CN111082204A - 智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能手环，智能手环包括壳体、盖体、金属边框、塑料板、主天线和寄生天线，盖体设置于壳体顶部，金属边框嵌套于壳体上，塑料板内设于壳体与盖体之间，主天线以及寄生天线均设置于塑料板面向所述盖体一侧。主天线和寄生天线耦合连接，寄生天线与金属边框耦合连接。本发明用于解决智能手环的天线辐射性能受限的技术问题。

Description

智能手环

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，特别涉及智能手环。

背景技术

近年来，使用无线传输的可穿戴设备备受关注。可穿戴设备包括智能手环、智能戒指、智能手表等。而智能手环因为体积较小，佩戴方便，越来越受消费者的喜欢。

智能手环或者智能戒指以及智能手表可以记录用户日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。由于手环等智能手环体积小，主板空间有限，离人体距离非常近，以及考虑到美观度，其通讯天线的性能会受到很大影响。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种智能手环，旨在解决智能手环的天线辐射性能受限的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种智能手环，包括壳体以及设置于所述壳体顶部的盖体，所述智能手环包括：

金属边框，其嵌套于所述壳体上；

塑料板，其内设于所述壳体与所述盖体之间；

主天线以及寄生天线，均设置于所述塑料板面向所述盖体的一侧；

所述主天线与所述寄生天线耦合连接，所述寄生天线与所述金属边框耦合连接。

可选地，所述寄生天线的数量为两个，两个所述寄生天线相对分设于所述主天线的两侧。

可选地，所述寄生天线通过电感接地。

可选地，所述主天线包括主体部、电源接入部和接地部，所述电源接入部通过主体部与所述接地部连接，所述主体部呈环带状。

可选地，所述主体部包括第一直线部、第二直线部和第三直线部，所述第一直线部、第二直线部和第三直线部顺次连接构成环带状，且所述第一直线部的一端与所述电源接入部连接，所述第三直线部的一端与所述接地部连接。

可选地，所述壳体与所述盖体之间内置主板，所述塑料板盖设于所述主板上，并在所述塑料板上设置有连接孔，用于供所述主天线的电源接入部及所述接地部穿过并连接至所述主板。

可选地，所述寄生天线为直线状。

可选地，所述寄生天线与所述第一直线部以及所述第三直线部平行设置，所述电感与所述电源接入部及所述接地部平行设置。

可选地，所述天线的发射频率为2230-2725MHZ。

可选地，所述主天线和所述寄生天线采用镭雕工艺制作。

本发明智能手环包括壳体、盖体、金属边框、塑料板、主天线和寄生天线，盖体设置于壳体顶部，金属边框嵌套于壳体上，塑料板内设于壳体与盖体之间，主天线以及寄生天线均设置于塑料板面向所述盖体一侧。主天线和寄生天线耦合连接，寄生天线与金属边框耦合连接。由于寄生天线与金属边框以及主天线耦合，从而增强天线辐射性能，提高信号的传输效率。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明智能手环的拆解结构示意图；

图2为本发明智能手环的结构示意图；

图3为本发明智能手环改进前后对比示意图；

图4为本发明智能手环的回波损耗特性曲线示意图；

图5为本发明智能手环的俯视图；

图6为本发明智能手环的主天线以及寄生天线结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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楚、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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种智能手环，用于解决现有的智能手环辐射性能较差的技术问题。

在一示例性技术中，智能穿戴设备可以包括智能手环、智能手表以及智能戒指等设备，这些设备一般具有计步以及测试心率等功能，智能手环设置有信号发射/接收器，可以通过天线收发信号。

基于上述智能手环，如图1、2、5所示，在一实施例中，智能手环包括壳体10、金属边框20、塑料板30、盖体、主天线40和寄生天线50，盖体设置于壳体10顶部，金属边框20嵌套于所述壳体10上，塑料板30内设于所述壳体与盖体之间。主天线40和寄生天线50均设置于所述塑料板30面向盖体的一侧，所述主天线40与所述寄生天线50耦合连接，寄生天线50与所述金属边框20耦合连接。

其中，在塑料板30上设置有主天线40和寄生天线50，可以构成一个仅有主天线40和寄生天线50的安装平面，避免电磁干扰。此时，寄生天线50与金属边框20以及主天线40耦合，当主天线40上通以射频信号时，在其周围空间会产生变化的磁场。从而在寄生天线50和金属边框20产生感生电场，电场周围形成磁场，此时寄生天线50和金属边框20产生的射频信号与主天线40产生的高频电流叠加，从而增强天线辐射性能，在消除人体对天线的辐射性能的影响的情况下，还能进一步提升天线的辐射性能。当智能手环具有计步以及测试心率等功能时，由于天线的辐射性能显著增强，还可以提高智能手环的计步以及测试心率等检测信号的信号传输效率。

在实际测量中，以现有技术中的智能手环和本方案的智能手环作为比对，其测得的多组数据如图3所示，从中我们看出，在增设了寄生天线50使得寄生天线50、主天线40以及金属边框20耦合后，由于耦合使得信号传输的回波损耗降低，智能手环的信号传输效率在2400MHZ-2500MHZ的频段，得到了显著的提升，传输效率(Efficiency)一般提升的幅度在10％左右，若此时想进一步降低回波损耗，还可以进一步调试寄生天线50、主天线40以及金属边框20任意两者之间的距离，经由试验选用合适的寄生天线50、主天线40的尺寸以及设置合适的距离。另外，引入回波损耗的概念，回波损耗是表示入射功率的一部分被反射回信号源的性能的参数。回波损耗定义为：入射功率与反射功率之比，用dB表示，一般越大越好。S11＝20lg(反射系数)。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗。

RL＝10lg(输入功率/反射功率)＝-20lg(反射系数)

RL＝-S11，都是表示阻抗匹配性能的参数，一般指标要求：S11<-10dB。

在其他频段，测试结果如图4所示，在2185MHZ-2590MHZ频段内，本方案的S11较小，相应的，由于RL＝-S11，回波损耗RL值较大，则表示天线匹配越好，因此，由现有技术中的智能手环和本方案的智能手环作为比对，可以得出结论，本方案中的技术方案能显著提高智能手环的信号传输效率。

可选地，所述寄生天线50的数量为两个，两个所述寄生天线50相对分设于所述主天线40的两侧。

其中，当寄生天线50分别设置于主天线40的两侧时，可以使得各方向上的高频电流均能得到增强，使得信号传输的距离显著增加。寄生天线50和主天线40的距离根据射频信号的频率进行调节。

可选地，如图6所示，所述寄生天线50通过电感(901、902)接地。

其中，通过选用电感的规格可以实现阻抗匹配，其中，电感的电感量根据实际应用的射频信号的频率而决定，在实验室测试时，可以测得在一定频率时，电感的电感量和传输效率之间的关系，传输效率越高，则证明阻抗匹配效果越好，因此，可以选出多个频率和电感之间的对应数值，根据实际应频段来择优选用，从而提高阻抗匹配性能，降低回波损耗，进一步提高射频信号的传输效率。

可选地，如图6所示，所述主天线40包括主体部、电源接入部401和接地部402，所述电源接入部401通过主体部与所述接地部402连接，所述主体部呈环带状。

其中，将主天线40区分为主体部、电源接入部401和接地部402，可以方便的区分天线与馈地点以及将天线与馈电点区分开来，在针对各部分材质设置时，就可以区分进行选材，在设置主体部时，主要是为了接受或者发射射频信号，因此需要针对需要传输的射频信号来选取合适的天线线材。当设置接地部402，则需要其导电性能良好，能及时接地滤除干扰。当设置电源接地部402时，则需能将天线接收到的射频信号良好的传输到信号发射/接收器，因此，将主体部、电源接入部401和接地部402区分开来，可以针对各部分的功能进行基材的选择，方便设计和实用。另外，将天线设置为环带状，可以使得发射的射频信号均匀发射，且能接收到各个方向上的射频信号。

可选地，所述主体部包括第一直线部403、第二直线部405和第三直线部404，所述第一直线部403、第二直线部405和第三直线部404顺次连接构成环带状，且所述第一直线部403的一端与所述电源接入部401连接，所述第三直线部404的一端与所述接地部402连接。

为了节约空间，以及方便寄生天线50的设置，将天线的主体部设置为第一直线部403、第二直线部405和第三直线部404，三者首尾连接构成单面开口的长方形，具体可如图3所示。

可选地，如图5、6所示，所述塑料板30盖设于所述主板70上，并在所述塑料板30上设置有连接孔60，用于供所述主天线40的电源接入部401及接地部402穿过并连接至所述主板70。

在上述实施例中，将主板70与主天线40和寄生天线50隔离开来，可以减少主板70上电路工作时产生静电对主天线40传输射频信号的干扰。

可选地，所述寄生天线50为直线状。

此时，寄生天线50为直线状可以方便的设置寄生天线50的位置，所占用的面积非常小。可以增强寄生天线50、主天线40和金属边框20的耦合性能，使得智能穿戴设备的传输效率得到进一步优化。

可选地，如图5所示，所述寄生天线50与所述第一直线部403以及所述第三直线部404平行设置，所述电感与所述电源接入部401及所述接地部402平行设置。

在一实施例中，寄生天线50为两根，包括第一寄生天线801和第二寄生天线802，第一寄生天线801和第二寄生天线802分设于主天线40的两端，第一寄生天线801设于第一直线部403的一侧并与第一直线部403平行，第二寄生天线802设于第三直线部404的一侧，并与第一直线部403平行，此时，由于第一寄生天线801、第二寄生天线802与主天线40以及金属边框20耦合，并通过第一寄生天线801、第二寄生天线802接地耦合，从而更进一步的提高天线的发射性能。

可选地，在主天线40的发射频率为2230-2725MHZ，智能手环的传输效率性能大幅度增加。从而显著提升智能手环与其他设备的通信距离，如当原始的拉距(最大通信距离)为10m，改进后拉距可达15m。能极大的优化智能手环的性能。

可选地，为了进一步将智能手环的厚度或尺寸减小，主天线40和寄生天线50采用镭雕工艺制作。

其中，利用镭雕工艺制作主天线40和寄生天线50的过程大致如下：利用计算机按照天线的轨迹控制激光的运动，将激光投照到注塑成型的塑料板30上，在几秒钟的时间内用激光激活材料—激光使含有掺杂物的塑料板30中的金属组织化合物分离(激光活化)。激光活化后暴露出来的金属原子为接下来的化镀工艺提供种子层，已激光活化的区域在化镀过程中可生长出厚度为5～10微米的金属层(表面金属化)从而形成主天线40和寄生天线50，简单点说就是用特殊的激光将设定好的主天线40和寄生天线50雕刻在塑料板30表面，经过化学电镀等步骤后，在塑料板30表面形成主天线40和寄生天线50的工艺。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能手环，包括壳体以及设置于所述壳体顶部的盖体，其特征在于，还包括：

金属边框，其嵌套于所述壳体上；

塑料板，其内设于所述壳体与所述盖体之间；

主天线以及寄生天线，均设置于所述塑料板面向所述盖体的一侧；

所述主天线与所述寄生天线耦合连接，所述寄生天线与所述金属边框耦合连接。

2.如权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述寄生天线的数量为两个，两个所述寄生天线相对分设于所述主天线的两侧。

3.如权利要求2所述的智能手环，其特征在于，所述寄生天线通过电感接地。

4.如权利要求2所述的智能手环，其特征在于，所述主天线包括主体部、电源接入部和接地部，所述电源接入部通过主体部与所述接地部连接，所述主体部呈环带状。

5.如权利要求4所述的智能手环，其特征在于，所述主体部包括第一直线部、第二直线部和第三直线部，所述第一直线部、第二直线部和第三直线部顺次连接构成环带状，且所述第一直线部的一端与所述电源接入部连接，所述第三直线部的一端与所述接地部连接。

6.如权利要求4所述的智能手环，其特征在于，所述壳体与所述盖体之间内置主板，所述塑料板盖设于所述主板上，并在所述塑料板上设置有连接孔，用于供所述主天线的电源接入部及所述接地部穿过并连接至所述主板。

7.如权利要求2所述的智能手环，其特征在于，所述寄生天线为直线状。

8.如权利要求2所述的智能手环，其特征在于，所述寄生天线与所述第一直线部以及所述第三直线部平行设置，所述电感与所述电源接入部及所述接地部平行设置。

9.如权利要求1-8任一项所述的智能手环，其特征在于，所述主天线的发射频率为2230-2725MHZ。

10.如权利要求1-8任一项所述的智能手环，其特征在于，所述主天线和所述寄生天线采用镭雕工艺制作。

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