极化天线及电子设备的制作方法

本申请涉及电子设备领域，特别涉及一种极化天线及电子设备。

背景技术：

电子设备需要设置极化天线才能接收发射基站发出的信号，比如手机上搭载gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)频段天线，以接收gnss发射基站发出的电波，实现定位导航功能。

极化天线通常安装在电子设备的特定位置，以gnss系统为例，gnss发射基站通常发出右旋圆极化电波，那么需要将右旋圆极化天线安装在电子设备朝向发射端的接收面上，以使电子设备接收右旋圆极化电波，但是电子设备相对于gnss发射基站的位置通常是随机的，当电波接收面朝向gnss发射基站时，此时极化匹配，接收灵敏度达到最大值，接收的信号强度最大，而当电子设备一旦位置发生改变，致使电波接收面偏移甚至背向gnss发射基站，此时极化不匹配，接收灵敏度也将大幅降低，此时所接收信号将至少出现3db的性能损失。

技术实现要素：

本发明提出了一种信号接收系统及电子设备，以解决由于极化不匹配出现性能损失的问题。

在一方面，本申请公开一种极化天线，包括第一馈源，用于传输第一馈源信号，第二馈源，用于传输第二馈源信号，第一调相器，用于连接所述第一馈源，以及将所述第一馈源信号转化为第一信号或第二信号，功分器，用于分别连接所述第一调相器和所述第二馈源，以及将所述第一信号和所述第二馈源信号转化为第一极化波，或者将所述第二信号和所述第二馈源信号转化为第二极化波，所述第一极化波和所述第二极化波相位不同，接收器，用于连接所述功分器，以及接收所述第一极化波或者所述第二极化波。

在另一方面，本申请公开一种电子设备，包括所述的极化天线。

本发明的有益效果如下：

本申请通过对极化天线进行结构优化，以使安装信号装置可根据所处位置实时调整输出第一极化波或者第二极化波，以实现和发射端的极化匹配，保证接收灵敏度，避免性能损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1本发明实施例公开的一种极化天线电路结构图；

图2本发明实施例公开的另一种极化天线电路结构图；

图3本发明实施例公开的一种第一调相器电路结构图；

图4本发明实施例公开的另一种第一调相器电路结构图。

附图标记说明：

101-第一馈源、102-第二馈源、

200-第一调相器、210-输入端、220-偏置电路、230-功率放大器、240-第一相控电路、250-第二相控电路、260-第一切换开关、270-增益调整电路、280-输出端、

241-第一相位延迟电路、251-第二相位延迟电路、261-第二切换开关、262-第三切换开关

300-第二调相器、400-功分器、500-接收器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请公开的一种极化天线可以是gnss频段的天线，可以接收gps、glonass、北斗、伽利略等gnss系统发射的信号。

极化天线可以加载于诸如手机、平板、车载导航等作为移动终端的电子设备上，以实现与gnss发射基站之间的信号交互，从而实现定位导航等功能。

电子设备的位置相对于gnss发射基站的位置通常随机的，通过设置本申请的极化天线于电子设备上，可以保证电子设备在任意位置都能够和gnss发射基站进行良好的信号交互，下面对方案进行详述。

请参考图2，本申请公开的极化天线包括：

第一馈源101，用于传输第一馈源信号。第二馈源102，用于传输第二馈源信号。本发明上述的实施例中第一馈源101和第二馈源102可以均为天线馈源，并且各自可以接入一个天线。第一馈源101和第二馈源102的极化可以相互垂直，以便保证两者之间的相干系数低，进而避免第一馈源信号和第二馈源信号相互干扰，比如设置第一馈源信号为水平极化波，第二馈源信号为垂直极化波。

第一调相器200，用于连接第一馈源101，以及将第一馈源信号转化为第一信号或第二信号。比如第一调相器200对第一馈源信号进行相位切换，以实现输出与第一馈源信号同相(相位差为0°)的第一信号，或者输出与第一馈源信号反相(相位差为180°)的第二信号，相位切换可以通过键控的方式进行。

功分器400，用于分别连接第一调相器200和第二馈源102，以及将第一信号和第二馈源信号转化为第一极化波，或者将第二信号和第二馈源信号转化为第二极化波。第一极化波和第二极化波相位不同，比如第一极化波和第二极化波中的其中一者为左旋圆极化波，另一者为右旋圆极化波，或者第一极化波和第二极化波中的其中一者为左旋椭圆极化波，另一者为右旋椭圆极化波。功分器400设置目的是平分两条信号路线的功率，使接收的第一信号和第二馈源信号之间，或者第二信号和第二馈源信号形成稳定的相差，从而生成第一极化波或者第二极化波。

接收器500，用于连接功分器400，以及接收第一极化波或者第二极化波。接收器500作为极化天线的接收端口，极化天线通过接收器500可以实现与发射基站之间的信号交互。

以极化天线为gnss频段的天线为例，电子设备的电波接收面上安装本申请的极化天线，以使电子设备接收gnss发射基站的发出的右旋极化电波进行信号交互，同时电子设备应当在任意位置都与gnss发射基站具有较好的极化匹配度。

假设此时第一调相器200输出第一信号，以使功分器400生成第一极化波。并且假设第一信号与第一馈源信号同相，那么于功分器400中第一信号与第二馈源信号之间相位差t1＝第一信号相位-第二馈源信号相位＝+90°，即第一极化波为右旋极化波，这样电波接收面便发出右旋极化波。如果此时电波接收面朝向gnss发射基站的发射端，那么两者同为右旋圆极化波，极化天线就与发射基站的发射端极化匹配，信号接收灵敏度最高。

而随着电子设备的移动至电波接收面背向发射基站的发射端时，为适应此种变化，可以调整第一调相器200输出第二信号，以使功分器400生成第二极化波。具体来说可以使第二信号与第一馈源信号反相，即第二信号相位＝第一信号相位-180°，那么于功分器400中第二信号与第二馈源信号之间相位差t2＝第二信号相位-第二馈源信号相位＝-90°，即第二极化波为左旋极化波，这样电波接收面发出左旋极化波，而背向电波接收面的一面将朝向发射基站的发射端并发出右旋极化波，依然能够使极化天线保持与发射基站的发射端极化匹配，保证信号接收灵敏度。

这里需要指出的是，为了保证相位差的稳定，在此结构中，第一馈源信号和第二馈源信号都应当是指定值，这样最终形成的相位差t1和相位差t2才能稳定。而功分器400可以选用定向耦合器，以保证各端口的90°相位差不变。

同时需要指出的是，设置第一调相器200的另一个目的，是为了使输入端与输出端之间的端口进行隔离，比如第一调相器200的输入与输出同相时(即第一馈源信号与第一信号同相)，以通过此端口隔离的设置，达到更好更稳定的相位输出效果。

进一步的，如图1所示，极化天线还包括：

第二调相器300，第二馈源102通过第二调相器300连接功分器400，第二调相器300将第二馈源信号转化为第三信号传输至功分器400。

功分器400用于将第一信号和第三信号转化为第一极化波，或者，功分器400用于将第二信号和第三信号转化为第二极化波。

这里第二调相器300设置的目的，是为了使给予极化天线的第二馈源信号和第一馈源更加随意，无需刻意指定，使得本申请装置更加易于控制，具体来说，第一馈源信号变化时，势必引起第一信号和第二信号的变化，而通过第二调相器300对第二馈源信号的处理，可使生成的第三信号始终适配第一信号和第二信号，进而使第一信号与第三信号之间，以及第二信号与第三信号之间的相位差稳定，从而保证得到稳定的第一极化波和第二极化波，进而保证与发射基站的极化匹配，下面极化天线为gnss频段的天线为例进行介绍。

假定第一信号和第三信号的相位差t1′＝第一信号相位-第三信号相位＝90°，此时电子设备的电波接收面朝向gnss发射基站的发射端，两者均发出右旋极化波；那么电子设备运动至电波接收面背向gnss发射基站的发射端时，依然通过第一调相器200切换输出第二信号，那么此时第二信号和第三信号的相位差t2′＝第二信号相位-第三信号相位＝-90°，此时电波接收面为左旋极化波，背向电波接收面的一面为右旋极化波，以使极化天线持续保持与发射基站的极化匹配，保证信号接收灵敏度。而第一馈源信号变化导致第一信号和第二信号跟随变化时，通过第二调相器300对第二馈源信号的重新处理，以使生成的第三信号重新匹配第一信号和第二信号，那么最终得到的相位差t1′和相位差t2′依然可以保持稳定，进而得到稳定输出的第一极化波和第二极化波。

对于第二调相器300设计来说，可以选择线性相位滤波器，线性相位滤波器通过引入常数实现第二馈源信号的相位延迟，从而得到所需的第三信号，并且保证了通过线性相位滤波器的各频率成分的延迟一致，从而保证第三信号不失真，进而保证形成的第三信号与第一信号或者第二信号具有稳定的相位差，而功分器400可以选用wilkinson功分器。

进一步的，第一调相器200可以用于断开第一馈源信号，功分器400用于将第二馈源信号或第三信号转化为第三极化波，接收器500用于接收第三极化波，第一极化波，第二极化波和第三极化波彼此之间的相位均不同。

仍以极化天线为gnss频段的天线为例，由于功分器400此时不再接收第一馈源信号，那么此时功分器400可视为直通，此时仅有第二馈源信号或者第三信号输入至功分器400形成第三极化波，此时第三极化波便形成线极化波，那么除去电波接收面朝向gnss发射基站的发射端的位置，以及电波接收面背向gnss发射基站的发射端的位置，当电子设备处于其他位置时，依然能够保证和gnss发射基站的发射端之间极化匹配，保证信号接收灵敏度。

请参考图3，对于第一调相器200的具体结构来说，可以包括：

输入端210，用于接收第一馈源信号。

第一相控电路240，用于连接输入端210，以及将第一馈源信号转化为第一信号。

第二相控电路250，用于连接输入端210，以及将第一馈源信号转化为第二信号。

第一切换开关260，用于选通第一相控电路240或第二相控电路250，第一信号或第二信号可经第一切换开关260进行传输。

输出端280，用于连接第一切换开关260，以及接收第一信号或第二信号。

本发明的上述实施例利用第一切换开关260的选通作用，当第一切换开关260接通第一相控电路240时，输入端210、第一相控电路240、第一切换开关260和输出端280依次连接形成通路，第一馈源信号可于第一相控电路240被转化为第一信号，再由输出端280实现第一信号的输出；而当第一切换开关260接通第二相控电路250时，输入端210、第二相控电路250、第一切换开关260和输出端280依次连接形成通路，第一馈源信号可于第二相控电路250被转化为第二信号，再由输出端280实现第二信号的输出，这样便实现了第一调相器200输出不同的信号。

进一步的，第一调相器200还包括：

功率放大器230，用于分别连接输入端210、第一相控电路240和第二相控电路250。功率放大器230可以用于向第一相控电路240或第二相控电路250提供增益，比如选取bjt管、mos管、fet管等元器件。

偏置电路220，用于连接功率放大器230。偏置电路220可以向功率放大器230提供偏置，比如选取源极或集电极的偏置电路。

增益调整电路270，用于连接功率放大器230，以及调整第一相控电路240的增益或第二相控电路250的增益。

以极化天线为gnss频段的天线为例，在此种结构中，功率放大器230可以选取为bjt管、mos管、fet管等元器件。输入端210经匹配进入功率放大器230栅极或基极。偏置电路220根据功率放大器230的不同设置为匹配源极或集电极的偏置电路，以便为功率放大器230提供正常工作所需的偏置条件。第一相控电路240根据功率放大器230的不同可以设置为共栅极、共基极或共集电极电路，以使第一相控电路240转化得到的第一信号与第一馈源信号同相(相位差为0°)。第二相控电路250根据功率放大器230的不同设置为共漏极或共射极电路，以使转化得到的第二信号与第一馈源信号反相(相位差为0°)。第一切换开关260可选取射频开关，以通过外部信号的控制实现对第一相控电路240或第二相控电路250的选通，以便控制第一调相器200输出第一信号或第二信号，进而与第二馈源输出的信号配合，实现极化天线输出第一极化波或第二极化波，实现与gnss发射基站的发射端的极化匹配。

同时需要指出的是，当关断偏置电路220时，功率放大器230便处于开路状态，此时第一调相器200断开，仅有第二馈源的输出信号(即第二馈源信号或者第三信号)通入功分器400，即此种情况下第二馈源的输出信号可以生成第三极化波，比如线极化波，以实现更好与发射基站极化匹配。

同时还需要指出的是，对于增益调整电路270来说，可以设置为匹配于功率放大器230的漏极或射极负反馈电路，增益调整电路270中可设置压控电阻或者温控电阻等，通过压力调整或者温度调整，以实现调整增益调整电路270中电阻阻值的调整，进而实现对第一相控电路240和第二相控电路250的增益调整，这样第一调相器200所输出的第一信号或第二信号的增益将得到控制，以使由第一馈源101输出至功分器400的信号(第一信号或第二信号)，和由第二馈源102输出至功分器400的信号(第三信号或第二馈源信号)之间的幅度平衡，实现更好的圆极化轴比。

请参考图4，在另一些实施例中，对于第一调相器200的另一种可选结构来说，第一调相器200可以包括：

输入端210，用于接收第一馈源信号。

第二切换开关261，用于连接输入端210。

第一相位延迟电路241和第二相位延迟电路251，输入端210通过第二切换开关261选通第一相位延迟电路241或第二相位延迟电路251，第一馈源信号经第二切换开关261传输至第一相位延迟电路241或第二相位延迟电路251，第一相位延迟电路241将第一馈源信号转化为第一信号，第二相位延迟电路251将第一馈源信号转化为第二信号。

输出端280，用于分别连接第一相位延迟电路241和第二相位延迟电路251，以及接收第一信号或第二信号。

以极化天线为gnss频段的天线为例，第一相位延迟电路241和第二相位延迟电路251均可以选用滤波器。其中第一相位延迟电路241可以第一馈源信号进行相位延迟，以便输出与第一馈源信号同相(相位差为0°)的第一信号，而第二相位延迟电路251也可以对第一馈源信号进行延迟，以便输出与第一馈源信号反相的第二信号，并在第二切换开关261的选通作用下，实现第一调相器200输出第一信号或第二信号，并配合第二馈源信号实现与gnss发射基站的发射端极化匹配。

进一步的，上述的第一调相器200还可以包括：

第三切换开关262，输出端280通过第三切换开关262选通第一相位延迟电路241或第二相位延迟电路251，输出端280通过第三切换开关262接收第一信号或第二信号。

以极化天线为gnss频段的天线为例，第二切换开关261和第三切换开关262均可以选用射频开关，并且两者可以进行同步切换，以实现选通第一相位延迟电路241或第二相位延迟电路251，进而实现第一调相器200输出第一信号或者第二信号。

本申请实施例公开的电子设备可以是手机、平板电脑、电子书阅读器、可穿戴设备(例如智能手表、智能眼镜)等，本申请实施例不限制电子设备的具体种类。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。