CN108832268A - 天线装置和智能手表 - Google Patents

Abstract

提供一种天线装置及智能手表，天线装置包括主板和部分包围主板的第一外框，第一外框两端分别设有第一缝隙和第二缝隙，第一外框靠近第一缝隙的一端设有第一馈点，第一外框靠近第二缝隙的一端设有第一接地点，主板上设有第一馈电部和第一接地部，第一馈电部和第一馈点电连接，第一接地点与第一接地部电连接。通过将第一外框设置为天线，不需要设置额外的结构，使得天线结构简单，而且相对于设置于智能手表内的FPC贴片天线以及设置于表带上的天线而言，其净空区域可更大，能实现更高的天线效率。

Description

天线装置和智能手表

技术领域

本发明属于可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种天线装置和智能手表。

背景技术

随着技术的快速发展，可穿戴设备产品，例如智能手表的功能越来越多，除了需提供传统的通话、移动蜂窝数据、蓝牙通信等功能外，还需提供GPS和WiFi通信功能。

现有的智能手表的天线设计方案中，有FPC贴片结构和把天线制作在表带上等方案，然而，上述方案存在着效率低(天线效率在20％左右)、结构复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线装置，结构简单，效率高。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种天线装置，包括主板和部分包围所述主板的第一外框，所述第一外框两端分别设有第一缝隙和第二缝隙，所述第一外框靠近所述第一缝隙的一端设有第一馈点，所述第一外框靠近所述第二缝隙的一端设有第一接地点，所述主板上设有第一馈电部和第一接地部，所述第一馈电部和所述第一馈点电连接，所述第一接地点与所述第一接地部电连接。

其中，所述第一馈电部自所述主板边缘向所述第一外框方向突出，所述第一馈点自所述第一外框向所述主板方向突出，所述第一馈电部与所述第一馈点位置对应，所述第一馈电部和所述第一馈点之间形成第一耦合电容，所述第一耦合电容用于电连接及调节所述第一外框上的电磁波信号的谐振匹配。

其中，所述第一外框上还设有向所述主板突出的第一调谐点，所述第一调谐点设于所述第一接地点之远离所述第二缝隙的一侧，所述第一调谐点与所述主板之间形成第二耦合电容，所述第二耦合电容用于调节所述第一外框上的电磁波信号的谐振匹配。

其中，所述第一馈点、所述第一外框至所述第一接地点的延伸长度为10mm～15mm，所述第一调谐点和所述第一接地点之间的距离为0.5mm～1.5mm。

其中，所述第一外框内表面与所述主板外侧边缘之间具有第一距离，所述第一距离为1.5mm～2.5mm。

其中，所述第一外框包围所述主板三分之一外周，所述第一接地点设于所述第一外框之中部区域。

其中，所述第一间隙和所述第二间隙内填充有非金属材料。

第二方面，本发明实施例提供一种智能手表，包括金属外框和如第一方面各种实施例中任一所述的天线装置，所述金属外框包围所述天线装置的主板，且分割为第一外框和第二外框，所述第一外框和所述第二外框之间设有第一间隙和第二间隙。

其中，所述智能手表还包括表带，所述表带连接在所述金属外框上，所述表带为非金属材质。

其中，所述金属外框分割为所述第一外框、所述第二外框和第三外框，所述第一外框和所述第三外框之间设有所述第一间隙，所述第二外框和所述第三外框之间设有第三间隙，所述第一外框、所述第二外框和所述第三外框的长度相同，所述表带、所述第一外框、所述第二外框和所述第三外框相对所述第一间隙与所述智能手表的中心的连线轴对称。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种天线装置，通过将第一外框设置为天线，不需要设置额外的结构，使得天线结构简单，而且相对于设置于智能手表内的FPC贴片天线以及设置于表带上的天线而言，其净空区域可更大，能实现更高的天线效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施例中的智能手表的天线装置的结构示意图；

图2是另一种实施例中的智能手表的天线装置的结构示意图；

图3是一种实施例的天线装置的电路结构示意图；

图4是一种实施例的天线装置的仿真的回波损耗S11曲线示意图；

图5是一种实施例的天线装置的仿真天线效率曲线示意图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本申请实施例提供一种天线装置，用于智能手表，包括主板1和部分包围所述主板第一外框21，所述第一外框21两端分别设有第一缝隙41和第二缝隙42，所述第一外框21靠近所述第一缝隙41的一端设有第一馈点211，所述第一外框21靠近所述第二缝隙42的一端设有第一接地点212，所述主板1上设有第一馈电部11和第一接地部12，所述第一馈电部11和所述第一馈点211电连接，所述第一接地点212与所述第一接地部12电连接。

通过将第一外框21设置为天线，不需要设置额外的结构，使得天线结构简单，而且相对于设置于智能手表内的FPC贴片天线以及设置于表带上的天线而言，其净空区域可更大，能实现更高的天线效率。

第一外框21制作而成的天线装置可用于制作形成GPS和WiFi天线，用于GPS和WiFi通信。

第一馈电部11馈入电磁波信号，经第一馈点211、第一外框21和第一接地点212至第一接地部12接地，使得天线装置构成环天线，环天线的辐射性能相比于其他型式的天线而言，在实现相同的天线效率时，其所需的净空区域更小，如此可将智能手表的尺寸制作的更小，可制作更为精致的智能手表，满足客户的需求。

第一接地点212可为一弹片结构，自第一外框21向主板1延伸，并连接至第一接地部12，设置弹片结构的接地结构，结构简单。

第一外框21为金属材质，为使智能手表具有一完整的外观，所述第一间隙41和所述第二间隙42内填充有非金属材料，例如塑料，所填充的非金属材料可具有与金属外框21有相似的颜色，使得智能手表的外观更为统一，而且非金属材料不会影响天线装置的第一外框21上的信号辐射。

请参考图3，并结合图1，一种实施例中，所述第一馈电部11自所述主板1边缘向所述第一外框21方向突出，所述第一馈点211自所述第一外框21向所述主板1方向突出，所述第一馈电部11与所述第一馈点211位置对应，所述第一馈电部11和所述第一馈点211之间形成第一耦合电容51，所述第一耦合电容51用于电连接及调节所述第一外框21上的电磁波信号的谐振匹配。

通过设置第一耦合电容51的形式进行第一馈电部11和第一馈点211之间的电连接，节约了再单独设置的电连接结构，简化了天线装置的元器件，并且，第一耦合电容51对第一外框21上的电磁波信号还可进行谐振匹配，可拓宽天线装置的带宽，满足智能手表的无线通信需要。

第一馈电部11和第一馈点211相对的一侧侧面可设置为平面结构，且两者平面结构平行设置，使得第一耦合电容51构成平板型电容器，通过设置第一馈电部11和第一馈点211相对的平面的面积以及相隔距离，使得耦合电容的容值符合要求，达到实现符合要求的调谐效果。

另一种实施例中，第一馈电部11和第一馈点211之间还可连接一电感或电容元件，通过电感或电容元件对天线装置进行调谐。进一步的，还可设置一单刀多掷开关，单刀多掷开关上连接有不同的电感或电容元件，通过单刀多掷开关选择性的连接到不同的电感或电容元件，使得天线装置的辐射性能可调整，达到更多频段的天线辐射效果。

请参考图3，并结合图1，一种实施例中，所述第一外框21上还设有向所述主板1突出的第一调谐点213，所述第一调谐点213设于所述第一接地点212之远离所述第二缝隙42的一侧，所述第一调谐点213与所述主板1之间形成第二耦合电容52，所述第二耦合电容52用于调节所述第一外框1上的电磁波信号的谐振匹配。

通过设置第二耦合电容52，可调节天线装置的辐射性能，拓宽天线装置的带宽。第一调谐点213可与主板1边缘产生耦合，也可在主板1边缘设置向第一外框21突出的第一调谐部13，第一调谐部13与第一调谐点213的位置对应，与前一实施例类似的，第一调谐点213和第一调谐部13相对的侧面设置为平面结构，并可通过调节两者相对的平面的面积及间隔距离，调节第二耦合电容52的容值，达到谐振匹配的效果。

另一实施例中，第一调谐点213和第一调谐部13之间也可连接电感或电容结构，还可设置单刀多掷开关连接不同的电感或电容元件，进而实现对天线装置的谐振匹配的作用。

一种实施例中，所述第一馈点211、所述第一外框21至所述第一接地点212的延伸长度为10mm～15mm，优选为11mm～12mm，第一外框21的尺寸很小，不占用过多空间即可达到所需的无线通信效果。所述第一调谐点213和所述第一接地点212之间的距离为0.5mm～1.5mm，优选为1mm，如此设置，使得第一调谐点213和主板1之间形成的第二耦合电容52的调谐效果更好。

一种实施例中，所述第一外框21内表面201与所述主板1外侧边缘101之间具有第一距离L，所述第一距离L为1.5mm～2.5mm，优选为2mm，即第一外框21与主板1之间具有第一距离L的净空区域61，如此设置，使得天线装置的净空区域61足够大，天线效率可达到无线通信的需要。

请参考图3，一种实施例中，所述第一外框21包围所述主板1三分之一外周，所述第一接地点212设于所述第一外框21之中部区域。

通过将第一外框21设置为包围主板三分之一外周，且第一接地点212设于第一外框21中部，使得第一外框21可制作成GPS和WiFi天线，并且使得智能手表具有更美的外观。

请参考图4，对本发明一种实施例的天线装置进行仿真，得到回波损耗S11的曲线，图中1、2、3三点代表GPS和WiFi的频段范围，结果显示，天线装置可产生频率为1.5GHz附近的谐振和2.5GHz附近的谐振，可覆盖GPS和WiFi的频段，即本发明的天线装置可用于GPS和WiFi通信。

请参考图5，对本发明一种实施例的天线装置进行仿真，得到天线效率的曲线，图中1、2、3三点代表GPS和WiFi的频段范围，结果显示，在1、2、3点的天线效率均大于50％，说明本发明的天线装置的天线效率高。

请参考图1至图3，本发明实施例还提供一种智能手表，包括金属外框2、和本发明实施例所述的天线装置，所述金属外框2包围所述天线装置的主板1，且分割为第一外框21和第二外框22，所述第一外框21和所述第二外框22之间设有第一间隙41和第二间隙42。

本发明的智能手表具有金属外框2，并利用金属外框2的一部分，即第一外框21作为天线，结构简单，并且天线的效率高。金属外框2可为圆形，主板1也可以具有类似圆形的结构，以使得智能手表具有圆形的外观，符合大众审美，且结构简单，便于制造。金属外框2的材质可为铝合金、镁合金等金属材质，金属外框2外表面还可涂布有颜色层，颜色层可根据需要选择合适的颜色，使得智能手表的外观更为时尚。主板1为PCB板，主板1上还可设置芯片等结构，以对智能手表的软体进行控制，实现智能操作的功能。

第二外框22可根据需要设置为其他天线结构，例如与第一外框21结构类似的天线，加强智能手表的无线通信性能。

金属外框2的周长可设置为120mm～150mm，由此可知，天线装置仅占用金属外框2的局部区域，即第一外框21的尺寸很小，而第二外框22还可设置为其他用途，提高了智能手表的集成度。一种实施例中，所述智能手表还包括表带3，所述表带3连接在所述金属外框2上，所述表带3为非金属材质。表带3可为塑料或皮质材料，使用非金属材质的表带，可避免金属材质的表带对天线装置的屏蔽影响。表带3可连接在金属外框2的第一外框21上或第二外框22上，也可同时连接在第一外框21和第二外框22之间，第一外框21和第二外框22之间的第一间隙41被表带3覆盖。

请参考图2，一种实施例中，所述金属外框2分隔为所述第一外框21、所述第二外框22和第三外框23，所述第一外框21与所述第三外框23之间设有所述第一间隙41，所述第二外框22和所述第三外框23之间设有第三间隙43，所述第一外框21、所述第二外框22和所述第三外框23的长度相同，所述表带3、所述第一外框21、所述第二外框22和所述第三外框23相对所述第一间隙41与所述智能手表的中心的连线A轴对称。

如此设置，使得第一间隙41位于表带3的正中位置，第二间隙42和第三间隙43相对于连线A轴对称，使得智能手表具有规则对称的外观，具有时尚感，满足消费者的审美需求。此外，第二外框22和第三外框23可制作成3G、4G、NFC或蓝牙等天线，满足智能手表的各种频段的无线通信需要，与第一间隙41类似，第三间隙43也可填充非金属材料，使得智能手表具有完整的外观。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括主板和部分包围所述主板的第一外框，所述第一外框两端分别设有第一缝隙和第二缝隙，所述第一外框靠近所述第一缝隙的一端设有第一馈点，所述第一外框靠近所述第二缝隙的一端设有第一接地点，所述主板上设有第一馈电部和第一接地部，所述第一馈电部和所述第一馈点电连接，所述第一接地点与所述第一接地部电连接。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一馈电部自所述主板边缘向所述第一外框方向突出，所述第一馈点自所述第一外框向所述主板方向突出，所述第一馈电部与所述第一馈点位置对应，所述第一馈电部和所述第一馈点之间形成第一耦合电容，所述第一耦合电容用于电连接及调节所述第一外框上的电磁波信号的谐振匹配。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述第一外框上还设有向所述主板突出的第一调谐点，所述第一调谐点设于所述第一接地点之远离所述第二缝隙的一侧，所述第一调谐点与所述主板之间形成第二耦合电容，所述第二耦合电容用于调节所述第一外框上的电磁波信号的谐振匹配。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一馈点、所述第一外框至所述第一接地点的延伸长度为10mm～15mm，所述第一调谐点和所述第一接地点之间的距离为0.5mm～1.5mm。

5.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一外框内表面与所述主板外侧边缘之间具有第一距离，所述第一距离为1.5mm～2.5mm。

6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一外框包围所述主板三分之一外周，所述第一接地点设于所述第一外框之中部区域。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一间隙和所述第二间隙内填充有非金属材料。

8.一种智能手表，其特征在于，包括金属外框和如权利要求1至7中任一所述的天线装置，所述金属外框包围所述天线装置的主板，且分割为第一外框和第二外框，所述第一外框和所述第二外框之间设有第一间隙和第二间隙。

9.如权利要求8所述的智能手表，其特征在于，所述智能手表还包括表带，所述表带连接在所述金属外框上，所述表带为非金属材质。

10.如权利要求9所述的智能手表，其特征在于，所述金属外框分割为所述第一外框、所述第二外框和第三外框，所述第一外框和所述第三外框之间设有所述第一间隙，所述第二外框和所述第三外框之间设有第三间隙，所述第一外框、所述第二外框和所述第三外框的长度相同，所述表带、所述第一外框、所述第二外框和所述第三外框相对所述第一间隙与所述智能手表的中心的连线轴对称。