CN105446127A - 具有近场通讯的可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有近场通讯的可穿戴设备，包括搭载有近场通讯电路的PCB板和金属环体，所述金属环体上设有一个馈入点和至少一个接地点，所述近场通讯电路包括近场通讯芯片、巴伦电路和近场匹配电路，所述近场通讯芯片和巴伦电路连接，所述巴伦电路和近场匹配电路连接，所述近场匹配电路与馈入点连接，所述巴伦电路与接地点连接。本发明利用可穿戴设备自身一部分，即金属环体作为NFC天线本体向外激发磁场，不仅节约了成本，省去了传统NFC天线所用的材料FPC和铁氧体，通过金属外环提升了NFC的性能，还增大了可穿戴设备内部的可利用空间；金属外环免去开缝设计，可减少加工设计难度，提升良品率。

Description

具有近场通讯的可穿戴设备
技术领域
本发明涉及一种可穿戴设备，尤其涉及一种具有近场通讯的可穿戴设备。
背景技术
近场通讯（NearFieldCommunication，NFC），又称近距离无线通讯，是一种短距离的高频无线通信技术，可以实现电子身份识别或允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输等。随着近十年来的不断发展和完善，NFC技术已经在许多电子产品中得到加载，如成为大多数品牌手机的标配，并在可穿戴设备如智能手表中逐步得到应用。NFC来源于RFID，与之相比具有通信距离近，能耗低，带宽宽，安全可靠等特点，在门禁、公交、快捷当面支付等领域发挥着巨大的作用。
尽管NFC技术暂时在可穿戴设备中不如像在手机中那样得到广泛的普及，但就使用情景来看，可穿戴设备（如智能手表）与NFC的结合更为合理，以随身佩戴的智能设备作为载体不仅增加了安全性，还简化了拿出口袋的步骤，伸手就可以完成非接触式信息传输。NFC技术成为可穿戴设备的基础配置符合未来的发展趋势，用户通过配戴在身上的小设备就可以完成生活中所有的小额支付，在杂志、海报上获取相关信息，开启门禁、启动车辆，查询地图、交通信息、轻松完成所有智能家居的操控。
传统NFC天线采用FPC加铁氧体的方式实现，不仅侵占了可穿戴设备狭小的内部空间增加了设备的厚度，而且正如越来越多的高端手机中普遍采用全金属后盖设计一样，不少可穿戴设备也开始设计成金属外环的形式来提升质感和时尚竞争力。虽然外观看起来更加的赏心悦目，却给传统的NFC功能带来了较大的抑制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有近场通讯的可穿戴设备，旨在解决传统NFC天线存在于金属外环可穿戴设备中的弊端，如需要额外的厚度空间放置NFC天线，金属外环对传统NFC天线的功能产生的抑制作用等。
为实现上述目的，本发明提供一种具有近场通讯的可穿戴设备，包括搭载有近场通讯电路的PCB板和金属环体，所述金属环体上设有一个馈入点和至少一个接地点，所述近场通讯电路包括近场通讯芯片、巴伦电路和近场匹配电路，所述近场通讯芯片和巴伦电路连接，所述巴伦电路和近场匹配电路连接，所述近场匹配电路与馈入点连接，所述巴伦电路与接地点连接。
优选地，所述金属环体为闭合的金属环体，其形状为圆形、椭圆形或多边形。
优选地，所述接地点的数量为一个。
优选地，所述可穿戴设备为智能手表或智能手环或智能指环，当可穿戴设备为智能手表时，所述金属环体为面圈或表壳；当可穿戴设备为智能手环时，所述金属环体作为手环使用，当可穿戴设备为智能指环时，所述金属环体作为指环使用。
优选地，所述可穿戴设备为智能表，所述可穿戴设备还包括上盖和下盖，所述金属环体设置在上盖和下盖之间，所述上盖、下盖以及金属环体形成一个内空间，所述PCB板设置在内空间中。
优选地，所述下盖为金属时，下盖与金属环体之间设有隔离带，用于隔离下盖和金属环体。
优选地，所述下盖与金属环体具有电气连接时，所述金属环体上设有一个连接点，所述连接点通过隔离电容与下盖连接，所述隔离电容用于滤除金属环体上的高频电流。
优选地，所述近场通讯电路还包括电感，所述电感串接于近场匹配电路和馈入点之间，用于防止其它微波通讯天线在金属环体产生的高频信号进入近场通讯电路。
优选地，所述近场通讯电路还包括升压电路，所述升压电路连接于近场通讯芯片和巴伦电路之间，用于提升近场通讯芯片所输出的信号电平值。
优选地，所述馈入点为金属弹脚、顶针或焊点。
本发明利用可穿戴设备自身一部分，即金属环体作为NFC天线本体向外激发磁场，不仅节约了成本，省去了传统NFC天线所用的材料FPC和铁氧体，在金属外环下提升NFC的性能，还增大可穿戴设备内部的可利用空间，有利于可穿戴设备的其它功能设计或结构上的轻薄化设计；金属外环免去开缝设计，可减少加工设计难度，提升良品率，闭环设计使可穿戴设备外形更加均匀美观。
附图说明
图1为本发明可穿戴设备第一实施例的结构示意图；
图2为本发明可穿戴设备第一实施例的剖视图；
图3为本发明可穿戴设备金属下盖与金属环体非电气连接的示意图；
图4为本发明可穿戴设备金属下盖与金属环体电气连接的示意图；
图5为本发明可穿戴设备的原理图；
图6为传统的NFC天线平面图；
附图标记说明：1为上盖，2为PCB板，21为近场通讯芯片，22为升压电路，23为巴伦电路，24为近场匹配电路，25为电感，3为金属环体，4为下盖，41为隔离带，42为连接点，43为隔离电容，51为馈入点，52为接地点，6为表带。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种具有近场通讯的可穿戴设备，参照图1-5，在第一实施例中，该可穿戴设备，包括搭载有近场通讯电路的PCB板和金属环体，所述金属环体上设有一个馈入点和至少一个接地点，所述近场通讯电路包括近场通讯芯片、巴伦电路和近场匹配电路，所述近场通讯芯片和巴伦电路连接，所述巴伦电路和近场匹配电路连接，所述近场匹配电路与馈入点连接，所述巴伦电路与接地点连接；所述近场通讯电路与金属环体一起构成完整的近场通讯组件，近场通讯电路连接金属环体使其直接激发近场通讯磁场。
所述金属环体为闭合的金属环体，其形状可为圆形、方形或椭圆形等；优选的，当所述接地点为一个时，这样近场通讯电路发出的信号最强。
所述可穿戴设备可为智能手表或智能手环或智能指环等，当可穿戴设备为智能手表时，所述金属环体可为面圈或表壳。
当可穿戴设备为智能手表时所述金属环体可设置一个容腔来容纳PCB板，此时馈入点和接地点均设置在容腔内，或者，当可穿戴设备为智能手环或智能指环时，所述金属环体可作为手环或指环使用，在金属环体外设置一个放置PCB板的结构。
当可穿戴设备为智能表时，该可穿戴设备还包括上盖和下盖，所述金属环体设置在上盖和下盖之间，所述上盖、下盖以及金属环体形成一个内空间，所述PCB板设置在内空间中，上盖可为采用透明的材质制成（玻璃、水晶）的面盖或者作为输入和\或输出设备的触摸屏；若该智能表是戴在手上时，所述金属环体上还连接有表带；所述下盖可为金属或者非金属，当下盖为非金属时，下盖与金属环体之间不需要做特殊处；参照图3，当下盖为金属材质且不需要与金属环体电气连接时，下盖与金属环体接触的部位需要做钝化处理（在下盖和/或者金属环体上钝化形成隔离带），以使两者绝缘互不影响；参照图4，当下盖为金属材质且需要与金属环体电气连接时，下盖与金属环体接触的部位需要做钝化处理（在下盖和/或者金属环体上钝化形成隔离带），然后在金属环体上设置一个连接点，该连接点通过隔离电容连接到下盖上，所述隔离电容为大电容，用于隔离金属环体上的高频电流。
所述巴伦电路包括一对差分的输入端口和一个与近场匹配电路连接的输出端口，以及一个用于接地的输出端口，用于将双差分的平衡电路改变为非平衡单端电路。
所述近场匹配电路包括EMC滤波器与阻抗匹配电路，EMC滤波器由电感L与电容C并联组成的，串连在巴伦电路的输出端口上，用来滤除电路中可能向外辐射的高频电磁干扰信号；阻抗匹配电路采用非平衡（非差分）匹配电路，用来匹配近场通讯芯片端与天线端（金属环体）之间的阻抗，使传输信号的效率最大化。
所述近场通讯电路还包括电感，所述电感串接于近场匹配电路和馈入点之间，用于屏蔽其它微波通讯天线如蓝牙、WIFI等天线辐射出来的微波信号对NFC天线的耦合干扰，所述电感可取大电感值。
所述馈入点可以是以金属弹脚或顶针，也可以是以焊接的形式接入到金属环体上，以保证近场通讯模块的信号接入到金属环体上。
所述近场通讯芯片还与基带电路连接，用于输出近场通讯工作的射频信号；由于射频信号的功率较小，所述近场通讯电路还包括升压电路，所述升压电路连接于近场通讯芯片和巴伦电路之间，用于提升射频信号的功率，可以是功率放大器，通过增大从NFC天线上辐射出去的磁场强度，使通讯距离达到合适的范围；所述近场通讯芯片包括一对差分的输出端，所述升压电路包括一对差分的输入端口和一对差分的输出端。
传统的NFC天线如图6所示，使用时，供电线圈满足一定的电感量，且对环境的要求很大。通常情况下，传统供电线圈所在的金属环境会对NFC有抑制作用，而本发明直接使用可穿戴设备的金属外环作为NFC天线，不仅省掉了传统的供电线圈与铁氧体，还很好的利用了这样的金属环境；若使用传统的NFC天线，还需要金属环体开缝，其接入点（馈入点和接地点）必须在开缝的两个端口，但本发明不需要开缝，其两个接入点（馈入点和接地点）可以成180度放置、或90度放置、也可以成任意角度放置，与传统的近场通讯天线相比，接入点具有非常灵活的设计自由度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有近场通讯的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括搭载有近场通讯电路的PCB板和金属环体，所述金属环体上设有一个馈入点和至少一个接地点，所述近场通讯电路包括近场通讯芯片、巴伦电路和近场匹配电路，所述近场通讯芯片和巴伦电路连接，所述巴伦电路和近场匹配电路连接，所述近场匹配电路与馈入点连接，所述巴伦电路与接地点连接。
2.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述金属环体为闭合的金属环体，其形状为圆形、椭圆形或多边形。
3.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述接地点的数量为一个。
4.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能手表或智能手环或智能指环，当可穿戴设备为智能手表时，所述金属环体为面圈或表壳；当可穿戴设备为智能手环时，所述金属环体作为手环使用，当可穿戴设备为智能指环时，所述金属环体作为指环使用。
5.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能表，所述可穿戴设备还包括上盖和下盖，所述金属环体设置在上盖和下盖之间，所述上盖、下盖以及金属环体形成一个内空间，所述PCB板设置在内空间中。
6.如权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述下盖为金属时，下盖与金属环体之间设有隔离带，用于隔离下盖和金属环体。
7.如权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述下盖与金属环体具有电气连接时，所述金属环体上设有一个连接点，所述连接点通过隔离电容与下盖连接，所述隔离电容用于滤除金属环体上的高频电流。
8.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述近场通讯电路还包括电感，所述电感串接于近场匹配电路和馈入点之间，用于防止其它微波通讯天线在金属环体产生的高频信号进入近场通讯电路。
9.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述近场通讯电路还包括升压电路，所述升压电路连接于近场通讯芯片和巴伦电路之间，用于提升近场通讯芯片所输出的信号电平值。
10.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述馈入点为金属弹脚、顶针或焊点。
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