CN108400441A - 无线设备 - Google Patents

Abstract

本发明的无线设备具备：电路基板；通信动作部，设置在电路基板上；壳体，将电路基板以及通信动作部容纳在内部，并在侧面部具有贯通孔；天线元件，设置在壳体的外部；供电元件，穿过贯通孔而贯通壳体，并在给定的供电位置从通信动作部向天线元件进行供电；以及接地构件，穿过贯通孔而贯通壳体，对在天线元件上从供电位置隔开给定距离的接地端部和电路基板进行电连接。

Description

无线设备

本申请要求将2017年2月6日申请的日本国专利申请第2017-019386号作为基础申请的优先权，该基础申请的内容全部引入到本申请。

技术领域

本发明涉及无线设备。

背景技术

存在能够接收来自美国的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)之类的定位系统的卫星的电波而进行定位、日期和时间信息的获取的电子表等便携式的电子设备(无线设备)，特别是能够佩戴在手臂等身体的电子设备(无线设备)。该无线设备具备用于接收电波的天线。

在该无线设备中，需要根据无线设备的尺寸将天线小型化。此外，若将天线设置在无线设备的壳体内，则由于壳体、各种部件的影响而存在电波接收强度容易下降这样的问题。在日本特开2000-59241号公报公开了如下技术，即，经由设置在壳体的插通孔对在壳体的外侧呈圆弧状设置在显示画面的周围的天线构件进行供电，并获取信号。

然而，在壳体的外部具备天线的情况下，与在壳体的内部具备天线的情况相比，存在容易受到静电的影响这样的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使在壳体的外部具备天线的情况下也能够降低静电的影响的无线设备。

根据本发明的一个侧面，是一种无线设备，其特征在于，具备：

电路基板；

通信动作部，设置在该电路基板上；

壳体，将所述电路基板以及所述通信动作部容纳在内部，在该壳体的侧面部具有贯通孔；

天线元件，设置在该壳体的外部；

供电元件，穿过所述壳体的所述贯通孔而贯通该壳体，并在给定的供电位置从所述通信动作部向所述天线元件进行供电；以及

接地构件，穿过所述壳体的所述贯通孔而贯通该壳体，对在所述天线元件上从所述供电位置隔开给定距离的接地位置和所述电路基板进行电连接。

附图说明

图1是说明本发明的无线设备的实施方式的结构的图。

图2A是示出无线设备的剖面的一部分的图。

图2B是示出无线设备的剖面的一部分的图。

图3A是对天线元件的接地构造进行说明的图。

图3B是对天线元件的接地构造进行说明的图。

图3C是对天线元件的接地构造进行说明的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是说明本发明的无线设备的实施方式的结构的图。

该无线设备1是在正面设置了显示部的手表型可穿戴终端(智能手表)，在图1中，示出拆下了覆盖构件5、触摸面板6以及显示部7(参照图2A以及图2B)的情况下的、从正面对内部进行观察的图。另外，对于与本发明无关的结构，将省略一部分。

无线设备1具备壳体2、电路基板3、按钮开关P1、P2、以及天线元件4等。

壳体2在内部容纳电路基板3、触摸面板6以及显示部7。壳体2具有侧面构件2a和后盖2b，侧面构件2a具有环状的内表面，后盖2b以密封该侧面构件2a的一个开口(图1的面的里侧)的方式被螺丝紧固。侧面构件2a的另一个开口(图1的面的跟前侧)被透明的覆盖构件5所覆盖，由此在内部密封电路基板3、触摸面板6以及显示部7。在此，侧面构件2a为树脂等绝缘构件，后盖2b为导电性构件，但是并不限于此。壳体2以及覆盖构件5例如通过垫圈25(参照图2B)等成为具有防水性并被密封、密闭的构造(防水构造)，使得给定的压力以上的水分(湿气)不会侵入壳体2的内部。

在壳体2的侧面，在图1的下方侧设置有两个按钮开关P1、P2，通过朝向壳体2的内侧被按下，从而输出操作信号并传递到设置在电路基板3上的省略图示的控制部。此外，在壳体2的侧面构件2a，在图1的左侧以及右侧分别设置有用于佩戴在用户的手臂的带子的连接部位。与两侧的连接部位分别相邻地在壳体2的外侧设置有金属构件22、23。除此以外，在侧面构件2a还可以设置有组装用的部件、设计上的追加部件等。

在电路基板3设置有无线设备1的动作涉及的各种电子部件以及电路。该电子部件包括通信动作部31(卫星电波接收处理部)和上述的控制部涉及的芯片(IC芯片)，通信动作部31进行来自定位卫星的电波接收涉及的动作。此外，在电路基板3附近设置有对各部分供给电力的电力供给部以及电池8(在此，充电电池)。而且，包括通信动作部31的各种电子部件、电路、电力供给部以及电池8分别与电路基板3中的电源图案(电源布线)、接地图案(GND布线)等对应的适当的信号图案(信号布线)连接。

此外，在壳体2的侧面设置有充电端子21。该充电端子21经由给定的电缆等与外部电源连接，并从该外部电源接受电力供给，由此对通信动作部31等各部分供给电力的电力供给部的电池8被充电。

天线元件4是沿着壳体2的侧面构件2a的表面呈圆弧状围绕该壳体2的外表面侧而配置的曲线状(曲面状)的导电性构件。在侧面构件2a为导电性物质的情况下，在天线元件4与侧面构件2a之间配置绝缘片等而进行绝缘。天线元件4与由通信动作部31进行的来自定位卫星的电波接收对应地设置。即，天线元件4的长度根据来自定位卫星的电波接收频率来决定，在此，该电波接收频率为L1波段(在GPS卫星中为1.57542GHz)。

天线元件4将一端作为供电点(供电位置)而从设置在电路基板3上的通信动作部31适当地进行供电。此外，天线元件4在从供电点隔开给定距离的位置且在与金属构件22重叠的方向上设置接地端部42(接地位置)，该接地端部42通过螺丝421(螺钉)固定到金属构件22。供电点与接地端部42的距离根据接收电波的波长而决定为灵敏度好的适当的位置。

图2A是无线设备1中的沿着图1的剖面线A1-A2的一部分的剖视图。图2B是无线设备1中的沿着图1的剖面线B1-B2的一部分的剖视图。

图2A所示的剖面A1-A2是如下的面，即，包含通信动作部31和天线元件4的一端，进行从通信动作部31向天线元件4的供电。如上所述，侧面构件2a的一个面(底面)被后盖2b所密封，在内部依次层叠了电路基板3、显示部7以及触摸面板6，上表面被覆盖构件5所覆盖。覆盖构件5以及触摸面板6是透明的构件，能够透射由显示部7显示的图像而从外部进行视觉辨认。

显示部7具备背光灯单元7a和液晶显示画面7b。从背光灯单元7a出射的光根据各像素位置处的偏转状态而选择性地透射液晶显示画面7b，并通过触摸面板6以及覆盖构件5而输出到外部，由此显示图像。

触摸面板6感测用户对覆盖构件5的接触状态(位置、动作)并输出到电路基板3的控制部。关于触摸面板6的接触感测，可适当地使用红外线、静电、压力等以往众所周知的技术。覆盖构件5需要是该接触动作传递到触摸面板6的材质以及装配状态。

将壳体2的侧面构件2a贯通而与通信动作部31连接的供电元件41与天线元件4的供电侧的端部接触。更详细地说明为，供电元件41包括供电销411和板簧构件412，供电销411穿过设置在壳体2的侧面构件2a的贯通孔(第一贯通孔)与通信动作部31连接。在壳体2的内部，板簧构件412在一端用焊料33通过焊接而固定于电路基板3，在另一端固定于供电销411。即，天线元件4经由供电销411以及板簧构件412与通信动作部31连接而被供电，此外，天线元件4接收的电波信号经由这些供电销411以及板簧构件412传递到通信动作部31。在供电销411贯通壳体2的部分(壳体2的内部、内侧)，设置有用于维持防水性的防水构件413，例如，填充树脂等，或者设置有O形环状的垫圈。

图2B所示的剖面B1-B2是包含金属构件22的面。

板簧构件221的一端侧接触并固定于金属构件22。该板簧构件221的另一端侧与后盖2b接触。后盖2b经由卷簧37与电路基板3电连接。未施加张力的状况下的卷簧37比固定了后盖2b时的电路基板3与后盖2b的距离长，且一端粘接于电路基板3。因此，若后盖2b被固定，则卷簧37的另一端侧与后盖2b接触并被压缩而以收缩的状态被保持。由此，卷簧37对电路基板3和后盖2b进行电连接。其结果是，金属构件22经由板簧构件221、后盖2b以及卷簧37而基板接地。

由于卷簧37相对于后盖2b未被固定，因此根据无线设备1(用户)的运动状态等，卷簧37的伸缩、对后盖2b的接触状态有可能变化。由此，从金属构件22到电路基板3的该接地路径中的电阻存在不稳定的倾向。此外，后盖2b是以大面积露出在外部且与用户接触的面，因此要求耐久性，所以未必一定能够适当地使用电阻小的材质。即，该接地路径的电阻(阻抗)未必低，此外，不太稳定。

在本实施方式的无线设备1中，除了该接地路径以外还设置有更稳定且电阻损耗小的接地路径。

图3A～图3C是对本实施方式的无线设备1中的天线元件4的接地构造进行说明的图。

图3A是示出从图1的剖面线B1-B2处的B1侧观察壳体2的外侧时的侧面的一部分的图。此外，图3B是示出从图1的剖面线C1-C2处的C1侧观察壳体2的外侧时的侧面的一部分的图。图3C是示出沿着图1的剖面线C1-C2的剖面的图。

在连接了天线元件4的接地端部42的金属构件22中，臂部22a向充电端子21延伸。导电性构件24通过螺丝241接触并固定于该臂部22a。导电性构件24通过螺丝241、242而螺丝紧固固定于充电端子21而与其连接。即，金属构件22以及导电性构件24是向充电端子21连接的连接构件。

在图3B以及图3C涉及的图1的剖面线C1-C2中包含充电端子21。充电端子21具有贯通壳体2而设置的中央销211和接地销212(接地元件、接地电压供给路径)这两根柱状构件(销)。对于这两根柱状构件，分别施加供给给定的施加电压和接地电压。更详细地说明为，中央销211和接地销212穿过设置在壳体2的侧面构件2a的贯通孔(第二贯通孔)，并在壳体2的内部分别与电路基板3的电源图案以及接地图案连接。在中央销211向壳体2的外侧露出的部分的周围设置有圆环状的接地外周面212a。柱状的接地销212从接地外周面212a的端部贯通壳体2并向内部延伸。因此，充电电缆的连接面是与该中央销211的露出部分和接地外周面212a接触的双芯构造。在这些中央销211以及接地销212的贯通部分，设置有防水构件213，例如，填充了树脂等，或者设置有O形环状的垫圈，使得水分不会浸入。

接地销212在壳体2的内侧与板簧构件35的一端侧连接。板簧构件35的另一端侧与电池8的接地侧连接(省略图示)，并且用焊料34通过焊接固定于电路基板3，从而被基板接地。在此，板簧构件35与接地销212之间通过啮合而稳定地固定连接，但是它们之间还能够使用螺丝进行固定。

对于这些中央销211、接地外周面212a、接地销212、板簧构件35，使用导电率高的(电阻低的)材质、镀覆(镀金等)，从而使充电时的损耗降低。

在此，环状的接地外周面212a进一步设置有引出到外侧的部分，该引出部分与导电性构件24被连接、固定，使得在充电电缆的连接器与该充电端子21连接的情况下导电性构件24不会与该连接器接触。

这样，在天线元件4中，接地端部42经由金属构件22、导电性构件24、充电端子21的接地销212以及板簧构件35(统称为接地构件22、24、212、35)被基板接地。

像这样，在无线设备1中，通过在与供电点不同的位置对天线元件4进行接地，从而能够适当地释放静电。特别是，在无线设备1被用作可穿戴终端那样的情况下，容易由于静电而带电，因此通过使天线元件4基板接地，从而能够降低静电的影响。

如上所述，本实施方式的无线设备1具备：电路基板3；设置在该电路基板3上的通信动作部31；将电路基板3以及通信动作部31容纳在内部，并在侧面部具有贯通孔的壳体2；设置在壳体2的外部的天线元件4；穿过贯通孔而贯通壳体2并在给定的供电位置(天线元件4的一端)从通信动作部31对天线元件4进行供电的供电元件41；以及穿过贯通孔而贯通壳体2，对在天线元件4上从供电位置隔开给定距离的接地端部42和电路基板3进行电连接的接地构件22、24、212、35。

通过像这样使天线元件4基板接地，从而防止天线元件4的带电，因此即使在该天线元件4设置在壳体2的外部的情况下，也能够降低由静电的影响造成的对接收到的电波信号的影响、由静电造成的内部电路等的破坏的可能性。

此外，因为贯通壳体2并与电路基板3连接，所以能够避免不必要的绕远而进行接地，由此，能够防止接地路径本身的电阻(阻抗)的增大，能够抑制接收信号的失真等。通过这些结构，变得容易更稳定地得到适当的接收灵敏度。特别是，与使用后盖2b、卷簧37的情况相比较，不易被后盖2b与用户的接触状态等其它因素所左右，容易更稳定地维持接收灵敏度。

此外，接地构件包括：贯通壳体2而设置的柱状的接地销212；以及固定于接地销212，并对该接地销212和接地端部42进行电连接的作为连接构件的金属构件22和导电性构件24。为了电阻损耗的降低等，最优选接地端部42与接地销212的位置一致而以最短距离被基板接地，但是实际上根据与供电位置的对应关系、与按钮开关P1、P2等其它结构的位置关系等，也存在难以进行这样的配置的情况。在该情况下，通过利用连接构件对接地端部42与接地销212之间适当地进行连接，从而使接地距离不会过度伸长，抑制电阻损耗的增大。

此外，接地销212是对将电力供给到通信动作部31的电池8进行充电的充电端子21的接地电压供给路径。像这样，通过对天线接地并用只要是智能手表等就会比较一般地具有的结构且为了电力供给的效率而原本电阻值就小的结构，从而能够高效地形成低损耗且稳定的基板接地的路径，能够在维持电波接收强度的同时进行稳定的接收。

此外，由此，不用在壳体2新增加孔部，因此无需考虑工时的增大，特别是，无需考虑确保防水性涉及的追加的工时。

此外，接地构件22、24、212、35被固定，并对天线元件4与电路基板3之间进行连接。即，通过不设为像弹簧的接触等那样不稳定的接触状态，从而能够稳定地确保连接状态，能够抑制由无线设备1(用户)的使用状态、运动状态等造成的阻抗的变化，特别是，临时的增大等，并能够良好地保持接收状态。

此外，关于接地构件22、24、212、35的固定，至少一部分通过利用了螺丝(421、241、242)的螺丝紧固来进行。特别是，设置在壳体2的外部的部件在检修、维护时有时会被拆下。因此，通过对这些天线元件4与接地构件(金属构件22)之间进行螺丝紧固，从而能够设为在通常的动作时稳定地连接且容易拆下的状态。

此外，无线设备1具备防止水分向壳体2内部的侵入的防水构造。特别是，关于像供电销411、接地销212等的贯通位置那样在壳体2设置开口的部分，通过设为使柱状销穿过直线状的贯通孔的结构，从而成为不易留下间隙的简便的构造，容易适当地维持防水构造。

此外，通信动作部31具有接收来自定位卫星的电波的卫星电波接收处理部，天线元件4的接地端部42的场所根据来自定位卫星的接收电波的波长来决定。像这样，在通过难以得到充分的电波接收强度的小型的无线设备来进行定位卫星的电波接收的情况下，将天线元件4设置在壳体2的外部而抑制电波的衰减，此外，通过适当地接地，从而能够防止由天线元件4的带电造成的静电的影响。由此，能够在防止内部电路、无线设备1的破坏的同时，适当地稳定地维持电波的接收灵敏度，从而得到所需的位置、日期和时间等信息。

此外，贯通孔具备由供电销411贯通的第一贯通孔和由接地销212贯通的第二贯通孔。由此，能够根据供电销411以及接地销212的配置、位置关系等在适当的位置以短距离设置贯通孔，从而进行对天线元件4的供电以及天线元件4的适当的位置的接地。

另外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变更。

例如，虽然在上述实施方式中，举出圆弧状的天线元件4的例子进行了说明，但是只要是设置在壳体外部的天线元件，则也可以是其它形状的天线，例如，平面形状的天线。此外，也可以是天线路径呈平面状被折弯而设置的天线。

此外，虽然在上述实施方式中，在天线元件4的一端进行供电，并根据接收波长在与供电点相距适当的距离决定了接地位置，但是供电点也可以是其它位置，接地位置可以在能够良好地维持接收状态的范围适当地决定。

此外，在上述实施方式中，对接收来自定位卫星的电波的通信动作部31进行了说明，但是即使在将用于其它电波，例如，无线LAN等的电波的收发的天线元件进行基板接地的情况下，也能够应用本发明。

此外，虽然在上述实施方式中，经由金属构件22、导电性构件24、充电端子21的接地销212以及板簧构件35进行基板接地，但是若部件件数增加，则电阻损耗主要在连接部分容易增加，因此如果能够用更少的件数进行连接，则更优选。例如，金属构件22与导电性构件24也可以一体形成。

此外，在上述实施方式中，在充电端子21的接地销212贯通壳体2而设置的情况下，利用其降低了对以往的结构的变更，但是在没有充电端子21的无线设备1的情况下，新设置贯通壳体2的元件来进行基板接地。贯通路径优选为最短，即，优选相对于壁面(壳体的侧面)垂直，但是也可以根据侧面构件2a的表面形状、外观设计等而稍微倾斜。该情况下的元件也优选由电阻小的材质形成，或进行镀覆。此外，接地销212、贯通壳体2的元件的形状不限于圆柱状，也可以是棱柱等。此外，也可以是锥形等粗细变化的形状。

此外，虽然在上述实施方式中，供电销411和接地销212贯通壳体2的贯通孔分别独立地设置在壳体2的侧面构件2a，但是也可以根据壳体2内部的部件配置、电路基板3的信号图案等设置公共的一个贯通孔。

或者，因为按钮开关P1、P2的轴也贯通壳体2，所以还能够将它们用作接地销。在该情况下，也可以在轴的一部分进行适当的镀覆，或者使用导电率高的芯和强度高的芯的双重构造，使得不会引起按钮开关P1、P2所需的强度的不足。此外，为使不会引起由伴随按下动作的移动造成的电阻(阻抗)的变动，按钮开关P1、P2使用引线、可挠性的板材等以能够应对该移动的方式与电路基板3、金属构件22(接地端部42)连接。

此外，虽然在上述实施方式中设为用螺丝(螺钉)对接地构件间进行固定，但是只要是在产品组装、分解等方面不会产生问题的地方，也可以用焊料等进行固定。

此外，虽然在上述实施方式中并用了经由充电端子21的基板接地和使用了后盖2b以及卷簧37的基板接地，但是也可以不进行后者的基板接地。

此外，虽然在上述实施方式中设为防水性的构造，但是未必一定要是具有防水功能的无线设备1。此外，壳体2的结构无需分为侧面构件2a和后盖2b。在无需从背面侧敞开壳体2内部的无线设备1中，壳体2也可以一体形成。

此外，虽然在上述实施方式中，举出智能手表的例子进行了说明，但是本发明也可以用于其它无线通信(接收)设备，例如，活动量计、GPS记录器等。

除此以外，在上述实施方式中示出的结构、构造配置等的具体的细节能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地进行变更。

虽然对本发明的若干个实施方式进行了说明，但是本发明的范围并不限定于上述的实施方式，包括权利要求书记载的发明的范围及其等同的范围。

Claims (8)

1.一种无线设备，其特征在于，具备：

电路基板；

通信动作部，设置在该电路基板上；

壳体，将所述电路基板以及所述通信动作部容纳在内部，在该壳体的侧面部具有贯通孔；

天线元件，设置在该壳体的外部；

供电元件，穿过所述壳体的所述贯通孔而贯通该壳体，并在给定的供电位置从所述通信动作部向所述天线元件进行供电；以及

接地构件，穿过所述壳体的所述贯通孔而贯通该壳体，对在所述天线元件上从所述供电位置隔开给定距离的接地位置和所述电路基板进行电连接。

2.根据权利要求1所述的无线设备，其特征在于，

所述接地构件包括：

柱状的接地元件，贯通所述壳体而设置；以及

连接构件，固定于所述接地元件，对该接地元件和所述接地位置进行电连接。

3.根据权利要求2所述的无线设备，其特征在于，

所述接地元件是对向所述通信动作部供给电力的电池进行充电的充电端子的接地电压供给路径。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的无线设备，其特征在于，

所述接地构件被固定而对所述天线元件和所述电路基板之间进行连接。

5.根据权利要求4所述的无线设备，其特征在于，

所述接地构件的固定，至少一部分通过螺丝紧固来进行。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的无线设备，其特征在于，

具备防止水分向所述壳体的内部的侵入的防水构造。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的无线设备，其特征在于，

所述通信动作部具有接收来自定位卫星的电波的卫星电波接收处理部，

所述天线元件的所述接地位置根据来自所述定位卫星的接收电波的波长来决定。

8.根据权利要求1～3中的任一项所述的无线设备，其特征在于，

所述贯通孔具备由所述供电元件贯通的第一贯通孔和由所述接地构件贯通的第二贯通孔。