通道,每个角度总共 160 个 AoA 数据包。图 3-34 展示了对应设置。

GUID-9E0E07D8-70F3-410C-8BC5-AFCFDC3DE147-low.gif图 3-34 相位差测量测试设置

TIDA-01632 参考设计设置为在 4µs 时隙内从每个天线收集 IQ 数据。采样率设置为 4MSPS,每个时隙提供 16 个 IQ 样本。

有多种方法和方案可用于 AoA 估算。本应用报告中使用两根天线之间的相位差来计算 AoA。由于捕获的 AoA 音调的周期等于时隙周期(250KHz 音调 = 4μs 周期),因此可以比较时隙之间相同样本数的相位,并计算相位差。要计算两个 IQ 样本(每个天线一个 IQ 样本)之间的相位差,应来自第一个天线的样本与来自第二个天线的样本的共轭复数相乘。

方程式 1. GUID-CDE4F255-E8C0-4D22-A69F-5BEAEBCB4D8F-low.gif
方程式 2. GUID-41B1DC72-4045-421C-BF9C-3EB33575A90A-low.gif
方程式 3. GUID-493D9E53-35F1-435F-B85F-917B604F528A-low.gif

方程式 1方程式 3 这些公式中,α 代表相位,r 代表幅度。请注意,由于天线切换和稳定时间,每个时隙中的前 8 个样本会被丢弃,因此每个时隙中仅使用 8 至 15 个样本。有关相关计算的更多信息,请参阅 BLE-Stack 用户指南: RTLS Toolbox - AoA

节 3.4.2.1节 3.4.2.4 展示了使用 TIDA-01632 PCB 的 4 种不同硬件设置的测试结果。图中的 y 轴表示天线 1 和 2 之间的平均相位差,而 x 轴表示 PCB 与发射天线之间的角度。迹线越偏向黄色,表示频率越低,迹线越偏向红色,表示频率越高,中间频率显示为橙色迹线。查看每个测试设置的结果时,线性数据越多,结果越好。