CN109288215A - 智能戒指 - Google Patents

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Abstract

本发明智能戒指，包括天线芯片和作为天线使用的金属指环，天线芯片与金属指环电性连接并形成天线电路。本发明将智能戒指的金属外观，设计为天线电路的组成结构，即将天线与金属指环相结合，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本，提升了产品的设计灵活度与竞争力；无须使用镍锌铁氧体回避金属机身，可降低成本；利用指环本身的结构，保留了环形天线不易受到人体干扰的辐射特性。本发明的外观为金属结构，兼顾了结构的强度以及质感，且同时具有良好的天线特性。

Description

智能戒指
技术领域
本发明涉及通讯设备领域，具体涉及一种智能戒指。
背景技术
随着健康议题逐渐受到重视，智能穿戴设备如今已经成为了市场上的新宠儿。相较于智能手环，智能戒指更具有尺寸上的优势。但是较小的体积却也带来了更大的挑战。
目前市面上的智能戒指的天线内置于戒指，大多是以额外附加实体天线如：柔性电路板(FPC)或晶片或绕线式线圈天线为主，占用了相当大的空间位置。若智能戒指为金属机身，现有的技术还需要在天线的周围贴附镍锌铁氧体(Ferrite)以确保天线的效能。若在智能戒指上设计了两个不同操作频段的无线通讯功能(例如：NFC/BT)，则需分别设计对应的天线。
目前市面上的指环，以行动支付以及运动侦测为两大主要应用，而在结构空间有限的前提下，要整合两大应用的NFC与BT天线在戒指结构空间中将会是一大挑战。
因此，该如何最佳化的运用这个寸土寸金的空间，成为了设计的首要目标。
发明内容
为了充分利用智能戒指的空间结构，实现无线通讯功能，本发明提供了一种智能戒指。
本发明提供的智能戒指，包括天线芯片和作为天线使用的金属指环，所述天线芯片与所述金属指环电性连接并形成天线电路。
本发明将智能戒指的金属外观，设计为天线电路的组成结构，即将天线与金属指环相结合，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本，提升了产品的设计灵活度与竞争力；无须使用镍锌铁氧体(Ferrite)回避金属机身，可降低成本；利用指环本身的结构，保留了环形天线不易受到人体干扰的辐射特性。本发明的外观为金属结构，兼顾了结构的强度以及质感，且同时具有良好的天线特性。
本发明智能戒指的进一步改进在于，所述金属指环设有一缺口，所述金属指环形成有输入点和输出点，所述输入点和所述输出点电连接于所述天线芯片，所述输入点和所述输出点分别位于所述缺口的两侧。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述输入点和所述输出点位于所述缺口处的所述金属指环的端部。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述天线芯片设于所述金属指环的内壁。
本发明智能戒指的进一步改进在于，所述天线芯片包括至少一低频天线芯片或至少一高频天线芯片。
本发明智能戒指的进一步改进在于，所述天线芯片包括至少一低频天线芯片和至少一高频天线芯片。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述天线芯片包括一低频天线芯片和一高频天线芯片。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述低频天线芯片为NFC芯片，所述天线电路还设有第一滤波器和第二滤波器，所述NFC芯片的正端口电连接于所述第一滤波器的第一端，所述第一滤波器的第二端通过所述金属指环电连接于所述第二滤波器的第一端，所述第二滤波器的第二端还电连接于所述NFC芯片的负端口。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述高频天线芯片为BT芯片，所述天线电路还设有第三滤波器和第四滤波器，所述BT芯片电连接于所述第三滤波器的第一端，所述第三滤波器的第二端通过所述金属指环电连接于所述第四滤波器的第一端，所述第四滤波器的第二端接地。
本发明智能戒指的更进一步改进在于，所述第三滤波器的第二端还电连接于所述第一滤波器的第二端，所述第四滤波器的第一端还电连接于所述第二滤波器的第一端。
附图说明
图1为本发明第一实施例的智能戒指中金属指环与天线芯片的电路连接关系示意图。
图2为本发明第一实施例的智能戒指中金属指环与天线芯片的位置关系示意图。
图3为本发明第一实施例的智能戒指中金属指环、天线芯片与内环的位置关系示意图。
图4为本发明第一实施例的智能戒指中金属指环与低频天线芯片的电路结构示意图。
图5为本发明第一实施例的智能戒指中金属指环与高频天线芯片的电路结构示意图。
图6为本发明第一实施例的智能戒指的电路结构示意图。
具体实施方式
为了充分利用智能戒指的空间结构，实现无线通讯功能，本发明提供了一种智能戒指。
下面结合附图和具体实施例对本发明智能戒指作进一步说明。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
结合图1所示，本发明智能戒指包括天线芯片1和作为天线使用的金属指环10，天线芯片1与金属指环10电性连接并形成天线电路。
本发明将智能戒指的金属外观，设计为天线电路的组成结构，即将天线与金属指环10相结合，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本，提升了产品的设计灵活度与竞争力；无须使用镍锌铁氧体(Ferrite)回避金属机身，可降低成本；利用指环本身的结构，保留了环形天线不易受到人体干扰的辐射特性。本发明的外观为金属结构，兼顾了结构的强度以及质感，且同时具有良好的天线特性。
金属指环10与天线芯片1电连接并形成天线电路。天线芯片1产生天线信号并传递至金属指环10。
进一步地，金属指环10设有一缺口11，金属指环10形成有输入点和输出点，输入点和输出点电连接于天线芯片1，输入点和输出点分别位于缺口11的两侧。
若没有缺口11，即若金属指环10为封闭形状，则会使得天线的近场电磁耦合效果较差。本发明中，在金属指环10上设置一缺口11，可增强近场电磁耦合效果，提升天线性能。
此外，在金属指环10上设置一缺口11，限定了天线信号共振的路径，可更大程度地利用金属指环10的有限周长。由于金属指环10的总长度有限，故本发明通过设置缺口，并选择输入点和输出点的位置，使金属指环10位于输入点和输出点之间的连续长度大于金属指环10的周长的一半，由此，更大程度地利用了金属指环10的有限周长。
更进一步地，在第一实施例中，输入点和输出点位于缺口11处的金属指环10的端部。此时输入点和输出点之间的信号共振路径为整个金属指环10的总长度，最大限度地利用了金属指环10，天线的效果最好。
更进一步地，如图2所示，天线芯片1设于金属指环10的内壁。
如图3所示，在第一实施例中，天线芯片1位于缺口11处。金属指环10的内壁设有一圈内环12，天线芯片1封装于内环12的内部并通过探针、弹片或引脚等与金属指环10电连接。使用智能戒指时，内环12套设于手指外，较佳地，内环12的材质为绝缘材质。
进一步地，天线芯片1包括至少一低频天线芯片或至少一高频天线芯片。
进一步地，天线芯片1包括至少一低频天线芯片和至少一高频天线芯片。
更进一步地，天线芯片1包括一低频天线芯片和一高频天线芯片。
在第一实施例中，天线芯片1的数量为二，即天线芯片1包括一低频天线芯片和一高频天线芯片。
本发明利用节省出的容置空间设置复杂电路，可使智能指环实现更多、更复杂的功能。将低频天线芯片(如频率为10MHz)电性连接于金属指环10，可实现低频天线功能。将高频天线芯片(如频率在2000MHz以上)电性连接于金属指环10，可实现高频天线功能。在第一实施例中，同时设置低频天线芯片和高频天线芯片，将金属指环10作为多频共享天线，则能使智能指环具有多种不同无线通讯功能，无需分别设置天线。第一实施例中，通过设置缺口，实现共享天线的目的。第一实施例中，金属指环10位于输入点和输出点之间的连续长度即为天线高频信号的共振路径，由于金属指环10的总长度有限，故输入点和输出点越靠近缺口11，连续长度就越接近高频信号波长，共享天线的效果就越好。
如图4所示，更进一步地，低频天线芯片为NFC芯片20，天线电路还设有第一滤波器21和第二滤波器22，NFC芯片20的正端口电连接于第一滤波器21的第一端，第一滤波器21的第二端通过金属指环10电连接于第二滤波器22的第一端，第二滤波器22的第二端还电连接于NFC芯片20的负端口。通过上述连接结构可实现NFC天线功能。
如图5所示，更进一步地，高频天线芯片为BT芯片30，天线电路还设有第三滤波器33和第四滤波器34，BT芯片30电连接于第三滤波器33的第一端，第三滤波器33的第二端通过金属指环10电连接于第四滤波器34的第一端，第四滤波器34的第二端接地。通过上述连接结构可实现BT天线功能。
结合图6所示，更进一步地，在第一实施例中，第三滤波器33的第二端还电连接于第一滤波器21的第二端，第四滤波器34的第一端还电连接于第二滤波器22的第一端。第一滤波器21和第二滤波器22屏蔽BT信号，允许NFC信号通过；第三滤波器33和第四滤波器34屏蔽NFC信号，允许BT信号通过；由此，本发明的智能戒指可同时实现NFC和BT两种天线功能。较佳地，第一滤波器21和第二滤波器22均为带阻滤波器，第三滤波器33和第四滤波器34均为带通滤波器。
第一实施例中天线芯片1包括低频天线芯片和高频天线芯片。以NFC功能以及BT功能为实施例，将共享天线的输入端分为两个支路，分别与NFC电路以及BT电路连接，并于电路中，以适当的电容、电感组合阻隔NFC电路以及BT电路之间的干扰讯号，实现将智能戒指的金属指环10设计为一共享天线的目的。
相较于市售的其他智能戒指，本发明具有更优异的NFC功能和BT功能。对于NFC功能来说，由于本发明的单圈结构具有较高的Q值，使得于不同使用情境之下进行读卡时，本发明均具有更远的通讯传输距离；对于BT功能来说，本发明在BT的使用频段内，提升了传输距离，符合穿戴式产品的一般需求。本发明的NFC与BT功能，于工作频段内皆具有良好的隔离度，所以两功能之间不会互相干扰。
在第一实施例中，高频天线芯片为单端输入，低频天线芯片为差分输入，而本发明不限于此；通讯方式不限于BT和NFC；可实现的通讯功能可为一种，也可为多种；金属指环10的形状可以为圆形、方形等；指环的材质亦不限于金银铜铁，只要是导电材质即可；缺口11处可设置不导电的装饰物。
在第二实施例中，天线芯片1仅包括低频天线芯片，可采用如图4所示的连接结构实现NFC天线功能；在第三实施例中，天线芯片1仅包括高频天线芯片，可采用如图5所示的连接结构实现BT天线功能；在第四实施例中，金属指环10为圆形，金属指环10上输入点和输出点之间的连线经过金属指环10的圆心。
一方面，本发明利用将金属指环10结构设计为天线的优势，节省天线单体，且无须使用Ferrite回避金属机身，降低了成本，同时增加了机构上的可利用空间，提升设计灵活度与产品竞争力。
一方面，本发明解决了现有技术中因结构空间有限而无法整合两种通讯天线的技术问题，将金属指环10结构本身设计为NFC与BT的共享天线，有别于以往智能戒指的设计架构，本发明提案只需使用单一天线，即可使得NFC功能以及BT功能正常运作。
另一方面，有别于以往的设计架构，NFC天线是以电磁耦合的方式进行近场传播，其设计原理与其他电磁辐射的远场天线明显不同，因此NFC天线和BT天线两者整合的难度相当高，而本发明整合金属指环10结构作为共享天线，并通过设计来解决NFC与BT天线的整合问题，通过电路设计，阻隔NFC与BT之间的讯号干扰，实现了共享天线的目的，使NFC功能与BT功能可共同运作。
此外，环形天线的设计，较不易受到人体的干扰；金属结构的外观，兼顾了机构上的强度以及质感，且同时具有良好的天线特性。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种智能戒指，其特征在于：包括天线芯片和作为天线使用的金属指环，所述天线芯片与所述金属指环电性连接并形成天线电路。
2.如权利要求1所述的智能戒指，其特征在于：所述金属指环设有一缺口，所述金属指环形成有输入点和输出点，所述输入点和所述输出点电连接于所述天线芯片，所述输入点和所述输出点分别位于所述缺口的两侧。
3.如权利要求2所述的智能戒指，其特征在于：所述输入点和所述输出点位于所述缺口处的所述金属指环的端部。
4.如权利要求2所述的智能戒指，其特征在于：所述天线芯片设于所述金属指环的内壁。
5.如权利要求1至4中任一项所述的智能戒指，其特征在于：所述天线芯片包括至少一低频天线芯片或至少一高频天线芯片。
6.如权利要求1至4中任一项所述的智能戒指，其特征在于：所述天线芯片包括至少一低频天线芯片和至少一高频天线芯片。
7.如权利要求6所述的智能戒指，其特征在于：所述天线芯片包括一低频天线芯片和一高频天线芯片。
8.如权利要求7所述的智能戒指，其特征在于：所述低频天线芯片为NFC芯片，所述天线电路还设有第一滤波器和第二滤波器，所述NFC芯片的正端口电连接于所述第一滤波器的第一端，所述第一滤波器的第二端通过所述金属指环电连接于所述第二滤波器的第一端，所述第二滤波器的第二端还电连接于所述NFC芯片的负端口。
9.如权利要求8所述的智能戒指，其特征在于：所述高频天线芯片为BT芯片，所述天线电路还设有第三滤波器和第四滤波器，所述BT芯片电连接于所述第三滤波器的第一端，所述第三滤波器的第二端通过所述金属指环电连接于所述第四滤波器的第一端，所述第四滤波器的第二端接地。
10.如权利要求9所述的智能戒指，其特征在于：所述第三滤波器的第二端还电连接于所述第一滤波器的第二端，所述第四滤波器的第一端还电连接于所述第二滤波器的第一端。
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