CN107706548A - 一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备，该天线装置包括：第一天线、第二天线、第一切换开关以及射频单元；第一切换开关与射频单元均设于PCB板上；第一切换开关的一端与第二天线连接，另一端可切换地连接至射频单元或PCB板上的参考地；若第一天线工作在小于预设阈值的频段，则射频单元用于控制第一切换开关的另一端切换至所述参考地；射频单元还用于在接收到用于指示第二天线收发信号的指令时，控制第一切换开关的另一端切换至射频单元。本发明公开的天线装置通过将处于非工作状态的第二天线作为处于工作状态的第一天线的延长参考地，提高了第一天线对于频段小于预设阈值的信号的收发性能。

Description

一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备

技术领域

本发明涉及可穿戴设备的天线技术领域，尤其涉及一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备。

背景技术

随着智能移动终端技术的发展，移动终端的形式由传统的手机扩展到可穿戴设备等内部电路设计空间比传统手机的内部电路设计空间小的移动终端，例如智能手表。同时，随着移动终端中功能兼容需求的增多，以及对数据连接功能的扩展，移动终端所需的天线数量及天线的频段等要求也在随之增加。

通常，在移动终端的天线设计中，为了保证天线具有良好的信号收发性能，需要将天线的参考地的面积设计为大于或等于天线自身的面积的状态，其中，天线收发信号的频段越低，天线自身的面积越大，对应的参考地的面积也越大。但是，对于内部电路设计空间较小的可穿戴设备，由于其内部设计空间有限，而内部集成的元器件数量与其他内部设计空间较大的移动终端中内部集成的元器件数量相同，因而，各元器件占用的设计面积也有限，同样，参考地的面积也较为有限。对于接收或发射较高频段(2G-3G频段)信号的天线，由于其自身面积较小，需要的参考地的面积也小，不会对其收发信号的性能产生影响，而对于接收或发射较低频段(700-960MHz)信号的天线，由于其自身面积较大，如果参考地的面积较小，会严重影响天线收发信号的性能，使得天线接收或发射的信号的质量较差。

所以，对于内部电路设计空间较小的可穿戴设备，如果采用现有的天线作为其信号收发天线，对较低频段信号的收发性能较差。

发明内容

本发明提供了一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备，以解决对于内部电路设计空间较小的可穿戴设备，如果采用现有的天线作为其信号收发天线，对较低频段信号的收发性能较差的问题。

第一方面，本发明提供了一种用于可穿戴设备的天线装置，该天线装置包括：第一天线、第二天线、第一切换开关以及射频单元；所述第一切换开关与所述射频单元均设于PCB板上；所述第一切换开关的一端与所述第二天线连接，另一端可切换地连接至所述射频单元或所述PCB板上的参考地；若所述第一天线工作在小于预设阈值的频段，则所述射频单元用于控制所述第一切换开关的另一端切换至所述参考地；所述射频单元还用于在接收到用于指示所述第二天线收发信号的指令时，控制所述第一切换开关的另一端切换至所述射频单元。

进一步地，该天线装置还包括：设于所述PCB板上的第二切换开关；所述第二切换开关的一端与所述第一天线连接，另一端可切换地连接至所述射频单元或所述参考地；若所述指令为指示所述第二天线收发小于所述预设阈值的频段的信号时，则所述射频单元还用于控制所述第二切换开关的另一端切换至所述参考地；所述射频单元还用于在接收到用于指示所述第一天线收发信号的指令时，控制所述第二切换开关的另一端切换至所述射频单元，以使所述第一天线工作。

进一步地，所述第一天线为多频段天线。

进一步地，所述第二天线为多频段天线。

进一步地，所述多频段天线工作的所有频段均小于所述预设阈值。

进一步地，所述天线装置还包括串联于所述射频单元与所述第一切换开关之间的匹配网络。

进一步地，所述天线装置还包括串联于所述射频单元与所述第二切换开关之间的匹配网络。

进一步地，所述预设阈值为960MHz。

第二方面，本发明还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括上述天线装置。

进一步地，所述可穿戴设备为智能手表。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供了一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备。该天线装置中设置有第一天线、第二天线，射频单元和第一切换开关，其中第二天线可以通过第一切换开关可切换地连接至射频单元或参考地，当第一天线工作在小于预设阈值的频段时，射频单元控制第一切换开关切换至参考地，使得第二天线连接至参考地。此时，第二天线与PCB板上的参考地共同作为第一天线的参考地，即通过将处于非工作状态的第二天线作为处于工作状态的第一天线的延长参考地，使得第一天线工作时参考地的面积增大，从而提高了第一天线对于频段小于预设阈值的信号的收发性能，即使得第一天线接收或发送的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，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用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图。

具体实施方式

结合前述背景技术可知，在可穿戴设备的天线设计中，通常天线的设计空间较小，参考地的空间有限，使得可穿戴设备在较低频段天线的设计中，存在一定的困难。为了克服这一困难，本发明提供了一种用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备。

下面结合附图，详细介绍本发明提供的用于可穿戴设备的天线装置和可穿戴设备的具体实施例。

参见图1，图1示出的是本发明实施例提供的一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图。结合图1可知，该天线装置包括：PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板1，第一天线2、第二天线3、第一切换开关4以及射频单元5。

第一切换开关4与射频单元5均设于PCB板1上，第一天线2与射频单元5连接，第一切换开关4的一端与第二天线3连接，另一端可切换地连接至射频单元5或PCB板1上的参考地14。其中，射频单元5通常包括信号源、主控芯片、多工器和滤波器等(图中未示出)。

若第一天线2工作在小于预设阈值的频段，即若第一天线2收发小于预设阈值的频段的信号，则射频单元5用于控制第一切换开关4的另一端切换至参考地14，使得第二天线3连通参考地14，即第二天线3可以作为参考地14的延长分支。第二天线3与PCB板1上的参考地14共同作为第一天线2工作时的参考地，增大了第一天线2工作时参考地的面积，使得第一天线2收发的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

其中，预设阈值可以根据实际情况进行设定，例如在第一天线2收发小于960MHz频段的信号时，可穿戴设备中参考地的面积已经小到会影响收发信号的质量，此时可以将预设阈值设置为960MHz。

射频单元5还用于在接收到用于指示第二天线3收发信号的指令时，控制第一切换开关4的另一端切换至射频单元5，使得第二天线3与射频单元5连通，这样第二天线3便可以接收或发射信号。本实施例中，对第二天线3工作的频段不作限制，其既可以工作在大于等于预设阈值的频段，也可以工作在小于预设阈值的频段，即用于指示第二天线3收发信号的指令既可以包括用于指示第二天线3收发大于等于预设阈值的频段的信号的指令，又可以包括用于指示第二天线3收发小于预设阈值的频段的信号的指令。

进一步地，可以将第一天线2和第二天线3设置于PCB板1的外围。为了简化该天线装置的结构，使得该天线装置的设计过程更加简单，也可以将第一天线2和第二天线3设置在PCB板1上。

在可选的一种实施方式中，第一天线2与射频单元5之间设有开关15，如图2所示，射频单元5用于在接收到用于指示第一天线2收发信号的指令时，控制开关15导通，使得第一天线2与射频单元5连通，这样第一天线2便可以接收或发射信号。上述实施例中提到的“若第一天线2工作在小于预设阈值的频段”，说明射频单元5接收的指令为用于指示第一天线2收发小于预设阈值的频段的信号的指令，当开关15导通后，第一天线2便可以工作在小于预设阈值的频段。

进一步地，如图2所示，PCB板1上还设置有匹配网络6，串联于第一切换开关4和射频单元5之间。匹配网络6可以为电阻、电感或电容中的任意一种元件；也可以为电阻、电感和电容三种元件中至少两种元件串联在一起构成的串联电路；也可以为电阻、电感和电容三种元件中至少两种元件并联在一起构成的并联电路。在第一切换开关4和射频单元5之间串联匹配网络6之后，可以调谐天线装置中第二天线3对应的信号收发电路的阻抗，第一切换开关4和射频单元5之间设置的匹配网络6不同，天线装置中第二天线3对应的信号收发电路的阻抗就不同，相应的天线装置中第二天线3接收或发射的信号的频段也就不同。

进一步地，第一切换开关4为单刀双掷开关。

在可选的一种实施方式中，第一天线2为多频段天线，即第一天线2不仅可以工作在小于预设阈值的频段，还可以工作在其他频段，例如其他小于预设阈值的频段或者其他大于等于预设阈值的频段。在一个实际的例子中，第一天线可以工作在两个均低于预设阈值960MHz的频段：LTE 700MHz和GSM900MHz。

本实施例提供的用于可穿戴设备的天线装置中设置有第一天线、第二天线、第一可切换开关和射频单元，其中，第二天线可以通过第一切换开关可切换地连接至射频单元或参考地，当第一天线工作在小于预设阈值的频段时，射频单元控制第一切换开关切换至参考地，使得第二天线连接至参考地。此时，第二天线与PCB板上的参考地共同作为第一天线工作时的参考地，即通过将处于非工作状态的第二天线作为处于工作状态的第一天线的延长参考地，使得第一天线工作时参考地的面积增大，从而提高了第一天线对于频段小于预设阈值的信号的收发性能，即使得第一天线接收或发射的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

参见图3，图3示出的是本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图。结合图3可知，该天线装置包括：PCB板1，第一天线2、第二天线3、第一切换开关4、射频单元5和第二切换开关7。

第一切换开关4、射频单元5和第二切换开关7均设于PCB板1上。第一切换开关4的一端与第二天线3连接，另一端可切换地连接至射频单元5或PCB板1上的参考地14；第二切换开关7的一端与第一天线2连接，另一端可切换地连接至射频单元5或参考地14。其中，射频单元5通常包括信号源、主控芯片、多工器和滤波器等(图中未示出)。

射频单元5用于在接收到用于指示第一天线2收发信号的指令时，控制第二切换开关7的另一端切换至射频单元5，以使第一天线2工作。

若第一天线2工作在小于预设阈值的频段，即若第一天线2收发小于预设阈值的频段的信号，则射频单元5用于控制第一切换开关4的另一端切换至参考地14，使得第二天线3连通参考地14，即第二天线3可以作为参考地14的延长分支。第二天线3与PCB板1上的参考地14共同作为第一天线2工作时的参考地，增大了第一天线2工作时参考地的面积，使得第一天线2收发的频段小于预设阈值的信号的质量更好。其中，与上述实施例类似，预设阈值可以根据实际情况进行设定。

射频单元5还用于在接收到用于指示第二天线3收发信号的指令时，控制第一切换开关4的另一端切换至射频单元5，使得第二天线3与所述射频单元5连通，接收或发射信号。

其中，若所述指令为指示第二天线3收发小于预设阈值的频段的信号时，则射频单元5还用于控制第二切换开关7的另一端切换至参考地14，使得第一天线2连通参考地14，即第一天线2可以作为参考地14的延长分支。第一天线2与PCB板1上的参考地14共同作为第二天线3工作时的参考地，增大了第二天线3工作时参考地的面积，使得第二天线3收发的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

本实施例中，当第一天线2工作在小于预设阈值的频段时，第二天线3和PCB板1上的参考地14共同作为第一天线2工作时的参考地；当第二天线3工作在小于预设阈值的频段时，第一天线2和PCB板1上的参考地14共同作为第二天线3工作时的参考地。

在可选的一种实施方式中，第二天线3为多频段天线，即第二天线3不仅可以工作在小于预设阈值的频段，还可以工作在其他频段，例如其他小于预设阈值的频段或者其他大于等于预设阈值的频段。

进一步地，与上述实施例类似，既可以将第一天线2和第二天线3设置于PCB板1的外围，也可以设置于PCB板1上。

进一步地，如图4所示，PCB板1上还设置有匹配网络6和8，匹配网络6串联于第一切换开关4和射频单元5之间，匹配网络8串联于第二切换开关7和射频单元5之间。其中，匹配网络6和8的内部结构与上述实施例类似，可以为电阻、电感或电容中的任意一种元件；也可以为电阻、电感和电容三种元件中至少两种元件串联在一起构成的串联电路；也可以为电阻、电感和电容三种元件中至少两种元件并联在一起构成的并联电路。

进一步地，第一切换开关4和第二切换开关7均为单刀双掷开关。

本实施例提供的天线装置中，在第一天线工作在小于预设阈值的频段时，射频单元控制第一切换开关和第二切换开关的连通方式，将第一天线与射频单元连通，同时将第二天线与参考地连通，此时第二天线与PCB板上的参考地共同作为第一天线工作时的参考地，即通过将处于非工作状态的第二天线作为处于工作状态的第一天线的延长参考地，使得第一天线工作时参考地的面积增大，从而提高了第一天线对于频段小于预设阈值的信号的收发性能，即使得第一天线接收或发射的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

同样，在第二天线工作在小于预设阈值的频段时，射频单元控制第一切换开关和第二切换开关的连通方式，将第二天线与射频单元连通，同时将第一天线与参考地连通，此时第一天线与PCB板上的参考地共同作为第二天线工作时的参考地，即通过将处于非工作状态的第一天线作为处于工作状态的第二天线的延长参考地，使得第二天线工作时参考地的面积增大，从而提高了第二天线对于频段小于预设阈值的信号的收发性能，即使得第二天线接收或发射的频段小于预设阈值的信号的质量更好。

可见，采用本实施例提供的天线装置，通过两个切换开关的连通方式的切换，可以增大两个天线工作时彼此参考地的面积，使得两个天线均可以更好的接收或发射频段小于预设阈值的信号，适用性更好。

参见图5，图5示出的是本发明实施例提供的另一种用于可穿戴设备的天线装置的结构示意图。结合图5可知，该天线装置包括：PCB板1，第一天线2、第二天线3、第一切换开关4、射频单元、第一单控开关9和第二单控开关10。

第一切换开关4、射频单元、第一单控开关9和第二单控开关10均设于PCB板1上；第一切换开关4的一端与第二天线3的一端连接，另一端可切换地连接至射频单元的第二信号源12或PCB板1上的参考地14；第一单控开关9串联于第一天线2和射频单元的第一信号源11之间；第二单控开关10串联于射频单元的第二信号源12与第二天线3的另一端之间。其中，第二天线3为NFC(Near Field Communication，近场通信)天线，第二信号源12为NFC芯片。

射频单元中的第一信号源11用于在接收到用于指示第一天线2收发信号的指令时，控制第一单控开关9导通，以使第一天线2工作。

若第一天线2工作在小于预设阈值的频段，即若第一天线2收发小于预设阈值的频段的信号，则射频单元中的第一信号源11用于控制第一单控开关9导通，同时射频单元中的第二信号源12用于控制第一切换开关4的另一端切换至参考地14，使得第二天线3连通参考地，即第二天线3可以作为参考地14的延长分支。第二天线3与PCB板1上的参考地14共同作为第一天线2工作时的参考地，增大了第一天线2工作时参考地的面积，使得第一天线2收发的频段小于预设阈值的信号的质量更好。其中，与上述实施例类似，预设阈值可以根据实际情况进行设定。

射频单元中的第二信号源12还用于在接收到用于指示第二天线3收发信号的指令时，控制第一切换开关4的另一端切换至第二信号源12，同时控制第二单控开关10闭合，使得第二天线3与射频单元的第二信号源12构成闭合的NFC回路，接收或发射NFC信号。

进一步地，与上述实施例类似，既可以将第一天线2和第二天线3设置于PCB板1的外围，也可以设置于PCB板1上。

进一步地，如图5所示，PCB板1上还设置有匹配网络6和8，匹配网络6串联于第一切换开关4和射频单元的第二信号源12之间，匹配网络8串联于第一单控开关9和射频单元的第一信号源11之间。其中，匹配网络6为电容，匹配网络8为PI型结构，具体可以包括电阻和电容。

进一步地，第一切换开关4为单刀双掷开关。

参见图6，图6示出的是本发明实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图。结合图6可知，该可穿戴设备包括：内壳100、显示屏13和上述天线装置；其中，天线装置的PCB板1设置于内壳100的底部，显示屏13设置于内壳100的顶部，天线装置的第一天线2和第二天线(图中未示出)设置于内壳100的侧壁上。该可穿戴设备可以为智能手表，也可以为其它可穿戴设备，例如智能手环、智能眼镜等，此处不再一一列举。

本发明实施例提供的可穿戴设备中，通过将处于非工作状态的天线作为处于工作状态的天线的延长参考地，使得处于工作状态的天线的参考地的面积增大，提高了其接收或发射的频段小于预设阈值的信号的质量。

本说明书中的实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。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，诸如“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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于可穿戴设备的天线装置，其特征在于，包括第一天线、第二天线、第一切换开关以及射频单元；

所述第一切换开关与所述射频单元均设于PCB板上；所述第一切换开关的一端与所述第二天线连接，另一端可切换地连接至所述射频单元或所述PCB板上的参考地；

若所述第一天线工作在小于预设阈值的频段，则所述射频单元用于控制所述第一切换开关的另一端切换至所述参考地；

所述射频单元还用于在接收到用于指示所述第二天线收发信号的指令时，控制所述第一切换开关的另一端切换至所述射频单元。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，该天线装置还包括：设于所述PCB板上的第二切换开关；

所述第二切换开关的一端与所述第一天线连接，另一端可切换地连接至所述射频单元或所述参考地；

若所述指令为指示所述第二天线收发小于所述预设阈值的频段的信号时，则所述射频单元还用于控制所述第二切换开关的另一端切换至所述参考地；

所述射频单元还用于在接收到用于指示所述第一天线收发信号的指令时，控制所述第二切换开关的另一端切换至所述射频单元，以使所述第一天线工作。

3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线为多频段天线。

4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线为多频段天线。

5.如权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于，所述多频段天线工作的所有频段均小于所述预设阈值。

6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括串联于所述射频单元与所述第一切换开关之间的匹配网络。

7.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括串联于所述射频单元与所述第二切换开关之间的匹配网络。

8.如权利要求1所述的天线装置，所述预设阈值为960MHz。

9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的天线装置。

10.如权利要求9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。