CN113764862B - 天线和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供天线和可穿戴设备。天线，包括：基体；辐射部，设置在基体1的第一面上；馈电部，设置在基体1的第一面上，且与辐射部电连接；导电部，设置在基体1的第一面上，包括：相互连接的第一区域和第二区域；第一区域和第二区域分别位于馈电部的两侧，且第一区域和第二区域上分别具有缺陷地结构；其中，缺陷地结构包括：具有第一缺口的第一环形缝隙以及具有第二缺口的第二环形缝隙，第一环形缝隙围绕第二环形缝隙，且第一缺口与第二缺口的朝向相背。通过本公开实施例中所提供形状的缺陷地结构，能够降低人体对于天线信号的影响，提高频带内的宽带特性，从而提高天线的性能。

Description

天线和可穿戴设备

技术领域

本公开涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线和可穿戴设备。

背景技术

随着网络技术的发展，越来越多的生活产品开始朝着智能化方向发展，智能手环、智能手表等可穿戴设备也逐渐为人们所熟悉。可穿戴设备通过网络与终端或其他设备通信连接，从而接收或发送信号，因此，可穿戴设备中需要设置天线。可穿戴设备通常穿戴在人体上，人体内的主要成分为水，水对于天线信号有较强的吸收作用，会对天线信号造成较强的影响，进而导致用户的使用体验不佳。

发明内容

本公开提供一种天线和可穿戴设备。

本公开采用以下的技术方案。

在一些实施例中，本公开提供一种天线，包括：

基体；

辐射部，设置在基体1的第一面上；

馈电部，设置在基体1的第一面上，且与辐射部电连接；

导电部，设置在基体1的第一面上，包括：相互连接的第一区域和第二区域；第一区域和第二区域分别位于馈电部的两侧，且第一区域和第二区域上分别具有缺陷地结构；

其中，缺陷地结构包括：具有第一缺口的第一环形缝隙以及具有第二缺口的第二环形缝隙，第一环形缝隙围绕第二环形缝隙，且第一缺口与第二缺口的朝向相背。

在一些实施例中，本公开提供一种可穿戴设备，包括：

如本公开任一项所述的天线，天线的导电部的第一区域和第二区域上分别有缺陷地结构；缺陷地结构包括：具有第一缺口的第一环形缝隙以及具有第二缺口的第二环形缝隙，第一环形缝隙围绕第二环形缝隙，且第一缺口与第二缺口的朝向相背。通过本公开实施例中所提供形状的缺陷地结构，能够降低人体对于天线信号的影响，提高频带内的宽带特性，从而提高天线的性能，当本公开实施例中的天线用于可穿戴设备时，能够改善用户的使用体验。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

图1是本公开实施例的天线的示意图。

图2是本公开实施例的另一种天线的示意图。

图3是本公开实施例的一种可穿戴设备的示意图。

图4(a)是本公开实施例的可穿戴设备在0°相位下4GHz电流分布图。

图4(b)是本公开实施例的可穿戴设备在0°相位下6GHz电流分布图。

图4(c)是本公开实施例的可穿戴设备在0°相位下8GHz电流分布图。

图4(d)是本公开实施例的可穿戴设备在0°相位下10GHz电流分布图。

图5是没有缺陷地结构时天线的回波损耗模拟图。

图6是本公开实施例的天线的回波损耗模拟图。

图7是有缺陷地结构和没有缺陷地结构时天线的自由空间效率图。

附图标记：1、基体；2、辐射部；3、馈电部；4、导电部；41、第一区域；42、第二区域；5、缺陷地结构；51、第一环形缝隙；52、第二环形缝隙。

实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

以下将结合附图，对本申请实施例提供的方案进行详细描述。

在本公开的一些实施例中，提出一种天线，请参考图1，天线，包括：基体1、辐射部2、馈电部3、导电部4和缺陷地结构5。其中，辐射部2设置在基体1的第一面上；馈电部3设置在基体1的第一面上且与辐射部2电连接；辐射部2和馈电部3采用导电材料制备，例如可以采用金属材料制备，从而能够较好的传递天线信号。导电部4设置在基体1的第一面上，可以作为天线的地。如图1所示，导电部4包括：相互连接的第一区域41和第二区域42；第一区域41和第二区域42分别位于馈电部3的两侧，且第一区域41和第二区域42上分别设置有缺陷地结构5，其中，缺陷地结构5包括：具有第一缺口的第一环形缝隙51以及具有第二缺口的第二环形缝隙52，第一环形缝隙51围绕第二环形缝隙，且第一缺口与第二缺口的朝向相背。

在一些实施例中，辐射部2与导电部4位于同一面，且第一区域41与第二区域42位于辐射部2的两侧，从而形成共面波导结构，由于在作为地的导电部4位于辐射部2的同一侧，因此当人体位于基体1的第二面一侧时，这种共面波导结构在一定程度上可以降低人体对于天线性能的影响并增加频带内的宽带特性，缺陷地结构5可以作为导电部4上的缺陷地（DGS，defected ground structure）结构，改变分布电感和分布电容，获得带阻特性和慢波特性，但还不足以满足对于天线性能的要求，特别是当天线与人体距离较近时，人体内的水分对于天线性能产生强烈的影响，因此，本公开的一些实施例中，采用了特殊的缺陷地结构5，通过第一环形缝隙51围绕第二环形缝隙52，并设置朝向相背的第一缺口和第二缺口，经测试，采用上述形状的缺陷地结构能够大大减少人体对于天线性能的影响，并且可以增加带宽特性，进而改善天线性能，第一环形缝隙51的形状形成了具有缺口的第一环形，第一缺口是指所形成的第一环形的缺口，第二环形缝隙52的形状形成了具有缺口的第二环形，第二缺口是指所形成的第二环形的缺口，。

在本公开的另一些实施例中，提出了另一种天线，请参考图2，天线，包括：基体1、辐射部2、馈电部3、导电部4和缺陷地结构5。其中，辐射部2设置在基体1的第一面上；馈电部3设置在基体1的第一面上且与辐射部2相连接；辐射部2和馈电部3采用导电材料制备。导电部4设置在基体1的第一面上，可以作为天线的地。如图1所示，导电部4包括：相互连接的第一区域41和第二区域42；第一区域41和第二区域42分别位于馈电部3的两侧，且第一区域41和第二区域42上分别设置有缺陷地结构5， 其中，缺陷地结构5包括：具有第一缺口的第一环形缝隙51以及具有第二缺口的第二环形缝隙52，第一环形缝隙51围绕第二环形缝隙，且第一缺口与第二缺口的朝向相背。第一区域41上的缺陷地结构5与第二区域42上的缺陷地结构5轴对称设置。一些实施例中，第一区域51和第二区域52也是对称设置。本公开的一些实施例中，采用对称设置的方式，保证天线信号的对称性，从而防止出现部分方向信号弱导致用户使用体验不足的问题。本公开一些实施例中，天线整体为轴对称结构，这样设置是因为当天线发生变形的情况下，减少变形对于天线性能的影响，特别是当天线用于可穿戴设备时，容易产生变形，减少此时对于天线性能的影响。

在本公开的一些实施例中，馈电部3位于第一区域41和第二区域42之间的部分的延伸方向，与第一缺口的朝向相同，与第二缺口的朝向相背，或，馈电部3位于第一区域41和第二区域42之间的部分的延伸方向，与第一缺口的朝向相背，与第二缺口的朝向相同。一些实施例中，请参考图2，馈电部3位于第一区域41和第二区域42之间的部分的延伸方向为图2中远离辐射部2的方向，在图2中为竖直向下的方向。通过设置第一缺口和第二缺口的朝向，使其与馈电部3的延伸方向相同或相反，从而起到切割馈电部3上感应电流的作用，以减少感应电流对于天线性能的影响。

在本公开的一些实施例中，辐射部2与第一区域41之间的间隙，沿远离馈电部3的方向逐渐增加；辐射部2与第二区域42之间的间隙，沿远离馈电部3的方向逐渐增加。一些实施例中，天线工作时，辐射部2与作为地的导电部4之间产生谐振，辐射部2与导电部4之间的距离对应不同波长的谐振，其具有宽带特性，通过设置辐射部2与第一区域41以及第二区域42的间隙为渐变的形式，有利于调节驻波和回波损耗，一些实施例中，远离馈电部3的方向可以是在平行于第一面的方向中，与馈电部3相垂直且逐渐远离馈电部3的方向，例如所述远离馈电部3的方向可以是图2中的向左的方向。

在本公开的一些实施例中，辐射部2为椭圆形，如图2所示，馈电部3连接在椭圆形的长弧边的中部，以馈电部3为对称轴，从而将椭圆形的辐射部2分为对称的两部分。

在本公开的一些实施例中，第一环形缝隙51为具有第一缺口的方环形，第二环形缝隙52为具有第二缺口的方环形。本公开一些实施例中，通过模拟仿真，确定当第一环形缝隙51和第二环形缝隙52为方环形的情况下，最能够减少人体内水对于天线信号的影响。

在本公开的一些实施例中，基体1采用柔性材料制备。一些实施例中，通过采用柔性材料制备基体1，使得基体1能够弯折，从而提高基体1的共形特性，与不同的表面形状相适配，塑形效果好，一些实施例中，基体1可以采用LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）制备，采用LCP可以减小基体1的厚度，做成超薄基体，进一步提高共形效果。

在本公开的一些实施例中，天线为超宽带天线。超宽带天线具有传输速率高、成本低和安全性好的特点，然而相关技术中，水分（例如人体内的水分）对于超宽带天线的无线脉冲信号具有较强的吸收作用，导致信号强度衰减，影响使用效果，特别是在可穿戴产品上使用时的效果，本公开一些实施例中，天线中采用共面波导、缺陷地结构和特殊形状的缺陷地结构，从而大大减小了人体内的水分对于超宽带天线的信号的影响，保证了超宽带天线的超宽带特性。

在本公开的一些实施例中，天线还包括：电路模块，电路模块包括馈电端和接地端；馈电部3与电路模块的馈电端电连接；接地部与电路模块的接地端电连接。一些实施例中，电路模块例如可以包括射频信号源和滤波电路，射频信号源通过馈电端与馈电部3电连接，将信号通过馈电部3传输到辐射部2上进行发射。导电部4作为天线的地，因此与电路模块的接地端电连接，从而形成天线电路。

在本公开的一些实施例中还提出一种可穿戴设备，包括：本公开提出的任一项的天线。一些实施例中，基体1的第一面为可穿戴设备被穿戴后远离人体的一面。基体1的第二面为朝向人体的一面，从而减少人体对于天线性能的影响。

一些实施例中，可穿戴设备为手套，相关技术中，智能在脱下手套后才能触控手机等终端，本公开一些实施例中，可以在带上手套的情况下，通过手势操作，向终端发送控制信号，从而控制终端，无需摘下手套，特别是在冬天，不用摘下手套就能够对终端进行控制。

为了更好的说明本公开实施例中提出的天线和可穿戴设备，以可穿戴设备为手套为例，在手套的手背面设置天线，天线的基体1的第一面朝向手套内侧，对图3所示的手套的天线工作时的电流分布进行模拟，模拟结果如图4(a)至图4(d)所示，从而图中可以看到，在0°相位4GHz、6GHz、8GHz和10GHz的电流分布，从图中可以看出，在4GHz到10GHz范围内，辐射部上均有对应的电流分布，这表明本公开实施例中提出的天线在上述宽带频段内均能够有效的收发天线信号，表明具有良好的宽带特性。

对去除图2所示的天线中的缺陷地结构的天线进行回波损耗模拟，结果如图5所示，对图2所示的天线的回波损耗进行模拟，结果如图6所示，图5和图6对应的天线的区别仅在于是否具有画图2所示的缺陷地结构，从图5图6中可以看出，本公开实施例中天线的回波损耗在3.3GHz-10.6GHz范围内均低于-8dB，最低点低于-17.5dB，而当图2所示的天线没有缺陷地结构时，回波损耗在3.3GHz-10.6GHz范围内均低于-7dB，最低点不低于-16dB，由此可见，本公开实施例中提出的天线能够明显改善天线的回波损耗，提高天线性能。对图5和图6对应的天线进行自由空间效率模拟，结果如图7所示，图7中实线为当天线没有缺陷地结构时的自由空间效率，图7中的虚线为本公开图2中天线的自由空间效率，从图中可以看到，图2中所示的天线的自由空间效率明显更优。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (9)

1.一种天线，其特征在于，用于可穿戴设备，包括：

基体（1）；

辐射部（2），设置在所述基体（1）的第一面上；

馈电部（3），设置在所述基体（1）的第一面上，且与所述辐射部（2）电连接；

导电部（4），设置在所述基体（1）的第一面上，包括：相互连接的第一区域（41）和第二区域（42）；所述第一区域（41）和所述第二区域（42）分别位于所述馈电部（3）的两侧，且所述第一区域（41）和第二区域（42）上分别具有缺陷地结构（5）；

其中，所述缺陷地结构（5）包括：具有第一缺口的第一环形缝隙（51）以及具有第二缺口的第二环形缝隙（52），所述第一环形缝隙（51）围绕所述第二环形缝隙，且所述第一缺口与所述第二缺口的朝向相背；

所述馈电部（3）位于所述第一区域（41）和所述第二区域（42）之间的部分的延伸方向，与所述第一缺口的朝向相同，与所述第二缺口的朝向相背，或，所述馈电部（3）位于所述第一区域（41）和所述第二区域（42）之间的部分的延伸方向，与所述第一缺口的朝向相背，与所述第二缺口的朝向相同。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第一区域（41）上的缺陷地结构（5）与所述第二区域（42）上的缺陷地结构（5）轴对称设置。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射部（2）与所述第一区域（41）之间的间隙，沿远离所述馈电部（3）的方向逐渐增加；

所述辐射部（2）与所述第二区域（42）之间的间隙，沿远离所述馈电部（3）的方向逐渐增加。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，

所述第一区域（41）靠近所述辐射部（2）的一边为弧形边；

所述第二区域（42）靠近所述辐射部（2）的一边为弧形边。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射部（2）为椭圆形。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述基体（1）采用柔性材料制备。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述天线为超宽带天线。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：

电路模块，包括馈电端和接地端；

所述馈电部（3）与所述电路模块的馈电端电连接；

所述导电部（4）与所述电路模块的接地端电连接。

9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项的天线。