CN107112627A - 一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备 - Google Patents

一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备 Download PDF

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Abstract

一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备。在该天线中，可穿戴设备的金属底壳(3)作为天线辐射本体，印刷电路基板(7)作为接地板，且金属底壳(3)与印刷电路基板(7)上的通讯电路模块之间通过天线馈线(9)连接；金属中壳(1)与金属底壳(3)之间通过第二连接线(2)连接，金属中壳(1)、金属底壳(3)以及金属中壳(1)与金属底壳(3)之间的缝隙形成缝隙天线。通过采用金属底壳(3)作为天线辐射本体，印刷电路基板(7)作为接地板，并通过天线馈线(9)将两者连接起来，形成天线，在穿戴设备被佩戴时，手臂与作为辐射本体的金属底壳(3)接触，手臂对天线阻抗改善的效果要大于吸收，所以位于手臂上时天线的辐射效率要好于自由空间下时，从而提高了整个可穿戴设备的天线的辐射效果。

Description

一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备 技术领域
本发明实施例涉及到通信技术领域，尤其涉及到一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备。
背景技术
因能更好的满足人们的沟通需要，可穿戴设备越来越受到人们的欢迎，体现未来通讯设备的小型化、便携性的发展趋势。目前各大通讯设备商都推出了各自的智能手表，此领域也是竞争激烈。
相对于普通手表，智能手表集成了通信功能，需要内置天线来发射或接收电磁信号。目前，一般使用单极子，IFA等天线形式，将天线放置在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)的四周，为了保持良好的发射效率，天线需要净空，放置的天线相对于该PCB具有一定的高度。
然而天线对净空的需求，会增大可穿戴设备(例如智能手表)的尺寸，不利于可穿戴设备的小型化，且单极子、IFA等天线靠近人体时，天线发出的电磁波被人体吸收较大，使天线性能大为恶化，不利于人体健康。可穿戴设备上集合的功能越来越多，通讯功能方面需要集合蓝牙、无线局域网络、通信系统和全球定位系统功能，相应的需要不同的天线来完成这些功能信号的发射或接收。而可穿戴设备的尺寸往往很小，无法放置这些天线。
发明内容
本发明实施例提供了一种可穿戴设备的天线及可穿戴设备，用以提高可穿戴设备的天线辐射的效果，便于可穿戴设备的天线的小型化发展。
第一方面提供了一种可穿戴设备的天线，该天线包括印刷电路基板以及金属底壳，且所述金属底壳作为天线辐射本体，所述印刷电路基板作为接地板，且所述金属底壳与所述印刷电路基板上的通讯电路模块之间通过天线馈 线连接；
还包括环绕所述印刷电路基板的金属中壳，且所述金属中壳与所述印刷电路基板之间电连接，并与所述印刷电路基板共同作为接地板；
所述金属中壳与所述金属底壳之间通过第二连接线连接，且所述金属中壳与所述金属底壳之间具有缝隙，所述金属中壳、金属底壳以及所述金属中壳与所述金属底壳之间的缝隙形成缝隙天线。
结合上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述金属中壳与所述印刷电路基板之间通过至少一个第一连接线导电连接。
结合上述第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述印刷电路基板为圆形板。
结合上述第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述缝隙内设置有绝缘板。
第二方面，提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括金属中壳，设置在所述金属中壳顶部的显示屏以及设置在所述金属中壳内的印刷电路基板，以及与所述金属中壳层叠设置的金属底壳，其中，所述金属底壳作为天线辐射本体，所述印刷电路基板作为接地板，且所述金属底壳与所述印刷电路基板上的通讯电路模块之间通过天线馈线连接；
所述金属中壳与所述印刷电路基板之间电连接，并与所述印刷电路基板共同作为接地板；
所述金属中壳与所述金属底壳之间通过第二连接线连接，所述金属中壳、金属底壳以及所述金属中壳与所述金属底壳之间的缝隙形成缝隙天线。
结合上述第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述金属中壳与所述印刷电路基板之间通过至少一个第一连接线导电连接。
结合上述第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述印刷电路基板为圆形板。
结合上述第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述缝隙内设置有绝缘板。
根据第一方面提供的可穿戴设备的天线，第二方面提供的可穿戴设备，通过采用金属底壳作为天线辐射本体，印刷电路基板作为接地板，在不增加可穿戴设备尺寸的基础上，本发明实施例天线实现了LTE全频、蓝牙、无线局域网络、通信系统和全球定位系统频段的覆盖，一个天线满足多种通讯功能。利用手臂可改善天线阻抗的特点，本发明实施例天线减小了手臂对可穿戴设备天线的影响。具体的，在穿戴设备被佩戴时，手臂与作为辐射本体的金属底壳接触，一方面会造成手臂对辐射能量的吸收；另一方面因吸收，带来天线的阻抗的改善，使其收敛到50欧姆附近；手臂对天线阻抗改善的效果要大于吸收，所以位于手臂上时天线的辐射效率要好于自由空间下时，从而提高了整个可穿戴设备的天线的辐射效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的可穿戴设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可穿戴设备的印刷电路基板与金属中壳连接的俯视图；
图3为本发明实施例提供的金属中壳与金属底壳形成的缝隙天线的结构示意图。
附图标记：
1-金属中壳       2-第一连接线      3-金属底壳
4-电池           5-缝隙            6-第二连接线
7-印刷电路基板   8-显示屏          9-天线馈线
10-间隙          11-绝缘板
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
如图1所示，图1示出了本实施例提供的可穿戴设备，由图1可以看出本实施例提供的可穿戴设备的天线的结构。
本发明实施例提供了一种可穿戴设备的天线，该天线包括印刷电路基板7以及金属底壳3，且金属底壳3作为天线辐射本体，印刷电路基板7作为接地板，且金属底壳3与印刷电路基板7上的通讯电路模块之间通过天线馈线9连接。
还包括环绕印刷电路基板7的金属中壳1，且金属中壳1与印刷电路基板7之间电连接，并与印刷电路基板7共同作为接地板；
金属中壳2与金属底壳4之间通过第二连接线6连接，且金属中壳1与金属底壳3之间具有缝隙5，金属中壳1、金属底壳3以及金属中壳1与金属底壳3之间的缝隙5形成缝隙天线。
在上述实施例中，通过采用金属底壳3作为天线辐射本体，印刷电路基板7作为接地板，并通过天线馈线9将两者连接起来，形成天线，在穿戴设备被佩戴时，手臂与作为辐射本体的金属底壳3接触，一方面会造成手臂对辐射能量的吸收；另一方面因吸收，带来天线的阻抗的改善，使其收敛到50欧姆附近；手臂对天线阻抗改善的效果要大于吸收，所以位于手臂上时天线的辐射效率要好于自由空间下时，从而提高了整个可穿戴设备的天线的辐射效果。此外，在具体使用时，本实施例提供的缝隙天线与PIFA天线一起作用，从而提高了整个可穿戴设备天线的天线的辐射效果。
为了方便对本发明实施例提供的可穿戴设备的天线的辐射效果有比较直观的理解，对本实施例提供的可穿戴设备的天线通讯实现，实验效果如表1所示。
表1
通过上述实验结构可以看出，在同频率的通讯下，本实施例提供的可穿戴设备的天线在穿戴时，有效的提高了天线的辐射效果。
为了方便理解本发明实施例提供的天线的结构。下面结合附图对其结构进行详细的说明。
继续参考图1，本实施例提供的天线包括印刷电路基板7以及金属底壳3，且金属底壳3作为天线辐射本体，印刷电路基板7作为接地板，且金属底壳3与印刷电路基板7上的通讯电路模块之间通过天线馈线9连接。具体的，该通讯电路模块为通讯射频电路。
在具体设置时，如图2所示，可穿戴设备还具有环绕印刷电路基板7的金属中壳1，且金属中壳1与印刷电路基板7之间电连接，并与印刷电路基板7共同作为接地板。在具体设置时，金属中壳1环绕印刷电路基板7一圈，金属中壳1与印刷电路基板7之间有间隙10，且金属中壳1与印刷电路基板7之间通过多个电气连接点，可以一点、多点或者是全连接，此处不作限定，且在电气连接点处，金属中壳1与印刷电路基板7之间通过至少一个第一连接线2导电连接，此时，金属中壳1作为印刷电路基板7的延伸部分，参与地电流辐射。
在上述实施例中，印刷电路基板7的形状可以为不同的形状，如圆形、方形等。如图2所示，在本实施例中，印刷电路基板7为圆形板。且在具体设置时，当采用多个第一连接线2将印刷电路基板7与金属中壳1连接时，多个第一连接线2环绕印刷电路基板7设置。
在天线结构中，天线馈线9连接印刷电路基板7和金属底壳3，并往金属底壳3馈电，金属底壳3作为天线辐射本体；金属中壳1与金属底壳3有一点或多点电气连接点，作为PIFA天线的接地点，以产生低频谐振和高频谐振，该处的电气连接点的数量和位置，此处不作限定，可以为一个，也可以为多个。
如图3所示，本实施例提供的金属中壳1与金属底壳3之间具有缝隙5，具体的，金属中壳1与金属底壳3之间的结构包括：金属中壳1与金属底壳3之间通过第二连接线6连接，且金属中壳1与金属底壳3之间具有缝隙5，因此，本实施例提供的金属中壳1、金属底壳3以及金属中壳1与金属底壳3之间的缝隙5形成缝隙天线。且该缝隙5作为辐射孔径。在具体设置时，缝隙5内设置有绝缘板11。该绝缘板11为塑料垫、橡胶圈、陶瓷片等非金属绝缘材 料。且上述PIFA天线的馈电点与接地点之间的距离可用于缝隙天线的阻抗调谐。在具体使用时，本实施例提供的缝隙天线与PIFA天线一起作用，从而提高了整个可穿戴设备天线的天线的辐射效果。
本发明实施例提供的天线通过采用上述结构，实现了LTE全频、GPS和BT/WLAN频段的覆盖，一个天线满足多种通讯功能。同时利用手臂可改善天线阻抗的特点，减小了手臂对可穿戴设备天线的影响，提高了天线的辐射效果。
继续参考图1，本发明实施例还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括金属中壳1，设置在金属中壳1顶部的显示屏8以及设置在金属中壳1内的印刷电路基板7，以及与金属中壳1层叠设置的金属底壳3，其中，金属底壳3作为天线辐射本体，印刷电路基板7作为接地板，且金属底壳3与印刷电路基板7上的通讯电路模块之间通过天线馈线9连接；
金属中壳1与印刷电路基板7之间电连接，并与印刷电路基板7共同作为接地板；
金属中壳2与金属底壳4之间通过第二连接线6连接，且金属中壳1与金属底壳3之间具有缝隙5，金属中壳1、金属底壳3以及金属中壳1与金属底壳3之间的缝隙5形成缝隙天线。
具体的，本实施例提供的可穿戴设备可以是手表、手环或其他穿戴设备。其均具备如下结构：环形的金属中壳1、显示屏8及金属底壳3，其中，显示屏8及金属底壳3分别封堵在金属中壳1的两端开口处，还包括设置在金属中壳1内的印刷电路基板7及电池4。
在具体设置时，可穿戴设备还具有环绕印刷电路基板7的金属中壳1，且金属中壳1与印刷电路基板7之间电连接，并与印刷电路基板7共同作为接地板。在具体设置时，金属中壳1环绕印刷电路基板7一圈，金属中壳1与印刷电路基板7之间有多个电气连接点，可以一点、多点或者是全连接，此处不作限定，且在电气连接点处，金属中壳1与印刷电路基板7之间通过至少一个第一连接线2导电连接，此时，金属中壳1作为印刷电路基板7的延 伸部分，参与地电流辐射。
在上述实施例中，印刷电路基板7的形状可以为不同的形状，如圆形、方形等。如图2所示，在本实施例中，印刷电路基板7为圆形板。且在具体设置时，当采用多个第一连接线2将印刷电路基板7与金属中壳1连接时，多个第一连接线2环绕印刷电路基板7设置。
在天线结构中，天线馈线9连接印刷电路基板7和金属底壳3，并往金属底壳3馈电，金属底壳3作为天线辐射本体；金属中壳1与金属底壳3有一点或多点电气连接点，作为PIFA天线的接地点，以产生低频谐振和高频谐振，该处的电气连接点的数量和位置，此处不作限定，可以为一个，也可以为多个。
如图3所示，作为一种具体的实施例，本实施例提供的金属中壳1与金属底壳3之间还具有缝隙5，具体的，金属中壳1与金属底壳3之间的结构包括：金属中壳1与金属底壳3之间通过第二连接线6连接，且金属中壳1与金属底壳3之间具有缝隙5，因此，本实施例提供的金属中壳1、金属底壳3以及金属中壳1与金属底壳3之间的缝隙5形成缝隙天线。且该缝隙5作为辐射孔径。在具体设置时，缝隙5内设置有绝缘板11。该绝缘板11为塑料垫、橡胶圈、陶瓷片等非金属绝缘材料。且上述PIFA天线的馈电点与接地点之间的距离可用于缝隙天线的阻抗调谐。在具体使用时，本实施例提供的缝隙天线与PIFA天线一起作用，从而提高了整个可穿戴设备天线的天线的辐射效果。
本发明实施例提供的天线通过采用上述结构，实现了LTE全频、蓝牙、无线局域网络、通信系统和全球定位系统频段的覆盖，一个天线满足多种通讯功能。同时利用手臂可改善天线阻抗的特点，减小了手臂对可穿戴设备天线的影响，提高了天线的辐射效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

  1. 一种可穿戴设备的天线，其特征在于，包括印刷电路基板以及金属底壳，且所述金属底壳作为天线辐射本体，所述印刷电路基板作为接地板，且所述金属底壳与所述印刷电路基板上的通讯电路模块之间通过天线馈线连接；
    还包括环绕所述印刷电路基板的金属中壳，且所述金属中壳与所述印刷电路基板之间电连接，并与所述印刷电路基板共同作为接地板；
    所述金属中壳与所述金属底壳之间通过第二连接线连接，且所述金属中壳与所述金属底壳之间具有缝隙，所述金属中壳、金属底壳以及所述金属中壳与所述金属底壳之间的缝隙形成缝隙天线。
  2. 如权利要求1所述的可穿戴设备的天线，其特征在于，所述金属中壳与所述印刷电路基板之间通过至少一个第一连接线导电连接。
  3. 如权利要求2所述的可穿戴设备的天线，其特征在于，所述印刷电路基板为圆形板。
  4. 如权利要求1所述的可穿戴设备的天线，其特征在于，所述缝隙内设置有绝缘板。
  5. 一种可穿戴设备，其特征在于，包括金属中壳，设置在所述金属中壳顶部的显示屏以及设置在所述金属中壳内的印刷电路基板，以及与所述金属中壳层叠设置的金属底壳，其中，所述金属底壳作为天线辐射本体，所述印刷电路基板作为接地板，且所述金属底壳与所述印刷电路基板上的通讯电路模块之间通过天线馈线连接；
    所述金属中壳与所述印刷电路基板之间电连接，并与所述印刷电路基板共同作为接地板；
    所述金属中壳与所述金属底壳之间通过第二连接线连接，所述金属中壳、金属底壳以及所述金属中壳与所述金属底壳之间的缝隙形成缝隙天线。
  6. 如权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述金属中壳与所述 印刷电路基板之间通过至少一个第一连接线导电连接。
  7. 如权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述印刷电路基板为圆形板。
  8. 如权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述缝隙内设置有绝缘板。
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