CN102495543A - 一种表盘与天线共形的手表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表盘与天线共形的手表，属于手表天线技术领域，主要解决了现有技术中传统贴片天线占用手表体积大等问题。该表盘与天线共形的手表，包括表盘和设置于表盘上的表带，其特征在于，所述表盘内嵌入有与其共形的信号接收装置。本发明中天线贴片体积小、质量轻，易于实现与表盘的共形，为减小手表的体积提供了可实现的基础；将天线贴片内嵌于表盘内，巧妙地实现了天线贴片与表盘的共形一体化，既减小了手表的体积，实现了手表小型化设计，又提高了手表设计的灵活性。

Description

一种表盘与天线共形的手表

技术领域

本发明涉及一种北斗导航卫星手表，具体地说，是涉及一种表盘与天线共形的手表。

背景技术

天线，是用于无线电信号有效接收和发射的一种电子设备。我国北斗导航系统具有导航、定位、授时和短报文通信等功能，可以全天侯、连续实时地导航、定位和授时，覆盖范围广，使用方便。北斗导航卫星的时钟采用的是稳定度极高的原子钟信号，使得北斗导航系统传递的时间具有极高的精度，而经过北斗卫星授时后的手表，其时间便可以实现高精度同步运行。但是，这种与北斗导航系统进行时钟同步的手表对体积要求很高。传统的贴片天线位于表盘附近位置，占用了较大的体积，使得手表的小型化以及设计的灵活性受到了极大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表盘与天线共形的手表，克服现有技术中存在的传统贴片天线导致手表体积大、不利于手表小型化设计等缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种表盘与天线共形的手表，包括表盘和设置于表盘上的表带，所述表盘内嵌入有与其共形的信号接收装置。通过将信号接收装置设置成与表盘相同的形状，并嵌入表盘内部，可以有效减小表盘的体积，提高手表设计的灵活性，从而为北斗导航卫星手表的小型化设计奠定基础。

进一步地，所述信号接收装置包括与表盘共形的天线贴片，以及设置于该天线贴片上的微带天线。所述天线贴片由成分为聚酰亚胺的挠性板制成；而微带天线通过光刻或腐蚀所述天线贴片而成。由聚酰亚胺制成的挠性板，具有高介电常数、低损耗的性能，可以与表盘材料实现层压。

为了提高微带天线的信号接收能力，所述表盘为圆形，而微带天线为环形，且表盘的圆心与该微带天线的圆心重合；同时，微带天线的馈电点位于其内部的非圆心点。

为了进一步提高信号接收能力，尽可能地降低表盘对微带天线接收信号的影响，所述表盘包括相互匹配的表盘主体和表盘外盖，该表盘外盖由透波材料制成。该透波材料为玻璃。制成表盘外盖的这种材料具有柔软、耐久、无害的特点，且对天线接收信号的能力影响极小。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明设计巧妙，结构简单，实现方便；

2.本发明中天线贴片体积小、质量轻，易于实现与表盘的共形，为减小手表的体积提供了可实现的基础；

3.本发明将天线贴片内嵌于表盘内，巧妙地实现了天线贴片与表盘的共形一体化，既减小了手表的体积，实现了手表小型化设计，又提高了手表设计的灵活性；

4.本发明中表盘外盖采用玻璃制成，其质地柔软、耐久、无害、成本低，而且具有良好的透波特性，对微带天线接收信号的能力影响极小；

5.本发明对微带天线的形状及馈电点的设计，有效地提高了微带天线的信号接收能力，保证了微带天线的正常工作。

附图说明

图1为本发明-表盘、微带天线与馈电点的位置关系示意图；

图2为本发明-实施例中计算矩形微带圆极化天线的坐标系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本发明一种表盘与天线共形的手表，包括手表本体、表盘和天线贴片1三部分。其中，表盘由软玻璃制成，具有透波、耐久、无害的特点，且对天线接收信号的能力影响极小。而天线贴片1采用挠性板，其成分为聚酰亚胺，这种天线贴片重量轻、具有高介电常数、低损耗的性能，可以与表带材料实现层压。使用HFSS等工具将微带天线2的外形设计成圆环形，且微带天线的馈电点3位置偏离该圆环的圆心，并利用光刻或腐蚀等方法在该天线贴片上制作微带天线。这种设计的原理是通过馈电激励微带天线的两个幅度相等、相位相差90度的正交模式，形成圆极化工作模式，微带天线2的形状以及馈电点3的这个特殊位置的设计使得天线2能更好的接收到北斗卫星的信号。

微带天线2的馈电采用了传输线馈电的方式，具体位置如图1中附图标记3所示，微带天线设计的基本问题是求解天线在周围空间建立的辐射场。在该微带天线2中，采用由微带天线上电流分布J_S（X，Y）求辐射场的方法。

该方法首先是建立含微带天线上电流分布J _S（r’）的积分方程，在积分方程中将含有微带结构的并矢格林函数，然后由矩量法解积分方程求出电流分布，再由如下过程计算远区辐射场 ：

矢量位                                                     

  

远场           

                     

该方法分析时可采用如图2所示的坐标系统。

微带天线馈电点的确定

微带天线含有开在地板上并与微带线相垂直的缝，该缝受微带传输线中传输的能量激励。微带线通过介质基片同缝相短接，在中心处激励缝隙辐射能量，如图1所示。

在任意馈电点位置下，微带天线的辐射电阻已由Nakaoka等人计算出来。假定以电流分布是

的终端开路微带线去激励缝隙，则辐射电阻为

       （1）

                       （2）

式中，L是缝长；D是宽度为Ws的缝中心到宽度为Wm的微带线中心的距离，此天线中我们取D=0；p是富里哀变换的变量；R是微带线上的辐射电阻。根据经验公式可得：    

                               （3）

式中，

是缝中的波长，

是由于缝端电流不为零而引入的等效缝伸长，近似情况下有L?0.5λs。

圆极化微带天线

天线产生圆极化波的关键是产生两个极化方向正交、幅度相等、相偎相差90°的线极化波。在此天线中，我们通过对2个相互正交的缝隙分别馈电，馈电之间幅度相等、相位相差90°，通过微带馈电来形成等幅度、90°相差的线极化波，而这2个线极化波由于在空间上相互垂直，因此能满足圆极化形成的条件，以此形成右旋的圆极化波。

将制作好微带天线2的天线贴片1层压到手表表盘内部，并使表盘的中心与微带天线的中心重合，同时使手表指针转轴穿过天线的中心，这样便实现了微带天线2与手表表盘的共形，且不影响天线的辐射特性。由于微带天线内嵌于表盘中，从而减小了微带天线在手表中的体积，使得含北斗接收机的手表的设计更加灵活，也使手表向小型化趋势发展。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (8)

1.一种表盘与天线共形的手表，包括表盘和设置于表盘上的表带，其特征在于，所述表盘内嵌入有与其共形的信号接收装置。

2.根据权利要求1所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述信号接收装置包括与表盘共形的天线贴片（1），以及设置于该天线贴片（1）上的微带天线（2）。

3.根据权利要求2所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述

天线贴片（1）由成分为聚酰亚胺的挠性板制成。

4.根据权利要求3所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述微带天线（2）通过光刻或腐蚀所述天线贴片（1）而成。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述表盘为圆形，而微带天线（2）为环形，且表盘的圆心与该微带天线的圆心重合。

6.根据权利要求5所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述微带天线（2）的馈电点（3）位于其内部的非圆心点。

7.根据权利要求6所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述表盘包括相互匹配的表盘主体和表盘外盖，该表盘外盖由透波材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种表盘与天线共形的手表，其特征在于，所述透波材料为玻璃。

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