CN106611900A - 一种通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种通信系统，应用于穿戴设备，涉及通信技术领域，该系统包括：主天线、辅助天线和通信模块；主天线，设置于穿戴设备内部且与通信模块电连接；辅助天线，用于通过电磁吸附方式设置于穿戴设备的壳体外部，且辅助天线通过电磁耦合方式与主天线配合使用，以增加主天线的有效长度L；通信模块，设置于穿戴设备内部，且与穿戴设备内部的电路板电连接，用于根据主天线发射或接收的电磁波信号与穿戴设备周围的其他设备建立通信连接，并与建立通信连接的其他设备通信。应用本发明实施例提供的通信系统，通过辅助天线与主天线配合使用，增大了主天线的有效长度L，从而增大了天线所覆盖的通信频段的范围，提高了天线性能。

Description

一种通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信系统。
背景技术
对于利用电磁波通信的电子设备而言，天线是一个必不可少的重要部件，一方面天线可以通过辐射电磁波的方式向外发射信号，另一方面它也可以接收其他设备发射的信号。
目前，多数天线是设置于电子设备内部的，因此天线通常会受到电子设备外壳尺寸等的限制，电子设备集成工艺的不断发展与进步，使得电子设备越来越紧凑小巧，相应的，设置于电子设备内部的天线的长度也逐渐变短。然而，天线性能尤其是天线的低频性能(如覆盖的通信频段的范围等)往往与天线长度有关，天线的长度越长，天线低频性能往往也越好。因此，当电子设备越来越紧凑小巧时，设置于其内部的天线所覆盖的通信频段的范围会逐渐变窄，容易出现难以覆盖通信过程中所需的通信频段的问题，天线性能差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种通信系统，以增大天线所覆盖的通信频段的范围，提高天线性能。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种通信系统，应用于穿戴设备，所述系统包括：主天线、辅助天线和通信模块；
其中，所述主天线，设置于所述穿戴设备内部，且与所述通信模块电连接，所述主天线通过辐射电磁波的方式向所述穿戴设备周围的其他设备发射电磁波信号并接收其他设备发射的电磁波信号；
所述辅助天线，用于通过电磁吸附方式设置于所述穿戴设备的壳体外部，且所述辅助天线通过电磁耦合方式与所述主天线配合使用，以增加所述主天线的有效长度L；
所述通信模块，设置于所述穿戴设备内部，且与所述穿戴设备内部的电路板电连接，用于根据所述主天线发射或接收的电磁波信号与所述穿戴设备周围的其他设备建立通信连接，并与建立通信连接的其他设备通信。
较佳的，所述辅助天线的长度为：根据所述穿戴设备的内部硬件结构以及所述主天线的原始长度L0确定的长度。
较佳的，所述有效长度L为：根据所述主天线的原始长度L0、所述主天线周围电介质的介电常数ε1、所述辅助天线周围电介质的介电常数ε2、光速c计算得到的长度，其中，所述有效长度正比于c/f，f为针对当前环境的预设工作频点。
较佳的，所述主天线与所述辅助天线之间的距离d1≤2.5mm。
较佳的，所述辅助天线，还用于基于所述主天线的阻抗系统，通过电磁耦合方式与所述主天线的接地寄生天线、天线末端分别耦合，以增加所述主天线的有效长度。
较佳的，所述辅助天线的起始端与所述电路板的模拟地区域的耦合间距d2≤0.1mm。
较佳的，所述辅助天线的末端与所述主天线的末端的耦合间距d3≤0.1mm。
较佳的，所述辅助天线为可拆卸的天线。
较佳的，所述系统还包括：
数据存储模块，用于存储所述主天线单独工作时所覆盖的通信频段内的频点以及所述频点的第一信号强度；
信号检测模块，用于在检测到所述主天线与所述辅助天线配合使用时所述频点的第二信号强度低于所述第一信号强度的情况下，提示拆除所述辅助天线。
较佳的，所述穿戴设备包括以下两个辐射体：
以所述电路板的模拟地区域构成的辐射体；
以所述主天线和所述辅助天线构成的辐射体。
本发明实施例提供一种通信系统，该系统包括：主天线、辅助天线和通信模块；主天线，设置于穿戴设备内部且与通信模块电连接；辅助天线，用于通过电磁吸附方式设置于穿戴设备的壳体外部，且辅助天线通过电磁耦合方式与主天线配合使用，以增加主天线的有效长度L；通信模块，设置于穿戴设备内部，且与穿戴设备内部的电路板电连接，用于根据主天线发射或接收的电磁波信号与穿戴设备周围的其他设备建立通信连接，并与建立通信连接的其他设备通信。应用本发明实施例提供的通信系统，通过辅助天线与主天线配合使用，增大了主天线的有效长度L，从而增大了天线所覆盖的通信频段的范围，提高了天线性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种通信系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种通信系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种使用辅助天线和未使用辅助天线两种情况下的主天线的谐振仿真示意图；
图4为本发明实施例提供的一种使用辅助天线和未使用辅助天线两种情况下的主天线的频点性能仿真示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种通信系统的结构示意图，应用于穿戴设备10，该系统可以包括：主天线101、辅助天线102和通信模块103。
首先，对穿戴设备10进行下说明，这里提及的穿戴设备10的形式可以是穿戴于手腕、手臂以及头部的设备，举例而言，穿戴设备10可以为具有投影功能的腕式穿戴设备。需要说明的是，上述列出的具体穿戴设备仅仅是举例说明，本发明不需要对穿戴设备10的具体形式进行限定。
其中，主天线101，设置于该穿戴设备10内部，且与通信模块103电连接，主天线101通过辐射电磁波的方式向该穿戴设备10周围的其他设备发射电磁波信号并接收其他设备发射的电磁波信号。
需要说明的是，这里所提及的主天线101通常是穿戴设备内部自带的天线，一般的，主天线在穿戴设备10被生产出来后往往是不可改变的。
辅助天线102，用于通过电磁吸附方式设置于该穿戴设备10的壳体外部，且辅助天线102通过电磁耦合方式与主天线101配合使用，以增加主天线101的有效长度L。
具体的，有效长度L为：根据主天线101的原始长度L0、主天线101周围电介质的介电常数ε1、辅助天线102周围电介质的介电常数ε2、光速c计算得到的长度。
需要说明的是，上述有效长度L是根据对介电常数ε1、介电常数ε2以及光速c进行数学运算后得到的综合参数计算得到的，当然，本发明实施例不需要对得到该综合参数的数学运算的具体形式进行限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
其中，有效长度正比于c/f，f为针对当前环境的预设工作频点。
需要说明的是，辅助天线102为可拆卸的天线，实际应用中，可以根据穿戴设备10的当前环境中的频点信号，来判断是否使用辅助天线102，例如，穿戴设备10的主天线101能够覆盖GPS信号对应的工作频点f＝1.575GHZ，那么，当穿戴设备10处于GPS卫星的辐射范围内时，完全可以仅通过主天线101来接收辐射的电磁波信号；又例如，当穿戴设备10处于WiFi基站的辐射范围内时，由于WiFi信号对应的工作频点f＝2.4GHZ，因此仅依靠主天线101是无法接收到该WiFi信号的，此时，可以选择辅助天线102与主天线101配合使用的方式，增大主天线101的有效长度L，从而可以拓宽所支持的工作频点的频段宽度。
在本发明的一种具体实施例中，辅助天线102的长度为：根据该穿戴设备10的内部硬件结构以及主天线101的原始长度L0来确定长度。
这里所提及的穿戴设备10的内部硬件结构，是指：穿戴设备的壳体内设置的电路板、传感器、投影器件、喇叭等硬件在穿戴设备10内部的位置排布。需要说明的是，这里仅仅是以电路板、传感器、投影器件、喇叭为例进行说明，本发明实施例不需要对穿戴设备10的内部硬件以及内部硬件结构进行限定。
在本发明的另一种具体实施例中，辅助天线102，还用于基于主天线101的阻抗系统，通过电磁耦合方式与主天线101的接地寄生天线、天线末端分别耦合，以增加主天线101的有效长度。
优选的，主天线101与辅助天线102之间的距离d1≤2.5mm。
需要说明的是，这里提及的主天线101与辅助天线102之间的距离d1≤2.5mm仅为本发明实施例提供的一种优选实现方式，由于主天线101与辅助天线102是通过电磁耦合方式结合在一起的，根据电磁耦合的原理不难理解，耦合距离越小耦合效果越好，因此，实际应用中，主天线101与辅助天线102之间的距离尽可能的小一些，也就是，主天线101与辅助天线102越接近配合效果越好。
优选的，辅助天线102的起始端与电路板的模拟地区域的耦合间距d2≤0.1mm。
需要说明的是，这里提及的辅助天线102的起始端与电路板的模拟地区域的耦合间距d2也仅为本发明实施例提供的一种优选实现方式，同样的，根据电磁耦合的原理不难理解，实际应用中，辅助天线102的起始端与电路板的模拟地区域的耦合间距d2越小效果越好。
优选的，辅助天线102的末端与主天线101的末端的耦合间距d3≤0.1mm。
需要说明的是，这里提及的辅助天线102的末端与主天线101的末端的耦合间距d3≤0.1mm也仅为本发明实施例提供的一种优选实现方式，同样的，根据电磁耦合的原理不难理解，实际应用中，辅助天线102的末端与主天线101的末端的耦合间距d3越小效果越好。
优选的，该穿戴设备10可以包括以下两个辐射体：
(1)以所述电路板的模拟地区域构成的辐射体；
(2)以所述主天线101和所述辅助天线102构成的辐射体。
通信模块103，设置于该穿戴设备10内部，且与该穿戴设备10内部的电路板电连接，用于根据主天线101发射或接收的电磁波信号与该穿戴设备10周围的其他设备建立通信连接，并与建立通信连接的其他设备通信。
应用本发明实施例提供的通信系统，通过辅助天线与主天线配合使用，增大了主天线的有效长度L，从而增大了天线所覆盖的通信低频频段的范围，提高了天线性能。
图2为本发明实施例提供的另一种通信系统的结构示意图，在图1所示实施例基础之上，所述系统还可以包括：
数据存储模块104，用于存储所述主天线101单独工作时所覆盖的通信频段内的频点以及所述频点的第一信号强度。
信号检测模块105，用于在检测到所述主天线101与所述辅助天线102配合使用时所述频点的第二信号强度低于所述第一信号强度的情况下，提示拆除所述辅助天线102。
应用本发明实施例提供的通信系统，在具备图1所示实施例的全部有益效果的基础之上，还可以通过信号检测模块105对穿戴设备10当前环境在(1)仅使用主天线101和(2)主天线101与辅助天线102配合使用时针对同一频点的信号强度，并从(1)或(2)中选择出更优选的使用方案，同时提示用户是否需要拆除辅助天线102。
图3为本发明实施例提供的一种使用辅助天线和未使用辅助天线两种情况下的主天线的谐振仿真示意图。
其中，曲线1为未使用辅助天线的情况(即仅主天线单独使用的情况)，曲线2为使用辅助天线(即主天线和辅助天线配合使用的情况)，图3中三角中的数字表示频点的标号。从图3的曲线1中可以看出，当穿戴设备10仅使用主天线时可以覆盖频点1和频点6两个频点；从图3的曲线2中可以看出，当穿戴设备10在主天线和辅助天线配合使用的情况下，可以覆盖频点2、频点3、频点4和频点5。可见，辅助天线与主天线配合使用时能够增大天线所覆盖的通信频段的范围。
另外，辅助天线与主天线配合使用时在1.575GHZ(GPS信号)和0.92GHZ(GSM信号)产生了很好的谐振，高频部分从频点6对应的2.18GHZ偏移至2.4GHZ(WiFi信号)，修正了仅主天线单独使用时的频点偏移的问题。
图4为本发明实施例提供的一种使用辅助天线和未使用辅助天线两种情况下的主天线的频点性能仿真示意图。
其中，曲线3为未使用辅助天线的情况(即仅主天线单独使用的情况)，曲线4为使用辅助天线(即主天线和辅助天线配合使用的情况)。需要说明的是，图4中的纵轴表明了频点性能的好坏，数值越大天线频点性能越好，数值越小天线频点性能越差。从图4的曲线3中可以看出，当穿戴设备10仅使用主天线时在GPS频点(1.575GHZ)的频点性能很差；而从图4的曲线4中可以很明显的看出，当穿戴设备10在主天线和辅助天线配合使用的情况下，GPS的频点性能得到了很好的改善，频点性能约为-2db，效率约为60％；另外，高频谐振偏移也产生了一个非常好的2.4GHZ的频点性能，效率约为70％。可见，主天线和辅助天线配合使用提高了穿戴设备的天线性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种通信系统，其特征在于，应用于穿戴设备，所述系统包括：主天线、辅助天线和通信模块；
其中，所述主天线，设置于所述穿戴设备内部，且与所述通信模块电连接，所述主天线通过辐射电磁波的方式向所述穿戴设备周围的其他设备发射电磁波信号并接收其他设备发射的电磁波信号；
所述辅助天线，用于通过电磁吸附方式设置于所述穿戴设备的壳体外部，且所述辅助天线通过电磁耦合方式与所述主天线配合使用，以增加所述主天线的有效长度L；
所述通信模块，设置于所述穿戴设备内部，且与所述穿戴设备内部的电路板电连接，用于根据所述主天线发射或接收的电磁波信号与所述穿戴设备周围的其他设备建立通信连接，并与建立通信连接的其他设备通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助天线的长度为：根据所述穿戴设备的内部硬件结构以及所述主天线的原始长度L0确定的长度。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有效长度L为：根据所述主天线的原始长度L0、所述主天线周围电介质的介电常数ε1、所述辅助天线周围电介质的介电常数ε2、光速c计算得到的长度，其中，所述有效长度正比于c/f，f为针对当前环境的预设工作频点。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主天线与所述辅助天线之间的距离d1≤2.5mm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，所述辅助天线，还用于基于所述主天线的阻抗系统，通过电磁耦合方式与所述主天线的接地寄生天线、天线末端分别耦合，以增加所述主天线的有效长度。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述辅助天线的起始端与所述电路板的模拟地区域的耦合间距d2≤0.1mm。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述辅助天线的末端与所述主天线的末端的耦合间距d3≤0.1mm。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，所述辅助天线为可拆卸的天线。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
数据存储模块，用于存储所述主天线单独工作时所覆盖的通信频段内的频点以及所述频点的第一信号强度；
信号检测模块，用于在检测到所述主天线与所述辅助天线配合使用时所述频点的第二信号强度低于所述第一信号强度的情况下，提示拆除所述辅助天线。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述穿戴设备包括以下两个辐射体：
以所述电路板的模拟地区域构成的辐射体；
以所述主天线和所述辅助天线构成的辐射体。
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