CN106997984B - 穿戴式装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种穿戴式装置，包括：一冠部元件、一身部元件，以及一底部元件，其中该冠部元件、该身部元件，以及该底部元件形成一中空结构。该冠部元件和该身部元件还形成一第一天线结构和一第二天线结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿戴式装置(Wearable Device)，特别是涉及一种穿戴式装置及其天线结构。
背景技术
随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
依据各品牌大厂的研究方向，次世代新兴的移动装置很可能会是「穿戴式装置(Wearable Device)」。例如，手表、眼镜，甚至是身上衣物，都有机会在未来具有无线通讯功能。然而，以穿戴式装置中的手表为例，其内部空间非常狭小，不足以容纳用于无线通讯的天线。此将成为天线设计者的一大挑战。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提供一种穿戴式装置，包括：一冠部元件；一身部元件；以及一底部元件；其中该冠部元件、该身部元件，以及该底部元件形成一中空结构；其中该冠部元件和该身部元件更形成一第一天线结构和一第二天线结构。
在一些实施例中，该穿戴式装置为一手表，该冠部元件为一表冠元件，该身部元件为一表身元件，而该底部元件为一表底元件。
在一些实施例中，该冠部元件、该身部元件，以及该底部元件皆由金属材质所制成。
在一些实施例中，该穿戴式装置更包括：一透明元件，由该冠部元件所包围。
在一些实施例中，该冠部元件和该身部元件之间具有一第一分隔间隙，该身部元件和该底部元件之间具有一第二分隔间隙，而该第一分隔间隙和该第二分隔间隙中皆填充有非导体材质。
在一些实施例中，该冠部元件包括一左半环圈部分和一右半环圈部分，而该身部元件包括一前侧壁部分、一右侧壁部分、一后侧壁部分，以及一左侧壁部分。
在一些实施例中，该右半环圈部分耦接至该右侧壁部分，以形成该第一天线结构，而该左半环圈部分耦接至该左侧壁部分，以形成该第二天线结构。
在一些实施例中，该前侧壁部分或该后侧壁部分作为该第一天线结构或该第二天线结构的一延伸部分。
在一些实施例中，该第一天线结构和该第二天线结构涵盖相同的一操作频带。
附图说明
图1A是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置的侧视图；
图1B是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置的俯视图；
图1C是本发明一实施例所述的穿戴式装置的立体图；
图2A是本发明一实施例所述的穿戴式装置的分解图；
图2B是本发明一实施例所述的穿戴式装置的组合图；
图3是本发明一实施例所述的穿戴式装置的第一天线结构的立体图；
图4是本发明一实施例所述的穿戴式装置的第一天线结构的电压驻波比图；
图5是本发明一实施例所述的穿戴式装置的第二天线结构的立体图；以及
图6是本发明一实施例所述的穿戴式装置的第二天线结构的电压驻波比图。
符号说明
100～穿戴式装置；
110～冠部元件；
111～左半环圈部分；
112～右半环圈部分；
120～身部元件；
121～前侧壁部分；
122～右侧壁部分；
123～后侧壁部分；
124～左侧壁部分；
130～底部元件；
140～第一天线结构；
150～第二天线结构；
160～透明元件；
170～表带；
181～第一连接点；
182～第二连接点；
183～第三连接点；
191～第一馈入点；
192～第一接地点；
193～第二馈入点；
194～第二接地点；
D1～第一间距；
D2～第二间距；
DE～直径；
GC1～第一分隔间隙；
GC2～第二分隔间隙；
LL1～中心线；
W1、W2～宽度。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图1A是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置(Wearable Device)100的侧视图。图1B是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的俯视图。请一并参考图1A、图1B。在较佳实施例中，穿戴式装置100为一手腕穿戴式装置(Wrist-wearable Device)，例如：一智慧型手表，或是一智慧型运动手环。
如图1A、图1B所示，穿戴式装置100至少包括一冠部元件110、一身部元件120，以及一底部元件130，其中冠部元件110、身部元件120，以及底部元件130是共同形成一中空结构(Hollow Structure)，例如：一空心圆柱体或一空心四角柱体。冠部元件110、身部元件120，以及底部元件130可以皆由金属材质所制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。冠部元件110、身部元件120，以及底部元件130的外型、花纹，以及表面处理在本发明中并不特别作限制。冠部元件110和身部元件120之间可具有一第一分隔间隙GC1，而身部元件120和底部元件130之间可具有一第二分隔间隙GC2。第一分隔间隙GC1可将冠部元件110和身部元件120完全或部分地分隔开。第二分隔间隙GC2可将身部元件120和底部元件130完全或部分地分隔开。第一分隔间隙GC1和第二分隔间隙GC2中皆可填充有非导体材质，例如：塑胶。第一分隔间隙GC1的宽度W1和第二分隔间隙GC2的宽度W2皆须大于0mm，且较佳约为1mm。
冠部元件110和身部元件120形成穿戴式装置100的一第一天线结构140和一第二天线结构150。举例而言，冠部元件110和身部元件120的右半部可形成第一天线结构140，而冠部元件110和身部元件120的左半部可形成第二天线结构150。第一天线结构140和第二天线结构150可涵盖相同的一操作频带。第一天线结构140可作为穿戴式装置100的一主要天线(Main Antenna)，而第二天线结构150可作为穿戴式装置100的一辅助天线(AuxiliaryAntenna)，以提升穿戴式装置100的天线分集增益(Antenna Diversity Gain)。在一些实施例中，穿戴式装置100更可包括一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，其中印刷电路板设置于前述中空结构内，而印刷电路板上可配置有一第一信号源和一第二信号源，分别用于激发第一天线结构140和第二天线结构150。
在一些实施例中，冠部元件110、身部元件120，以及底部元件130所形成的前述中空结构为一无上盖箱型，例如：一无上盖空心圆柱体，其顶部具有一圆形开口。此圆形开口的直径DE可介于1吋至2吋之间，且较佳约为1.39吋。在其他实施例中，前述圆形开口也可改为正方形开口或三角形开口。详细而言，冠部元件110包围住此无上盖箱型的开口，身部元件120构成此无上盖箱型的一侧壁，而底部元件130构成此无上盖箱型的一底板。前述中空结构可用于容纳各种装置零组件，例如：一电池、一时针、一分针、一秒针、一射频模块、一信号处理模块、一计数器、一处理器、一温度计，或(且)一气压计(未显示)。必须理解的是，虽然未显示于第1A、1B图中，但穿戴式装置100更可包括其他元件，例如：一时间调整器、一连接带、一防水外壳，或(且)一扣环等等。
图1C是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的立体图。在图1C的实施例中，穿戴式装置100为一手表，其中冠部元件110为一表冠元件，身部元件120为一表身元件，而底部元件130为一表底元件。在此设计下，穿戴式装置100更可包括一透明元件160和一表带170。举例来说，透明元件160可以是一表面玻璃或是一透明塑胶板。透明元件160可以设置于冠部元件110中，并可由冠部元件110所包围。其他手表元件，例如：一时针、一分针，以及一秒针，皆可设置于透明元件160的下方，以利一使用者进行观察。表带170可以连接至身部元件120的相对二侧，以利一使用者可通过表带170来配挂穿戴式装置100于其手腕上。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的分解图。图2B是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的组合图。请一并参考图2A、图2B。在图2A、图2B的实施例中，冠部元件110包括一左半环圈部分111和一右半环圈部分112，而身部元件120包括一前侧壁部分121、一右侧壁部分122、一后侧壁部分123，以及一左侧壁部分124。以上前、后、左、右的方位仅用于举例说明各元件的相对位置，使读者易于理解，而非用于限制本发明的元件配置方式。冠部元件110和身部元件120皆可大致为线对称结构。详细而言，冠部元件110的左半环圈部分111和右半环圈部分112大致沿一中心线LL1呈现左右对称，而身部元件120的左侧壁部分124和右侧壁部分122也大致沿中心线LL1呈现左右对称。冠部元件110的左半环圈部分111和右半环圈部分112可皆大致为180度的圆弧形，而身部元件120的左侧壁部分124和右侧壁部分122可皆大致为小于但接近180度的圆弧形(例如：介于145度至180度的圆弧形)。在一些实施例中，左半环圈部分111、右半环圈部分112、前侧壁部分121、右侧壁部分122、后侧壁部分123，以及左侧壁部分124的其中任二相邻者之间皆各自具有一分隔间隙，而每一分隔间隙中皆填充有非导体材质，例如：塑胶。
图3是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的第一天线结构140的立体图。在图3的实施例中，冠部元件110的右半环圈部分112分别耦接至身部元件120的右侧壁部分122和后侧壁部分123，以形成第一天线结构140。详细而言，右半环圈部分112经由一第一连接点181耦接至右侧壁部分122，且更经由一第二连接点182耦接至后侧壁部分123，其中右侧壁部分122和后侧壁部分123之间则由一分隔间隙所完全断开。第一连接点181可为一金属焊接点或一金属突起物，其可位于右半环圈部分112和右侧壁部分122的间隙中。第二连接点182可为另一金属焊接点或另一金属突起物，其可位于右半环圈部分112和后侧壁部分123的间隙中。右侧壁部分122具有一第一馈入点191和一第一接地点192。第一馈入点191可经由一顶针(Pogo Pin)或一弹片(Metal Spring)耦接至印刷电路板上的一第一信号源，而第一接地点192可经由另一顶针或另一弹片耦接至印刷电路板上的一接地面。在一些实施例中，前侧壁部分121或后侧壁部分123作为第一天线结构140的一延伸部分。为了最佳化第一天线结构140的阻抗匹配，第一馈入点191和第一接地点192之间的一第一间距D1可介于10mm至20mm之间，且较佳约为14.5mm。
图4是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的第一天线结构140的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。如图4所示，第一天线结构140的操作频带是由699MHz至960MHz、由1561至2700MHz。第一天线结构140可视为一平面倒F字形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)的一立体变化形，其至少可支援LTE(Long Term Evolution)、GPS(GlobalPositioning System)、WLAN(Wireless Local Area Network)、Bluetooth的多频带宽频操作。
图5是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的第二天线结构150的立体图。在图5的实施例中，冠部元件110的左半环圈部分111耦接至身部元件120的左侧壁部分124，以形成第二天线结构150。详细而言，左半环圈部分111经由一第三连接点183耦接至左侧壁部分124。第三连接点183可为一金属焊接点或一金属突起物，其可位于左半环圈部分111和左侧壁部分124的间隙中。左侧壁部分124具有一第二馈入点193和一第二接地点194。第二馈入点193可经由一顶针或一弹片耦接至印刷电路板上的一第二信号源，而第二接地点194可经由另一顶针或另一弹片耦接至印刷电路板上的接地面。在一些实施例中，前侧壁部分121或后侧壁部分123作为第二天线结构150的一延伸部分。为了最佳化第二天线结构150的阻抗匹配，第二馈入点193和第二接地点194之间的一第二间距D2可介于10mm至20mm之间，且较佳约为13mm。
图6是显示根据本发明一实施例所述的穿戴式装置100的第二天线结构150的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。如图6所示，第二天线结构150的操作频带是由699MHz至960MHz、由1561至2700MHz。第二天线结构150可视为另一平面倒F字形天线的一立体变化形，其至少可支援LTE、GPS、WLAN、Bluetooth的多频带宽频操作。
本发明提出一种新颖的穿戴式装置，相较于传统设计方式，其至少具有下列优点：(1)利用穿戴式装置的外观金属部来形成天线结构；(2)不会额外占用穿戴式装置的内部空间；(3)同时提供主要天线和辅助天线以提升通讯品质；(4)缩小整体天线尺寸；以及(5)降低整体制造成本。因此，本发明很适合应用于各种小型化且具有通讯功能的穿戴式装置当中。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、以及频率范围均非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本发明的穿戴式装置及天线结构并不仅限于图1A-图6所图示的状态。本发明可以仅包括图1A-图6的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的穿戴式装置及天线结构当中。
在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
虽以较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (6)
1.一种穿戴式装置，包括：
冠部元件；
身部元件；以及
底部元件；
其中该冠部元件、该身部元件，以及该底部元件形成一中空结构，
其中该冠部元件和该身部元件还形成一第一天线结构和一第二天线结构，该冠部元件和该身部元件之间具有一第一分隔间隙，该身部元件和该底部元件之间具有一第二分隔间隙，而该第一分隔间隙和该第二分隔间隙中皆填充有非导体材质，
其中该冠部元件包括一左半环圈部分和一右半环圈部分，而该身部元件包括一前侧壁部分、一右侧壁部分、一后侧壁部分，以及一左侧壁部分，并且该左半环圈部分、该右半环圈部分、该前侧壁部分、该右侧壁部分、该后侧壁部分，以及该左侧壁部分的其中任二相邻者之间皆各自具有一分隔间隙，且每一分隔间隙中皆填充有非导体材质，
其中该右半环圈部分耦接至该右侧壁部分，以形成该第一天线结构，该左半环圈部分耦接至该左侧壁部分，以形成该第二天线结构。
2.如权利要求1所述的穿戴式装置，其中该穿戴式装置为一手表，该冠部元件为一表冠元件，该身部元件为一表身元件，而该底部元件为一表底元件。
3.如权利要求1所述的穿戴式装置，其中该冠部元件、该身部元件，以及该底部元件皆由金属材质所制成。
4.如权利要求1所述的穿戴式装置，更包括：
透明元件，由该冠部元件所包围。
5.如权利要求1所述的穿戴式装置，其中该前侧壁部分或该后侧壁部分作为该第一天线结构或该第二天线结构的一延伸部分。
6.如权利要求1所述的穿戴式装置，其中该第一天线结构和该第二天线结构涵盖相同的一操作频带。
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