本發(fā)明涉及移動通訊領域，特別是涉及一種gps天線的極化可重構方法、裝置及gps天線。

背景技術：

目前手機終端的gps天線多是采用線極化方式，而gps定位的信號是一種圓極化電磁波，這樣，手機終端的gps線極化天線在理想情況下也會存在3db的損失。這種損失在信號強度比較好的地方能夠接受，但是在某些特殊環(huán)境下，如地下停車場等環(huán)境，此時的gps信號則不能實現(xiàn)定位。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種gps天線的極化可重構方法及極化可重構的gps天線，用以解決現(xiàn)有技術中由于線極化的gps天線在接收gps信號時產(chǎn)生3db的損耗，而導致的gps天線在信號差的地方不能很好進行gps定位的問題。

一方面，本發(fā)明提供一種gps天線的極化可重構方法，包括：

對微帶天線接收的gps信號進行監(jiān)測；

當接收的gps信號低于預設的信號閾值時，觸發(fā)超表面改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為圓極化的輻射方式；

當接收的gps信號高于預設的信號閾值時，觸發(fā)所述超表面改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為線極化的輻射方式；

其中，所述超表面轉(zhuǎn)動連接于所述微帶天線。

優(yōu)選地，所述微帶天線為微帶縫隙天線。

優(yōu)選地，所述超表面包括貼片，以及設置在所述貼片上的多個葉片單元，所述葉片單元在所述貼片上按預定排列規(guī)則周期排布，所述貼片與所述微帶天線可動連接。

優(yōu)選地，所述貼片的形狀和大小與所述微帶天線的形狀和大小相同。

優(yōu)選地，所述葉片單元的對角線距離l1為25-30mm，倒角半徑r為12-16mm，兩個所述葉片單元的中心距離e為18-22mm。

優(yōu)選地，所述葉片單元的對角線距離l1為26.17mm，倒角半徑r為14.5mm，兩個所述葉片單元的中心距離e為19.5mm。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種gps天線的極化可重構裝置，設置在終端中，包括：監(jiān)測部，微帶天線以及轉(zhuǎn)動連接于所述微帶天線的超表面；

所述監(jiān)測部，用于對所述微帶天線接收的gps信號進行監(jiān)測，當接收的gps信號低于預設的信號閾值時，觸發(fā)所述超表面改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為圓極化的輻射方式，當接收的gps信號高于預設的信號閾值時，觸發(fā)所述超表面改變所述微帶天線極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為線極化的輻射方式；

所述超表面，用于在所述監(jiān)測部的觸發(fā)下，改變所述微帶天線的極化方式。

優(yōu)選地，所述微帶天線為微帶縫隙天線。

優(yōu)選地，所述超表面包括貼片，以及設置在所述貼片上的多個葉片單元，所述葉片單元在所述貼片上按預定排列規(guī)則周期排布，所述貼片與所述微帶天線可動連接。

優(yōu)選地，所述葉片單元的對角線距離l1為25-30mm，倒角半徑r為12-16mm，兩個所述葉片單元的中心距離e為18-22mm。

優(yōu)選地，所述葉片單元的對角線距離l1為26.17mm，倒角半徑r為14.5mm，兩個所述葉片單元的中心距離e為19.5mm。

再一方面，本發(fā)明還提供了一種gps天線，該gps天線包括上述任意一種所述的裝置。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明在微帶天線上設置超表面，并通過超表面來改變微帶天線的極化方式，即在gps信號弱時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為圓極化，提高了gps天線接收信號的能力，從而有效解決了現(xiàn)有技術中由于線極化的gps天線在接收gps信號時產(chǎn)生3db的損耗，而導致的gps天線在信號差的地方不能很好進行gps定位的問題。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例一種gps天線的極化可重構方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例微帶天線的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例gps天線的組合示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的超表面的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的超表面的葉片單元的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線左旋圓極化的阻抗特性曲線示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線線極化的阻抗特性曲線示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線線極化的輻射方向示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線圓極化的輻射方向示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例一種gps天線的極化可重構裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

為了解決現(xiàn)有技術中的gps天線在信號差的地方不能很好進行gps定位的問題，本發(fā)明提供了一種gps天線的極化可重構方法、裝置及gps天線，以下結合附圖以及幾個實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

方法實施例

本發(fā)明實施例提供了一種gps天線的極化可重構方法，參見圖1，該方法包括：

s101、對微帶天線接收的gps信號進行監(jiān)測，當接收的gps信號低于預設的信號閾值時，進入步驟s102，否則進入s103；

s102、觸發(fā)超表面5改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為圓極化的輻射方式；

s103、觸發(fā)所述超表面5改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為線極化的輻射方式。

其中，所述超表面5轉(zhuǎn)動連接于所述微帶天線。

本發(fā)明通過超表面5來改變微帶天線的極化方式，使微帶天線能夠?qū)崿F(xiàn)圓極化和線極化之間的極化可重構，即在gps信號弱時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為圓極化，以提高gps天線接收信號的能力，在gps信號強時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為線 極化，以提高gps天線接收信號的帶寬。

也就是說，通過本發(fā)明的方法能夠使微帶天線實現(xiàn)圓極化和線極化之間的極化可重構，從而有效克服了由于線極化gps天線在接收信號時產(chǎn)生3db的損耗而導致的gps天線在信號較弱的地方無法準確定位的問題，

需要說明的是，本發(fā)明實施例所述的預設的信號閾值是根據(jù)實際需要而設定的一個值，具體實施時，本領域的技術人員可以根據(jù)實際需要設置該閾值，當然用戶也可以根據(jù)實際情況而進行更改該信號閾值的大小，以使gps天線能夠更好的滿足用戶的需要。

具體實現(xiàn)原理是，本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)超表面5，使得超表面5改變微帶天線上正交的電磁能量的相位偏移量，當電磁能量的兩個分量的相位偏移達到90°，則實現(xiàn)微帶天線的圓極化，當兩個分量經(jīng)歷相同的路徑，即兩個分量不存在相位差，則實現(xiàn)微帶天線的線極化。

本發(fā)明所述的微帶天線為微帶縫隙天線，圖2是本發(fā)明的微帶天線的結構示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例所述的微帶縫隙天線包括設置在介質(zhì)板1中心上的過孔2，通過該過孔2利用同軸線給帶條3饋電，為了調(diào)節(jié)天線的匹配，在介質(zhì)板1的地板一側(cè)開一條縫隙4。通過調(diào)節(jié)縫隙4的位置和大小能夠使天線達到良好的匹配。縫隙4的寬度為sw，縫隙4的長度為sl，帶條3的寬度為fw，帶條3的長度為fl，帶條3沿其長度方向上超過過孔2圓心的距離為p，帶條3沿其長度方向上超過縫隙4的長度為fy，表1是本發(fā)明實施例的微帶縫隙天線的各個部件之間的尺寸，通過該尺寸可以使本發(fā)明的微帶縫隙天線達到良好的匹配。

表1微帶天線尺寸(mm)

需要說明的是，本發(fā)明實施例所述的帶條3設置在微帶縫隙天線的上表面，而縫隙4設置在微帶縫隙天線的下表面；

或者也可以說，本發(fā)明實施例在微帶縫隙天線的覆銅的表面上設置縫隙4， 并在相對的另一表面上設置帶條3，具體如圖3所示，需要說明的是，縫隙4所在的面是微帶天線的覆銅面。

并且，本發(fā)明實施例在微帶天線上面設置超表面5，超表面5具體如圖3中的標號5所示，本發(fā)明實施例是將超表面5設置在設有帶條一側(cè)的微帶天線上，為了防止有源器件對整個gps天線的電磁干擾，本發(fā)明是通過機械連接的方式將超表面5可轉(zhuǎn)動連接在微帶天線上的，具體的連接方式可以是通過在超表面5的中心設置中心軸，并通過中心軸進行軸連接，等等。

具體實施時，本發(fā)明是通過設置一個中心軸，由該中心軸將微帶天線與超表面5進行連接，并通過該中心軸的轉(zhuǎn)動使超表面5能夠改變與微帶天線之間的位置關系，從而實現(xiàn)改變微帶天線的極化方式的目的。

需要說明的是，上述的中心軸的連接方式，僅僅是本發(fā)明的一個具體的實現(xiàn)連接的例子，本領域的技術人員可以根據(jù)具體的需要來設置其他的連接方式來實現(xiàn)微帶天線與超表面5的連接，并實現(xiàn)對超表面5位置的改變，例如，通過在超表面5的外圍設置一個卡圈，通過卡圈來固定超表面5，以及調(diào)整超表面5的位置。

圖4是本發(fā)明實施例的超表面的結構示意圖，如圖4所示，本發(fā)明實施例所述的超表面5包括貼片51，以及設置在所述貼片51上的多個葉片單元52，所述葉片單元52在所述貼片51上按預定排列規(guī)則周期排布，即，將葉片單元52在所述貼片51上按照預定的規(guī)則進行排列，例如，沿葉片單元52的長徑將其一個挨一個排列，并將一列一列葉片單元52緊密平行排列，需要說明的是，各個葉片單元52之間互相并不接觸，當然，本領域的技術人員也可以根據(jù)需要將葉片單元52設置為其他的排列規(guī)則，只要轉(zhuǎn)動貼片能夠使改變微帶天線的極化方式即可。

所述貼片51與所述微帶天線可動連接。本發(fā)明的所述貼片51的形狀和大小與所述微帶天線的形狀和大小相同。本發(fā)明實施例的貼片51正面覆蓋這種葉片金屬周期結構，貼片51背面不覆蓋任何金屬材質(zhì)。由圖4可知，本發(fā)明的葉 片單元52在貼片51上周期排布，排布組成和微帶天線大小相同的圓形貼片51，需要說明的是，本發(fā)明所述的該葉片單元52為金屬。

圖5是本發(fā)明實施例的超表面5的葉片單元52的結構示意圖，如圖5所示，本發(fā)明實施例中的葉片單元52為樹葉形狀，并沿對角線兩邊對稱設置。由于倒角的大小會影響天線的圓極化時候的軸比大小，而葉片單元52之間的間隔和葉片單元52本身的大小會對整個天線的工作頻段造成直接的影響，所以本發(fā)明設計葉片結構的對角線距離l1為25-30mm，倒角半徑r為12-16mm，兩個所述葉片單元52的中心距離e為18-22mm。

具體實施時，本發(fā)明通過將葉片單元52的對角線距離l1為26.17mm，倒角半徑r為14.5mm，兩個所述葉片單元52的中心距離e為19.5mm。

具體來說，本發(fā)明實施例是將超表面5緊密覆蓋在微帶天線的上方。當超表面5沿著其自身的圓心旋轉(zhuǎn)的時候，超表面5和微帶天線的相對位置會發(fā)生變化。這種相對位置的變化會引起微帶天線的極化方式發(fā)生變化。按照圖4所示的旋轉(zhuǎn)角度。微帶天線能夠分別實現(xiàn)左旋圓極化，線極化，右旋圓極化之間的極化可重構。即，當葉片單元52的長軸和短軸與微帶天線的縫隙4平行(或者也可以說是與縫隙4重合)時，則可實現(xiàn)線極化，即當圖4中的b軸和d軸與微帶天線的縫隙4平行時，可實現(xiàn)線極化，當c軸與微帶天線的縫隙4平行時，可實現(xiàn)左旋圓極化，當a軸與微帶天線的縫隙4平行時，可實現(xiàn)右旋圓極化。具體實現(xiàn)原理是：通過旋轉(zhuǎn)超表面5，使得超表面5上的葉片單元52改變微帶天線的上正交的電磁能量的兩個分量的相位偏移量，當電磁能量的兩個分量的相位偏移達到90°，則實現(xiàn)微帶天線的圓極化；當兩個分量經(jīng)歷相同的路徑，即兩個分量不存在相位差，則實現(xiàn)微帶天線的線極化。

具體應用時，當監(jiān)測到接收的gps信號低于預設的信號閾值時，使超表面5中的葉片單元52的對角線與帶條3呈45度夾角或者135度夾角，即實現(xiàn)微帶天線的左旋圓極化或者右旋圓極化，以提高gps天線接收信號的能力，而當gps信號高于預設的信號閾值時，使超表面5中的葉片單元52的對角線與帶條3平 行或者垂直，即使微帶天線線極化，以提高gps天線接收信號的帶寬。

圖6是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線左旋圓極化的阻抗特性曲線示意圖，如圖6可知，本發(fā)明的gps天線的損耗s11小于-8db的頻帶達到了1ghz，而目前本領域僅要求手機天線的s11＜-5db，可見本發(fā)明的天線在高頻段能夠很好的滿足匹配要求。

圖7是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線線極化的阻抗特性曲線示意圖，如圖7所示，在高頻段，阻抗s11＜-5db的帶寬也達到了0.8ghz，并且諧振深度更深。可見本發(fā)明的極化可重構天線實現(xiàn)線極化時候的阻抗特性更加理想，匹配更理想。

如果再將上面的超表面5旋轉(zhuǎn)45°，則能夠?qū)崿F(xiàn)右旋圓極化輻射。由于本發(fā)明提出的天線結構和超表面5結構具有很好的對稱性。所以左旋圓極化和右旋圓極化的阻抗特性是完全一致的，因此在此不再詳細進行贅述。

圖8是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線線極化的輻射方向示意圖，圖9是本發(fā)明實施例的極化可重構的gps天線圓極化的輻射方向示意圖，從圖8和圖9中可看出，本發(fā)明的天線在圓極化和線極化時候的輻射方向圖的增益都很高，達到了7db以上。

從以上幾個角度分析可知，此種基于超表面5的可重構微帶天線在實現(xiàn)圓極化和線極化的轉(zhuǎn)變過程中能夠?qū)崿F(xiàn)很高的帶寬。同時輻射增益很大。更為重要的一點是此種極化可重構的實現(xiàn)并不引入有源器件，這樣也就不會對系統(tǒng)中其他的電路部分造成電磁干擾，從而簡化了電磁兼容方面的工作。

裝置實施例

本發(fā)明實施例提供了一種gps天線的極化可重構裝置，參見圖10，該裝置包括監(jiān)測部，微帶天線以及轉(zhuǎn)動連接于所述微帶天線的超表面5；

所述監(jiān)測部，用于對所述微帶天線接收的gps信號進行監(jiān)測，當接收的gps信號低于預設的信號閾值時，觸發(fā)所述超表面5改變所述微帶天線的極化方式， 使所述微帶天線轉(zhuǎn)為圓極化的輻射方式，當接收的gps信號高于預設的信號閾值時，觸發(fā)所述超表面5改變所述微帶天線的極化方式，使所述微帶天線轉(zhuǎn)為線極化的輻射方式；

所述超表面5，用于在所述監(jiān)測部的觸發(fā)下，改變所述微帶天線的極化方式。

本發(fā)明通過超表面5來改變微帶天線的極化方式，使微帶天線能夠?qū)崿F(xiàn)圓極化和線極化之間的極化可重構，即在gps信號弱時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為圓極化，以提高gps天線接收信號的能力，在gps信號強時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為線極化，以提高gps天線接收信號的帶寬。

也就是說，通過本發(fā)明的方法能夠使微帶天線實現(xiàn)圓極化和線極化之間的極化可重構，從而有效克服了由于線極化gps天線在接收信號時產(chǎn)生3db的損耗而導致的gps天線在信號較弱的地方無法準確定位的問題，

需要說明的是，本發(fā)明實施例所述的預設的信號閾值是根據(jù)實際需要而設定的一個值，具體實施時，本領域的技術人員可以根據(jù)實際需要設置該閾值，當然用戶也可以根據(jù)實際情況而進行更改該信號閾值的大小，以使gps天線能夠更好的滿足用戶的需要。

具體實現(xiàn)原理是，本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)超表面5，使得超表面5改變微帶天線上正交的電磁能量的相位偏移量，當電磁能量的兩個分量的相位偏移達到90°，則實現(xiàn)微帶天線的圓極化，當兩個分量經(jīng)歷相同的路徑，即兩個分量不存在相位差，則實現(xiàn)微帶天線的線極化。

本發(fā)明所述的微帶天線為微帶縫隙天線，圖2是本發(fā)明的微帶天線的結構示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例所述的微帶縫隙天線包括設置在介質(zhì)板1中心上的過孔2，通過該過孔2利用同軸線給帶條3饋電，為了調(diào)節(jié)天線的匹配，在介質(zhì)板1的地板一側(cè)開一條縫隙4。通過調(diào)節(jié)縫隙4的位置和大小能夠使天線達到良好的匹配。表1是本發(fā)明實施例的微帶縫隙天線的具體尺寸，如表1所示，通過該尺寸的配合，可得到良好匹配性能的微帶縫隙天線。

表1微帶天線尺寸(mm)

圖4是本發(fā)明實施例的超表面的結構示意圖，如圖4所示，本發(fā)明實施例所述的超表面5包括貼片51，以及設置在所述貼片上的多個葉片單元52，所述葉片單元52在所述貼片51上按預定排列規(guī)則進行周期排布，所述貼片51與所述微帶天線可動連接。本發(fā)明的所述貼片的形狀和大小與所述微帶天線的形狀和大小相同。本發(fā)明實施例的貼片51正面覆蓋這種葉片金屬周期結構，貼片51背面不覆蓋任何金屬材質(zhì)。由圖4可知，本發(fā)明的葉片單元52在貼片51上周期排布，排布組成和微帶天線大小相同的圓形貼片51，需要說明的是，本發(fā)明所述的該葉片單元52為金屬。

圖5是本發(fā)明實施例的超表面5的葉片單元52的結構示意圖，如圖5所示，本發(fā)明實施例中的葉片單元52為樹葉形狀，并沿對角線兩邊對稱設置。由于倒角的大小會影響天線的圓極化時候的軸比大小，而葉片單元52之間的間隔和葉片單元52本身的大小會對整個天線的工作頻段造成直接的影響，所以本發(fā)明設計葉片結構的對角線距離l1為25-30mm，倒角半徑r為12-16mm，兩個所述葉片單元52的中心距離e為18-22mm。

具體實施時，本發(fā)明通過將葉片單元52的對角線距離l1為26.17mm，倒角半徑r為14.5mm，兩個所述葉片單元52的中心距離e為19.5mm。

具體來說，本發(fā)明實施例的微帶天線是將超表面5緊密覆蓋在微帶天線的上方。當超表面沿著超表面5的圓心旋轉(zhuǎn)的時候，超表面5和微帶天線的相對位置會發(fā)生變化。這種相對位置的變化會引起微帶天線的極化方式發(fā)生變化。按照圖4所示的旋轉(zhuǎn)角度。下層微帶天線能夠分別實現(xiàn)左旋圓極化，線極化，右旋圓極化之間的極化可重構。具體實現(xiàn)原理是：通過旋轉(zhuǎn)超表面5，使得超表面5上的葉片單元52改變微帶天線的上正交的電磁能量的兩個分量的相位偏移量，當電磁能量的兩個分量的相位偏移達到90°，則實現(xiàn)微帶天線的圓極化；當兩個分量經(jīng)歷相同的路徑，即兩個分量不存在相位差，則實現(xiàn)微帶天線的線 極化。

本發(fā)明裝置實施例的相關部分可參照方法實施例部分進行理解，在此不再贅述。

終端實施例

本發(fā)明實施例提供了一種gps天線，該gps天線包括裝置實施例中所述的任意一種裝置，本發(fā)明實施例所述的gps天線可以應用到手機等各種具有gps定位功能的終端上。

本發(fā)明實施例中的相關內(nèi)容可參照裝置實施例和方法實施例部分進行理解，在此不再贅述。

本發(fā)明至少能夠帶來以下的有益效果：

本發(fā)明在微帶天線上設置超表面，并通過超表面來改變微帶天線的極化方式，即在gps信號弱時，將微帶天線轉(zhuǎn)換為圓極化，提高了gps天線接收信號的能力，從而有效解決了現(xiàn)有技術中由于線極化的gps天線在接收gps信號時產(chǎn)生3db的損耗，而導致的gps天線在信號差的地方不能很好進行gps定位的問題。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。