一种天线系统、雷达装置和电子设备的制作方法

本技术涉及天线，尤其涉及一种天线系统、雷达装置和电子设备。

背景技术：

1、毫米波雷达(mili-meter wave radio detection and ranging，mmwave radar)是一种常用的鲁棒性高的检测装置，与摄像头、超声、tof(time of flight)激光相比，更适合不同光照、风雨等恶劣场景。而且由于用户隐私越来越重要，家居、座舱、办公环境中的毫米波感知雷达因为不涉及隐私，应用越来越广泛。同时，随着毫米波雷达技术的发展，雷达装置的检测精度、检测能力逐渐提高，适配场景也越来越多。

2、现有毫米波雷达的天线系统尺寸较大，结构复杂，无法安装在狭窄空间实现除距离识别以外的水平维度、垂直维度等环境感知，无法更好地满足使用需求。

技术实现思路

1、本技术提供一种天线系统、雷达装置和电子设备，天线系统的一维尺寸较大，可适用于安装在一维方向尺寸较大的场景如狭窄空间内，且安装该天线系统的雷达装置能够对目标物体实现距离、水平和垂直三维方向的立体感知。

2、第一方面，本技术提供一种天线系统，所述天线系统包括多个天线阵子，所述多个天线阵子包括：发射天线，包括朝向同一侧发射电磁波的至少一个第一发射天线单元和至少一个第二发射天线单元，每个所述第一发射天线单元用于发射第一极化方向的电磁波，每个所述第二发射天线单元用于发射第二极化方向的电磁波；接收天线，包括至少一个第一接收天线单元和至少一个第二接收天线单元，所述至少一个第一接收天线单元能够接收所述至少一个第一发射天线单元发射的第一极化方向的电磁波经所述同一侧的目标物体反射后的电磁波，所述至少一个第二接收天线单元能够接收所述至少一个第二发射天线单元发射的第二极化方向的电磁波经所述同一侧的目标物体反射后的电磁波；并且，所述第二极化方向与所述第一极化方向正交，所述至少一个第一发射天线单元与所述至少一个第一接收天线单元沿第一方向排列，所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元沿所述第一方向排列。

3、本技术的天线系统，在安装至雷达装置后，可使雷达装置通过第一发射天线单元和第一接收天线单元获得目标物体的距离(即目标物体与雷达装置之间的距离)和第一角度(如水平角度)；通过对第一发射天线单元、第一接收天线单元的感知结果与第二发射天线单元、第二接收天线单元的感知结果进行比较，可以获得目标物体的第二角度(如垂直角度)，这样通过将天线系统布置成一维尺寸较大可适用于仅在一维方向尺寸较大的场景，且能够实现对目标物体的距离、水平和垂直三维方向的立体感知。例如，将该天线系统安装在电子设备底部的边框上，使电子设备的其他三个边框可不设置天线系统，可设计的窄一些，从而使电子设备的屏幕可以更大。同时，由于天线系统布置在一个位置，方便与雷达装置的芯片、信号处理器等互连，即雷达内部互连更简单。

4、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第一发射天线单元和所述至少一个第一接收天线单元设置在第一平面内，所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元设置在与所述第一平面成角度的第二平面内或设置在与所述第一平面成角度的不同平面内。这样可将第一发射天线单元、第一接收天线单元与第二发射天线单元和第二接收天线单元设置在不同的平面内，相对于在同一个平面内并排设置的方案，可减小天线系统的宽度。另外，在有需要的情况下，位于不同平面内的天线可重叠设置，这样可减小天线系统沿第一方向的尺寸，使天线系统可应用于小型化装置。

5、在一种可能的实现方式中，所述第一平面和所述第二平面或所述不同平面各自的交线沿所述第一方向延伸；和/或，所述第一平面和第二平面或所述不同平面各自的夹角的取值范围为60°-120°。这样使第一平面和第二平面的交线或使第一平面和不同平面各自的交线沿第一方向，有助于减小天线系统的宽度，即天线系统变窄；另外，第一平面和第二平面的夹角或第一平面和不同平面各自的夹角的取值范围为60°-120°，例如，第一平面和第二平面的夹角为90°，可确保指向同一侧的相互正交的不同极化天线具有良好的极化隔离度，降低相互干扰程度。

6、在一种可能的实现方式中，所述天线系统还包括：第一支撑板，所述至少一个第一发射天线单元和所述至少一个第一接收天线单元设置在所述第一支撑板上；所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元与所述第一支撑板相连，所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元在所述第一支撑板的上表面和/或下表面位于所述至少一个第一发射天线单元和所述至少一个第一接收天线单元沿第二方向的第一侧、第二侧以及所述第一侧和所述第二侧之间的位置中的至少一者处，所述第二方向与所述第一方向成角度如垂直。这样将第一发射天线单元和第一接收天线单元设置在第一支撑板上，可使第一发射天线单元和第一接收天线单元的位置可靠稳固。第二发射天线单元和第二接收天线单元可与第一支撑板直接连接，方便加工制造，例如，第一支撑板上设置有金属层，金属层的一部分伸出第一支撑板，且伸出金属层上形成第二发射天线单元和第二接收天线单元，此时，第二发射天线单元和第二接收天线单元与第一支撑板一体成型。其中，伸出金属层沿第一方向可包括至少一个分段，第二发射天线单元和第二接收天线单元可设置在金属层的一个分段上，也可设置在金属层的不同分段上，金属层的不同分段可相对第一支撑板弯折，金属层的不同分段可朝向第一支撑板的同侧弯折，也可朝向第一支撑板的不同侧弯折，例如，可以向上侧弯折，也可向下侧弯折；进一步地，金属层的不同分段的弯折位置可相同，也可不同；金属层的不同分段的弯折角度可相同，也可不同；或者，第二发射天线单元和第二接收天线单元也可与第一支撑板焊接连接。

7、在一种可能的实现方式中，所述天线系统还包括：至少一个第二支撑板，与所述第一支撑板相连或间隔设置，所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元设置在所述至少一个第二支撑板上。这样将第二发射天线单元和第二接收天线单元设置在第二支撑板上，可使第二发射天线单元和第二接收天线单元的位置可靠稳固。

8、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第二支撑板与所述第一支撑板为柔性板，所述至少一个第二支撑板与所述第一支撑板一体成型，所述至少一个第二支撑板与所述第一支撑板的侧边连接且相对所述第一支撑板弯折设置；或，所述至少一个第二支撑板与所述第一支撑板分体成型，所述第一支撑板为柔性板或硬板，所述至少一个第二支撑板为柔性板或硬板。也就是说，柔性板的一侧可整体翻折形成第二支撑板，柔性板的未翻折的部分形成第一支撑板，这样方便加工制造；或者，第一支撑板和第二支撑板可成角度连接，例如采用焊接方式，第一支撑板和第二支撑板可采用硬板，有助于降低成本。

9、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第一发射天线单元和所述至少一个第一接收天线单元均为端射天线，所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元均为背射贴片天线。

10、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第一发射天线单元和所述至少一个第一接收天线单元为第一波导天线；所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元为第二波导天线。也就是说，发射天线和接收天线的类型均可为波导天线。

11、在一种可能的实现方式中，所述天线系统还包括电路板，所述至少一个第一发射天线单元、所述至少一个第一接收天线单元、所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元与所述电路板的外侧边连接；或，所述天线系统还包括多层pcb，所述多层pcb的外侧边的长度方向为所述第一方向，所述至少一个第一发射天线单元、所述至少一个第一接收天线单元、所述至少一个第二发射天线单元和所述至少二个第一接收天线单元设置在所述多层pcb内，且所述第一波导天线的输出端口和所述第二波导天线的输出端口延伸至所述多层pcb的外侧边处。也就是说，发射天线和接收天线为波导天线，并可单独制造波导天线，再将波导天线与电路板连接，连接方式例如可为焊接、压接、螺钉连接等方式中的一种；或者，可采用多层pcb，在多层pcb中加工波导天线。

12、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第一发射天线单元、所述至少一个第一接收天线单元、所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元中至少一者为双极化天线。

13、在一种可能的实现方式中，所述至少一个第一发射天线单元、所述至少一个第一接收天线单元、所述至少一个第二发射天线单元和所述至少一个第二接收天线单元沿所述第一方向错位设置。例如，至少一个第二发射天线单元和至少一个第二接收天线单元中的至少一者位于至少一个第一发射天线单元和至少一个第一接收天线单元之间；再如，至少一个第二发射天线单元位于至少一个第一发射天线单元和至少一个第一接收天线单元的一侧，至少一个第二接收天线单元位于至少一个第一发射天线单元和至少一个第一接收天线单元的另一侧。也就是说，为了提高天线隔离度，第一发射天线单元、第一接收天线单元、第二发射天线单元和第二接收天线单元可错位设置，这样也可通过增大天线口径来优化分辨率。在其他例子中，不同类型的天线单元可重叠设置，并且，当同一类型天线单元的数量为多个时，还可与其他类型天线单元交错设置，例如，第二接收天线单元位于相邻两个第一接收天线单元之间。

14、在一种可能的实现方式中，所述天线系统包括第一双极化天线和第二双极化天线中的至少一者，其中：所述第一双极化天线作为所述第一发射天线单元和所述第二发射天线单元；所述第二双极化天线作为所述第一接收天线单元和所述第二接收天线单元；或，所述第一双极化天线作为所述第一发射天线单元和所述第一接收天线单元；所述第二双极化天线作为所述第二发射天线单元和所述第二接收天线单元。也就是说，天线系统可包括双极化天线，可仅使用双极化天线中的一个极化方向，也可使用双极化天线中的两个极化方向；并且，在使用双极化天线中的两个极化方向时，双极化天线可为双极化发射天线，也可为双极化接收天线，还可为双极化收发天线。

15、第二方面，本技术提供一种雷达装置，所述雷达装置包括：上述第一方面提供的天线系统；射频芯片，用于与所述天线系统的发射天线和接收天线分别电连接；信号处理器，用于对所述接收天线接收的信号进行处理以获取目标物体的关联信息，所述关联信息包括位置信息、姿态信息、身份信息中的至少一者。

16、在一种可能的实现方式中，所述雷达装置还包括反射件，所述反射件用于增大所述第一极化方向的电磁波和所述第二极化方向的电磁波的幅度差，其中，所述反射件用于进行以下操作中的一者：使所述第一极化方向的电磁波的波束远离所述第二极化方向的电磁波的波束倾斜和/或使所述第二极化方向的电磁波的波束远离所述第一极化方向的电磁波的波束倾斜；使所述第一极化方向的电磁波的波束和所述第二极化方向的电磁波的波束朝向一侧倾斜且倾斜角度不同。

17、在一种可能的实现方式中，所述目标物体为目标人物，所述第一极化方向为水平极化方向，所述第二极化方向为垂直极化方向，所述至少一个第一发射天线单元发射的第一极化方向的电磁波经所述目标人物反射后被所述至少一个第一接收天线单元接收的电磁波信号记为phh，所述至少一个第二发射天线单元发射的第二极化方向的电磁波经所述目标人物反射后被所述至少一个第二接收天线单元接收的电磁波信号记为pvv，delta＝pvv-phh，所述信号处理器用于通过所述至少一个目标人物的delta和/或所述至少一个目标人物的位置变化信息来判断所述至少一个目标人物的身份和姿态中的至少一者，所述位置变化信息包括速度、加速度、位移、时间中的至少一者。

18、在一种可能的实现方式中，对于不同目标人物，所述不同目标人物包括第一目标人物和第二目标人物；所述信号处理器用于：在所述第一目标人物的delta大于所述第二目标人物的delta时，确定所述第一目标人物高于所述第二目标人物；在所述第一目标人物的delta小于所述第二目标人物的delta时，确定所述第一目标人物低于所述第二目标人物；在所述第一目标人物的delta等于所述第二目标人物的delta时，确定所述第一目标人物与所述第二目标人物高度相同；并且，在第一设定时间内，统计所述第一目标人物的delta的第一稳定最大值和所述第二目标人物的delta的第二稳定最大值，所述信号处理器用于：在确定所述第一稳定最大值大于所述第二稳定最大值时，将所述第一目标人物初判为成人，将所述第二目标人物初判为儿童；在确定所述第一稳定最大值小于所述第二稳定最大值时，将所述第一目标人物初判为儿童，将所述第二目标人物初判为成人；和/或，对于同一目标人物，所述信号处理器用于：在delta大于第一设定值时，确定所述目标人物为成人且处于站立状态；在delta小于第二设定值时，确定所述目标人物处于跌倒状态；在delta位于所述第一设定值和所述第二设定值之间时，确定所述目标人物为儿童或确定所述目标人物为成人且处于中间状态，所述中间状态包括坐姿状态、蹲姿状态和爬姿状态中的一者；并且，在第二设定时间内，若所述目标人物的delta发生变化但稳定最大值始终低于所述第一设定值，确定所述目标人物为儿童，若delta出现大于所述第一设定值的情况，确定所述目标人物为成人。

19、第三方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括边框和上述第二方面提供的雷达装置，所述雷达装置的天线系统设置在所述边框处。

20、在一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括：金属件，所述金属件作为所述雷达装置的反射件。

21、在一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括：显示屏幕，所述边框围绕所述显示屏幕设置。

22、第四方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括上述第一方面提供的天线系统；射频芯片，用于与所述天线系统的多个天线阵子分别电连接；信号处理器，用于对所述天线系统接收的信号进行处理。

23、第五方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括上述第一方面提供的天线系统或上述第二方面提供的雷达装置；壳体，所述天线系统设置在所述壳体的内表面、外表面和壳壁内部中的至少一者上，或，所述天线系统的第一支撑板、第二支撑板、电路板和多层pcb作为所述壳体的一部分。

24、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施例部分予以详细说明。