CN106714498B - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子装置，包括框体，所述框体由导电材料制成；基板，所述基板收容于所述框体内，且与所述框体间隔设置，进而于所述基板与所述框体之间形成间隙，所述基板上设置有馈入点，用以馈入电流至所述框体；至少一接地部，每一接地部的一端电连接至所述框体，另一端通过相应的高通滤波器接地。上述电子装置中的接地部通过相应的高通滤波器接地，因此可有效隔绝相应的第一频段及第二频段的信号，防止其相互干扰，有效提高了电子装置的辐射性能。

Description

电子装置
技术领域
本发明涉及一种结合金属壳体设计的电子装置。
背景技术
目前穿戴式电子装置，例如智能手表的种类越来越多，尤其是与现代信息技术的结合，使得穿戴式电子装置的功能变得丰富多彩，例如具有通话功能的手表、智能语音手表等等。这些穿戴式电子装置大多需要信号发射、接收装置（例如天线）。然而，随着穿戴式电子装置朝金属化外观及薄型化趋势发展，使得其可容纳天线的空间越来越小。因此，如何在有限的空间内维持天线的传输特性，是天线设计面临的一项重要课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结合金属壳体设计的电子装置。
一种电子装置，包括：
框体，所述框体由导电材料制成；
基板，所述基板收容于所述框体内，且与所述框体间隔设置，进而于所述基板与所述框体之间形成间隙，所述基板上设置有馈入点，用以馈入电流至所述框体；及
至少一接地部，每一接地部的一端电连接至所述框体，另一端通过相应的高通滤波器接地。
上述电子装置通过将所述框体与基板间隔设置，并充分利用所述框体，进而使得所述电子装置可工作在相应的第一频段及第二频段。另外，由于所述电子装置中的接地部通过相应的高通滤波器接地，进而可有效隔绝第一频段及第二频段的信号，防止其相互干扰，并有效提高电子装置的辐射性能。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的电子装置的整体示意图。
图2为图1所示电子装置另一角度下的示意图。
图3为图1所示电子装置的回波损耗图。
图4为图1所示电子装置的辐射效率曲线图。
图5为图1所示电子装置穿戴于用户手上时的回波损耗图。
图6为图1所示电子装置穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。
图7为本发明第二较佳实施例的电子装置的示意图。
图8为图7所示电子装置的回波损耗图。
图9为图7所示电子装置的辐射效率曲线图。
图10为图7所示电子装置穿戴于用户手上时的回波损耗图。
图11为图7所示电子装置穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。
图12为本发明第三较佳实施例的电子装置的示意图。
图13为图12所示电子装置另一角度下的示意图。
图14为图12所示电子装置的回波损耗图。
图15为图12所示电子装置的辐射效率曲线图。
图16为图12所示电子装置穿戴于用户手上时的回波损耗图。
图17为图12所示电子装置穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。
图18为本发明第四较佳实施例的电子装置的示意图。
图19为图18所示电子装置的回波损耗图。
图20为图18所示电子装置的辐射效率曲线图。
图21为图18所示电子装置穿戴于用户手上时的回波损耗图。
图22为图18所示电子装置穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。
图23为本发明第五较佳实施例的电子装置的示意图。
图24为本发明第六较佳实施例的电子装置的示意图。
图25为本发明第七较佳实施例的电子装置的示意图。
主要元件符号说明
电子装置 100、200、300、400、500、600、700
主体部 10
框体 11
底壁 111
周壁 113
收容空间 115
基板 12
间隙 121
馈入点 123
净空区 125
辐射部 13
第一馈入部 14
接地部 15
HPF 151
盖体 16
第二馈入部 17
生理感应单元 18
LPF 171
缝隙 G1
NFC单元 21
配合电路 23
匹配与放大单元 231
电感 L1
耦合部 24
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明第一较佳实施例提供一种电子装置100，其可为手环、智能手表、眼镜、头盔等可穿戴装置，也可以为手机、平板等电子产品。在本实施例中，以该电子装置100为一智能手表为例加以说明。
该电子装置100包括主体部10。所述主体部10可通过腕带等连接部（图未示）穿戴于用户手腕上。该主体部10包括框体11、基板12、辐射部13、第一馈入部14、至少一接地部15以及盖体16。
在本实施例中，所述框体11大致呈圆形，且由导电材料（例如金属）制成。可以理解，该框体11的形状不局限于所述圆形，其还可为其他形状，例如方形或椭圆形等。该框体11包括底壁111及周壁113。所述周壁113设置于所述底壁111周围，且与所述底壁111共同构成一端开口的收容空间115。
在本实施例中，所述基板12为印刷电路板（printed circuit board, PCB）。所述基板12设置于所述收容空间115内，且与所述框体11间隔设置，进而使得所述基板12的边缘与框体11的周壁113间隔设置，以形成一间隙121。在本实施例中，所述间隙121大致呈环状，其宽度大致为2mm。
该基板12上设置有馈入点123及净空区125。该馈入点123电连接至一信号源，例如射频收发单元（图未示），用以为所述辐射部13馈入电流。该净空区125的形状及其于所述基板12上的位置可根据用户具体需求进行调整。
在本实施例中，所述辐射部13为一单极天线，其设置于所述间隙121内。所述辐射部13与所述基板12及框体11均间隔设置，并通过电容(图未示)耦合至所述框体11。
该第一馈入部14由导电材料制成，其一端电连接至所述辐射部13，另一端电连接至所述馈入点123，以馈入电流信号至所述辐射部13。
在本实施例中，所述主体部10包括四个接地部15。每一接地部15均由导电材料制成。每一接地部15的一端电连接至所述框体11，另一端通过相应的高通滤波器（High PassFilter，HPF）151接地。如此，使用该电子装置100时，电流通过所述馈入点123进入，并经所述第一馈入部14流入所述辐射部13。所述辐射部13再将信号耦合至所述框体11，最后再经所述HPF 151接地。如此，可通过调整所述间隙121长度，以使得该电子装置100工作于第一频段，例如BT/WIFI/GPS等频段。另外，由于所述接地部15通过相应的HPF 151接地，因此当所述电子装置100工作于所述第一频段时，可有效隔离第二频段的信号，例如心电图（Electrocardiography, ECG)信号或近场通信（Near Field Communication，NFC）信号。
所述盖体16是该电子装置100接触人体的部位。所述盖体16的形状及结构与所述框体11相对应，例如可根据框体11的形状对应设置成圆形、方形等。所述盖体16可通过螺钉等卡持结构组装至所述框体11上，并封闭所述收容空间115，进而共同收容所述基板12及接地部15。可以理解，所述盖体16可由导电材料（例如金属）与绝缘材料（例如塑胶或陶瓷）中的一种或其组合制成。
请再次参阅图1及图2，在本发明第一实施例中，所述电子装置100还具备ECG功能。所述电子装置100包括第二馈入部17以及生理感应单元18。所述生理感应单元18与所述射频收发单元共用所述框体11，进而使得所述电子装置100工作于所述第一频段及第二频段。
具体的，所述第二馈入部17及所述盖体16均由导电材料制成。所述盖体16电连接至所述生理感应单元18。该第二馈入部17的一端电连接至所述框体11，另一端通过低通滤波器（Low Pass Filter，LPF）171电连接至所述生理感应单元18。如此，所述框体11与所述盖体16可作为量测生理信号的两电极。其中，所述框体11相当于正电极，所述盖体16相当于负电极。因此，所述生理感应单元18可通过框体11及盖体16来感测生理信号。例如，当用户将所述电子装置100佩戴在手腕上时，所述盖体16将贴附在用户的皮肤上。此时，若用户利用另一只手接触所述框体11，所述生理感应单元18将通过框体11及盖体16来感测生理信号，例如ECG信号，进而检测用户的生理状态，例如心跳。
可以理解，在本实施例中，当所述电子装置100工作于所述第一频段时，由于所述电子装置100中所述接地部15分别通过相应的HPF 151接地，因此可有效隔离所述第二频段，即ECG频段。而当所述电子装置100工作于第二频段时，由于所述第二馈入部17通过所述LPF 171电连接至生理感应单元18，因此可有效防止第一频段的信号从所述第二馈入部17进入，进而有效隔离第一频段的信号。
图3为图1所示电子装置100的回波损耗图。其中曲线S31代表当所述接地部15串接0欧姆（ohm）电阻时所述电子装置100的回波损耗。曲线S32代表当所述接地部15串接电容值为20皮法（pF）的电容时所述电子装置100的回波损耗。
图4为图1所示电子装置100的辐射效率曲线图。其中曲线S41代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置100的辐射效率。曲线S42代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置100的总效率。曲线S43代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置100的辐射效率。曲线S44代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置100的总效率。
图5为图1所示电子装置100穿戴于用户手上时的回波损耗图。其中曲线S51代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置100的回波损耗。曲线S52代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置100的回波损耗。
图6为图1所示电子装置100穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。其中曲线S61代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置100的辐射效率。曲线S62代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置100的总效率。曲线S63代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置100的辐射效率。曲线S64代表当所述电子装置100穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置100的总效率。
显然，由图3至图6可明显看出，本发明第一较佳实施例的电子装置100在第一频段及第二频段均具有良好的天线特性。
可以理解的是，请一并参阅图7，为本发明第二较佳实施例提供的电子装置200，其与第一较佳实施例的区别在于，所述辐射部13可以省略。如此所述第一馈入部14的一端电连接至所述馈入点123，另一端直接通过HPF（图未示）电连接至所述框体11，以使得所述馈入点123直接将电流馈入至所述框体11。另外，所述馈入点123中HPF的设置可进一步防止所述第二频段的信号（例如ECG信号或NFC信号）从所述馈入点123馈入。
图8为图7所示电子装置200的回波损耗图。其中曲线S81代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的回波损耗。曲线S82代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的回波损耗。
图9为图7所示电子装置200的辐射效率曲线图。其中曲线S91代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的辐射效率。曲线S92代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的总效率。曲线S93代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的辐射效率。曲线S94代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的总效率。
图10为图7所示电子装置200穿戴于用户手上时的回波损耗图。其中曲线S101代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的回波损耗。曲线S102代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的回波损耗。
图11为图7所示电子装置200穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。其中曲线S111代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的辐射效率。曲线S112代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置200的总效率。曲线S113代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的辐射效率。曲线S114代表当所述电子装置200穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置200的总效率。
显然，由图8至图11可明显看出，本发明第二较佳实施方式中，当所述辐射部13省略，而直接将所述第一馈入部14的一端电连接至所述馈入点123，另一端直接通过HPF电连接至所述框体11时，所述电子装置200同样具有较佳的天线特性。
请一并参阅图12及图13，为本发明第三较佳实施例提供的电子装置300，其与第一实施例的区别在于，所述电子装置300具备ECG功能。具体的，所述框体11上开设一缝隙G1。在本实施例中，所述缝隙G1的宽度约为1.5mm。所述电子装置300还包括NFC单元21及配合电路23。所述NFC单元21与所述射频收发单元共用所述框体11，进而使得所述电子装置300可工作于所述第一频段及第二频段。
所述配合电路23包括匹配与放大单元231以及至少一电感。该匹配与放大单元231包括NFC单元21的阻抗匹配电路与信号放大电路。在本实施例中，所述配合电路23包括两个电感L1。该两个电感L1的一端分别电连接至相应的缝隙G1的端部，以电连接至所述框体11。另一端通过所述匹配与放大单元231电连接至所述NFC单元21，进而使得所述框体11、NFC单元21及配合电路23构成一封闭的回路。
图14为图12所示电子装置300的回波损耗图。其中曲线S141代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的回波损耗。曲线S142代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的回波损耗。
图15为图12所示电子装置300的辐射效率曲线图。其中曲线S151代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的辐射效率。曲线S152代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的总效率。曲线S153代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的辐射效率。曲线S154代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的总效率。
图16为图12所示电子装置300穿戴于用户手上时的回波损耗图。其中曲线S161代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的回波损耗。曲线S162代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的回波损耗。
图17为图12所示电子装置300穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。其中曲线S171代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的辐射效率。曲线S172代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置300的总效率。曲线S173代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的辐射效率。曲线S174代表当所述电子装置300穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置300的总效率。
显然，由图14至图17可明显看出，本发明第三较佳实施例的电子装置300在第一频段及第二频段均具有良好的天线特性。
同样的，请一并参阅图18，为本发明第四较佳实施例提供的电子装置400，其与第三较佳实施例的区别在于，所述辐射部13可以省略。如此所述第一馈入部14的一端电连接至所述馈入点123，另一端直接通过HPF（图未示）电连接至所述框体11，以使得所述馈入点123直接将电流馈入至所述框体11。另外，所述馈入点123中HPF的设置可进一步防止所述第二频段的信号（例如ECG信号或NFC信号）从所述馈入点123馈入。
图19为图18所示电子装置400的回波损耗图。其中曲线S191代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的回波损耗。曲线S192代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的回波损耗。
图20为图18所示电子装置400的辐射效率曲线图。其中曲线S201代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的辐射效率。曲线S202代表当所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的总效率。曲线S203代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的辐射效率。曲线S204代表当所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的总效率。
图21为图18所示电子装置400穿戴于用户手上时的回波损耗图。其中曲线S211代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的回波损耗。曲线S212代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的回波损耗。
图22为图18所示电子装置400穿戴于用户手上时的辐射效率曲线图。其中曲线S221代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的辐射效率。曲线S222代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接0欧姆电阻时所述电子装置400的总效率。曲线S223代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的辐射效率。曲线S224代表当所述电子装置400穿戴于用户手上，且所述接地部15串接电容值为20pF的电容时所述电子装置400的总效率。
显然，由图19至图22可明显看出，在本发明第四较佳实施例中，当所述辐射部13省略，而直接将所述第一馈入部14的一端电连接至所述馈入点123，另一端直接通过HPF电连接至所述框体11时，所述电子装置400同样具有较佳的天线特性。
请一并参阅图23，为本发明第五较佳实施例提供的电子装置500，其与第四较佳实施例的区别在于，所述NFC天线为单馈入设计，即其中一个电感L1的一端电连接至相应的缝隙G1的端部，另一端通过所述匹配与放大单元231电连接至所述NFC单元21。另外一个电感L1的一端电连接至相应的缝隙G1的另一端部，另一端接地。
请一并参阅图24，为本发明第六较佳实施例提供的电子装置600，其与第四较佳实施例的区别在于，所述电子装置600还包括耦合部24。所述耦合部24由导电材料制成，其设置于所述间隙121内。所述耦合部24的一端电连接至相应的缝隙G1的端部，另一端通过其中一电感L1接地。另外一个电感L1的一端电连接至相应的缝隙G1的端部，另一端通过所述匹配与放大单元231电连接至所述NFC单元21。
请一并参阅图25，为本发明第七较佳实施例提供的电子装置700，其与第五较佳实施例的区别在于，所述框体11上可开设多个缝隙G1（例如两个）。其中一个电感L1的一端连接至其中一个缝隙G1的端部，另一端通过所述匹配与放大单元231电连接至所述NFC单元21。另外一个电感L1的一端连接至另外一个缝隙G1的端部，另一端接地。
本发明的电子装置中所述射频收发单元、生理感应单元18及/或所述NFC单元21可共用所述框体11，即充分利用所述框体11，进而使得所述电子装置可工作在相应的第一频段及第二频段。另外，由于所述电子装置中的接地部15通过相应的HPF 151接地，进而可有效隔绝第一频段及第二频段的信号，防止其相互干扰，并有效提高电子装置的辐射性能。再次，所述框体11由导电材料制成，因此可维持良好的外观。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于：所述电子装置包括：
框体，所述框体由导电材料制成；
基板，所述基板收容于所述框体内，且与所述框体间隔设置，进而于所述基板与所述框体之间形成间隙，所述基板上设置有馈入点，用以馈入电流至所述框体；
至少一接地部，每一接地部的一端电连接至所述框体，另一端通过相应的高通滤波器接地；
生理感应单元；及
第二馈入部，所述第二馈入部由导电材料制成，所述第二馈入部的一端电连接至所述框体，另一端通过低通滤波器电连接至所述生理感应单元。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括第一馈入部及辐射部，所述辐射部设置于所述间隙内，且与所述基板及所述框体间隔设置，所述第一馈入部的一端电连接至所述馈入点，另一端电连接至所述辐射部，所述辐射部通过电容耦合至所述框体。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括第一馈入部，所述第一馈入部的一端电连接至所述馈入点，另一端通过高通滤波器电连接至所述框体。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于：所述电子装置还包括盖体，所述盖体盖设于所述框体上，以与所述框体共同收容所述基板。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于：所述盖体由绝缘材料制成。
6.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于：所述盖体由导电材料制成。
7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于：所述盖体电连接至所述生理感应单元。
8.如权利要求1或7所述的电子装置，其特征在于：所述框体上开设有缝隙，所述电子装置还包括NFC单元及配合电路，所述配合电路包括匹配与放大单元以及两电感，所述电感的一端分别电连接至相应的缝隙的端部，以电连接至所述框体，另一端通过所述匹配与放大单元电连接至所述NFC单元。
9.如权利要求1或7所述的电子装置，其特征在于：所述框体上开设有缝隙，所述电子装置还包括NFC单元及配合电路，所述配合电路包括匹配与放大单元以及两电感，其中一个电感的一端电连接至相应的缝隙的端部，以电连接至所述框体，另一端通过所述匹配与放大单元电连接至所述NFC单元；另外一个电感的一端电连接至相应的缝隙的端部，另一端接地。
10.如权利要求1或7所述的电子装置，其特征在于：所述框体上开设有缝隙，所述电子装置还包括NFC单元及配合电路，所述配合电路包括匹配与放大单元、两电感以及耦合部，其中一个电感的一端电连接至相应的缝隙的端部，以电连接至所述框体，另一端通过所述匹配与放大单元电连接至所述NFC单元；所述耦合部的一端电连接至相应的缝隙的端部，另一端电连接至另外一个电感的一端，所述另外一个电感的另一端接地。
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