CN109361056A - 天线结构及具有所述天线结构的穿戴式电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线结构，应用于穿戴式电子装置，所述天线结构包括金属边框及电路板，所述金属边框为所述穿戴式电子装置的边框，所述金属边框上开设多个断点，所述多个断点将所述金属边框划分为多个辐射段，天线结构包括所述多个辐射段，所述多个辐射段分别设置有接地部连接至所述电路板的接地面，所述多个辐射段从所述电路板馈入电流，电流沿所述多个辐射段流动以激发多个频段的辐射信号。本发明还提供一种具有所述天线结构的电子装置。

Description

天线结构及具有所述天线结构的穿戴式电子装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种天线结构及具有所述天线结构的穿戴式电子装置。
背景技术
目前的穿戴式电子装置为了便于用户穿戴，通常其体积设计得较小。因此，穿戴式电子装置由于内部空间局限，导致其设置的天线的工作频宽较窄，通常不具备3G、4G频段的功能。从而造成穿戴式电子装置在建立无线通信时，其通信性能不佳，而导致不良的用户体验。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种提高无线通信性能的天线结构。
另外，有必要提供一种具有所述天线结构的穿戴式电子装置。
一种天线结构，应用于穿戴式电子装置，所述天线结构包括金属边框及电路板，所述金属边框为所述穿戴式电子装置的边框，所述金属边框上开设多个断点，所述多个断点将所述金属边框划分为多个辐射段，天线结构包括所述多个辐射段，所述多个辐射段分别设置有接地部连接至所述电路板的接地面，所述多个辐射段从所述电路板馈入电流，电流沿所述多个辐射段流动以激发多个频段的辐射信号。
根据本发明一优选实施例，所述金属边框呈圆环形，所述金属边框上设置有第一断点、第二断点及第三断点，所述第一断点、第二断点及第三断点将所述金属边框划分为三部分、所述三部分至少包括第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段，其中所述第一断点与第二断点之间的金属边框形成所述第一辐射段；所述第二断点与第三断点之间的金属边框形成所述第二辐射段；所述第三断点与第一断点之间的金属边框形成所述第三辐射段。
根据本发明一优选实施例，所述第一断点、第二断点及第三断点均匀地将金属边框划分为三等分的所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段；所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段的长度相等。
根据本发明一优选实施例，所述第一断点、第二断点及第三断点内均填充有绝缘材料。
根据本发明一优选实施例，所述电路板围设于所述第一辐射段、第二辐射段、第三辐射段之间；所述天线结构还包括馈入部、第一接地部、第二接地部及第三接地部，所述馈入部及第一接地部分别设置于所述第一辐射段的相对两端，所述馈入部设置于所述第一辐射段临近所述第一断点的端部，所述第一接地部设置于所述第一辐射段临近所述第二断点的端部；所述第二接地部设置于所述第二辐射段临近所述第三断点的端部，所述第三接地部设置于所述第三辐射段临近所述第一断点的端部；所述第一接地部、第二接地部及第三接地部分别电性连接至所述电路板的接地点，用于分别为所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段提供接地。
根据本发明一优选实施例，所述天线结构还包括匹配电路，所述馈入部通过所述匹配电路电性连接至所述电路板的馈入源用于从所述馈入源馈入电流至所述第一辐射段；所述所述匹配电路包括电感及电容，所述电容的两端分别电性连接至所述馈入源及所述馈入部；所述电感的一端电性连接至所述电容与所述馈入部之间，另一端接地。
根据本发明一优选实施例，所述天线结构还包括切换电路，所述切换电路包括切换单元及至少一切换元件；所述切换元件为电感、电容、或者电感与电容的组合；所述切换元件之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元，另一端电连接至所述第一辐射段；所述切换单元的另一端电性连接至所述接地面；通过控制所述切换单元的切换，可使得所述第一辐射段切换至不同的切换元件。
根据本发明一优选实施例，所述馈入部通过所述匹配电路从所述馈入源馈入电流至所述第一辐射段，所述电流沿所述第一辐射段流动，并分别耦合至所述第二辐射段及第三辐射段，并沿所述第二辐射段及第三辐射段流动，从而所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段激发低频模态及中高频以产生涵盖低频频段及中高频频段的辐射信号，所述低频频段为700-900MHz频段，所述中高频频段为1710-2690MHz频段。
一种穿戴式电子装置，其包括相连接的本体及穿戴部，所述天线结构包括金属边框及电路板，所述金属边框为所述本体的边框，所述金属边框上开设多个断点，所述多个断点将所述金属边框划分为多个辐射段，天线结构包括所述多个辐射段，所述多个辐射段分别设置有接地部连接至所述电路板的接地面，所述多个辐射段从所述电路板馈入电流，电流沿所述多个辐射段流动以激发多个频段的辐射信号。
根据本发明一优选实施例，所述穿戴部呈圆环形，分别连接至所述本体的相对两端，用于供用户穿戴。
相较于现有技术，本发明的穿戴式电子装置通过所述三个断点将金属边框划分为三等分的辐射段，以在收发低中高频频段时达到较佳的通信效果，从而改善了穿戴式电子装置通信性能。
附图说明
图1所示是本发明较佳实施例的具有天线结构的穿戴式电子装置的示意图。
图2所示是本发明较佳实施例的天线结构的示意图。
图3所示是本发明较佳实施例的切换电路及匹配电路的电路图。
图4所示是本发明较佳实施例的天线结构工作时的S 11曲线图。
图5所示是本发明较佳实施例的天线结构工作时的效率曲线图。
主要元件符号说明
穿戴式电子装置 100
本体 10
金属边框 12
第一断点 122
第二断点 124
第三断点 126
第一辐射段 22
第二辐射段 24
第三辐射段 26
显示模块 14
天线结构 30
电路板 31
馈入部 32
第一接地部 33
第二接地部 34
第三接地部 35
切换电路 36
切换单元 362
切换元件 364
匹配电路 37
电容 C
电感 L
馈入源 42
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
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除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的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。
参考图1所示，是本发明较佳实施例的穿戴式电子装置100的示意图。所述穿戴式电子装置100可以是智能手表、智能手环、智能眼镜、智能耳机等穿戴式终端。本实施例以智能手表为例进行说明，图1为本实施例的穿戴式电子装置100的一种可能外观。
请一并参阅图1及图2，所述穿戴式电子装置100包括本体10、穿戴部20及天线结构30。
所述本体10大致呈圆柱形。所述本体10包括金属边框12及显示模块14。可以理解，所述本体10还可包括按键、扬声器、听筒、摄像头、内部结构支撑件及电路板等其他电子元件。所述金属边框12大致呈圆环形，其为所述本体10的周缘。所述显示模块14设置于本体10的一个端面并围设于所述金属边框12之中，用于显示用户界面。
所述金属边框12间隔开设有第一断点122、第二断点124及第三断点126。所述第一断点122、第二断点124及第三断点126将所述金属边框12划分为三部分，这三部分至少包括第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26。具体地，所述第一断点122与第二断点124之间的金属边框12形成所述第一辐射段22；所述第二断点124与第三断点126之间的金属边框12形成所述第二辐射段24；所述第三断点126与第一断点122之间的金属边框12形成所述第三辐射段26。本实施例中，所述第一断点122、第二断点124及第三断点126均匀地将金属边框12划分为三等分的第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26。也即，所述第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26的长度相等。另外，所述第一断点122、第二断点124及第三断点126内均填充有绝缘材料(例如塑胶、橡胶、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此为限)，进而区隔所述第一辐射段22、第二辐射段24、第三辐射段26与所述本体10的其余部分。
所述穿戴部20分别连接至所述本体10的相对两端，用于供用户穿戴。本实施例中，所述穿戴部20大致呈圆环形，用于供用户穿戴于手腕。
所述天线结构30包括所述第一辐射段22、第二辐射段24、第三辐射段26、电路板31、馈入部32、第一接地部33、第二接地部34、第三接地部35、切换电路36及匹配电路37。所述电路板31设置于所述本体10的内部，并围设于所述第一辐射段22、第二辐射段24、第三辐射段26之间。所述馈入部32及第一接地部33分别设置于所述第一辐射段22的相对两端。具体地，所述馈入部32设置于所述第一辐射段22临近所述第一断点122的端部，所述第一接地部33设置于所述第一辐射段22临近所述第二断点124的端部。所述馈入部32通过所述匹配电路37(参图3)电性连接至所述电路板31的馈入源42(参图3)，用于从所述馈入源42馈入电流至所述第一辐射段22。所述第一接地部33电性连接至所述电路板31的接地点，用于为所述第一辐射段22提供接地。所述第二接地部34设置于所述第二辐射段24临近所述第三断点126的端部，并电性连接至所述电路板31的接地点，用于为所述第二辐射段24提供接地。所述第三接地部35设置于所述第三辐射段26临近所述第一断点122的端部，并电性连接至所述电路板31的接地点，用于为所述第三辐射段26提供接地。所述切换电路36设置于所述电路板31上，并电性连接至所述第一辐射段22且靠近所述馈入部32。
请参阅图3，所述匹配电路37设置于所述电路板31上。所述匹配电路37的两端分别电性连接至所述馈入源42及所述馈入部32。所述匹配电路37包括电感L及电容C。所述电容C的两端分别电性连接至所述馈入源42及所述馈入部32。所述电感L的一端电性连接至所述电容C与所述馈入部32之间，另一端接地。
所述切换电路36一端电性连接至所述第一辐射段22，另一端连接至所述电路板31的接地面。所述切换电路36包括切换单元362及至少一切换元件364。所述切换元件364可以为电感、电容、或者电感与电容的组合。所述切换元件364之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元362，另一端电连接至所述第一辐射段22。所述切换单元362的另一端电性连接至所述接地面。如此，通过控制所述切换单元362的切换，可使得所述第一辐射段22切换至不同的切换元件364。本实施例中，所述切换单元362可为一单刀多掷开关。
本实施例中，为得到较佳的天线特性，所述金属边框12与所述电路板31之间的距离尺寸大于1.5毫米。较佳地，所述金属边框12与所述电路板31之间的距离尺寸为2毫米。所述馈入部32与所述第一辐射段22连接所述切换电路36之间的距离大致为10毫米。此外，所述本体10的直径可为45毫米，厚度为12毫米。
当所述天线结构30工作时，所述馈入部32通过所述匹配电路37从所述馈入源42馈入电流至所述第一辐射段22。所述电流沿所述第一辐射段22流动，并分别耦合至所述第二辐射段24及第三辐射段26，并沿所述第二辐射段24及第三辐射段26流动。从而所述第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26激发低频模态及中高频以产生涵盖低频频段及中高频频段的辐射信号。本实施例中，所述低频频段为700-900MHz频段，所述中高频频段为1710-2690MHz频段。
由于所述切换电路36中每一个切换元件364具有不同的阻抗，因此通过所述切换单元362的切换，可调整所述第一辐射段22、第二辐射段24及第三辐射段26的低频频段及中高频频段。所述的调整频段就是使该频段往低频偏移或往高频偏移。
请参阅图4，为所述天线结构30工作时的回波损耗(Return Loss)曲线图。可以得知，所述天线结构30工作于低中高频频段时具有较佳的回波损耗值。
请参阅图5，为所述天线结构30工作时的效率曲线图。可以得知，所述天线结构30工作于低中高频频段时的效率在0.2以上，具有较佳的辐射效率。
本发明的穿戴式电子装置100通过所述断点122、124、126将金属边框12划分为三等分的辐射段22、24、26，以在收发低中高频频段时达到较佳的通信效果，从而改善了穿戴式电子装置100通信性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线结构，应用于穿戴式电子装置，其特征在于：所述天线结构包括金属边框及电路板，所述金属边框为所述穿戴式电子装置的边框，所述金属边框上开设多个断点，所述多个断点将所述金属边框划分为多个辐射段，天线结构包括所述多个辐射段，所述多个辐射段分别设置有接地部连接至所述电路板的接地面，所述多个辐射段从所述电路板馈入电流，电流沿所述多个辐射段流动以激发多个频段的辐射信号。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述金属边框呈圆环形，所述金属边框上设置有第一断点、第二断点及第三断点，所述第一断点、第二断点及第三断点将所述金属边框划分为三部分、所述三部分至少包括第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段，其中所述第一断点与第二断点之间的金属边框形成所述第一辐射段；所述第二断点与第三断点之间的金属边框形成所述第二辐射段；所述第三断点与第一断点之间的金属边框形成所述第三辐射段。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点、第二断点及第三断点均匀地将金属边框划分为三等分的所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段；所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段的长度相等。
4.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一断点、第二断点及第三断点内均填充有绝缘材料。
5.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述电路板围设于所述第一辐射段、第二辐射段、第三辐射段之间；所述天线结构还包括馈入部、第一接地部、第二接地部及第三接地部，所述馈入部及第一接地部分别设置于所述第一辐射段的相对两端，所述馈入部设置于所述第一辐射段临近所述第一断点的端部，所述第一接地部设置于所述第一辐射段临近所述第二断点的端部；所述第二接地部设置于所述第二辐射段临近所述第三断点的端部，所述第三接地部设置于所述第三辐射段临近所述第一断点的端部；所述第一接地部、第二接地部及第三接地部分别电性连接至所述电路板的接地点，用于分别为所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段提供接地。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括匹配电路，所述馈入部通过所述匹配电路电性连接至所述电路板的馈入源用于从所述馈入源馈入电流至所述第一辐射段；所述所述匹配电路包括电感及电容，所述电容的两端分别电性连接至所述馈入源及所述馈入部；所述电感的一端电性连接至所述电容与所述馈入部之间，另一端接地。
7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述天线结构还包括切换电路，所述切换电路包括切换单元及至少一切换元件；所述切换元件为电感、电容、或者电感与电容的组合；所述切换元件之间相互并联，且其一端电连接至所述切换单元，另一端电连接至所述第一辐射段；所述切换单元的另一端电性连接至所述接地面；通过控制所述切换单元的切换，可使得所述第一辐射段切换至不同的切换元件。
8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于：所述馈入部通过所述匹配电路从所述馈入源馈入电流至所述第一辐射段，所述电流沿所述第一辐射段流动，并分别耦合至所述第二辐射段及第三辐射段，并沿所述第二辐射段及第三辐射段流动，从而所述第一辐射段、第二辐射段及第三辐射段激发低频模态及中高频以产生涵盖低频频段及中高频频段的辐射信号，所述低频频段为700-900MHz频段，所述中高频频段为1710-2690MHz频段。
9.一种穿戴式电子装置，其包括相连接的本体及穿戴部，其特征在于：所述穿戴式电子装置还包括如权利要求第1-8项任意一项所述的天线结构。
10.如权利要求9所述的穿戴式电子装置，其特征在于：所述穿戴部呈圆环形，分别连接至所述本体的相对两端，用于供用户穿戴；所述金属边框为所述本体的边框。
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