CN114237026B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钟表，包括由金属中间部件形成的表壳，其中设置有金属表盘和远程通信系统，该远程通信系统设置有布置在所述表盘上方的多频带天线装置，该通信系统包括所述钟表的表链，该表链在其端部处连接到所述中间部件并且包括由具有不同导电特性的多个紧固元件形成的主体，所述紧固元件在表链的主体中的布置被配置为实现所述天线装置的辐射图的扩大。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种在用于钟表的通信系统中使用的天线装置。

背景技术

多年来，手表集成了通信装置，以便能够连接到不同的通信网络(诸如连接到移动终端的蓝牙)和待连接到诸如GPS、Glonass或Galileo的不同卫星定位系统的地理位置网络。为此，手表集成了一个或多个天线。

已知天线的最佳尺寸直接取决于发射/接收信号的波长。最佳长度的天线允许以全功率发送/接收完整信号。

在手表中，可用空间是有限的，天线具有适于装入手表中间部件中的合适设计。

如果手表结合了在无线电频率(例如2.4GHz或1.5GHz)上工作的无线电通信装置，则产品的尺寸相对于波长(120mm和200mm)变得关键。

此外，还必须考虑其它约束：

-手表包括许多金属部件，特别是其中间部件，并且天线必须与其隔离。

-手表可以在相同的情况下集成若干通信装置，如以上所指定的。表不能具有超过特定尺寸(作为一般规则，最大直径为50mm)的容积。

在此背景下，可以理解的是，需要寻求一种尤其是没有现有技术中的缺陷的解决方案。

发明内容

因此，在这些条件下，本发明的目的之一是具有一种旨在用于诸如手表的钟表的通信系统中的天线装置，该天线装置集成了至少两个天线电路，每个天线电路具有最佳长度以便以全功率发送/接收完整信号，该天线装置装配到手表的中间部件中，该手表的接收容积是有限的。

为此，本发明涉及一种钟表，其包括由金属中间部件形成的表壳，在该表壳中设置有金属表盘和远程通信系统，所述远程通信系统设置有布置在所述表盘上方的多频带天线装置，所述通信系统包括所述钟表的表链，所述表链在其端部处连接到所述中间部件并且包括由具有不同导电特性的多个紧固元件形成的主体，所述紧固元件在所述表链的所述主体中的布置被构造成实现所述天线装置的辐射图的扩大。

在其它实施方案中：

-所述紧固元件包括链节，每个链节能够由金属材料或介电材料制成；

-由介电材料制成的链节在所述表链的两个端部中的一个端部处被包括在所述表链的主体中，所述两个端部旨在连接到所述中间部件；

-构成所述表链的主体的由金属材料制成的链节的数量有助于实现所述天线装置的辐射图的扩大的构造；

-所述天线装置包括：基底；第一天线电路，所述第一天线电路在所述基底上制成，并具有第一线束和第二线束，所述第一线束和所述第二线束具有近端和远端，并在其各自的近端和远端之间平行延伸，所述第一线束和所述第二线束通过其近端连接，并在其远端处分离；和/或第二天线电路，所述第二天线电路在所述基底上制成，并具有第三线束和第四线束，所述第三线束和所述第四线束具有近端和远端，并在其各自的近端和远端之间平行延伸，所述第三线束和所述第四线束通过其远端连接，并在其近端处分离；电连接链路，其连接第一线束和第三线束的近端；以及连接部件，其被配置为相对于所述电连接链路弯曲，所述连接部件包括连接到电连接链路的导电连接部，并且包括所述导电连接部的电磁屏蔽部；

-所述线束是弯曲的；

-所述基底由第一板组成，该第一板具有在其上形成两个天线电路的面，所述连接部件被配置成相对于所述第一板弯曲；

-所述基底的所述第一板具有圆弧形轮廓；

-所述第一天线电路和所述第二天线电路设置在所述电连接链路的两侧；

-所述远程通信系统包括：所述天线装置，以及双工器/陷波电路，所述双工器/陷波电路经由所述连接部件的导电连接部连接到所述电连接链路。

-所述天线装置能够同时传送不同极性的信号和/或不同频带的信号。

-所述双工器/陷波电路包括配置为根据蓝牙类型协议进行通信的第一通信电路，以及配置为分别经由第一天线电路和第二天线电路通过卫星定位网络进行通信的第二通信电路，以及

-所述钟表是连接的手表。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下结合下列附图的详细描述中更清楚地显现：

图1示出了根据本发明的一个实施例的包括表链的钟表，该表链设置有多个紧固元件，在此为链节，每个链节可由金属材料或介电材料制成；

图2示出了根据本发明的天线装置；

图3以局部剖视图示出了结合了根据本发明的天线装置的钟表；

图4示出了图示在本发明的通信系统中使用的每个频带所看到的增益的图，以及

图5示出了图示本发明的天线装置所允许的频带的隔离原理的图。

具体实施方式

在说明书的其余部分中，术语"顶部"、"底部"、"上部"、"下部"、"上方"、"下方"应被视为考虑了平行于钟表的表壳在表面上的水平承载平面的水平中平面(P)。

术语"外部"、"外"、"内部"和"内"应当理解为考虑了垂直于图3中可见的所述中平面取向的中轴线(X)。

在图1中，钟表4包括由中间部件40形成的表壳，其中设置有金属表盘和远程通信系统，该远程通信系统设置有图2中可见的多频带天线装置1。如下面将看到的，该钟表1包括表链49，该表链设置有由多个紧固元件50——这里是链节——形成的主体，这些紧固元件具有不同的导电特性，并且其在该主体中的布置有助于实现所述天线装置1的辐射图/辐射方向图的扩大的构造。

紧固元件50是用于实现将手表紧固到佩戴者手腕上的功能的基本元件，如表链通常所期望的那样。它们也可以称为表链的“基本的紧固元件”。换句话说，对于由皮质带形成的链带(strap)和安装在这些链带中的一个和/或另一个的主体中或者安装在这些链带中的一个和/或另一个的主体的内表面或外表面上的天线结构，在该示例中仅这些链带是基本的紧固元件。实际上，没有这些链带并且因此仅包括天线结构的表链不能执行如包括链带的表链所能实现的、紧固到手表佩戴者的手腕的功能。

参照图2，钟表4的表壳包括由中间部件40——该中间部件40通常由金属材料制成——限定的接收容积，从而围绕所述中轴线形成其侧壁，该中间部件40制成为单个部分或制成为具有上表圈41的两个部分，该上表圈41例如由陶瓷或钛制成。钟表4的接收容积通过表镜42从上方封闭，表镜42例如由蓝宝石晶体制成，该表镜由中间部件40支承并且通过合适的方法密封地固定到中间部件40。钟表还包括后盖(不可见)，例如金属的后盖，该后盖相对于中平面位于其表镜42的反面，有利地通过密封件与中间部件隔离，从下方封闭接收容积。

根据本发明的特定方面，钟表4包括通信系统，该通信系统主要包括：

-通信天线设备1，

双工器/陷波型滤波器电路20，其本身是本领域技术人员已知的。

天线装置1包括基底10，基底10有利地制成为柔性印刷电路(通常称为"挠性")的形式。

参考图2，天线装置1具有包括两个不同的天线电路的特性，以允许钟表连接到两个不同的网络，更具体地，连接到蓝牙类型的通信网络和GNSS(地理定位和导航卫星系统)卫星定位网络，例如GPS(全球定位系统)、Glonass或Galileo。

在这种配置中，该天线装置1能够同时传送不同极性的信号和/或不同频带的信号。

两个天线电路通过印刷电路领域中所使用的标准方法被制作在同一基底上。

根据本发明的一个特定方面：

-第一天线电路11具有第一线束110和第二线束111，第一线束110和第二线束111各自包括近端和远端，并且在其近端和远端之间平行地延伸，第一和第二线束通过其近端112连接，并且在其远端处分离；

-第二天线电路12具有第三线束120和第四线束121，第三线束120和第四线束121各自包括近端和远端，并且在其近端与远端之间平行地延伸，第三线束和第四线束122通过其远端122连接并且在其近端处分离；

电连接链路13允许连接第一线束110、第二线束111和第三线束120的近端。该电连接链路13包括单个连接点130，所述滤波器电路2连接到该单个连接点130。单个连接点130因此将允许通过选择性地使用第一天线电路11和第二天线电路12来进行通信。

第一天线电路11的两个平行线束的架构允许拓展例如在蓝牙类型的通信网络上进行通信(2.4GHz)所需的频带(100MHz)。

对于第二天线电路12(例如专用于卫星定位电路)，天线在当前节点上被供电并且其长度弯曲，从而允许改善阻抗匹配。

用于两个并联的天线电路11、12的单个连接点130允许改善天线装置在钟表4的接收容积中的机械集成以及天线部分与电子部分之间的设计独立性。实际上，在构造中调节这些天线电路的支承板的机械集成就足够了，随后通过标准蚀刻方法产生天线电路的图，该方法不需要在所述机械集成方面进行妥协。具有串联地连接的两个线束的第二天线电路12允许在较窄的频带上进行通信，例如1.5GHz，用于在卫星定位网络(例如GPS)上进行通信。应当注意，这个天线装置1能够同时传送不同极性和/或不同频带的信号。

在这种配置中，每个天线电路11、12基本上沿着圆弧形路径延伸，该圆弧形路径包括在基底10上平行布置的遵循该路径的两个线束110、111、120、121。

例如，每个天线电路11、12可以在中央连接链路的任一侧相对于定义由该天线电路11、12形成的圆弧的角扇区的角度以70°和80°之间的角度范围制成。它们的轨迹可以遵循沿着16mm与22mm之间的半径制成的该圆弧。两个线束110、111、120、121可以彼此间隔开1mm到2mm的距离。

基底10呈第一板的形状，该第一板具有以圆弧——有利地是半圆形——制成的轮廓。这种配置特别有助于获得用于卫星天线的圆极化。由于在诸如生活空间的封闭场所中的波传播，该配置也有助于蓝牙协议的实施。两个天线电路被印刷在板的相同面上，例如其上表面上，并且每个天线电路在承载连接两个天线电路11、12的电连接链路13的分离部的各一侧上延伸。该分离部有利地位于中间，从而将基底分离成尺寸基本上相等或甚至相等或严格相等的两个圆弧。

该天线装置还包括连接部件100，其形状为板的突起。

当将基底10集成到钟表4的中间部件40中时，基底10的连接部件100旨在相对于第一板、关于垂直于轴线(X)且平行于平面(P)的轴线弯曲。

该连接部件100包括一个或多个导电连接部，其允许将天线电路11、12(在电连接链路13处)连接到承载双工器/陷波型滤波器电路20的电子控制电路2。连接部件100包括这些导电连接部的电磁屏蔽部，以防止对外部的任何辐射，并允许防止连接部件100影响天线电路11和12的阻抗。例如，可以通过组装几个叠加层来实现屏蔽：下屏蔽层、绝缘层、集成有导电连接部的层、然后是新的绝缘体层和新的上屏蔽层。

携带电子控制电路2的控制卡(携带例如一个或多个RF发送/接收电路的控制电路2，其设计本身是已知的)可以被布置在钟表4的表壳的底部。

天线装置1通过连接部件100经由(多个)导电连接部连接至控制卡。

参照图3，在其接收容积中，钟表4可以包括位于后盖上方的、有利地由金属制成的表盘43。该表盘可以具有通过钟表的表镜可见的美学外观。它有利地具有盘形形状。

钟表可以包括布置在表盘上的楔形件44。该楔形件44限定水平支承平面，并且旨在支承承载有天线电路的基底10。该楔形件可以具有圆形或半圆形的形状，并且限定在表盘上方确定的恒定厚度。

天线装置1的基底10被布置成定位在楔形件44上，其第一板抵靠在由楔形件形成的支承平面上。基底10的连接部件100弯曲成使其自身沿着横向于中平面(P)的平面竖直地定位。

例如由绝缘泡沫塑料制成的第一楔形元件45可定位在基底与覆盖中间部件的表圈之间。

例如由绝缘塑料制成的例如半环形形状的第二元件46包括抵靠基底10的上表面的上部部分、向下延伸直到表盘的竖向部分以及抵靠表盘的下部部分。

例如电容型的触摸屏47可以在表镜42下方被紧固到在表镜的表面的主要部分上，通过空气与所述第二元件46分离。

为了固定表链，钟表在其中间部件的两侧上包括两个角状件48，每个角状件被布置成固定表链49的分开的链带。

该天线装置是多频带的，以操作至少两个通信电路，所述通信电路在频率、极化、增益和阻抗方面具有不同的特征。

对于阻抗，电子控制电路2可以包括射频双工器/陷波型滤波器20。

对于增益和极化，每个天线电路11、12的模式允许管理这些参数。

使用双工器/陷波型滤波器允许使两个通信电路(例如蓝牙和GPS)隔离。

这种天线装置被配置成同时传送不同极性的信号。例如，应当注意，蓝牙型通信电路需要线性极化，而GPS型通信电路需要圆形极化。GPS系统特别地施加被称为左极化的极化。

此外，本发明的解决方案考虑到钟表4包括由金属材料制成的中间部件40的事实。

根据本发明的特定方面，天线装置1旨在尽可能高地放置在钟表的表壳中，也就是说尽可能靠近表镜，同时保持对用户的眼睛是隐蔽的。

此外，天线装置1在钟表的表壳中的布置允许受益于钟表的金属中间部件40，天线装置1可以通过金属中间部件40发射其辐射。为了不损坏辐射，特别是在横向上，通过添加高介电材料，由陶瓷类型材料制成的表圈41允许增加天线的电气长度，并因此相对于天线的物理尺寸提高天线的效率。

天线装置1被放置在也是金属的表盘43上方，在天线装置上方提供主要填充有空气的容积(从而提高天线的效率)。该金属表盘43也用作屏幕，使得对该表盘下方的构造的任何修改对于天线装置1而言是部分透明的。

如前所述，在该钟表中，表链49参与实现所述天线装置1的辐射图的扩大的构造，在该配置中，辐射通过中间部件40发生，并且该表链49在辐射方面起到显著的作用。实际上，它可以部分地由金属材料制成的几个链节50来制造，以便在会被佩戴者的手腕衰减的方向上扩大辐射图。此外，通过将非金属链节51集成到表链49上，可以避免经由金属表链49在中间部件的顶部和底部之间(从角状件到角状件)的电回路，该链节的布置被优化为达到预期的规格。

图4图示了使用本发明的通信系统的在增益方面的性能，该增益由频带、ISM频带(工业、科学和医学—对应于由诸如蓝牙之类的网络使用的频带)和GNSS频带(由卫星系统进行的地理定位和导航)中的每一者所呈现。

图5表示两条曲线，其图示了通过使用根据本发明的天线装置所允许的频带的分离。可以看出ISM频带与GNSS频带很好地隔离。

此外，这种发明因此参与小型多频带类型的独特辐射结构的生产，该小型多频带类型的独特辐射结构使用附近材料(金属中间部件、蓝宝石晶体)的特性，并且特别是具有这些紧固元件的表链的特性。由于印刷技术(例如PCB柔性)，通过物理集成(结构)和天线形状之间的分离，使得这种集成成为可能。该多带结构通过陷波型滤波器类型的电路连接到电子设备。

不言而喻，本发明不限于以上描述的实施例，并且在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以考虑各种修改和简单变型。

Claims (12)

1.一种钟表，包括由金属中间部件(40)形成的表壳，在该表壳中设置有金属表盘和远程通信系统，所述远程通信系统设置有布置在所述表盘上方的多频带天线装置(1)，所述通信系统包括所述钟表的表链(49)，所述表链在其端部处连接到所述中间部件并且包括由具有不同导电特性的多个紧固元件形成的主体，所述紧固元件在所述表链(49)的所述主体中的布置被构造成实现所述天线装置(1)的辐射图的扩大，

其特征在于，所述天线装置(1)包括：

-基底(10)；

-第一天线电路(11)，所述第一天线电路在所述基底上制成，并具有第一线束(110)和第二线束(111)，所述第一线束和所述第二线束具有近端和远端，并在其各自的近端和远端之间平行延伸，所述第一线束和所述第二线束通过其近端连接，并在其远端处分离；

-第二天线电路(12)，所述第二天线电路在所述基底(10)上制成，并具有第三线束(120)和第四线束(121)，所述第三线束和所述第四线束具有近端和远端，并在其各自的近端和远端之间平行延伸，所述第三线束和所述第四线束通过其远端连接，并在其近端处分离；

-电连接链路(13)，其连接第一线束和第三线束的近端；以及

-连接部件(100)，其被配置为相对于所述电连接链路弯曲，所述连接部件(100)包括连接到电连接链路(13)的导电连接部，并且包括所述导电连接部的电磁屏蔽部。

2.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述紧固元件包括链节，每个链节能够由金属材料或介电材料制成。

3.根据权利要求2所述的钟表，其特征在于，由介电材料制成的链节在所述表链(49)的两个端部中的一个端部处被包括在所述表链(49)的主体中，所述两个端部旨在连接到所述中间部件。

4.根据权利要求2或3所述的钟表，其特征在于，构成所述表链(49)的主体的由金属材料制成的链节的数量有助于实现所述天线装置(1)的辐射图的扩大的构造。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的钟表，其特征在于，所述第一线束(110)、第二线束(111)、第三线束(120)和第四线束(121)是弯曲的。

6.根据权利要求5所述的钟表，其特征在于，所述基底(10)由第一板组成，该第一板具有在其上形成两个天线电路的面，所述连接部件(100)被配置成相对于所述第一板弯曲。

7.根据权利要求6所述的钟表，其特征在于，所述基底的第一板具有圆弧形轮廓。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的钟表，其特征在于，所述第一天线电路(11)和所述第二天线电路(12)设置在所述电连接链路(13)的两侧。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的钟表，其特征在于，所述远程通信系统包括：

-所述天线装置(1)，以及

-双工器/陷波电路(20)，所述双工器/陷波电路经由所述连接部件(100)的导电连接部连接到所述电连接链路。

10.根据权利要求9所述的钟表，其特征在于，所述双工器/陷波电路(20)包括配置为根据蓝牙类型协议进行通信的第一通信电路，以及配置为分别经由第一天线电路和第二天线电路通过卫星定位网络进行通信的第二通信电路。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的钟表，其特征在于，所述钟表是连接的手表。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的钟表，其特征在于，所述天线装置(1)能够同时传送不同极性的信号和/或不同频带的信号。

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