CN207320324U - 一种可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴设备。该可穿戴设备包括壳体、天线、微处理器和切换单元；天线包括与信号源相连接的馈电激励单元和多个寄生单元，多个寄生单元分别设置在壳体的不同位置处；微处理器连接切换单元，切换单元还分别与主地和多个寄生单元连接，微处理器控制主地与寄生单元相连通；微处理器控制切换单元选择一种寄生单元与主地的连接方式，使所选择的连接方式对应的寄生单元与所述馈电激励单元形成相应的天线辐射体进行信号的收发。本实用新型通过合理的切换逻辑选择相应的寄生单元，完成天线在不同状态下的性能切换，使可穿戴设备的天线一直工作在性能最优的状态。

Description

一种可穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及天线信号的处理领域，特别涉及一种可穿戴设备。

背景技术

在智能手表的天线设计过程中，通常基于自由空间模式设计天线的性能，即将智能手表放置在自由空间内，获得设计天线所需的各种参数，基于这些参数设计智能手表的天线。这样，通常智能手表中的天线设计完成后，智能手表的天线性能也是确定的。

然而，智能手表的使用过程中，智能手表的使用环境与自由空间环境有显著的差异，如在使用智能手表的时候，用户手腕、身体等外部因素会造成天线性能恶化，最终影响用户体验。

实用新型内容

鉴于上述描述，基于本实用新型的一个目的，本实用新型提供了一种可穿戴设备，以解决智能手表的天线受手腕、身体等外部因素造成的天线性能恶化的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型还提供了一种可穿戴设备，包括壳体、天线、微处理器和切换单元；

天线包括与信号源相连接的馈电激励单元和多个寄生单元，多个寄生单元分别设置在壳体的不同位置处；

微处理器连接切换单元，切换单元还分别与主地和多个寄生单元连接，微处理器控制主地与寄生单元相连通；

微处理器能够检测天线接收到的信号强度，并根据信号强度控制切换单元选择一种寄生单元与主地的连接方式，使所选择的连接方式对应的寄生单元与馈电激励单元形成相应的天线辐射体进行信号的收发。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置多个寄生单元，在检测到天线接收信号的强度恶化时，通过合理的切换逻辑选择相应的寄生单元，完成天线在不同状态下的性能切换，从而保证可穿戴设备的天线一直工作在性能最优的状态；并通过选择与寄生单元对应的阻抗匹配电路对信号进行阻抗匹配处理，提高天线信号传输的稳定性，进一步优化天线性能，保证可穿戴设备使用的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的可穿戴设备的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的智能手表的整体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的智能手表的壳体内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的智能手表的控制电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的智能手表的控制流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

目前，智能手表越来越向着轻薄、小巧等方向发展，受限于智能手表的体积，在设计智能手表的天线系统时，通常只设计一根天线，一根天线很难兼顾不同佩戴状态。因此，智能手表设计完成后，天线性能是确定的，在不同的佩戴状态下天线性能不佳。

针对上述情况，本实用新型的整体设计思想为：在可穿戴设备中设置天线的多个寄生单元，在检测到天线接收信号的强度恶化时，通过合理的切换逻辑选择相应的寄生单元完成天线在不同状态下的性能切换，选择最优性能的天线供可穿戴设备的用户使用。

图1为本实用新型实施例提供的可穿戴设备的结构框图，图2为本实用新型实施例提供的智能手表的整体结构示意图,图3为本实用新型实施例提供的智能手表的壳体内部结构示意图。

如图1-3所示，该可穿戴设备，包括：壳体1、天线、微处理器3和切换单元4；

天线包括与信号源7连接的馈电激励单元21和多个寄生单元，参考图2中的第一寄生单元、第二寄生单元和第N寄生单元，N为大于2的自然数，多个寄生单元分别设置在壳体1的不同位置处；

微处理器3连接切换单元4，切换单元4还分别与主地和多个寄生单元连接，微处理器3控制主地与寄生单元相连通；

微处理器3能够检测天线接收到的信号强度，并根据信号强度控制切换单元4选择一种寄生单元与主地的连接方式，使所选择的连接方式对应的寄生单元与馈电激励单元21形成相应的天线辐射体进行信号的收发。

实际应用中，可利用微处理器的信号检测电路检测天线接收到射频信号的强度值，并存储在可穿戴设备本地的存储器中；本实施例中可以用RSSI(Received SignalStrength Indication，接收的信号强度指示)表示信号强度。

其中，微处理器3控制切换单元4选择寄生单元与主地的连接方式可以理解为：切换单元选择一个寄生单元与主地连接，则相应的，所选择的该寄生单元与馈电激励单元形成相应的天线辐射体；或者，切换单元选择多个寄生单元中两个以上的寄生单元与主地连接，则所选择的两个以上的寄生单元与馈电激励单元形成相应的天线辐射体；或者，切换单元未选择寄生单元与主地连接，则馈电激励单元作为天线辐射体进行信号的收发。

示例性地，若本实施例的可穿戴设备中设置三个寄生单元，则切换单元可以选择三个寄生单元中的任一个寄生单元与主地连接，此时有三种选择方式；切换单元也可以选择三个寄生单元中的任两个寄生单元与主地连接，此时有两种选择方式，切换单元还可以选择这三个寄生单元均与主地连接，此时有一种选择方式，当然，切换单元还可以不选择寄生单元与主地连接，此时有一种选择方式，共可形成八种天线辐射体。

需要说明的是，所形成的多种天线辐射体对应于多种射频性能，每种天线辐射体适用不同场景，从而达到定制化的设计天线性能的目的，使得可穿戴设备在各种使用场景下其天线性能最优。

本实施例通过在可穿戴设备的壳体的不同位置设置多个寄生单元，在微处理器检测到天线接收信号的强度恶化时，通过合理的切换逻辑选择相应的寄生单元，完成天线在不同状态下的性能切换，使可穿戴设备的天线一直工作在性能最优的状态。

本实施例为每种天线辐射设置对应的阻抗匹配电路，以进一步提高天线的工作性能。

在本实施例的一个实现方案中，该可穿戴设备还包括多个阻抗匹配电路，一个阻抗匹配电路对应于一种寄生单元与主地的连接方式，多个阻抗匹配电路分别与馈电激励单元的馈电点连接；切换单元4在微处理器3的控制下可与相应的阻抗匹配电路连接；

微处理器3在控制切换单元4选择一种寄生单元与主地的连接方式时，同时控制切换单元4选择对应的阻抗匹配电路与信号源连接，对接收到的信号或待发射的信号进行阻抗匹配处理。

实际应用中，微处理器3实时检测天线接收到的信号强度，比较当前信号强度与基准信号强度之间的差值；在当前信号强度与基准信号强度之间的差值达到设定阈值时，按照设定的控制策略控制切换单元4选择一种寄生单元与主地的连接方式。

示例性地，微处理器3设定切换单元选择寄生单元与主地的连接方式的选择顺序，其中当前的天线辐射体为第一种天线辐射体，对应第一种寄生单元与主地的连接方式；在当前信号强度与基准信号强度之间的差值达到设定阈值时，根据选择顺序控制切换单元4选择第二种寄生单元与主地的连接方式，使所选择的连接方式对应的寄生单元与馈电激励单元21形成第二种天线辐射体，同时控制对应的阻抗匹配电路连接在馈电激励单元21的馈电点和信号源7之间；检测第二种天线辐射体接收到的信号强度，并与基准信号强度进行比较，若小于基准信号强度，则控制切换单元4选择第三种寄生单元与主地的连接方式，并同时控制对应的阻抗匹配电路连接在馈电激励单元21的馈电点和信号源7之间；若不小于基准信号强度，判断切换单元4的选择次数是否达到设定值，若未达到设定值，则利用第二种天线辐射体接收到的信号强度更新基准信号强度，并控制切换单元4选择第三种寄生单元与主地的连接方式，同时控制对应的阻抗匹配电路连接在馈电激励单元21的馈电点和信号源7之间；若达到设定值，则继续以第二种天线辐射体进行信号的收发，并检测该第二种天线辐射体接收到的信号强度。

示例性的，切换单元4包括第一开关，该第一开关包括第一控制端、第一接地端和多个第一输出端；第一控制端与微处理器3连接，第一接地端与主地连接，每个第一输出端对应连接一个寄生单元22；微处理器3控制第一开关的接地端与相应的第一输出端口连接，实现相应的寄生单元与主地的连接。

切换单元4还包括第二开关，该第二开关包括第二控制端、第二信号端和多个第二输出端；第二控制端与微处理器3连接，第二信号端连接信号端，每个第二输出端与相应的阻抗匹配电路连接；微处理器3控制第二开关的第二信号端与相应的第二输出端连接，实现相应的阻抗匹配电路与信号源的连接。其中，第一开关和第二开关集成在一起，或者独立封装。

优选地，天线包括第一寄生单元和第二寄生单元，第一寄生单元设置在壳体外侧，第二寄生单元设置在壳体内侧。示例性地，如图4所示，第一寄生单元为环绕安装在可穿戴设备显示屏周围的环状结构，此时第一寄生单元可以为壳体的一部分，也可以为组装到壳体上的分离部件；第二寄生单元为安装在微处理器电路板的边角位置处，且远离显示屏的L型结构。

为便于理解本实用新型对可穿戴设备的控制过程，下面以对智能手表的控制为例进行说明。可以理解的是，本实用新型的可穿戴设备也可以为智能手环，智能眼镜等其他可穿戴设备。

理论上寄生单元为天线的一部分，合理地切换寄生单元形成不同的天线辐射体，天线性能就有可能得到提升，多个寄生单元提供了提升天线性能的可能，因此在实际应用中可以设置多个寄生单元。受限可穿戴设备的体积，优选地设置1～5个寄生单元，本实施例以设置两个寄生单元为例。

假设本实施例的智能手表共设置两个寄生单元，参考图2和图3，第一寄生单元221为环绕智能手表显示屏的环状结构，第二寄生单元222为设置在壳体1内部的L型结构，其中第一寄生单元221通过第一接地点223可控地与主地连接，第二寄生单元222通过第二接地点224可控地与主地连接；馈电激励单元21设置在壳体1内部，其馈电点211与四种阻抗匹配电路连接。

由于本实施例共设置了两个寄生单元，则可形成四种天线辐射体，相应的，本实施例设置四种阻抗匹配电路，每种阻抗匹配电路对应于一种天线辐射体。其中，图4中示出的四种阻抗匹配电路均为由电阻和电容构成的π型结构，每种阻抗匹配电路的电阻值和电容值可能互不相同。显然，在实际应用中，可根据需要设计每种阻抗匹配电路的电路结构，即每种阻抗匹配电路的元器件种类、元器件参数、元器件间的连接方式可根据需要进行设计，本实施例不做任何限制。

为便于描述，在天线辐射体仅由馈电激励单元21构成时，此时的天线辐射体对应第一阻抗匹配电路51，标记此时的天线辐射体对应于切换单元的选择方式1(即选择第一种寄生单元与主地的连接方式)；在天线辐射体由馈电激励单元21和第一寄生单元221构成时，此时的天线辐射体对应第二阻抗匹配电路52，标记此时的天线辐射体对应于选择方式2(即选择第二种寄生单元与主地的连接方式)；在天线辐射体由馈电激励单元21和第二寄生单元222构成时，此时的天线辐射体对应第三阻抗匹配电路53，标记此时的天线辐射体对应于选择方式3(即选择第三种寄生单元与主地的连接方式)；在天线辐射体由馈电激励单元21，第一寄生单元221和第二寄生单元222构成时，此时的天线辐射体对应第四阻抗匹配电路54，标记此时的天线辐射体对应于选择方式4(即选择第四种寄生单元与主地的连接方式)。

需要说明的是，图2和图3只是示例性示出各寄生单元，馈电激励单元的形状和位置，本实用新型各寄生单元的大小、形状、与馈电激励单元的距离等结构特征需要在设计天线时，根据天线的性能做具体调试。

示例性的，选择方式1对应的天线辐射体的射频性能适用于自由空间模式，即在自由空间模式下设计馈电激励单元21和第一阻抗匹配电路51；选择方式2～4则分别对应不同的使用场合，综合各种使用场合对天线辐射体的射频性能的要求设计第一寄生单元221、第二寄生单元222第二阻抗匹配电路52、第三阻抗匹配电路53和第四阻抗匹配电路54。如设计选择方式2对应于智能手表的手戴模式，选择方式3对应于智能手表的手戴且由另一只手操作显示屏的模式，选择方式4对应于智能手表的其他常用模式。

如图3和4所示，切换单元4包括第一开关41和第二开关42，第一开关41的第一控制端与微处理器3连接，第一接地端与主地连接，一个第一输出端连接第一寄生单元221的第一接地点223，另一个第一输出端连接第二寄生单元222的第二接地点224；第二开关42的第二控制端与微处理器3连接，第二信号端连接信号源7，其四个第二输出端分别与第一阻抗匹配电路51、第二阻抗匹配电路52、第三阻抗匹配电路53和第四阻抗匹配电路54连接，第一阻抗匹配电路51、第二阻抗匹配电路52、第三阻抗匹配电路53和第四阻抗匹配电路54均连接馈电激励单元21的馈电点211。

基于上述描述，假设切换单元4，即第一开关41和第二开关42的开关逻辑如下表所示：

上表中，微处理器3生成的控制命令由两字节构成，Com1表示第一字节值，Com2表示第二字节值，两个字节可组合形成四种命令内容。当然，在实际应用中，可以用其他方式表示控制名，上表仅做参考。其中，微处理器3发送给第一开关41和第二开关42的命令可以相同，也可以不同。

假设当前智能手表的天线工作在选择方式1下，即第一种天线辐射体仅由馈电激励单元21构成，第一开关41未将第一寄生单元221和第二寄生单元222与主地接通，而第二开关42将信号源7与第一阻抗匹配电路51接通；微处理器3设定的切换单元选择寄生单元与主地的连接方式的选择顺序为：选择方式2，选择方式3和选择方式4。此时，智能手表的微处理器3按照图5所示的控制方式控制智能手表。

如图5所示，智能手表的控制过程如下：

S500，微处理器检测接收信号的强度值。

即利用由馈电激励单元21构成的第一种天线辐射体接收信号，检测该接收信号的强度值，假设该接收信号的强度值为RSSI1。

S501，判断接收信号的强度值是否恶化，若未恶化，执行步骤S502，否恶化，则执行步骤S503。

即判断接收信号的强度值RSSI1与基准信号强度值RSSI_Ref的差值△RSSI是否达到设定阈值，如△RSSI是否大于5dB，若大于执行步骤S503，否则执行步骤S502。

S502，微处理器控制天线继续当前的天线辐射体接收信号，并返回步骤S500，使微处理器检测下一时刻接收信号的强度值。

S503，微处理器控制第一开关选择下一种寄生单元与主地连接，同时控制第二开关选择对应的阻抗匹配电路连接在馈电激励单元的馈电点和信号源之间，并执行步骤S504。

假设此前微处理器控制第一开关选择未选择第一寄生单元和第二寄生单元与主地连接，则微处理器此时需控制第一开关选择第一寄生单元与主地连接，并控制第二开关选择第二阻抗匹配电路连接在馈电激励单元的馈电点和信号源之间。

S504，微处理器检测新形成的天线辐射体接收信号的强度值RSSI2，并执行步骤S505。

即微处理器检测形成的第二种天线辐射体接收信号的强度值RSSI2。

S505，判断接收信号的强度值RSSI2是否大于接收信号的强度值RSSI1，若大于，则执行步骤S506，否则执行步骤S503，使微处理器控制第一开关断开第一寄生单元与主地的连接，并选择第二寄生单元与主地连接，同时控制第二开关选择第三阻抗匹配电路连接在馈电激励单元的馈电点和信号源之间。

S506，判断切换单元的选择次数是否达到三次，若达到，则执行步骤S502，继续以馈电激励单元和第一寄生单元形成的天线辐射体接收信号；否则，执行步骤S507。

判断切换单元的选择次数是否达到三次，可以理解为判断第一开关或第二开关的控制次数是否达到三次。

S507，利用接收信号的强度值RSSI2更新基准信号强度值RSSI_Ref，并返回步骤S503，使微处理器控制第一开关断开第一寄生单元与主地的连接，并选择第二寄生单元与主地连接，同时控制第二开关选择第三阻抗匹配电路连接在馈电激励单元的馈电点和信号源之间。

由上，基于步骤S500～S507实现了微处理器对智能手表的控制，使智能手表的天线一直以最优性能工作。

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括壳体、天线、微处理器和切换单元；

所述天线包括与信号源相连接的馈电激励单元和多个寄生单元，所述多个寄生单元分别设置在壳体的不同位置处；

所述微处理器连接所述切换单元，切换单元还分别与主地和多个寄生单元连接，微处理器控制主地与寄生单元相连通；

所述微处理器检测天线接收到的信号强度，并根据信号强度控制切换单元选择一种寄生单元与主地的连接方式，使所选择的连接方式对应的寄生单元与所述馈电激励单元形成相应的天线辐射体进行信号的收发。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，该可穿戴设备还包括多个阻抗匹配电路，一个阻抗匹配电路对应于一种寄生单元与主地的连接方式，所述多个阻抗匹配电路分别与所述馈电激励单元的馈电点连接；

所述切换单元在所述微处理器的控制下与相应的阻抗匹配电路连接；

所述微处理器在控制所述切换单元选择一种寄生单元与主地的连接方式时，同时控制所述切换单元选择相应的阻抗匹配电路与所述信号源连接，对接收到的信号或待发射的信号进行阻抗匹配处理。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述切换单元包括第一开关，所述第一开关包括第一控制端、第一接地端和多个第一输出端；

所述第一控制端与所述微处理器连接，所述第一接地端与所述主地连接，每个第一输出端对应连接一个寄生单元；

所述微处理器控制第一开关的第一接地端与相应的第一输出端连接，实现相应的寄生单元与主地的连接。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述切换单元还包括第二开关，所述第二开关包括第二控制端、第二信号端和多个第二输出端；

所述第二控制端与所述微处理器连接，所述第二信号端连接所述信号源，每个第二输出端与相应的阻抗匹配电路连接；

所述微处理器控制第二开关的第二信号端与相应的第二输出端连接，实现相应的阻抗匹配电路与信号源的连接。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关集成在一起，或者独立封装。

6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述微处理器包括信号检测电路，所述信号检测电路检测天线接收到的射频信号的强度值。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线包括第一寄生单元和第二寄生单元，所述第一寄生单元设置在壳体外侧，所述第二寄生单元设置在壳体内侧。

8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述第一寄生单元为环绕安装在可穿戴设备显示屏外侧的环状结构，所述第二寄生单元为安装在微处理器电路板的边角位置处，且远离所述显示屏的L型结构。

9.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述第一寄生单元为所述壳体的一部分，或为组装到壳体上的分离部件。

10.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括智能手表，智能手环和智能眼镜。