一種柔性gps智能穿戴設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于帶有GPS功能的穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS功能應(yīng)用到了越來越廣泛的領(lǐng)域，無論是軍工還是民用都離不開GPS的信息傳輸。顯而易見，除了傳統(tǒng)的各種移動(dòng)終端，如手機(jī)、電腦等常用設(shè)備，穿戴設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用將日漸明顯，并由于穿戴設(shè)備對(duì)于人的便捷性等先天優(yōu)勢(shì)，其GPS性能也將發(fā)揮極為重要的作用。
[0003]一般來說，可穿戴式系統(tǒng)沒有平展型天線表面，因此，天線即使被頻繁彎曲也必需保證其應(yīng)有的功能，因此可編織性的小型化柔性GPS天線設(shè)計(jì)值得期待。
[0004]與傳統(tǒng)移動(dòng)終端如智能手機(jī)不同，常用的穿戴設(shè)備之一，如手表的做工的精細(xì)度和集成性都要遠(yuǎn)高于智能手機(jī)，而GPS的放置就顯得尤為重要。對(duì)于影響GPS性能主要是兩部分，一個(gè)是智能手表的金屬后蓋，一個(gè)是與人體接觸，人體對(duì)天線部分的干擾和金屬的屏蔽達(dá)到了 8-10dBm的衰減。
[0005]關(guān)于GPS智能手表的專利文獻(xiàn)，如日本特開2000-138607號(hào)公報(bào)和日本特許第4044898號(hào)公報(bào)等。在日本特開2000-138607號(hào)公報(bào)專利或日本特許第4044898號(hào)公報(bào)專利所記載的手表中，容納天線的部位形成為可從外部看到的突起，因此導(dǎo)致裝飾性及安裝性下降，在使用便利性方面也存在問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種柔性GPS智能穿戴設(shè)備，既滿足了美觀上的要求，又使人體對(duì)天線部分的干擾降到最低，同時(shí)應(yīng)用廣泛，不受穿戴設(shè)備的形狀和穿戴的部位限制。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0008]一種柔性GPS智能穿戴設(shè)備，包括穿戴設(shè)備主體和GPS模塊，其特點(diǎn)在于，GPS模塊中的GPS天線為貼片天線、雙波段天線、電磁帶隙天線或編織材料天線，所述的GPS天線與所述穿戴部件上的金屬部件之間有合適的距離。
[0009]進(jìn)一步的，上述柔性GPS智能穿戴設(shè)備，所述的穿戴設(shè)備可以是手表、衣帽、背包、鞋子等。GPS天線最好設(shè)置于穿戴設(shè)備彎曲度和平展度相對(duì)較高又不影響微波接收的部位，如手表的表鏈或表帶靠近表盤的位置、衣帽上有相對(duì)固定形狀的邊緣位置、背包的上部、鞋子的鞋幫等部位，以減少天線彎曲的程度。
[0010]進(jìn)一步的上述柔性GPS智能穿戴設(shè)備，GPS天線優(yōu)選電磁帶隙天線或編織材料天線。更進(jìn)一步的，GPS天線為一種橢圓極化天線，當(dāng)天線沿著長(zhǎng)軸方向彎曲時(shí)，其結(jié)果將導(dǎo)致天線具有圓極化特性；對(duì)于圓極化天線，天線應(yīng)相對(duì)彎曲軸線旋轉(zhuǎn)±45，以此來減少極化失配或彎曲的影響。對(duì)于前面所述的幾種天線情況，天線應(yīng)放置在yz平面與彎曲軸線相吻合的位置，這樣，天線的功能就和不彎曲的情況是一樣的。總而言之，當(dāng)沿著決定天線諧振長(zhǎng)度方向彎曲時(shí)，天線的輸人匹配和阻抗帶寬偏移最大，最明顯的是，天線輻射方向圖也變寬了，這使得GPS功能在可穿戴系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明在穿戴設(shè)備的相應(yīng)適當(dāng)區(qū)域設(shè)置GPS天線，并且具體設(shè)計(jì)了天線的形狀、布置方向和位置以應(yīng)對(duì)穿戴設(shè)備的正常彎曲，防止了天線因?yàn)檫^度彎曲而導(dǎo)致的接收性劣化。同時(shí)，各實(shí)施例的天線布置也應(yīng)對(duì)了天線與金屬部件或人體發(fā)生的電耦合或屏蔽等問題，從而不會(huì)發(fā)生損耗。由此，根據(jù)本發(fā)明的穿戴設(shè)備，無論是電子表，背包、衣帽等都能夠保持可靠的接收微波信號(hào)，且不影響穿戴設(shè)備本身的美觀性。
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做清楚的說明:
【附圖說明】
[0014]圖1是GPS手表的GPS天線配置區(qū)示意圖
[0015]圖2是柔性天線在方位面的實(shí)測(cè)方向輻射圖
[0016]圖3是GPS手表電路圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明公開的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，包括穿戴設(shè)備主體和GPS模塊，GPS模塊中的GPS天線為小型化貼片天線、雙波段天線、電磁帶隙天線或編織材料天線，所述的GPS天線與所述穿戴部件上的金屬部件之間有合適的距離。
[0018]本發(fā)明的柔性GPS智能穿戴設(shè)備可以是手表、衣帽、背包、鞋子等。GPS天線最好設(shè)置于穿戴設(shè)備彎曲度和平展度相對(duì)較高又不影響微波接收的部位，如手表的表鏈或表帶靠近表盤的位置、衣帽上有相對(duì)固定形狀的邊緣位置、背包的上部、鞋子的鞋幫等部位，以減少天線彎曲的程度。見附圖1，其中I為GPS天線設(shè)置區(qū)域。
[0019]圖2是柔性天線在方位面的實(shí)測(cè)方向輻射圖。無論是常規(guī)貼片天線還是電磁帶隙天線，其輸入匹配帶寬隨著天線的彎曲發(fā)生都會(huì)有一定變化，雖然電磁帶隙天線帶寬的變化特別小，明顯優(yōu)于貼片天線。但都會(huì)因?yàn)閺澢闹睆皆叫?，其?duì)天線產(chǎn)生的影響就越大，所以天線是沿著決定諧振頻率的尺寸方向彎曲，中心頻率將向高端偏移。以用于穿戴式系統(tǒng)的圓極化GPS天線作為例子，那么天線彎曲將會(huì)損壞天線的圓極化特性，這種影響與貼片天線中的一樣，因?yàn)樗鼈儾捎孟嗤慕Y(jié)構(gòu)，而且天線的長(zhǎng)度和寬度都處于諧振狀態(tài)并有±90°的相移。因此解決方案就是設(shè)計(jì)出一種橢圓極化天線。當(dāng)天線沿著長(zhǎng)軸方向彎曲時(shí)，其結(jié)果將導(dǎo)致天線具有圓極化特性。當(dāng)然，這一額外的長(zhǎng)度與彎曲半徑有一定的關(guān)系。如果同樣的天線單元被設(shè)計(jì)為雙極化工作，那么通常雙極化天線要利用貼片天線兩側(cè)的長(zhǎng)度，類似圓極化天線的約束在這里也適用。還應(yīng)該注意到，天線放置在手表、衣帽、背包上的位置對(duì)天線的性能有重大影響，這些穿戴設(shè)備上都存在不少地方可以使天線的彎曲最小，因此應(yīng)仔細(xì)考慮天線相對(duì)彎曲軸的旋轉(zhuǎn)角度。例如，對(duì)于圓極化或雙極化天線，天線應(yīng)相對(duì)彎曲軸線旋轉(zhuǎn)±45，以此來減少極化失配或彎曲的影響。對(duì)于前面提到的幾種天線情況，天線應(yīng)放置在yz平面與彎曲軸線相吻合的位置，這樣，天線的功能就和不彎曲的情況是一樣的。
[0020]既然彎曲對(duì)可穿戴式編織材料天線產(chǎn)生影響，則不得不考慮輸入匹配、阻抗帶寬、輻射效率和輻射方向圖形狀四個(gè)參數(shù)。這四個(gè)參數(shù)是設(shè)計(jì)可穿戴式天線時(shí)需要研究的至為重要的參數(shù)。結(jié)果表明，XZ平面，即E面的彎曲會(huì)對(duì)天線性能產(chǎn)生主要的影響，同樣，這對(duì)其他天線也會(huì)具有類似的結(jié)果?？偠灾?，當(dāng)沿著決定天線諧振長(zhǎng)度方向彎曲時(shí)，天線的輸人匹配和阻抗帶寬偏移最大，最明顯的是，天線輻射方向圖也變寬了。編織材料天線在可穿戴式系統(tǒng)中將獲得更廣泛的應(yīng)用。
[0021]圖3是用于GPS手表的電路結(jié)構(gòu)。GPS手表可以被設(shè)定為測(cè)時(shí)模式和定位模式中的任意一種模式，所述測(cè)時(shí)模式是接收來自GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)，根據(jù)GPS時(shí)刻信息對(duì)內(nèi)部時(shí)刻信息進(jìn)行校正；所述定位模式是接收來自GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位計(jì)算而求出當(dāng)前所在地，根據(jù)由當(dāng)前所在地確定的時(shí)差以及GPS時(shí)刻信息對(duì)內(nèi)部時(shí)刻信息進(jìn)行校正。即，GPS手表進(jìn)行基于測(cè)時(shí)模式的時(shí)刻校正處理和基于定位模式的時(shí)刻校正處理(時(shí)差校正處理)中的任意一種處理。
[0022]GPS手表包括接收模塊和GPS天線，接收模塊與GPS天線連接。GPS天線設(shè)置在手表表帶靠近表盤的部位，GPS天線是接收來自多個(gè)GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)的天線。時(shí)刻顯示裝置以及電源供給裝置。
[0023]另夕卜，接收模塊包括:SAW(Surface Acoustic Wave:表面彈性波)濾波器、RF (Rad1 Frequency:射頻)部和基帶部。SAW濾波器進(jìn)行從GPS天線所接收的信號(hào)中提取衛(wèi)星信號(hào)的處理。即，SAW濾波器被構(gòu)成為可通過1.5GHz頻帶的信號(hào)的帶通濾波器?；鶐Р慷闇y(cè)時(shí)模式或定位模式時(shí)，在后述的衛(wèi)星搜索處理中進(jìn)行如下處理，即:產(chǎn)生與C/A碼相同模式的本地碼，取基帶信號(hào)中包含的各C/A碼與本地碼之間的相關(guān)。而且，基帶部對(duì)產(chǎn)生本地碼的時(shí)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使得相對(duì)于各本地碼的相關(guān)值達(dá)到峰值，并且在相關(guān)值為閾值以上的情況下，判斷為與該本地碼的GPS衛(wèi)星同步。這里，在GPS系統(tǒng)中采用CDMA (CodeDivis1n Multiple Access)方式,在CDMA方式中，所有GPS衛(wèi)星使用不同的C/A碼來發(fā)送同一頻率的衛(wèi)星信號(hào)。因此，可通過判別所接收的衛(wèi)星信號(hào)中包含的C/A碼，來搜索可捕捉的GPS衛(wèi)星。此外，基帶部60將與捕捉到的GPS衛(wèi)星的C/A碼相同模式的本地碼和基帶信號(hào)進(jìn)行混頻而解調(diào)出導(dǎo)航消息，取得導(dǎo)航消息中包含的軌道信息及GPS時(shí)刻信息等衛(wèi)星信息，存儲(chǔ)在SRAM中。
[0024]當(dāng)設(shè)定為測(cè)時(shí)模式時(shí)，控制部(CPU)控制接收模塊的動(dòng)作，根據(jù)GPS時(shí)刻信息對(duì)內(nèi)部時(shí)刻信息進(jìn)行校正并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部?jī)?nèi)。更具體地說，將內(nèi)部時(shí)刻信息校正為通過對(duì)所取得的GPS時(shí)刻信息加上UTC參數(shù)而求出的UTC(協(xié)定世界時(shí)間)。另外，當(dāng)設(shè)定為定位模式時(shí)，控制部(CPU)控制接收模塊的動(dòng)作，基于GPS時(shí)刻信息、UTC參數(shù)以及根據(jù)當(dāng)前所在地而求出的時(shí)差數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)部時(shí)刻信息進(jìn)行校正并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部?jī)?nèi)。即，控制部(CPU)發(fā)揮本發(fā)明中的時(shí)刻信息校正部的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性GPS智能穿戴設(shè)備，包括穿戴設(shè)備主體和GPS模塊，其特征在于，GPS模塊中的GPS天線為貼片天線、雙波段天線、電磁帶隙天線或編織材料天線，所述的GPS天線與所述穿戴部件上的金屬部件之間有合適的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，所述的穿戴設(shè)備可以是手表、衣帽、背包、鞋子。
3.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，GPS天線設(shè)置于穿戴設(shè)備彎曲度和平展度相對(duì)較高又不影響微波接收的部位。
4.如權(quán)利要求2所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，GPS天線設(shè)置于手表的表鏈或表帶靠近表盤的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，GPS天線為電磁帶隙天線或編織材料天線。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，GPS天線為一種橢圓極化天線。
7.如權(quán)利要求6所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，GPS天線沿著長(zhǎng)軸方向彎曲。
8.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，采用圓極化GPS天線時(shí)，天線相對(duì)彎曲軸線旋轉(zhuǎn)±45。
9.如權(quán)利要求1所述的柔性GPS智能穿戴設(shè)備，其特征在于，布置天線時(shí)，沿著天線諧振長(zhǎng)度方向彎曲。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性GPS智能穿戴設(shè)備，包括穿戴設(shè)備主體和GPS模塊，GPS模塊中的GPS天線為貼片天線、雙波段天線、電磁帶隙天線或編織材料天線，所述的GPS天線與所述穿戴部件上的金屬部件之間有合適的距離。本發(fā)明在穿戴設(shè)備的相應(yīng)適當(dāng)區(qū)域設(shè)置GPS天線，并且具體設(shè)計(jì)了天線的形狀、布置方向和位置以應(yīng)對(duì)穿戴設(shè)備的正常彎曲，防止了天線因?yàn)檫^度彎曲而導(dǎo)致的接收性劣化。同時(shí)，各種天線布置均應(yīng)對(duì)了天線與金屬部件或人體發(fā)生的電耦合或屏蔽等問題，從而不會(huì)發(fā)生損耗。由此，根據(jù)本發(fā)明的穿戴設(shè)備，無論是電子表，背包、衣帽等都能夠保持可靠的接收微波信號(hào)，且不影響穿戴設(shè)備本身的美觀性。
【IPC分類】H01Q1-22
【公開號(hào)】CN104701597
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310654419
【發(fā)明人】于海東
【申請(qǐng)人】上海果殼電子有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日