CN114488767B - 可穿戴设备以及智能手表 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种可穿戴设备以及智能手表，包括中框、天线组件、静电阻抗器以及传感器，中框包括边框，边框的至少一部分作为辐射体。天线组件包括天线电路，天线电路与作为辐射体的部分边框电连接。静电阻抗器电连接于中框与天线电路之间并接地。传感器用于测量用户生理参数，传感器的输出端电连接于中框，以使中框作为传感器的一个输出电极。通过传感器的输出端连接至中框，中框作为传感器的一个输出电极，因此传感器的工作电压会经输出端负载在中框上，补偿因静电阻抗器在工作时产生的漏电流负载于中框拉低的电压，这样就避免了漏电流对传感器的测量产生的影响，进而降低测量误差。

Description

可穿戴设备以及智能手表

技术领域

本申请涉及消费性电子产品领域，具体涉及一种可穿戴设备以及智能手表。

背景技术

随着电子设备技术的发展，们在日常生活中越来越广泛地使用手环、智能手表、VR设备等可穿戴设备。这类设备中通常会设置一些传感器，用于采集用户的生理参数，例如采集用户的血压、心电图等等。而由于这类传感器在采集用户的生理参数时需要输出电极与用户的体表接触。而可穿戴设备通常还设置有天线组件，为了提高天线组件的抗静电能力，通常会设置静电阻抗器，而静电阻抗器在工作时会产生漏电流，漏电流会对传感器的测量产生影响，造成测量误差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种可穿戴设备以及智能手表，以提高生理参数数据的测量准确性。

第一方面，本申请实施例提供了一种可穿戴设备，包括中框、天线组件、静电阻抗器以及传感器，中框包括边框，边框的至少一部分作为辐射体。天线组件包括天线电路，天线电路与作为辐射体的部分边框电连接。静电阻抗器电连接于中框与天线电路之间并接地。传感器用于测量用户生理参数，传感器的输出端电连接于中框，以使中框作为传感器的一个输出电极。

第二方面，本申请实施例提供了一种智能手表，包括中框、天线组件、静电阻抗器以及传感器，中框包括边框，边框的至少一部分作为辐射体。天线组件包括天线电路，天线电路与作为辐射体的部分边框电连接。静电阻抗器电连接于中框与天线电路之间并接地。传感器用于测量用户生理参数，传感器的输出端电连接于中框，以使中框作为传感器的一个输出电极。

本申请提供的可穿戴设备以及智能手表，天线组件将中框的一部分作为辐射体使用，即天线组件与传感器共用中框工作，传感器的输出端连接至中框，中框作为传感器的一个输出电极，因此传感器的工作电压会经输出端负载在中框上，补偿因静电阻抗器在工作时产生的漏电流负载于中框拉低的电压，这样就避免了漏电流对传感器的测量产生的影响，进而降低测量误差。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例示出的一种可穿戴设备的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种可穿戴设备的中框的剖面结构示意图。

图3是本申请实施例提供的一种传感器以及天线组件的电路结构图。

图4是本申请实施例提供的另一种实施方式中传感器以及天线组件的电路结构图。

图5是本申请实施例提供的又一种实施方式中可穿戴设备的中框的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在智能手表等可穿戴设备的设计中，通常采用金属中框作为天线组件的辐射体，为了提高手表的抗静电能力，中框需要接一个或多个静电阻抗器(Electro-Staticdischarge，ESD)，这种用于天线电路的静电阻抗器有很大的漏电流。传感器在进行生理参数的测量时，是通过驱动电极将人体共模电压拉高进行的，例如在进行心电图测量时，通常需要通过驱动电极将人体共模电压拉高至0.9V左右。而漏电流作用于中框后，由于中框与人体表面接触，因而会拉低共模电压，严重的可能拉低至0V，极大的影响传感器的测量结果。

因此，发明人提出了本申请实施例中的可穿戴设备以及智能手表。下面将结合附图具体描述本申请的各实施例。

请参阅图1，本申请实施例提供一种可穿戴设备10，可穿戴设备10可以为但不限于手环、智能手表、无线耳机等电子装置。本实施方式的可穿戴设备10以智能手表为例进行说明。

请一并参阅图1和图2，可穿戴设备10包括中框100、天线组件300、静电阻抗器500以及传感器400，其中，天线组件300、静电阻抗器500以及传感器400均设置于中框100内，天线组件300利用中框100收发信号。

请继续参阅图2，中框100包括中框板120和边框110、边框110连接于中框板120的周缘，中框板120的横截面为一大致的矩形。边框110包括相对间隔设置的第一框体111和第二框体112，以及相对设置的第三框体113和第四框体114，其中第三框体113和第四框体114连接于第一框体111和第二框体112之间，进而围成一大致的矩形区域。第一框体111、第二框体112、第三框体113和第四框体114分别设置于中框板120四周并连接于中框板120的周缘。

可以理解，在一些实施方式中，中框板120形成的区域还可以是大致的长圆形。此时第一框体111和第二框体112可以形成于中框板120的长边的边缘；在一些实施方式中，中框板120形成的区域还可以是大致的圆形或椭圆形等，此时，第一框体111和第二框体112可以连接于中框板120上相对的两部分。

在一些实施方式中，中框板120可以由金属材质、非金属材料(例如塑料)等形成，本实施例中，中框板120的至少一部分由金属材料制成并可作为天线组件300的接地端。边框110例如可以通过一体注塑的方式与中框板120连接，并围成用于设置各类元器件的容纳空间，可以理解的是，容纳空间可以同时形成于中框板120的相对两侧，容纳空间可以供设置传感器400、静电阻抗器500或者其他的元器件。

边框110用于构成中框100的侧框。应当理解的是，可穿戴设备10的侧框是指可穿戴设备10沿厚度方向的侧边部分，该侧框与可穿戴设备10的后侧表面和前侧表面(如显示面板)共同形成电子设备的外观面。边框110的至少一部分可以由金属材质制成，且金属部分中可以部分或者全部作为天线组件300的辐射体310。在一些实施方式中，边框110可以完全由金属材质制成。其中边框110上可以形成断缝115，以分隔出一个或多个的辐射体310，本实施例中断缝115的数量为一个，而在其他的一些实施方式中，断缝115的数量可以是两个或者两个以上，在此不做具体限定。

在一些实施方式中，请再次参阅图1，可穿戴设备10还可以包括后壳700和显示屏(图未示)，后壳700装配于中框100并封闭中框板120的一侧，并连接于边框110，显示屏装配于中框100的远离后壳700的一侧，并连接于边框110。其中后壳700可以是金属后壳700，或者是其他材质形成的后壳700，也可以是具有一金属部分。显示屏可以是LCD屏、LED屏、OLED屏、QLED屏等，在此不做限定。在使用时，后壳700适于与用户的体表接触，而显示屏适于外露并朝向用户，以供用户操作。

请继续参阅图2，天线组件300用于可穿戴设备10的信号收发，可以理解的是，天线组件300可以是一个，也可以是多个(两个或两个以上)，天线组件300可以用于收发WiFi信号、蓝牙信号、3G信号、4G信号、5G信号等，在此均不作限定。

请一并参阅图2和图3，天线组件300包括天线电路320，天线电路320与作为辐射体310的边框110连接，进而通过辐射体310向外收发射频信号。中框板120的靠近辐射体310的部分设置净空间隙121，净空间隙121用于隔离辐射体310以及设置于中框板120上的主板(图未示)。

天线电路320包括馈源322以及接地端321，馈源322与接地端321均与辐射体310电性连接，其中馈源322和接地端321均可以连接于可穿戴设备10内的主板，并通过主板上的电路形成回路，接地端321通过与主板连接进而连接至中框板120，而接地。在一些实施方式中，天线电路320还可以包括频段切换装置，频段切换装置可以与馈源322电性连接，进而切换辐射体310收发的射频信号的频段。

静电阻抗器500用于释放天线组件300工作工程中产生的静电，静电阻抗器500的数量可以是一个或多个，并且当天线组件300为多个时，每个天线组件300均可以连接一静电阻抗器500。静电阻抗器500连接于中框100和天线电路320之间，且静电阻抗器500是接地连接的。作为一种示例，静电阻抗器500可以通过电性连接中框板120的金属部分实现接地。静电阻抗器500在工作时会产生漏电流，漏电流可以经电路负载至中框100。

在一些实施方式中，静电阻抗器500电连接于接地端321与辐射体310之间并接地，这样设置的好处在于：在天线组件300的天线电路320回路中，静电阻抗器500位于回路的末端，这样静电阻抗器500在静电释放过程中对天线电路320不易产生不良损伤。当然，可以理解的是，静电阻抗器500也可以电连接于馈源322与辐射体310之间。

请再次一并参阅图2和图3，传感器400用于测量用户生理参数，其中，传感器400可以是用于测量用户心电图(ECG)的传感器400，传感器400还可以是用于测量用户血压的传感器400，或者是用于测量用户心跳的传感器400等，在此不做具体限定。可以理解的是，此处的传感器400可以是一独立的器件，也可以是执行生理参数测量的电路。

传感器400的输出端410电连接于中框100，以使中框100作为传感器400的一个输出电极。传感器400在进行测量时，其原理是传感器400的输出端410施加一微小的电场，负载于人体，进而获取生理参数。输出端410是指传感器400在执行测量时的电场输出的端口，当输出端410与中框100电性连接时，相当于中框100等效为一个输出端410，进而使得中框100作为传感器400的输出电极。可以理解的是，传感器400的输出端410是与中框100的金属部分连接的，以实现电路通路。进一步地，传感器400的输出端410是与中框100的边框110电性连接的，由于边框110是直接外露的，因此当其作为传感器400的一个输出电极时，可以进一步的提高与用户体表的接触面积，保证测量的精确性，本实施例中，输出电极主要用于辅助测量生理参数。

请再次参阅图1和图2，传感器400还可以包括驱动电极420，驱动电极420主要用于测量生理参数，其中驱动电极420电连接传感器400的输出端410，其中与驱动电极420连接的传感器400的输出端410，和与中框100电连接的传感器400的输出端410可以是不同的输出端410。作为一种实施方式，驱动电极420形成于后盖。这样设置的好处在于，由于可穿戴设备10在使用时，后壳700是与用户的体表直接贴合的，驱动电极420的末端直接形成于后壳700，可以使得驱动电极420始终与用户体表接触，保持电压负载于用户，持续的获取用户的生理参数。可以理解的是，当后壳700为金属后壳700时，也可以直接通过将金属后壳700与传感器400的输出端410电连接，将金属后壳700作为驱动电极420。若后壳700为非金属材质，此时，可以将驱动电极420穿过后壳700并外露于外壳的表面。

传感器400在进行生理参数测量时的工作原理是：通过输出电极和驱动电极420输出一电场，电场负载于驱动电极420上，并作用于用户体表，形成共模电压，通常共模电压大约为0.9V左右。而天线组件300在工作时，由于天线电路320连接中框100的辐射体310，静电阻抗器500产生的漏电流会负载于中框100，由于中框100与用户体表是接触的，这会使得共模电压被拉低，甚至可能被拉低至接近0V，这会极大的影响传感器400进行生理参数测量的准确性。

通过将传感器400的输出端410与中框100电连接，当传感器400工作时，虽然天线组件300的漏电流负载于中框100，但中框100作为一输出电极，传感器400的输出端410将向中框100进行电位补偿，这样避免共模电压被拉低，也就达到了提高生理参数测量的准确性的目的。

参阅图3，在一些实施方式中，为了进一步的降低漏电流对传感器400的影响，天线组件300还包括隔直电容330，隔直电容330设置于接地端321与辐射体310之间的电路上，且位于静电阻抗器500与接地端321之间。隔直电容330为一容值较小的电容620器，其容值可以是小于或等于100皮法(pF)，将隔直电容330设置于静电去扛起与接地端321之间，可以达到以下技术效果：由于隔直电容330的容值很小，而天线电路320频率很高而传感器400的测量电路频率很低，所以隔直电容330对于天线电路320是通路，而隔直电容330对于传感器400的测量电路是开路，也即是，当天线组件300工作时，隔直电容330是通路，不影响天线组件300的工作回路。而传感器400进行测量时，由于在隔直电容330处为开路，因此可以阻止天线电路320中静电阻抗器500产生的漏电流不会负载在中框100，避免了天线电路320产生的漏电流拉低传感器400的测量电路工作时的共模电压。相比于将隔直电容330设置于中框100与静电阻抗器500的方式，中框100上产生的静电会被静电阻抗器500释放，因此中框100上产生的静电不会对隔直电容330产生影响，可以提高隔直电容330的寿命。

请继续参阅图3，在一些实施方式中，可穿戴设备10还可以包括一振荡电路600，振荡电路600连接于中框100以及传感器400的输出端410之间，由于天线组件300的天线电路320工作时的频率，相对于传感器400的测量电路的频率更高，因此通过设置以振荡电路600，实现对天线电路320的开路，而对传感器400的测量电路的通路。这样，天线电路320工作时，由于振荡电路600对高频开路，传感器400的测量电路从振荡电路600处开路，因此传感器400的测量电路不会对天线组件300的工作产生影响，不会影响正常天线组件300的射频收发。其中，传感器400的输出端410连接振荡电路600后，振荡电路600可以是直接连接于中框100的，即振荡电路600与中框100之间无其他元器件。

作为一种实施方式，振荡电路600可以是LC振荡回路，包括电感610和电容620，电感610连接于中框100以及传感器400的输出端410之间，电容620的一端接地，另一端连接于电感610与传感器400的输出端410之间的电路上。通过对电感610进行选择，可以实现对高频的天线电路320的开路，对低频的传感器400测量电路的通路。具体的，电感610的选择可以根据天线电路320和传感器400的测量电路的工作频率确定，只需使得电感610对天线电路320的工作频率为开路，对传感器400的测量电路的工作频率为通路即可。

进一步地，通过选择合适的电容620，使得振荡电路600中，对于高频的天线电路320为接地通路，对于天线电路320的高频信号而言，电容620等效为一个接地点，而对于低频的传感器400的测量电路而言，振荡电路600的电容620处开路，因此不影响传感器400的正常工作。同样的，电容620的选择可以根据天线电路320和传感器400的测量电路的工作频率确定，只需使得电感610对天线电路320的工作频率为接地通路，对传感器400的测量电路的工作频率为开路即可。

通过上述设置，天线组件300工作时的高频信号会经过中框100、电感610以及电容620接地，不会对传感器400的测量电路形成影响。而传感器400的测量电路经经过振荡电路600连接至中框100，在测量过程中，将中框100作为一个输出电极，补偿中框100因受到天线组件300工作时产生的漏电流，避免传感器400测量过程中共模电压被拉低，保证测量结果的精确。

本实施例中，辐射体310位于第一框体111，传感器400的输出端410电连接于第一框体111，即辐射体310和传感器400的输出端410电连接于中框100的同一边框上。

在另一种实施方式中，如图4所示，辐射体310位于第一框体111，传感器400的输出端410电连接于第二框体112，以使得辐射体310和传感器400的输出端410连接的中框100部分具有更大的间距，提高隔离度，避免相互之间的干扰，尤其是避免传感器400的测量电路工作时，对天线组件300的射频信号产生不必要的干扰。

参阅图5，可穿戴设备10还可以包括绝缘涂层130，绝缘涂层130可以对边框110的外表面进行绝缘涂覆，这样用户体表和中框100之间由绝缘涂层130隔离，天线组件300工作时，静电阻抗器500产生的漏电流也不会拉低人体的共模电压。但相对而言，因此可以起到防止传感器400的测量电路的测量结果受到影响的效果。绝缘涂层130可以完全涂满中框100的外表面。绝缘涂层130还可以形成于边框110的部分外表面上，并且将传感器400与中框100的连接处以及连接处附近区域露出，即传感器400与中框100的连接处以及连接处附近区域不涂覆绝缘涂层130，这样设置的好处在于：由于中框100的外表面的大部分区域涂覆有绝缘涂层130，因此即使这些部分与用户的体表形成了接触，也不会拉低传感器400在测量过程中的共模电压，因此不会干扰测量结果。而又由于传感器400的输出端410与中框100电连接，当传感器400工作时，虽然天线组件300的漏电流负载于中框100，但中框100作为一输出电极，传感器400的输出端410将向中框100进行电位补偿，这样避免共模电压被拉低，也就达到了提高生理参数测量的准确性的目的。

当然，可以理解的是，绝缘涂层130对于可穿戴设备10而言并不是必须的，也可以不设置绝缘涂层130。

请再次参阅图1，可穿戴设备10还可以包括一穿戴部200，穿戴部200(即表带)连接于中框100并用于供用户穿戴，在一些实施方式中，穿戴部200可以连接成环状，以使用户可以将可穿戴设备10穿戴于手臂等部位。穿戴部200可以采用塑料、皮革、纺织物、金属等各种材料制成。并且，穿戴部200上还可以设置其他的装饰件、LOGO等，在此均不作限定。当可穿戴设备10为智能手表时，穿戴部200即为一表带。此时穿戴部200可以连接于第三框体113和第四框体114形成环状，而由于辐射体310形成于第一框体111，传感器400的输出端410连接于第二框体112，因此穿戴部200不会对天线组件300和传感器400产生影响。

本实施例提供的可穿戴设备10，通过将传感器400的输出端410与中框100电连接，当传感器400工作时，虽然天线组件300的漏电流负载于中框100，但中框100作为一输出电极，传感器400的输出端410将向中框100进行电位补偿，这样避免共模电压被拉低，也就达到了提高生理参数测量的准确性的目的。

需要说明的是，尽管图中示出的结构为智能手表，本实施例中的结构或设计也可以应用于其他的可穿戴设备中，例如VR设备、AR设备、头戴式设备等，在此不做限定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

中框，所述中框包括中框板和边框，所述边框连接于所述中框板的周缘以限定用于设置各类元器件的容纳空间，所述边框的至少一部分作为辐射体；所述边框外露于所述可穿戴设备以用于与用户的体表接触；

绝缘涂层，所述绝缘涂层涂覆于所述边框的部分外表面；

天线组件，所述天线组件包括天线电路，所述天线电路与作为所述辐射体的部分边框电连接；

静电阻抗器，所述静电阻抗器电连接于所述中框与所述天线电路之间并接地；以及

传感器，所述传感器用于测量用户生理参数，所述传感器的输出端电连接于所述中框的所述边框，以使所述边框作为所述传感器的一个输出电极；所述传感器的输出端向所述中框进行电位补偿，以补偿所述中框受所述天线组件工作时产生的漏电流。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线电路包括馈源以及接地端，所述馈源与所述接地端均与所述辐射体电性连接，所述静电阻抗器电连接于所述接地端与所述辐射体之间并接地。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线组件还包括隔直电容，所述隔直电容设置于所述接地端与所述辐射体之间的电路上，且位于所述静电阻抗器与所述接地端之间。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括振荡电路，所述振荡电路连接于所述中框以及所述传感器的输出端之间，以形成对所述天线电路的开路。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述振荡电路包括电感和电容，所述电感连接于所述中框以及所述传感器的输出端之间，所述电容的一端接地，另一端连接于所述电感与所述传感器的输出端之间的电路上。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述电容形成对所述天线电路的接地通路，对所述传感器的开路。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括后壳，所述后壳装配于所述中框并用于与用于体表接触，所述传感器还包括驱动电极，所述驱动电极电连接所述传感器的输出端，所述驱动电极形成于所述后壳。

8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述边框包括相对的第一框体和第二框体，所述辐射体位于所述第一框体，所述传感器的输出端电连接于所述第二框体。

9.一种智能手表，其特征在于，包括：

中框，所述中框包括边框，所述边框的至少一部分作为辐射体；

天线组件，所述天线组件包括天线电路以及所述辐射体，所述天线电路与所述辐射体电连接；

静电阻抗器，所述静电阻抗器的电连接于所述中框与所述天线电路之间并接地；以及

传感器，所述传感器用于测量用户生理参数，所述传感器的输出端电连接于所述中框，以使所述中框作为所述传感器的一个输出电极。