基于双磁偶极子天线谐振耦合的无线定向方法

1.本技术涉及无线测向技术领域，特别是涉及一种基于双磁偶极子天线谐振耦合的无线定向方法。


背景技术：

2.无线电测向技术是依据电磁波传播特性，使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。
3.传统的无线电测向需要利用阵列化的天线来测量，其通过复杂的信号处理电路过程来计算各天线之间的相位差，以此计算无线信号的入射角度，从而确定电磁波的入射方向，但是，传统的无线电测向技术计算过程较为复杂，导致无线电测向过程功耗较高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于双磁偶极子天线谐振耦合的无线定向方法，能够降低计算电磁波信号的入射方向时的功耗。
5.第一方面，本技术提供了一种信号入射方向确定方法，应用于磁偶极子天线对，磁偶极子天线对中各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各磁偶极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用；该方法包括：
6.获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；
7.根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
8.在其中一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
9.在其中一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流；
10.感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
11.在其中一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；
12.谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
13.在其中一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；
14.检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
15.在其中一个实施例中，根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向，包括：
16.获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值；
17.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
18.在其中一个实施例中，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向，包括：
19.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；
20.根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
21.第二方面，本技术实施例提供一种信号入射方向装置，该装置包括：
22.电压获取模块，用于获取磁偶极子天线对中各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各各磁偶极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用；
23.方向确定模块，用于根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
24.第三方面，本技术实施例提供一种处理设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，该处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一实施例提供的方法的步骤。
25.第四方面，本技术实施例提供一种电子系统，该电子系统包括第三方面的处理设备和磁偶极子天线对；该处理设备用于执行实现上述第一方面任一实施例提供的方法的步骤。
26.第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一实施例提供的方法的步骤。
27.第六方面，本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一实施例提供的方法的步骤。
28.上述基于双磁偶极子天线谐振耦合的无线定向方法，应用于磁偶极子天线对，磁偶极子天线对中各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各磁偶极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用，首先获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压，然后根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。该方法中通过将各磁偶极子天线进行相位配置后，只需要获取各磁偶极子天线在入射电磁波和各磁偶极子天线的耦合作用下，得到各磁偶极子天线的直流输出电压，然后根据各磁偶极子天线的直流输出电压，就能够直接得到入射电磁波的入射方向，该方法降低了传统技术中计算电磁波的入射方向时的复杂度，以此减小了无线电测向过程中的功耗。
附图说明
29.图1为一个实施例中信号入射方向确定方法的应用环境图；
30.图2为一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
31.图3为一个实施例中信号入射方向确定方法的结构示意图；
32.图4为另一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
33.图5为一个实施例中磁偶极子天线的结构示意图；
34.图6为另一个实施例中磁偶极子天线的结构示意图；
35.图7为另一个实施例中磁偶极子天线的结构示意图；
36.图8为另一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
37.图9为另一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
38.图10为一个实施例中电压差值随入射角度的变化示意图；
39.图11为另一个实施例中信号入射方向确定方法的应用示意图；
40.图12为另一个实施例中磁偶极子天线的结构示意图；
41.图13为另一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
42.图14为一个实施例中信号入射方向确定方法的仿真示意图；
43.图15为另一个实施例中信号入射方向确定方法的仿真示意图；
44.图16为另一个实施例中信号入射方向确定方法的仿真示意图；
45.图17为另一个实施例中信号入射方向确定方法的流程示意图；
46.图18为一个实施例中信号入射方向装置的结构框图；
47.图19为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
48.附图标记说明：
49.wifi发射天线
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101；
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耦合单元
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103；
50.谐振单元
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104；
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介质基板
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105；
51.检波电路
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106；
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负载
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107；
52.地线
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108；
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能量整合电路
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201；
53.第一磁偶极子天线
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301；
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第二磁偶极子天线2
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302；
54.入射电磁波
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303。
具体实施方式
55.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
56.本技术实施例提供的信号入射方向确定方法可如图1所示的应用环境中。其中，磁偶极子天线对与处理设备进行通信。其中，磁偶极子天线包括多个磁偶极子天线，磁偶极子天线为接收电磁波信号的能量采集天线。
57.本技术实施例提供一种基于双磁偶极子天线谐振耦合的无线定向方法，能够降低计算电磁波信号的入射方向时的功耗。
58.下面将通过实施例并结合附图具体地对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
59.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
60.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种信号入射方向确定方法，本实施例涉及的是获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压，并根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向的具体过程。该实施例包括以下步骤：
61.s201，获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压。
62.本技术实施例是基于图1所示的磁偶极子天线对实现的，其中，在上述图1中，磁偶极子天线对中各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各磁偶极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用。其中，磁偶极子天线是能够接收入射电磁波，在入射电磁波的作用下产生电能的能量采集天线。
63.因此，在计算入射电磁波303的入射方向时，首先配置两个或多个磁偶极子天线之间的相位关系，使各磁偶极子天线在入射电磁波303的作用下产生耦合作用，各磁偶极子天线的谐振强度与入射电磁波303的入射方向有关。
64.可选地，配置各磁偶极子天线的相位关系可以是将各磁偶极子天线平行放置。
65.配置好各磁偶极子天线的相位关系后，针对任一磁偶极子天线，该磁偶极子天线在入射电磁波303的作用下，并与其他磁偶极子天线之间产生电磁强耦合作用，使该磁偶极子天线在其他磁偶极子天线的耦合作用下得到直流输出电压；直流输出电压即为磁偶极子天线在入射电磁波303和其他磁偶极子天线的耦合作用下得到的电能；相同的原理，能够得到各磁偶极子天线的直流输出电压。
66.需要说明的是，可以将磁偶极子天线对中的各磁偶极子天线配置于临界耦合状态；能够保证在磁偶极子天线对处于临界耦合状态时，各磁偶极子天线输出的电压更为准确。
67.s202，根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
68.基于上述得到的各磁偶极子天线的直流输出电压，能够得到入射电磁波303的入射方向，可选地，可以通过预设的神经网络模型的方式得到入射电磁波303的入射方向，具体地，将各磁偶极子天线的直流输出电压输入至预设的神经网络模型中，通过神经网络模型的分析，得到入射电磁波303的入射方向；需要说明的是，神经网络模型为预先训练好的模型，将预先训练好的模型设置于处理设备内，用于根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
69.上述信号入射方法中，应用于磁偶极子天线对，磁偶极子天线对中各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各磁偶极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用，首先获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压，然后根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。该方法中通过将各磁偶极子天线进行相位配置后，只需要获取各磁偶极子天线在入射电磁波和各磁偶极子天线的耦合作用下，得到各磁偶极子天线的直流输出电压，然后根据各磁偶极子天线的直流输出电压，就能够直接得到入射电磁波的入射方向，该方法降低了传统技术中计算电磁波的入射方向时的复杂度，以此减小了无线电测向过程中的功耗。
70.在一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
71.如图3所示，图3为磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置的示意图，背向平行放置表示两个磁偶极子天线平行放置，且相对旋转180
°
，可选地，两磁偶极子天线之间相互间隔9mm，形成耦合磁偶极子天线对；其中，301和302表示两个背向平行放置的磁偶极子天线，301为第一磁偶极子天线，302为第二磁偶极子天线。303为入射电磁波；需要说明的是，图3中示意的301和303仅是为了示意出301和302的相对位置；第一磁偶极子天线301和第二磁偶极子天线302中的第一和第二仅是为了区分两个磁偶极子天线，并没有先
后顺序之分。
72.需要说明的是，各磁偶极子天线之间在相隔预设距离时，各磁偶极子天线之间产生耦合作用，能够形成强耦合磁偶极子天线对，其中，预设距离可以通过多次仿真实验仿真得到。
73.在一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；如图4所示，该实施例包括以下步骤：
74.s401，谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流。
75.入射电磁波303为某个频率的射频信号，来自wifi路由器、手机信号基站等。
76.因此，使谐振单元104匹配入射电磁波的频率，即谐振单元104的频率与入射电磁波303的频率相同，在入射电磁波303的作用下产生磁偶极子谐振；然后，耦合单元103能够与谐振单元104发生强耦合作用，因此，在入射电磁波303的作用下，耦合单元103与谐振单元104之间能够产生耦合作用后，得到感应交变电流。
77.可选地，谐振单元104可以是磁偶极子谐振单元，耦合单元103可以是耦合线圈。
78.s402，感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
79.能量整合电路201能够根据感应交变电流产生电能，因此，将能量整合电路201与耦合单元103连接，将耦合单元103和谐振单元104之间产生耦合作用后产生感应交变电流经过能量整合电路201，得到直流输出电压。
80.上述信号入射方向确定方法，谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和磁偶极子谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流，感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。该方法中，直接在入射电磁波的作用下，通过谐振单元、耦合单元和能量整合电流的作用下，得到直流输出电压，极大地减小了系统的功耗。
81.在一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
82.在设计磁偶极子天线时，会将磁偶极子天线设置在介质基板105上，且设置的方式是以印制线路板(印制线路板，pcb)加工的方式将磁偶极子天线加工在介质基板105上的，介质基板105的厚度远小于波长。
83.可选地，介质基板105可以是印制电路板，其中，覆铜箔层压板(简称覆箔板)是制造印制电路板的基板材料，它除用作支撑各种元器件外，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。
84.如图5所示，图5为磁偶极子天线设置在介质基板105上的示意图，谐振单元104与耦合单元103存在耦合关系，且两者均为开口结构，两者共同构成了双开口谐振结构，并且，耦合单元103与能量整合电路201连接。其中，谐振单元104用于在入射电磁波303的作用下产生谐振，然后谐振单元104与耦合单元103发生耦合产生交变电流，能量整合电路201与耦合线圈103连接，并将耦合单元103产生的交变电流转换为直流输出电压。
85.其中，谐振单元104与耦合单元103可以为半开口结构，需要说明的是，图5中的谐振单元104与耦合单元103的大小、开口位置和结构的形状在本技术实施例中并不限定，图5
中谐振单元104与耦合单元103大小不同、结构为长方形半开口结构以及开口位置仅仅为了示意。
86.图5中谐振单元104与耦合单元103在介质基板105的同一侧，实际应用中，谐振单元104和耦合单元103也可以在介质基板105的不同侧；并且，能量整合电路201与耦合单元103相连，但是，能量整合电路201和耦合单元103可以在介质基板105的同一侧，也可以在介质基板105的不同侧；谐振单元104和耦合单元103均为一侧开口的环形结构，开口的大小不做限定，根据实际应用进行设置，可选地，谐振单元104和耦合单元103可以为正方形开口环、长方形开口环或圆形开口环。
87.可选地，谐振单元104可以是磁偶极子谐振单元，耦合单元103可以是耦合线圈。
88.谐振单元104和耦合单元103均为半开口结构，其共同构成双开口谐振结构，双开口谐振结构可以是双层开口谐振环(split-ring resonator，srr)结构，srr结构是一种折叠结构，可以在相同工作频率条件下减小天线所占的总体面积。
89.需要说明的是，srr结构作为一种典型的超材料单元基本结构，具有深亚波长尺寸。srr结构可以在入射电磁波磁性分量的激发下产生回路电流，并且能够在有限的空间内将金属导体折叠和盘绕起来，实现电小型天线的设计。
90.可选地，对于2.4ghz工作频率，天线尺寸≤10mm
×
10mm，即天线尺寸≤0.08λ，λ为波长，使得天线结构能够满足微系统与微型化物联网节点对于电小天线的需求。
91.在一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
92.磁偶极子天线上均放置检波电路，用于将入射电磁波转换成直流电压信号。
93.如图6所示，能量整合电路201包括检波电路106和负载107，检波电路106的第一端与耦合单元103的开口端的第一侧连接，检波电路106的第二端与负载107的第一端连接，负载107的第二端与检波电路106的第三端连接，检波电路106的第四端与耦合单元103的开口端的第二侧连接。
94.并且，如图7所示，图7中检波电路106包括第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，其中，a为第一电容，b为第一二极管，c为第二电容，d为第二二极管，其中，第一电容a与第一二极管b串联设置，第一电容a与第二二极管d串联设置，第二二极管d与第二电容c并联设置，且第二电容c与第一二极管b串联设置，且第一电容a通过第一二极管b与第二电容c连接，即第一二极管b在第一电容a和第二电容c的中间设置。并且，负载107与第一电容a和第一二极管b串联，与第二电容c并联设置。
95.具体地，第一电容a的第一端与耦合单元103开口端的第一侧连接，第一电容a的第二端与第一二极管b的正极连接，第一电容a的第二端与第二二极管d的负极连接，第一二极管b的负极与第二电容c的第一端连接，第二二极管d与第二电容c并联，第二电容c的第二端与耦合单元103开口端的第二侧连接，第二电容c与负载107并联，负载107的第一端与第一二极管b的负极连接，负载107的第二端与第二电容c的第二端连接。
96.检波电路106还与系统地线108相连，具体地，第二电容c的第二端和第二二极管d的正极均与系统地线108连接；系统地线108和负载107也设置在介质基板105上。
97.请继续参见图7，检波电路106与耦合线圈103相连，入射电磁波303在谐振单元104中引起谐振，从而引起耦合线圈103中的感应交变电流，在耦合线圈103两端产生交变电压，经过第一电容a、第二电容c、第一二极管b和第二二极管d组成的检波电路106，产生直流输出电压。
98.图7中还包括wifi发射天线101，wifi发射天线101能够发出入射电磁波303。
99.在一个实施例中，如图8所示，根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波303的入射方向，包括以下步骤：
100.s801，获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值。
101.基于上述各磁偶极子天线中各检波电路106的直流输出电压，确定各磁偶极子天线的直流输出电压的差值。可选地，确定各磁偶极子天线的直流输出电压的差值，获取的可以是两两之间的电压差值。例如，若磁偶极子天线为两个，即磁偶极子天线1和磁偶极子天线2，则计算磁偶极子天线1和磁偶极子天线2的电压差值；若磁偶极子天线有三个，即磁偶极子天线1、磁偶极子天线2和磁偶极子天线3，则计算磁偶极子天线1和磁偶极子天线2的电压差值，计算磁偶极子天线1和磁偶极子天线3的电压差值，计算磁偶极子天线2和磁偶极子天线3的电压差值。
102.s802，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
103.基于上述得到的各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波303的入射方向，即可根据预设的方向确定模型确定入射电磁波303的入射方向，具体地，将各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值作为方向确定模型的输入，通过方向确定模型的分析，得到入射电磁波303的入射方向。
104.上述信号入射方向，获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。该方法中。该方法中，通过各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，即可确定入射电磁波的入射方向，降低了计算的复杂度，以此减小了系统的功率消耗。
105.在一个实施例中，如图9所示，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向，包括以下步骤：
106.s901，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角。
107.如图10所示，根据预设的入射角度与电压差值的线性关系，确定磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值对应的入射角度；图10可以根据仿真试验，首先确定入射角度与电压差值的关系，具体地，首先将wifi发射天线101与磁偶极子天线对的距离固定，通过改变wifi发射天线101的入射电磁波303的入射角度，通过仿真与实验得到在不同的入射角度下的电压差值，然后将不同的入射角度下的电压差值进行拟合，得到拟合曲线，即入射角度与电压差值之间的变化关系。
108.首先，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，将各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值计算平均差值，然后在图10中的电压差值与入射角度的线性关系，确定入射电磁波303的入射角度，例如，平均差值为20，则入射电磁波的入射角度为46
°
。并且，该入射角度为电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角。
109.如图11所示，图11中303表示入射电磁波，301和302表示两个磁偶极子天线，其中θ为入射电磁波的入射角度。
110.s902，根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
111.根据入射电磁波303的入射角度，并结合各磁偶极子天线的位置，即可确定入射电磁波303的入射方向。
112.上述信号入射方向确定方法，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。该方法中，根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，即可确定入射电磁波的入射方向，降低了计算无线测向的复杂度，减小了系统的功耗。
113.在一个实施例中，如图12所示，图12为单个微型化磁偶极子天线的结构示意图，其中，303为入射电磁波，谐振单元104和耦合单元103在介质基板105同一侧，107为电路负载，108为系统的地线，谐振单元104、耦合单元103、检波电路106、负载107和地线108均设置在介质基板105上；d为耦合单元103的边长，d2为谐振单元104的边长，w为耦合单元103的宽，w2为谐振单元103的宽。
114.在一个实施例中，如图13所示，图13为根据两个磁偶极子天线得到入射方向的流程示意图，本实施例用于二维面内无线电测角的耦合双磁偶极子天线。其中，303为入射电磁波，磁偶极子天线1和磁偶极子天线2为两个相同的磁偶极子天线。其中，磁偶极子谐振天线1包括谐振单元1和耦合单元1，磁偶极子谐振天线2包括谐振单元2和耦合单元2；首先在入射电磁波303的作用下，磁偶极子谐振天线1和磁偶极子谐振天线2相互耦合，得到第一交变电流和第二交变电流，第一交变电流对应磁偶极子天线1，第二交变电流对应磁偶极子天线2，第一交变电流和第二交变电流分别经过对应的检波电路106，检波电路106进行信号处理，得到直流输出电压，计算直流输出电压两者的差值，根据直流输出电压的差值，得到入射角度，即入射方向；其中，入射角度与两个磁偶极子天线的两个直流输出电压的差值基本呈线性关系。因此可以用来对入射电磁波的入射角度进行计算。
115.当入射电磁波303的入射方向与磁偶极子天线对中轴线存在一定的夹角时，两个磁偶极子天线会形成不同的电压输出，通过输出计算二者的直流电压差可以得到入射电磁波303与两个天线中轴线的夹角。能够实现利用小尺寸、深亚波长的天线结构和简单的电路结构实现入射电磁波303的入射方向的精准确定。因此，仅需测量两个天线检波电路的直流输出电压就能确定入射角度，实现小型化集成化的无线电测向模块，支撑微系统和微型化物联网节点。
116.可选地，利用两个磁偶极子天线组成体积约为1cm
×
1cm
×
1cm的立方体结构，不需复杂的相位测量电路。利用直流检波信号的差值即可测量入射角度，并且可以实现无线能量采集与无线电测向双重供能，支撑多功能微系统和微型化物联网节点。
117.以两个磁偶极子天线为例，入射电磁波303的信号发射方向相对于磁偶极子天线对中轴线的夹角为θ，当θ从0
°
变化到180
°
时，两个磁偶极子天线的输出将发生变化。
118.在一个实施例中，利用商业仿真软件cst2020进行仿真，两个磁偶极子天线的传输系数s21随入射电磁波的信号入射角度θ进行仿真计算，wifi天线401发射的入射电磁波频率为2.4ghz。如图14所示，当θ为0
°
时，磁偶极子天线301的输出强，磁偶极子天线302的输出
几乎为0；如图15所示，当θ为90
°
时，磁偶极子天线301与磁偶极子天线302的输出几乎相等；如图16所示，当θ为180
°
时，磁偶极子天线302的输出强，磁偶极子天线301的输出几乎为0，因此两个磁偶极子天线的输出强度与入射电磁波303的入射角度相关。
119.需要说明的是，本技术实施例中的应用场景仅仅用于举例，既不限制方法与应用之间的对应关系，也不将其他的具体方法和应用场景排除在外。
120.在一个实施例中，如图17所示，以磁偶极子天线对包括第一磁偶极子天线和第二磁偶极子天线、第一磁偶极子天线包括第一磁偶极子谐振单元、第一耦合线圈、第一检波电路，第二磁偶极子天线包括第二磁偶极子谐振单元、第二耦合线圈、第二检波电路为例，该实施例包括：
121.s1701，第一磁偶极子天线中的第一磁偶极子谐振单元在入射电磁波的作用下产生第一磁偶极子谐振。
122.s1702，第一耦合线圈和第一磁偶极子谐振单元的第一磁偶极子谐振发生耦合作用，产生第一交变电流。
123.s1703，第一交变电流经过第一检波电路转换后，得到第一直流输出电压。
124.s1704，第二磁偶极子天线中的第二磁偶极子谐振单元在入射电磁波的作用下产生第二磁偶极子谐振。
125.s1705，第二耦合线圈和第二磁偶极子谐振单元的第二磁偶极子谐振发生耦合作用，产生第二交变电流。
126.s1706，第二交变电流经过第二检波电路转换后，得到第二直流输出电压。
127.s1707，计算第一直流输出电压和第二直流输出电压的差值，得到电压差值。
128.s1708，根据电压差值与入射角度的线性关系，得到电压差值对应的入射角度，即入射电磁波的入射方向。
129.本实施例提供的信号入射方向确定方法中各步骤，其实现原理和技术效果与前面各信号入射方向确定方法实施例中类似，在此不再赘述。
130.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
131.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的信号入射方向确定方法的信号入射方向装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个信号入射方向装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于信号入射方向确定方法的限定，在此不再赘述。
132.在一个实施例中，如图18所示，提供了一种信号入射方向装置1800，包括：电压获取模块1801和方向确定模块1802，其中：
133.电压获取模块1801，用于获取磁偶极子天线对中各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；各磁偶极子天线之间的相位关系为基于预设配置方式配置的，且各各磁偶
极子天线在入射电磁波作用下产生耦合作用；
134.方向确定模块1802，用于根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
135.在一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
136.在一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流；感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
137.在一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
138.在一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
139.在一个实施例中，方向确定模块1802包括：
140.差值获取单元，用于获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值；
141.方向确定单元，用于根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
142.在一个实施例中，方向确定单元包括：
143.角度确定子单元，用于根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；
144.方向确定子单元，用于根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
145.上述信号入射方向装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
146.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图19所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、移动蜂窝网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种信号入射方向确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
147.本领域技术人员可以理解，图19中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设
备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
148.在一个实施例中，提供了一种处理设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
149.获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；
150.根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
151.在一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
152.在一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
153.谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流；
154.感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
155.在一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
156.在一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
157.在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
158.获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值；
159.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
160.在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
161.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；
162.根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
163.上述实施例提供的一种处理设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
164.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
165.获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；
166.根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
167.在一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
168.在一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
169.谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流；
170.感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
171.在一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
172.在一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
173.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
174.获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值；
175.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
176.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
177.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；
178.根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
179.上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
180.在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
181.获取各磁偶极子天线在耦合作用下的直流输出电压；
182.根据各磁偶极子天线的直流输出电压，确定入射电磁波的入射方向。
183.在一个实施例中，磁偶极子天线对中两个磁偶极子天线之间背向平行放置，且各磁偶极子天线之间相隔预设距离。
184.在一个实施例中，每个磁偶极子天线包括谐振单元、耦合单元和能量整合电路；计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
185.谐振单元在入射电磁波的作用下产生磁偶极子谐振，且耦合单元和谐振单元之间产生耦合作用后形成感应交变电流；
186.感应交变电流经由能量整合电路后被转换为直流输出电压。
187.在一个实施例中，谐振单元、耦合单元和能量整合电路均位于介质基板上；谐振单元和耦合单元存在耦合关系，且谐振单元和耦合单元共同构成双开口谐振结构；耦合单元与能量整合电路连接。
188.在一个实施例中，能量整合电路包括检波电路和负载；检波电路的第一端与耦合单元的开口端的第一侧连接，检波电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与检波电路的第三端连接，检波电路的第四端与耦合单元的开口端的第二侧连接；检波电路用于将耦合单元输出的感应交变电流转换为直流电压信号，以对负载供电。
189.在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
190.获取各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值；
191.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射方向。
192.在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
193.根据各磁偶极子天线的直流输出电压之间的差值，确定入射电磁波的入射角度，
入射电磁波的入射角度表示电磁波发射天线与磁偶极子天线对中轴线的夹角；
194.根据入射电磁波的入射角度，确定入射电磁波的入射方向。
195.上述实施例提供的一种计算机程序产品，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
196.需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
197.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
198.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
199.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。