TWM614524U - 穿戴式電子裝置 - Google Patents

Abstract

本新型創作提出一種穿戴式電子裝置，其包括系統主板、金屬邊框，以及感測導體件。系統主板具有第一訊號源、第二訊號源與接地端。金屬邊框作為輻射體並環繞系統主板，並具有第一饋入點、第二饋入點，以及第一短路點。感測導體件設置於金屬邊框的開孔中，並與金屬邊框間隔一間距。第一饋入點電性耦接第一訊號源，第二饋入點電性耦接第二訊號源，第一短路點電性耦接接地端。第一短路點設置於第一饋入點與第二饋入點之間的第一金屬段上，感測導體件位於第一饋入點與該第二饋入點之間的第二金屬段上。

Description

穿戴式電子裝置

本案是有關於一種穿戴式電子裝置。

隨著行動網路的普及，具備通訊功能的穿戴式電子裝置越來越普及。然而，輕巧的穿戴式電子裝置的硬體空間有限。在穿戴式電子裝置之有限的空間內設置操作於不同頻段的多個天線，仍須兼顧天線之間的隔離度。此外，基於美觀與堅固性考量，目前許多穿戴式電子裝置大多採用具有金屬質感的外觀設計，例如金屬邊框。然而，天線的輻射特性容易受到周圍之金屬物體的影響，因此也對穿戴式電子裝置中的天線設計帶來了更大的挑戰。

本案提供一種穿戴式電子裝置，其包括系統主板、金屬邊框，以及感測導體件。系統主板具有第一訊號源、第二訊號源與接地端。金屬邊框作為輻射體並環繞系統主板，並具有第一饋入點、第二饋入點，以及第一短路點。感測導體件設置於金屬邊框的開孔中，並與金屬邊框間隔一間距。第一饋入點電性耦接第一訊號源，第二饋入點電性耦接第二訊號源，第一短路點電性耦接接地端。第一短路點設置於第一饋入點與第二饋入點之間的第一金屬段上，感測導體件位於第一饋入點與該第二饋入點之間的第二金屬段上。

基於上述，於本案的實施例中，穿戴式電子裝置的金屬邊框可作為用以激發出兩種操作頻段的輻射體，從而用以收發兩種操作頻段的射頻訊號。此外，用以感測生理訊號的感測導體件與金屬邊框可形成分佈式電容，使對應於兩操作頻段的雙天線之間具有良好的隔離度。

為了使本新型創作之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例作為本新型創作確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

請一併參考圖1A至圖1D。穿戴式電子裝置10具有通訊功能而包括用以收發射頻訊號的天線結構。於此，穿戴式電子裝置10包括系統主板120、金屬邊框110，以及感測導體件130。於一實施例中，穿戴式電子裝置10可為智慧型手錶、運動手環、醫療手環或其他可穿戴於使用者身上的電子產品，本案並不以此為限制。

金屬邊框110的材質為可導電的金屬材質。於一實施例中，金屬邊框110可以是穿戴式電子裝置10的殼體的一部分。於一實施例中，當穿戴式電子裝置10為智慧手錶，則金屬邊框110為智慧手錶的手錶邊框。金屬邊框110之形狀在本案中並不特別限制。舉例而言，金屬邊框110可大致為正方形、矩形、圓形、橢圓形、菱形，或是梯形等等。於本案實施例中，金屬邊框110用以作為天線結構的輻射體。金屬邊框110具有第一饋入點FP1、第二饋入點FP2，以及第一短路點SP1。於一實施例中，第一饋入點FP1、第二饋入點FP2，以及第一短路點SP1可設置於金屬邊框110的內側壁上。第一饋入點FP1與第二饋入點FP2可將金屬邊框110區分為第一金屬段110_1與第二金屬段110_2。第一短路點SP1設置於第一饋入點FP1與第二饋入點FP2之間的第一金屬段110_1上。

於本實施例中，第一饋入點FP1與第二饋入點FP2對稱設置於金屬邊框110的相對兩端。基此，第一金屬段110_1的長度可大概相似於第二金屬段110_2的長度。於一實施例中，穿戴式電子裝置10為智慧手錶，第一饋入點FP1可設置於鄰近上錶耳的位置，而第二饋入點FP2可設置於鄰近下錶耳的位置。

於一實施例中，金屬邊框110與穿戴式電子裝置10的背蓋190可形成一容置空間，此容置空間可用以置放穿戴式電子裝置10的系統主板120、顯示器（未繪示），或其他電子零件。亦即，金屬邊框110會環繞系統主板120，並具有第一訊號源181、第二訊號源182與接地端G1。第一訊號源181與第二訊號源182可分別為設置於系統主板120上的射頻模組，而接地端G1可為設置於系統主板120上的接地面。舉例而言，第一訊號源181與第二訊號源182可分別為系統主板120上的GPS模組與藍芽模組，但不限制於此。系統主板120可由一印刷電路板來實現，其上更可設置有其他各種電子零件，例如處理器、記憶體，或是多條金屬走線，本案對此不限制。

詳細而言，第一饋入點FP1電性耦接系統主板120上的第一訊號源181，第二饋入點FP2電性耦接系統主板120上的第二訊號源182。第一短路點SP1電性耦接系統主板120上的接地端G1。第一訊號源181可提供饋入訊號至第一饋入點FP1，進而致使金屬邊框110可接收或發射位在第一操作頻段的電磁波。第二訊號源182可提供饋入訊號至第二饋入點FP2，進而致使金屬邊框110可接收或發射位在第二操作頻段的電磁波。

於本實施例中，第一訊號源181經由第一饋入部141耦接第一饋入點FP1，而第二訊號源182經由第二饋入部142耦接第二饋入點FP2。接地端G1經由第一短路部151耦接第一短路點SP1。第一饋入部141、第二饋入部142，以及第一短路部151可各自為金屬彈片、金屬螺絲或金屬頂針，但不限制於此。第一饋入部141用以將第一訊號源181的饋入訊號提供至第一饋入點FP1，第二饋入部142用以將第二訊號源182的饋入訊號提供至第二饋入點FP2。

此外，在金屬邊框110具備第一饋入點FP1與第二饋入點FP2的情況下，透過將金屬邊框110的第一短路點SP1經由第一短路部151電性耦接至接地端G1，可實現雙共振路徑的天線設計。金屬邊框110具有基於第一饋入點FP1與第一短路點SP1所形成之對應於第一操作頻段的第一共振路徑。金屬邊框110具有基於第二饋入點FP2與第一短路點SP1所形成之對應於第二操作頻段的第二共振路徑。

值得一提的是，於一實施例中，金屬邊框110可具有開孔H1。感測導體件130設置於金屬邊框110的開孔H1中，並與金屬邊框110間隔一間距d1。感測導體件130位於第一饋入點FP1與第二饋入點FP2之間的第二金屬段110_2上。於一實施例中，感測導體件130可由用以感測生理訊號的感測金屬片實現。感測導體件130電性耦接系統主板120上的感測晶片131，以將生理訊號的感測結果傳送至感測晶片131。換言之，感測導體件130可作為感測生理訊號之感測元件使用。舉例而言，感測導體件130可用以感測使用者的脈波。於一實施例中，感測導體件130可經由連接件132連接至系統主板120上的感測晶片131。

承上述，感測導體件130並未實質接觸金屬邊框110而與金屬邊框110間隔一間距d1。因此，金屬邊框110與感測導體件130可形成一分佈式的電容C1，使感測導體件130可以有效提升共用輻射體的雙天線的隔離度。詳細而言，金屬邊框110與感測導體件130所形成的電容C1可使得從第一饋入點FP1饋入的電流集中於第一金屬段110_1的上半段與第二金屬段110_2的上半段之間，金屬邊框110與感測導體件130所形成的電容C1可使得從第二饋入點FP2饋入的電流集中於第一金屬段110_1的下半段與第二金屬段110_2的下半段之間。

詳細而言，如圖1C所示，基於金屬邊框110上第一饋入點FP1、感測導體件130，以及第一短路點SP1的設計，穿戴式電子裝置10的金屬邊框110可產生電流路徑PT1_1、PT1_2、PT2_1、PT2_2而形成對應至第一操作頻段的共振路徑。而言，如圖1D所示，基於金屬邊框110上第二饋入點FP2、感測導體件130，以及第一短路點SP1的設計，穿戴式電子裝置10的金屬邊框110可產生電流路徑PT3_1、PT3_2、PT4_1、PT4_2而形成對應至第二操作頻段的共振路徑。於一實施例中，上述第一操作頻段可為全球定位系統（GPS）頻段，而上述第二操作頻段可為藍芽（BT）頻段。

此外，於一實施例中，第一訊號源181可經由匹配電路電性連接至第一饋入點FP1，而第二訊號源182可經由另一匹配電路電性連接至第二饋入點FP2。上述匹配電路可包括金屬導體、電容與電感，以達到可調整共振路徑長度與具有更佳阻抗匹配的目的。換言之，透過調整匹配電路的設計與調整第一短路點SP1的位置，可達成調整穿戴式電子裝置10的天線結構的共振頻帶與阻抗匹配的目的。

於一實施例中，穿戴式電子裝置10的天線結構可包括共用金屬邊框110作為輻射體的GPS天線與藍芽天線。GPS天線是由第一饋入部141、金屬邊框110、第一短路部151與感測導體件130而形成環圈天線，以使穿戴式電子裝置10的天線結構可操作於GPS頻段。藍芽天線是由第二饋入部142、金屬邊框110、第一短路部151與感測導體件130而形成環圈天線，以使穿戴式電子裝置10的天線結構可操作於藍芽頻段。

圖2是根據本新型創作一實施例的S參數模擬示意圖。請參照圖2，曲線201代表藍芽天線對應不同頻率的返回損失，曲線202代表GPS天線對應不同頻率的返回損失。如圖2所示，穿戴式電子裝置10的天線結構在藍芽頻段（即2.4至2.485 GHz）及GPS頻段（即1575.42 ±2 MHz）的返回損失均可低於-6dB，而具有良好的表現。

此外，曲線204為設置有感測導體件130的條件下藍芽天線與GPS天線的隔離度。對應的曲線203為沒有設置有感測導體件130的條件下藍芽天線與GPS天線的隔離度。由此可知，在設置有感測導體件130的條件下，於圖式下方的隔離度均小於-15 dB，所以在藍芽頻段與GPS頻段皆具有良好的隔離度。相較之下，在沒有設置有感測導體件130的條件下，藍芽天線與GPS天線之間的隔離度明顯較差。由此可知，在具備感測導體件130的情況下，穿戴式電子裝置10的天線結構確實具有更理想的隔離度。

然而，上述實施例係以一個短路點與一個短路部為範例進行說明，但本案不限制於此。於其他實施例中，金屬邊框上的短路點的數目可多於一，以下將列舉實施例說明。

圖3A是根據本新型創作另一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的俯視示意圖。圖3B是根據本新型創作另一實施例所繪示穿戴式電子裝置的天線結構的等效電路模型的示意圖。

請一併參照圖3A與圖3B，穿戴式電子裝置20可包括金屬邊框110、系統主板120，以及感測導體件130。於本實施例中，穿戴式電子裝置20的配置大致上與前述實施例之穿戴式電子裝置20相似。需說明的是，穿戴式電子裝置20的金屬邊框110可更具有第二短路點SP2。第二短路點SP2設置於第一饋入點FP1與第二饋入點FP2之間的第二金屬段110_2上。於本實施例中，第二短路點SP2設置於感測導體件130與第二饋入點FP2之間。但是，於其他實施例中，第二短路點SP2也可設置於感測導體件130與第一饋入點FP1之間。第二短路點SP2可經由第二短路部152電性連接系統主板120上的接地端G2。在此情況下，基於第一饋入點FP1、第二饋入點FP2、第一短路點SP1與第二短路點SP2，金屬邊框110同樣可具備分別對應至第一操作頻段與第二操作頻段的雙共振路徑，使得穿戴式電子裝置10可透過將金屬邊框110作為輻射體而進行雙頻操作。

綜上所述，本案是將穿戴式電子裝置的金屬邊框作為天線結構的輻射體，並透過於金屬邊框上設置多個饋入點與至少一短路點來形成兩個共振迴圈天線，從而達成可操作於第一操作頻帶與第二操作頻帶的結果。基此，可在使用金屬邊框提昇穿戴式電子裝置之美觀與堅固性的情況下，提昇穿戴式電子裝置的通訊品質。此外，透過感測導體件與金屬邊框之間形成的電容，可使得操作於第一操作頻帶與第二操作頻帶的雙天線之間的隔離度可以提昇，且該感測導體件還可用以感測使用者的生理訊號，因而可高度整合穿戴式電子裝置之電子零件。

10:穿戴式電子裝置 110:金屬邊框 120:系統主板 130:感測導體件 110_1:第一金屬段 110_2:第二金屬段 FP1:第一饋入點 FP2:第二饋入點 SP1:第一短路點 151:第一短路部 141:第一饋入部 142:第二饋入部 131:感測晶片 132:連接件 H1:開孔 d1:間隙 181:第一訊號源 182:第二訊號源 G1、G2:接地端 C1:電容 PT1_1、PT1_2、PT2_1、PT2_2、PT3_1、PT3_2、PT4_1、PT4_2:電流路徑 201、202、203、204:曲線 SP2:第二短路點 152:第二短路部

圖1A是根據本新型創作一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的俯視示意圖。 圖1B是根據本新型創作一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的側視示意圖。 圖1C是根據本新型創作一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的天線結構的等效電路模型的示意圖。 圖1D是根據本新型創作一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的天線結構的等效電路模型的示意圖。 圖2是根據本新型創作一實施例的S參數模擬示意圖。 圖3A是根據本新型創作另一實施例所繪示的穿戴式電子裝置的俯視示意圖。 圖3B是根據本新型創作另一實施例所繪示穿戴式電子裝置的天線結構的等效電路模型的示意圖。

10:穿戴式電子裝置

110:金屬邊框

120:系統主板

130:感測導體件

110_1:第一金屬段

110_2:第二金屬段

FP1:第一饋入點

FP2:第二饋入點

SP1:第一短路點

151:第一短路部

141:第一饋入部

142:第二饋入部

131:感測晶片

132:連接件

Claims (10)

1. 一種穿戴式電子裝置，包括： 一系統主板，具有一第一訊號源、一第二訊號源與一接地端； 一金屬邊框，作為一輻射體並環繞該系統主板，並具有一第一饋入點、一第二饋入點，以及一第一短路點；以及 一感測導體件，設置於該金屬邊框的開孔中，並與該金屬邊框間隔一間距， 其中該第一饋入點電性耦接該第一訊號源，該第二饋入點電性耦接該第二訊號源，該第一短路點電性耦接該接地端， 其中該第一短路點設置於該第一饋入點與該第二饋入點之間的一第一金屬段上，該感測導體件位於該第一饋入點與該第二饋入點之間的一第二金屬段上。
2. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該金屬邊框具有基於該第一饋入點與該第一短路點以及該感測導體件所形成之對應於第一操作頻段的第一共振路徑。
3. 如請求項2所述的穿戴式電子裝置，其中該第一操作頻段為一全球定位系統（GPS）頻段。
4. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該金屬邊框具有基於該第二饋入點與該第一短路點以及該感測導體件所形成之對應於第二操作頻段的第二共振路徑。
5. 如請求項4所述的穿戴式電子裝置，其中該第一操作頻段為一藍芽（BT）頻段。
6. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該感測導體件用以感測一生理訊號，並電性耦接該系統主板上的一感測晶片。
7. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該第一訊號源經由一第一饋入部耦接該第一饋入點，該第二訊號源經由一第二饋入部耦接該第二饋入點，該接地端經由一第一短路部耦接該第一短路點。
8. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該第一饋入點與該第二饋入點對稱設置於所述金屬邊框的相對兩端。
9. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該穿戴式電子裝置為一智慧手錶，該金屬邊框為該智慧手錶的手錶邊框。
10. 如請求項1所述的穿戴式電子裝置，其中該金屬邊框更具有一第二短路點，該第二短路點設置於該第一饋入點與該第二饋入點之間的該第二金屬段上。

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