CN104536288A - 一种采用新型天线的卫星授时手表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用新型天线的卫星授时手表。包括壳体和设于壳体内的表芯，所述壳体包括环形表壳，设于环形表壳顶面开口部分的表镜，将环形表壳和表镜衔接起来的表圈，设于环形表壳底面开口部分的底盖，穿过环形表壳的表把，与环形表壳连接的用于穿戴的表带，还包括设于表芯附近的接收天线，所述接收天线包括设于壳体上的金属薄片和用于接收卫星信号的天线辐射部分。本发明通过采用新型天线，其中金属薄片可以基本消除人体对天线的影响，大幅提高卫星授时手表对使用环境的适应性；可以大幅提高天线的生产一致性，减小金属表圈对天线性能的恶化，保证卫星授时手表的收星效果；可以增强天线的正向辐射能力，提高天线的增益。

Description

一种采用新型天线的卫星授时手表

技术领域

本发明涉及一种采用新型天线的卫星授时手表，属于时频技术、通信技术、微电子技术、计算机技术等多项技术结合的领域。

背景技术

随着钟表技术的发展，时间标准及时间同步技术在手表中的应用越来越广泛。常用的授时方法主要有无线电授时、网络授时和卫星授时等。由于卫星授时具有授时精度高、覆盖范围广等特点，是授时手表的发展方向。利用导航卫星进行时钟授时与物体定位，可以使得手表显示的时间与标准时间保持精确同步，同时可以获得本地准确定位信息等数据。

为了降低生产成本，满足大众市场对中低端价位的卫星授时手表的广泛需求，手表环形表壳普遍采用塑料材料来构成。通常的卫星授时手表设计是通过将接收天线放置在表芯附近的区域来实现，那么对于塑料环形表壳手表，由于悬浮的金属表圈的影响，传统天线的性能急剧恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用新型天线的卫星授时手表，主要解决现有技术中存在的受塑料环形表壳手表中悬浮的金属表圈的影响，传统天线的性能急剧恶化的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用新型天线的卫星授时手表，包括壳体和设于壳体内的表芯，所述壳体包括环形表壳，设于环形表壳顶面开口部分的表镜，将环形表壳和表镜衔接起来的表圈，设于环形表壳底面开口部分的底盖，穿过环形表壳的表把，与环形表壳连接的用于穿戴的表带，还包括设于表芯附近的接收天线，所述接收天线包括设于壳体上的金属薄片和用于接收卫星信号的天线辐射部分，所述环形表壳和底盖采用塑料材料制成，所述表圈采用金属材料制成。

具体地，所述环形表壳两侧具有对称的两只耳朵，所述表带与环形表壳的耳朵连接。所述金属薄片与底盖赋形，沿环形表壳壁延伸至表圈，并且沿环形表壳的耳朵底面继续延伸至天线辐射部分。

进一步地，所述金属薄片为片状或网状，该金属薄片采用铜箔或铝箔制成，或者采用塑料表面电镀金属制成。

另外，所述天线辐射部分设于设于表芯附近、环形表壳的其中一只耳朵的区域。所述天线辐射部分工作于右旋圆极化方式，采用陶瓷介质的微带天线。与普通的印制板微带天线相比，陶瓷介质的微带天线由于陶瓷介质的介电常数更高，因而具有更小的天线尺寸。

所述陶瓷介质的微带天线采用单馈电点，其优点是无需外加的功分网络和相移网络，结构简单，有利于实现天线的小型化。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明采用新型天线，由于金属薄片的存在，实现了在塑料底盖上赋形一层薄金属层，可以基本消除人体对天线的影响，大幅提高卫星授时手表对使用环境的适应性。

（2）本发明采用新型天线，由于金属薄片的存在，实现了表圈、天线地和表芯地的共地，可以大幅提高天线的生产一致性，减小金属表圈对天线性能的恶化，保证卫星授时手表的收星效果。

（3）本发明采用新型天线，由于金属薄片的存在，大大增加了天线的接地反射面，可以增强天线的正向辐射能力，提高天线的增益。

（4）本发明设计巧妙，成本低廉，特别适用于塑料环形表壳的卫星授时手表，实用性非常好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖面视图。

图3为本发明中天线辐射部分的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-环形表壳，2-表镜，3-表圈，4-表芯，5-表把，6-表带，7-底盖，8-金属薄片，9-天线辐射部分，11-天线导体，12-馈电点，13-简并分离单元。

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至图3所示，一种采用新型天线的卫星授时手表，包括壳体和设于壳体内的表芯4，壳体包括环形表壳1，设于环形表壳顶面开口部分的表镜2，将环形表壳和表镜衔接起来的表圈3，设于环形表壳底面开口部分的底盖7，穿过环形表壳的表把5，与环形表壳连接的用于穿戴的表带6。本发明还包括设于表芯附近的接收天线，接收天线包括金属薄片8和天线辐射部分9。在本发明中壳体的构造和表芯的构造均属于现有技术，其安装位置、连接关系在此便不做赘述。

本发明的环形表壳1用于保护表芯，为了降低生产成本，通常采用塑料材料制成；表镜2由耐磨的透明材料制成；表圈3用于锁紧表镜，为了达到防水的效果，采用金属材料制成；表芯4为整个手表的核心；表把5用于调校日期和时间，同时是用户控制手表开始授时、定位的操作端子；表带6用于将手表佩戴在手腕上；底盖7采用塑料材料制成，背面可腐蚀出文字及图案。为了实现手表整体外形上的美观，环形表壳两侧具有对称的两只耳朵，两只耳朵还用于安装表带。

本发明的接收天线设计新颖，其中，金属薄片8与底盖赋形，沿环形表壳壁延伸至表圈，并且沿环形表壳的耳朵底面继续延伸至天线辐射部分的接地板，使其与天线辐射部分连接。在本实施例中，金属薄片为片状，金属薄片采用铜箔或铝箔制作而成，或者采用塑料表面电镀金属制作而成。

在塑料表壳手表中，由于电磁波能够随意地穿透塑料底盖，因此，人体会对佩戴于手腕上的手表中的传统天线带来非常大的影响，从而严重影响天线的收星效果，不能满足手表对使用环境的适应性要求。实验表明，当把手表分别佩戴在手腕上和拿在手掌上时，天线的性能明显不同，主要体现在天线的工作频率发生偏移，天线的阻抗特性发生变化等。通过引入金属薄片的新颖设计，由于其与底盖赋形的大接地面的存在，可以基本消除人体对天线的影响。

同时，在塑料表壳手表中，由于位于传统天线斜上方的金属表圈是悬空的，并未与任何金属结构电接触，其对天线的影响相当敏感。实验表明，在将天线反复拆装时，天线的性能很不稳定，具体表现为天线在史密斯圆图上的阻抗曲线改变，造成天线的一致性极差，影响天线的批量生产。而且，由于受到悬浮金属表圈的遮挡挤压，天线的主波束往旁边倾斜，造成天线的主瓣宽度变窄，从而不能满足定位手表对天线的宽波束要求。通过引入金属薄片的新颖设计，其中金属薄片延伸至表圈的部分实现金属薄片与表圈的电接触，金属薄片延伸至环形表壳耳朵底面的部分实现金属薄片与天线辐射部分接地板的电接触，从而实现表圈、天线地和表芯地的共地，可以大幅提高天线的一致性，并减小表圈对天线性能的恶化。

此外，在塑料表壳手表中，由于受手表外观的限制，设于环形表壳的其中一只耳朵区域的传统天线的接地反射面尺寸有限。通过引入金属薄片的新颖设计，可以大大增加天线的接地反射面，增强天线的正向辐射能力，提高天线的增益。

当然，金属薄片沿环形表壳壁延伸至表圈的面积越宽，其与表圈的电接触越稳定可靠。但是，考虑到实际需求，为了减小金属薄片实际加工的操作难度，可以将其沿环形表壳壁延伸的某些部分省略掉。

天线辐射部分设于表芯附近、环形表壳的其中一只耳朵的区域，环形表壳的另外一只耳朵暂时空置。天线辐射部分采用陶瓷介质的微带天线，通过选用低损耗的具有高介电常数的介质基片，利用介质基片的波长缩短效应来减小天线的尺寸。与普通的印制板微带天线相比，陶瓷介质的微带天线由于陶瓷介质的介电常数更高，因而具有更小的天线尺寸。

为了无极化损失地接收来自北斗卫星的右旋圆极化波，陶瓷介质的微带天线工作于右旋圆极化方式。天线实现圆极化的基本原理是产生两个幅度相等、相位相差90°且空间正交的线极化波。在本实施例中，微带天线采用单馈电点12来实现，其优点是无需外加的功分网络和相移网络，结构简单，有利于实现天线的小型化。一个形状规则的微带天线由一点馈电可以产生极化正交、幅度相等的两个简并模，但是不能形成90°相位差。为了在简并模之间形成90°相位差，需要在规则的微带天线上附加一个简并分离单元，使简并模的谐振频率发生分离，具体通过在天线导体11表面切角13来实现。工作频率选在两个谐振频率之间，当简并分离单元大小选择合适时，对工作频率而言，可以使得一个简并模的等效阻抗相角超前45°，另一个简并模的等效阻抗相角滞后45°，这样就形成了圆极化辐射。选择适当的馈电点位置，就可以实现右旋圆极化。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种采用新型天线的卫星授时手表，包括壳体和设于壳体内的表芯（4），所述壳体包括环形表壳（1），设于环形表壳顶面开口部分的表镜（2），将环形表壳和表镜衔接起来的表圈（3），设于环形表壳底面开口部分的底盖（7），穿过环形表壳的表把（5），与环形表壳连接的用于穿戴的表带（6），其特征在于，还包括设于表芯附近的接收天线，所述接收天线包括设于壳体上的金属薄片（8）和用于接收卫星信号的天线辐射部分（9），所述环形表壳和底盖采用塑料材料制成，所述表圈采用金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种采用新型天线的卫星授时手表，其特征在于，所述环形表壳两侧具有对称的两只耳朵，所述表带与环形表壳的耳朵连接。

3.根据权利要求2所述的一种采用新型天线的卫星授时手表，其特征在于，所述金属薄片与底盖赋形，沿环形表壳壁延伸至表圈，并且沿环形表壳的耳朵底面继续延伸至天线辐射部分。

4.根据权利要求3所述的一种采用新型天线的卫星授时手表，其特征在于，所述金属薄片为片状或网状，该金属薄片采用铜箔或铝箔制成，或者采用塑料表面电镀金属制成。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种采用新型天线的卫星授时手表，其特征在于，所述天线辐射部分设于表芯附近、环形表壳的其中一只耳朵的区域。

6.根据权利要求5所述的一种采用新型天线的卫星授时手表，其特征在于，所述天线辐射部分工作于右旋圆极化方式，采用陶瓷介质的微带天线。