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CN106711586A - 一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备 - Google Patents

一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备 Download PDF

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CN106711586A CN201710156523.9A CN201710156523A CN106711586A CN 106711586 A CN106711586 A CN 106711586A CN 201710156523 A CN201710156523 A CN 201710156523A CN 106711586 A CN106711586 A CN 106711586A
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bluetooth
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戎海峰
王国强
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Guangdong Coros Sports Technology JSC
Original Assignee
DONGGUAN YF TECHNOLOGY Co Ltd
Guangdong Yuan Feng Automotive Electronics Co Ltd
GUANGDONG YUANFENG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
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  • Support Of Aerials (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备。该穿戴式设备的天线包括：无断点的金属边框；所述金属边框用于设置在所述穿戴式设备的外部；所述金属边框上设置有天线馈电点和天线馈地点；所述天线馈电点和所述天线馈地点分别与穿戴式设备的主板上设置的天线模组的馈电信号弹片和地信号弹片连接。该穿戴式设备包括了该天线。本发明在穿戴式设备外部设置金属边框，将该金属边框作为天线的辐射体，与穿戴式设备主板上的天线模组连接，当穿戴式设备采用金属外壳时，天线收发信号不会被干扰或屏蔽，并且将天线的辐射体设置在穿戴式设备的外部，可以有效减少对设备容置空间的占用，能够缩小设备的体积，或者将节省下来的空间用作其他用途。

Description

一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备。
背景技术
GPS、WIFI、蓝牙天线的作用是将源设备发射出来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流，天线的大小和形状十分重要，因为这些特征决定了天线的性能。随着GPS的民用化、WIFI局域网的普及、蓝牙一对多连接技术的发展，以及芯片的制作工艺进步、体积缩小、功耗越来越低，GPS、WIFI在导航系统中及蓝牙在穿戴式设备方面的应用得到迅速发展。
目前的穿戴式设备普遍配置了GPS模块、蓝牙模块和WiFi模块，在设备内部PCB上集成内置接收天线。由于GPS、WIFI、蓝牙的通讯波段的波长较短且属于微波，受到整机结构的工业设计及空间限制，内置接收天线一般做的较小且GPS接收机的灵敏度很高，当设备接收其他波长较长的波段时，如蓝牙、WIFI、手机通讯信号时，这些信号强度远远大于GPS灵敏度，则会导致GPS信号接收效果较差甚至接收不到GPS信号。其次，高档次的穿戴式设备大多使用非常有质感的金属外壳，而金属外壳会屏蔽、干扰电磁信号，因此，很多带金属外壳的穿戴式设备很难完成采用内置的贴片天线、高介质陶瓷天线设计，此时将天线模块设置在电子手表外部，可以完美解决此难点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种穿戴式设备的天线和穿戴式设备，能够在体积较小的穿戴式设备上设置外置的天线。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种穿戴式设备的天线，包括：无断点的金属边框；
所述金属边框用于设置在所述穿戴式设备的外部；
所述金属边框上设置有天线馈电点和天线馈地点；
所述天线馈电点和所述天线馈地点分别与穿戴式设备的主板上设置的天线模组的馈电信号弹片和地信号弹片连接。
进一步的，所述天线还包括：辐射金属片；
所述辐射金属片与所述金属边框电连接或耦合，用于为所述天线增加电感以改变谐振频率点。
其中，所述辐射金属片包括第一辐射金属片，所述天线模组包括GPS天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点；
所述第一辐射金属片与所述GPS天线馈电点的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号。
其中，所述辐射金属片包括第二辐射金属片，所述天线模组包括蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括蓝牙天线馈电点，所述天线馈地点包括蓝牙天线馈地点；
所述第二辐射金属片与所述蓝牙天线馈电点的距离为蓝牙信号波长的1/4，用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号。
进一步的，所述金属边框表面、除所述天线馈电点和所述天线馈地点以外的位置覆有漆封层；
所述金属边框为圆角矩形、椭圆形、圆形；
所述金属边框的内侧面设置有用于安装显示屏的凹槽。
其中，所述辐射金属片为铜片。
另一方面，本发明提供一种穿戴式设备，包括底盖、主板，所述主板置于所述底盖的容置空间内，还包括：至少一个上述的天线，以及设置在所述主板上、与所述天线对应连接的天线模组；
所述金属边框设置在所述穿戴式设备的外部，与所述底盖绝缘。
进一步的，所述主板连接有导电布制成的接地层，用于减小所述天线的回波阻抗。
进一步的，所述辐射金属片包括第一辐射金属片，所述天线模组包括GPS天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点；
所述第一辐射金属片与所述GPS天线馈电点的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号；
所述辐射金属片还包括第二辐射金属片，所述天线模组包括蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括蓝牙天线馈电点，所述天线馈地点包括蓝牙天线馈地点；
所述第二辐射金属片与所述蓝牙天线馈电点的距离为蓝牙信号波长的1/4，用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号；
所述第一辐射金属片与所述第二辐射金属片设置在所述金属边框上的不同位置。
其中，所述金属边框为所述穿戴式设备的中框或面框。
本发明的有益效果为：
本发明在穿戴式设备外部设置金属边框，将该金属边框作为天线的辐射体，与穿戴式设备主板上的天线模组连接，当穿戴式设备采用金属外壳时，天线收发信号不会被干扰或屏蔽，并且将天线的辐射体设置在穿戴式设备的外部，可以有效减少对设备容置空间的占用，进一步的，能够缩小设备的体积，或者将节省下来的空间用作其他用途。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的第一种穿戴式设备的天线的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的第二种穿戴式设备的天线的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的第三种穿戴式设备的天线的结构示意图；
图4是本发明实施例一中调试第一种天线GPS频段的驻波图；
图5是本发明实施例一中调试第一种天线蓝牙频段的驻波图；
图6是本发明实施例一中调试第二种天线GPS频段的驻波图；
图7是本发明实施例一中调试第三种天线GPS频段的驻波图；
图8是本发明实施例二提供的穿戴式设备的结构示意图。
图中：1、金属边框；11、凹槽；2、辐射金属片；21、第一辐射金属片；22、第二辐射金属片；3、天线馈电点；4、天线馈地点；51、GPS馈电信号弹片；52、蓝牙馈电信号弹片；61、GPS地信号弹片；62、蓝牙地信号弹片；7、接地层；8、主板、9、底盖；10、显示屏。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
本实施例提供穿戴式设备的天线，适用于将天线置于设备外部的情况。
图1是本发明实施例一提供的第一种穿戴式设备的天线的结构示意图，如图1所示，第一种天线，包括：无断点的金属边框1。
所述金属边框1设置在所述穿戴式设备的外部，作为天线的辐射体。
所述金属边框1上设置有天线馈电点3和天线馈地点4，所述天线馈电点3和所述天线馈地点4分别与穿戴式设备的主板上设置的天线模组的馈电信号弹片和地信号弹片连接。
天线模组用于信号的处理，与天线配套设置。天线模组在主板上的位置根据产品的设计决定，需要综合考虑其他元器件的放置；对应于天线模组的馈电信号弹片和地信号弹片，在金属边框1上设置天线馈电点3和天线馈地点4。
图2是本发明实施例一提供的第二种穿戴式设备的天线的结构示意图，所述天线还包括：辐射金属片2。如图2所示，所述辐射金属片2与所述金属边框1电连接或耦合，用于为所述天线增加电感以改变谐振频率点。在天线的适当部位设置加感点，增加电感，其感抗可以抵消该部位以上天线振子所呈现的全部或部分容抗，从而加大了加感点以下的天线的电流，即提高了天线的有效高度。
所述辐射金属片2包括第一辐射金属片21，相应的，所述天线模组包括GPS天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点31，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点41；所述第一辐射金属片21与所述GPS天线馈电点31的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号。
所述辐射金属片包括第二辐射金属片22，相应的，所述天线模组包括蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括蓝牙天线馈电点32，所述天线馈地点包括蓝牙天线馈地点42；所述第二辐射金属片22与所述蓝牙天线馈电点32的距离为蓝牙信号波长的1/4，由于蓝牙信号与WiFi信号的频段接近，可用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号。
穿戴式设备同时具备GPS天线和蓝牙天线时，如果只是设置第一辐射金属片21，而不设置第二辐射金属片22，就会出现蓝牙谐振频率偏移，影响蓝牙的实际连接距离。
作为一种优选的实施方式，所述金属边框1的表面、除所述天线馈电点和所述天线馈地点以外的位置覆有漆封层，漆封层具有防水、防腐蚀和/或防指纹等功能。所述金属边框1为圆角矩形、椭圆形、圆形、多边形等，可根据产品设计需求选择。所述金属边框1的内侧面设置有用于安装显示屏的凹槽。
所述辐射金属片2的形状和面积根据需要增加的电感量和穿戴式设备的容置空间选择，其材质可以为铜片或其他金属。
图3是本发明实施例一提供的第三种穿戴式设备的天线的结构示意图，如图3所示，对辐射金属片2的形状和面积进行调整，使其对信号的收发效果更接近生产和使用需求。
图4-图7是本实施例中调试三种天线的驻波图，从图中可以看出，金属边框作为外置的天线辐射体是可行的，增加辐射金属片后，天线与阻抗为50欧姆的传输线的匹配效果改善，通过调整辐射金属片的形状和大小，可以调整天线的回波损耗至最优。
表1是上述三种天线与LDS天线的测试对比数据。如表1所示，本实施例提供的穿戴式设备的天线经过调试后，可以达到与内置天线同样的效果，其优势在于能减小对穿戴式设备的容置空间的占用，且设备采用金属外壳也不会影响信号的传输效果。
天线类别 GPS强度(C/N值) 蓝牙强度(距离)
LDS天线 42-43dB 室外空旷环境大于45m
第一种天线 30-31dB 室外空旷环境大于45m
第二种天线 36-37dB 室外空旷环境大于45m
第三种天线 41-42dB 室外空旷环境大于45m
表1
本实施例在穿戴式设备外部设置金属边框，将该金属边框作为天线的辐射体，与穿戴式设备主板上的天线模组连接，当穿戴式设备采用金属外壳时，天线收发信号不会被干扰或屏蔽，并且将天线的辐射体设置在穿戴式设备的外部，可以有效减少对设备容置空间的占用，进一步的，能够缩小设备的体积，或者将节省下来的空间用作其他用途。
实施例二
本实施例提供一种穿戴式设备。图8是本实施例提供的穿戴式设备的结构示意图。如图8所示，该穿戴式设备包括显示屏10、底盖9、主板8，所述主板8置于所述底盖9的容置空间内，还包括：至少一个上述实施例所述的天线，以及设置在所述主板8上、与所述天线对应连接的天线模组。天线模组包括GPS天线模组和蓝牙天线模组，每个天线模组都分别具备馈电信号弹片和地信号弹片，用于与金属边框的天线馈电点和天线馈地点对应连接，GPS天线模组包括GPS馈电信号弹片51和GPS地信号弹片61，蓝牙天线模组包括蓝牙馈电信号弹片52和蓝牙地信号弹片62。
所述金属边框1设置在所述穿戴式设备的外部，与所述底盖9绝缘。
所述金属边框1的内侧面设置有用于安装显示屏10的凹槽11。
进一步的，所述主板8连接有导电布制成的接地层7，用于减小所述天线的回波阻抗。接地层7的面积越大，谐振频率越低，接地效果也越好，因此回波损耗也会越小。
进一步的，所述辐射金属片包括第一辐射金属片21和第二辐射金属片22，所述天线模组包括GPS天线模组和蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点和蓝牙天线馈电点，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点和蓝牙天线馈地点，即所述穿戴式设备同时具备GPS模块和蓝牙模块、WiFi模块。所述第一辐射金属片21与所述GPS天线馈电点的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号；所述第二辐射金属片22与所述蓝牙天线馈电点的距离为蓝牙信号波长的1/4，由于蓝牙信号频段与WiFi信号频段接近，可用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号。
当所述穿戴式设备同时具备GPS模块和蓝牙模块、WiFi模块时，根据产品的设计需求，所述第一辐射金属片21与所述第二辐射金属片22可设置在所述金属边框1上的相同位置，即二者重合，仅用一片辐射金属片为GPS天线和蓝牙天线同时加感。
其中，所述金属边框1为所述穿戴式设备的中框或面框。本实施例中，金属边框1为穿戴式设备的面框。
如果穿戴式设备的外壳为全金属外壳，则金属边框与底壳9之间应设置绝缘层，避免天线接触人体皮肤导致信号被人体吸收，影响天线的传输。
本实施例为穿戴式设备设置了外置的天线，使其能够采用金属的外壳，并且减小天线对设备容置空间的占用，可以进一步减小设备体积，或将节省下来的空间用作其他用途。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿戴式设备的天线，其特征在于，包括：无断点的金属边框；
所述金属边框用于设置在所述穿戴式设备的外部；
所述金属边框上设置有天线馈电点和天线馈地点；
所述天线馈电点和所述天线馈地点分别与穿戴式设备的主板上设置的天线模组的馈电信号弹片和地信号弹片连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：辐射金属片；
所述辐射金属片与所述金属边框电连接或耦合，用于为所述天线增加电感以改变谐振频率点。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述辐射金属片包括第一辐射金属片，所述天线模组包括GPS天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点；
所述第一辐射金属片与所述GPS天线馈电点的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号。
4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述辐射金属片包括第二辐射金属片，所述天线模组包括蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括蓝牙天线馈电点，所述天线馈地点包括蓝牙天线馈地点；
所述第二辐射金属片与所述蓝牙天线馈电点的距离为蓝牙信号波长的1/4，用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号。
5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述金属边框表面、除所述天线馈电点和所述天线馈地点以外的位置覆有漆封层；
所述金属边框为圆角矩形、椭圆形、圆形；
所述金属边框的内侧面设置有用于安装显示屏的凹槽。
6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述辐射金属片为铜片。
7.一种穿戴式设备，包括底盖、主板，所述主板置于所述底盖的容置空间内，其特征在于，还包括：至少一个权利要求1或2所述的天线，以及设置在所述主板上、与所述天线对应连接的天线模组；
所述金属边框设置在所述穿戴式设备的外部，与所述底盖绝缘。
8.根据权利要求7所述的穿戴式设备，其特征在于：
所述主板连接有导电布制成的接地层，用于减小所述天线的回波阻抗。
9.根据权利要求7所述的穿戴式设备，其特征在于：
所述辐射金属片包括第一辐射金属片和第二辐射金属片，所述天线模组包括GPS天线模组和蓝牙天线模组，所述天线馈电点包括GPS天线馈电点和蓝牙天线馈电点，所述天线馈地点包括GPS天线馈地点和蓝牙天线馈地点；
所述第一辐射金属片与所述GPS天线馈电点的距离为GPS信号波长的1/2，用于接收或发射GPS信号；
所述第二辐射金属片与所述蓝牙天线馈电点的距离为蓝牙信号波长的1/4，用于接收或发射蓝牙信号和WiFi信号。
10.根据权利要求7至9任一项所述的穿戴式设备，其特征在于：
所述金属边框为所述穿戴式设备的中框或面框。
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