CN219498179U - 可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电子设备领域，具体提供了一种可穿戴设备，包括壳体，天线结构的辐射体设于壳体，壳体上设有朝向远离壳体方向延伸的连接部，耦合激发单元靠近辐射体且与辐射体间隔设置，耦合激发单元包括设于壳体的第一耦合枝节以及设于连接部的第二耦合枝节，电路板与耦合激发单元电性连接。本公开实施方式中，利用耦合激发单元与环形辐射体的耦合形成圆极化天线，无需电路板与环形辐射体直接电连接，从而使得可穿戴设备的设计更加灵活。而且，耦合激发单元不仅包括与环形辐射体耦合的第一耦合枝节，还包括设于设备壳体外部的第二耦合枝节，由于第二耦合枝节远离设备本体从而具有更好的净空环境，提高天线性能和辐射效率。

Description

可穿戴设备

技术领域

本公开涉及电子设备领域，具体涉及一种可穿戴设备。

背景技术

随着智能可穿戴设备的发展，卫星定位已经成为其最主要的功能之一，为了实现卫星定位和轨迹记录的目的，卫星定位天线是必不可少的。为了增强卫星到地面的传输效率(例如增强穿透能力和覆盖面积等)，卫星向地面的发射天线一般采用右旋圆极化的形式，同样，为了增强定位天线的接收能力，设备的接收天线也应当采用与发射天线旋转方向相同的圆极化天线。

然而，相关技术中，可穿戴设备受限于体积或工业设计，难以实现圆极化天线，而是普遍采用线极化天线，这就导致设备的卫星定位性能较差。然而，和传统的线极化接收天线相比，圆极化接收天线不仅可以把接收到的卫星信号强度提升一倍，而且还可以有效地减小由高楼及地面产生的多径干扰，以达到精准定位的目的。因此从天线的角度看，如何设计出适用于可穿戴设备的圆极化卫星定位天线将是业界亟待解决的问题。

实用新型内容

为提高可穿戴设备的天线性能，本公开实施方式提供了一种具有圆极化天线的可穿戴设备，包括：

壳体，所述壳体上设置有天线结构的辐射体；

连接部，所述连接部设置于所述壳体外侧且朝向远离所述壳体的方向延伸，所述连接部用于连接穿戴部件；

耦合激发单元，所述耦合激发单元靠近所述辐射体且与所述辐射体间隔设置，所述耦合激发单元包括设于所述壳体的第一耦合枝节以及设于所述连接部的第二耦合枝节；以及

电路板，与所述耦合激发单元电性连接。

在一些实施方式中，所述第一耦合枝节和所述第二耦合枝节接触连接，所述第二耦合枝节通过所述第一耦合枝节电性连接所述电路板。

在一些实施方式中，所述第一耦合枝节包括与所述连接部对应的对应部分和延伸部分，所述延伸部分沿着壳体周边的方向从所述对应部分的至少一端向外延伸。

在一些实施方式中，所述第一耦合枝节的所述对应部分通过馈电端子与所述电路板的射频电路连接，并通过接地端子与所述电路板的参考地连接，所述接地端子包括调谐元件。

在一些实施方式中，所述壳体包括环绕围合而成的中框以及连接于所述中框一侧端面的底壳，所述第一耦合枝节设于所述中框，所述辐射体设于所述中框远离所述底壳的一侧端面。

在一些实施方式中，所述连接部包括第一表耳、第二表耳以及连接所述第一表耳和所述第二表耳的横梁；

所述第二耦合枝节包括：设于所述横梁和所述第一表耳的第一枝节，以及设于所述横梁和所述第二表耳的第二枝节。

在一些实施方式中，所述连接部还包括生耳转轴，所述生耳转轴的两端分别与所述第一表耳和所述第二表耳连接，所述生耳转轴用于连接所述穿戴部件；

所述第一枝节和所述第二枝节位于所述横梁中的部分与所述生耳转轴之间设置有绝缘部件。

在一些实施方式中，所述可穿戴设备包括环形的面框和屏幕组件，所述屏幕组件设于所述中框远离所述底壳的一侧端面上，所述面框设于所述屏幕组件的显示区域外围，所述面框的至少一部分形成所述辐射体。

在一些实施方式中，所述面框为金属材质，所述面框形成所述辐射体。

在一些实施方式中，所述面框包括本体和所述辐射体，所述本体为非金属材质，所述辐射体设于所述本体的表面。

在一些实施方式中，所述面框包括本体和所述辐射体，所述本体为非金属材质，所述辐射体内嵌于所述本体内部。

在一些实施方式中，所述辐射体包括一个或多个环形的子辐射体。

在一些实施方式中，所述天线结构的天线工作频段包括卫星定位GPS的L1频段、L5频段以及短距离通信频段。

本公开实施方式的可穿戴设备，包括壳体，天线结构的辐射体设于壳体，壳体上设有朝向远离壳体方向延伸的连接部，耦合激发单元靠近辐射体且与辐射体间隔设置，耦合激发单元包括设于壳体的第一耦合枝节以及设于连接部的第二耦合枝节，电路板与耦合激发单元电性连接。本公开实施方式中，利用耦合激发单元与环形辐射体的电磁耦合形成圆极化天线，无需电路板与环形辐射体直接电连接，从而使得可穿戴设备的设计更加灵活。而且，耦合激发单元不仅包括与环形辐射体耦合的第一耦合枝节，还包括设于设备壳体外部的第二耦合枝节，由于第二耦合枝节远离设备本体从而具有更好的净空环境，提高天线性能和辐射效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1是根据本公开一些实施方式中可穿戴设备的圆极化天线简化结构示意图。

图2是根据本公开一些实施方式中可穿戴设备为智能手表的示意图。

图3是根据本公开一些实施方式中可穿戴设备的表头结构示意图。

图4是根据本公开一些实施方式中圆极化天线的结构示意图。

图5是根据本公开一些实施方式中圆极化天线的结构示意图。

图6是根据本公开一些实施方式中可穿戴设备的面框的结构爆炸图。

图7是根据本公开一些实施方式中可穿戴设备的面框的局部剖面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

随着智能可穿戴设备的发展，卫星定位已经成为其最主要的功能之一，为了实现卫星定位和轨迹记录的目的，卫星定位天线是其必不可少的。为了增强卫星到地面的传输效率(例如增强穿透能力和覆盖面积等)，卫星向地面的发射天线一般采用右旋圆极化的形式，同样，为了增强定位天线的接收能力，设备的接收天线也应当采用与发射天线旋转方向相同的右旋圆极化天线。

圆极化天线的主要优点是，在天线效率相当的情况下地面设备接收到的卫星信号强度有3dB(也即一倍)左右的提升，同时还能增强卫星定位系统的抑制雨雾干扰和抗多径反射的作用，进而可以得到更精确的定位信息和运动轨迹。

然而，相关技术中，可穿戴设备受限于体积或工业设计，难以实现圆极化天线，而是普遍采用线极化天线，这就导致设备的卫星定位性能较差，特别是在树荫或存在高楼等多径反射的情形下。因此从天线的角度看，如何设计出适用于可穿戴设备的圆极化卫星定位天线将是业界亟待解决的问题。

相关技术中，例如参见本案发明人在中国专利申请CN111916898A和CN112003006A中对于圆极化天线的说明，可穿戴设备等小型电子设备的圆极化天线可以通过对环形辐射体直接馈电并通过一个或多个调谐元件(例如电容和/或电感)接地产生旋转的电流来实现。此外，通过对施加电感或电容的回地位置以及电感或电容值的调整来对圆极化天线的谐振频率进行调整，以实现天线系统所需的谐振频率。

在本公开实施方式中，天线辐射体的自谐振频率，是指天线辐射体本身固有的谐振频率，由天线辐射体的有效尺寸或有效周长决定；也即天线系统在未施加调谐元件前的谐振频率为自谐振频率。一般地，环形辐射体的有效尺寸或周长越大，其自谐振频率越低，辐射体的有效尺寸或周长越小，其自谐振频率越高。辐射体的有效尺寸除了和其物理尺寸有关外，还和辐射体周围的物体有关，比如屏幕组件(包括玻璃盖板和显示及触摸部分等)对辐射体的有效尺寸就有较大的影响。此外，由于耦合效应的存在，电路板的形状以及其与辐射体之间的距离也将影响辐射体的有效尺寸。本领域技术人员对此可以理解，本公开不再赘述。

在上述专利中，可穿戴设备的圆极化天线均是通过对环形辐射体直接馈电实现的，也即，需要电路板与环形辐射体直接进行电连接。然而，可穿戴设备内部空间有限，为实现电路板与位于手表的上表面的环形辐射体的直接电连接同时兼顾防水结构的设计，无疑会影响设备结构和尺寸，为设计带来困难。

基于上述存在的缺陷，本公开实施方式提供了一种可穿戴设备，旨在利用电磁耦合原理实现圆极化天线，环形辐射体无需与电路板进行直接电连接，提高圆极化天线设计的自由度。

另外，对于智能手表等可穿戴设备而言，本公开实施方式中，通过将天线耦合枝节延伸到外部，可以在具有更大天线尺寸的同时降低电磁干扰，获得更好的净空环境，提高天线辐射性能。

为便于理解本公开实施方式，下文中将以可穿戴设备为智能手表为例，对可穿戴设备及其天线系统的结构和原理进行说明。但是本领域技术人员应当理解，本公开所述的可穿戴设备并不局限于智能手表，还可以是其他任何适于实施的设备类型，例如手环、定位器等，本公开对此不作限制。

首先，对本公开实施方式的可穿戴设备中圆极化天线实现方式的原理进行说明，图1示出了本公开实施方式中具有简化或最基本部件的可穿戴设备的圆极化天线的示意图。

如图1所示，在该简化的可穿戴设备结构中只包括了实现圆极化天线的三个必要部件：电路板10、辐射体20以及激发单元。

电路板10可以为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)，其作为设备的主板，通过在电路板10上设置各个电路模块实现对应的功能。或者，电路板10也可以为其他类型，例如，FPC(Flexible Printed Circuit，柔性印刷板)等，本公开对此不做限定。

对于天线系统，电路板10上设有射频电路，射频电路可以是例如射频IC(integrated circuit，集成电路)芯片，射频电路作为天线的激发源，用于为辐射体进行馈电。电路板10还包括参考地，参考地是指天线系统的GND(Ground)，作为天线系统的零电位平面，其通常为电路板的铜层，本公开下文所述的“接地”即为与电路板10的参考地电连接。

本公开实施方式中，圆极化天线的辐射体20为环形结构，其可以作为可穿戴设备的外壳。例如一个示例中，部分智能手表的正面设置有一圈金属材质的装饰面框，从而该装饰面框即可作为本公开所述的环形辐射体20。本公开下文进行具体说明。

另外可以理解，基于圆极化天线原理可知，本公开对于辐射体20的环形结构的具体形状无需限制，其可以是例如圆环、矩形环、菱形环或者其他形状的环形结构均可，本公开不再赘述。

结合前述专利申请CN111916898A和CN112003006A中说明可知，通过对环形的辐射体20直接馈电并施加电感或电容回地可以形成圆极化天线。而本公开实施方式中，辐射体20与电路板10之间则无需直接进行电连接，而是通过耦合激发单元与辐射体20的电磁耦合效应，使得辐射体20可以激发出圆极化波，实现圆极化天线。

结合图1所示，本公开示例中，耦合激发单元设于电路板20与辐射体20之间，耦合激发单元至少包括与辐射体20靠近耦合的耦合枝节30。可以理解，耦合是指两个元件不直接接触，若其中一元件的电流或电压发生变化，会影响到另一元件的电性变化，耦合的作用就是把其中一元件的能量输送到另一元件中。例如本公开图1示例中，耦合枝节30与辐射体20靠近但无电接触，当耦合枝节30中出现电流变化时，即可通过电磁耦合效应在辐射体20上感应出电流。

本公开的一个实施方式中，耦合激发单元的耦合枝节30需要与电路板10进行电性连接，也即，耦合枝节30的一端连接电路板10的参考地(GND)，与此同时，耦合枝节30还需要连接电路板10的射频电路，从而射频馈电电路可以为耦合枝节进行馈电。

如图1所示，耦合枝节30通过馈电和接地，与电路板10形成类似IFA天线的激发结构，同时耦合枝节30与辐射体20之间相互靠近，但不直接接触，从而耦合枝节30与辐射体20形成电磁耦合效果，基于电磁感应原理，耦合枝节30中的电流分布将会牵引环形的辐射体20中出现旋转电流，进而使得辐射体20产生圆极化谐振，实现圆极化天线。对于圆极化天线的基本原理，本领域技术人员参照前述给出的相关技术专利即可理解，本公开实施方式不再赘述。

通过上述可知，本公开实施方式中，通过耦合激发单元与辐射体20的耦合，实现辐射体20在与电路板10无直接电连接的情况下形成圆极化天线，从而使得可穿戴设备的结构设计自由度更高。例如，可穿戴设备壳体上无需开设用于电连接的结构，设备防尘防水性能更好。又例如，激发单元在壳体内部位置限制更少，从而设备内部空间设计更加简单方便。

在理解了本公开上述圆极化天线的基础上，下面对本公开实施方式的可穿戴设备进行说明。

在一些实施方式中，本公开示例的可穿戴设备包括壳体，壳体上设置有天线结构的辐射体，该辐射体即可作为可穿戴设备天线系统的辐射体，也即图1示例的天线系统中的环形辐射体20。

在可穿戴设备的壳体上设有连接部，连接部位于壳体外侧且朝向远离壳体的方向延伸，连接部用于连接穿戴部件。例如以智能手表为例，手表需要通过腕带佩戴在人体手腕上，为实现手表与腕带的连接，在手表的外壳上往往设置有表耳结构。在本公开实施方式中，所述连接部即包括表耳结构，连接部所连接的穿戴部件即可为手表的腕带。

本公开实施方式中，可穿戴设备的天线系统包括耦合激发单元，耦合激发单元包括第一耦合枝节和第二耦合枝节。结合图1所示的天线结构可知，耦合激发单元需要与辐射体20靠近耦合，本公开一些实施方式中，耦合激发单元包括两个部分，一部分是设于壳体中的第一耦合枝节，另一部分是设于连接部的第二耦合枝节。第一耦合枝节与第二耦合枝节电性连接，例如一个示例中，第一耦合枝节与第二耦合枝节可以接触形成一体式结构。

可穿戴设备还包括电路板，电路板可以是可穿戴设备的主板，电路板上设有与天线系统相关的射频电路，从而耦合激发单元与电路板电性连接，通过对耦合激发单元馈电，基于图1所示的耦合原理，使得辐射体形成圆极化天线。

为便于对本公开可穿戴设备的理解，下面将以可穿戴设备为智能手表为例，结合附图对本公开实施方式进行说明。

如图2所示，在一些实施方式中，本公开示例的智能手表包括表头100和腕带900。表头100是指手表的主体部分，其包括壳体和集成于壳体内部的各种电气元件及硬件结构，智能手表的表头100的正面为屏幕，用于显示手表相关的界面，背面一般为兼容生理检测功能的底壳，生理检测可以包括心率检测、血氧饱和度检测等。

为实现将表头100绑设佩戴在人体手腕上，表头100需要连接腕带900，一般在表头100的上下两端的壳体外侧设置相应的连接部，腕带900通过该连接部与表头100连接，从而可以通过腕带900将手表佩戴在腕部。

为清晰显示本公开实施方式中的表头100结构，图3中将腕带900进行隐藏，下面结合图3对本公开实施方式表头100的具体结构进行说明。

如图3中(a)所示，表头100包括绝缘材质的壳体110，壳体110是指表头100的外壳结构，在一些实施方式中，壳体110包括围合一圈形成表头100侧面结构的中框111，以及连接于中框111底部端面、形成表头100底面结构的底壳112，从而中框111和底壳112形成一个腔体结构，腔体结构的内部即可承载诸如电路板、振动发达、电池等各类电气元件。

中框111的顶部端面用于装配屏幕组件120，屏幕组件120是指手表的显示模组，通过屏幕组件120可以显示手表的相关界面，并提供与用户进行交互的人机交互界面。本公开实施方式中，屏幕组件120可以是任何适于实施的屏幕类型，例如LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示)显示屏、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机自发光半导体)显示屏等，本公开对此不作限制。

在本公开实施方式中，在屏幕组件120的显示区域外围，设置有一圈环形金属材质的面框130，参见图3所示，面框130位于手表的正面外围一圈。本公开实施方式中，将利用环形金属材质的面框130作为圆极化天线的辐射体，并通过耦合激发单元与面框130的耦合来实现圆极化天线。结合图1所示可知，为实现对面框130的耦合激发，圆极化天线还需要能够与面框130耦合的耦合激发单元，本公开的一个实施方式中，即可将耦合激发单元设置在手表的壳体110中，下文具体进行说明。

如图3中所示，壳体110用来与腕带900连接的连接部包括表耳140和横梁160。表耳140是指成型于壳体110的中框111外表面，并且朝向远离壳体110的外侧延伸的凸出结构，可以理解，为实现壳体110与腕带900的连接，表耳140的数量包括至少两个。

例如图3示例中，在表头100的上侧(12点位置)和下侧(6点位置)各设置有两个表耳140，即第一表耳和第二表耳，下面以下侧(6点位置)的表耳结构为例进行说明。两个表耳140从中框111外表面朝向同一侧延伸，从而延伸出来的两个表耳140即具有两个相对的表面。

在一些实施例中，如图3示例中，连接部还可以包括用于连接穿戴部件的生耳转轴150，例如，可以在两个表耳140的相对表面上开设生耳孔，生耳转轴150的两端分别伸入生耳孔，实现腕带900与表头100的装配。

值得说明的是，本公开实施方式中，在两个平行延伸的表耳140的延伸端部设置有横梁160，横梁160的两端分别与两个表耳140连接，也即通过横梁160可以将两个表耳140连接起来。

参见图3中(b)所示，横梁160可以与生耳转轴150间隔设置且彼此绝缘。例如，横梁160可以位于生耳转轴150的上方，横梁160可以起到对生耳转轴150的遮挡作用，从而在生耳转轴150上装配腕带900之后，也可以对连接位置起到一定的保护作用，提高腕带900的连接稳定性。

本公开实施方式中，上述的中框111、表耳140以及横梁160均为非金属材质，其可以为一体式成型结构，也可以是分体式结构。例如一个示例中，中框111、表耳140以及横梁160采用塑胶材质注塑为一体式结构；例如另一个示例中，中框111和表耳140采用塑胶材质注塑为一体式结构，而横梁160采用分体式结构，横梁160可以通过卡扣、胶接等方式与表耳140固定连接。本公开对此不作限制。

在理解上述可穿戴设备的结构之后，对于可穿戴设备的圆极化天线的耦合激发单元，为了实现与面框130的电磁耦合以及天线性能的提升，耦合激发单元的辐射枝节将包括两个部分，分别为设于壳体且与面框130靠近耦合的第一耦合枝节，以及设于连接部的第二耦合枝节。在一些实施方式中，第一耦合枝节和第二耦合枝节接触连接，例如图4示例中，第一耦合枝节与第二耦合枝节为一体式结构。

可以理解，例如图3示例中，壳体110包括手表的中框111和底壳112，为了实现与面框130的靠近耦合，第一耦合枝节可设置于中框111。连接部包括手表的表耳140和横梁160，第二耦合枝节可设置于表耳140，或者进一步设置于横梁160。

结合前述图1所示的圆极化天线原理可知，第一耦合枝节用于与面框130耦合，并对其馈电和接地之后基于耦合效应使得面框130产生圆极化谐振，实现圆极化天线。而第二耦合枝节将位于手表的壳体110外部，从而远离手表内部的电气元件，天线的净空环境将更好，从而提高天线辐射性能。

图4示出了本公开一些实施方式中圆极化天线的结构示意图，为了清晰显示耦合激发单元结构，图4中对面框130进行了隐藏。

在图4示例中，为便于清晰显示耦合激发单元结构及位置关系，图4的(a)中将壳体和连接部利用虚线表示，而电路板200和耦合激发单元进行加粗显示。在图4的(b)中，将壳体和连接部全部隐藏，仅显示电路板200和耦合激发单元。

如图4中(a)所示，圆极化天线包括电路板200和耦合激发单元，电路板200可以参照前述图1所述的电路板10，本公开对此不再赘述。耦合激发单元包括至少两个部分，以及设于壳体111且与面框130靠近耦合的第一耦合枝节，以及设于连接部的第二耦合枝节。参见图4中(b)所示，第二耦合枝节包括第一枝节P1和第二枝节P2，第一耦合枝节包括第三枝节P3和第四枝节P4。

对于第一耦合枝节，其第三枝节P3包括对应连接部位置的对应部分，第四枝节P4包括从第三枝节P3一端沿着中框111圆周方向延伸的延伸部分。本公开实施方式中，第一耦合枝节的对应部分与延伸部分，可以是一体式结构，也可以是分体式连接结构，本公开对此不作限制。

结合前述图1所述的圆极化天线原理可知，对于第三枝节P3，通过对第三枝节P3进行接地和馈电形成耦合激发单元，在第三枝节P3与面框130电磁耦合的情况下，即可形成耦合式的圆极化天线。

在图4示例中，第三枝节P3的一端连接电路板200上的参考地(GND)，同时在第三枝节P3的馈电点K位置处连接电路板200的射频电路，从而第三枝节P3形成类似IFA天线的耦合激发单元结构，通过第三枝节P3与面框130的耦合效应，在面框130中产生环形的旋转电流，进而形成圆极化天线。

值得说明的是，在图4示例中，第一耦合枝节进一步还包括第四枝节P4，第四枝节P4与第三枝节P3的第一端连接，也即第四枝节P4在第三枝节P3的接地端与第三枝节P3连接，第四枝节P4同样与面框130电磁耦合。

第四枝节P4的作用等效于将第三枝节P3在接地端进行延长，从而可以对第三枝节P3的电流起到调节作用，进而可以影响面框130中的耦合电流，实现对圆极化天线谐振频率的调节。同时，由于第四枝节P4等效于增大了耦合枝节与面框130的耦合面积，从而提高耦合效果，使得天线辐射性能可以有一定程度的提高。

换言之，第四枝节P4的作用是对圆极化天线谐振频率的调节及性能优化，其本身并不影响圆极化的产生与否，因此本领域技术人员可以理解，第四枝节P4是可选的而非必须的，也即第一耦合枝节仅包括第三枝节P3同样可以实现圆极化天线，本公开对此不再赘述。

继续参照图4所示，第二耦合枝节包括的第一枝节P1和第二枝节P2，分别设于表耳。例如对于图4中左侧表耳140，第一枝节P1从表耳140的根部延伸到端部，并且通过弯折之后继续延伸至横梁160；而对于图4中右侧表耳140，第二枝节P2从表耳140的根部延伸至端部，并且通过弯折之后继续延伸至横梁160。同时结合图3可以看到，由于横梁160与生耳转轴150间隔设置，因此在生耳转轴150装配之后，第一枝节P1和第二枝节P2位于横梁160中的部分同样与生耳转轴150间隔设置。

在本示例中，第一枝节P1在耦合枝节的中部与第三枝节P3连接，第二枝节P2在耦合枝节的端部与第三枝节P3连接。在一些实施方式中，第一枝节P1、第二枝节P2、第三枝节P3以及第四枝节P4可以采用金属材料一体成型，也可以分体式成型后焊接为一体，本公开对此不作限制。

在一些实施方式中，对于耦合激发单元与设备壳体和连接部的装配方式，可以在壳体与连接部注塑成型的过程中，将耦合激发单元的各个枝节注塑在内部。而且为提高各个枝节在壳体和连接部内的牢固性，可以在枝节上设置一定数量的凹凸结构，从而在注塑成型之后，这些凹凸结构即可形成稳定的卡合结构，提高装配牢固性。这些本领域技术人员基于相关技术的注塑工艺毫无疑问可以理解并充分实现，本公开对此不再赘述。

对于天线设计调谐匹配，前述说明了第四枝节P4对天线谐振频率的影响，在第三枝节P3进一步连接第一枝节P1和第二枝节P2之后，由于第一枝节P1和第二枝节P2对电长度的改变，同样会对圆极化天线的谐振频率产生一定程度的影响，但是对第一枝节P1和第二枝节P2长度调整还可以得到其它频段如蓝牙的谐振等。本公开实施方式中，可以在各个枝节连接装配之后，还可以利用射频电路的匹配功能，对天线系统进行阻抗匹配，调节有效电长度，进而将天线的谐振频率匹配至所有的目标频率。

可以理解，对于内部堆叠程度很高的可穿戴设备而言，设备内部空间的净空环境较为恶劣，因此本公开实施方式中，利用第二耦合枝节将激发单元的部分枝节延伸至设备外部，远离设备内部的诸如屏幕、电路板等具有信号屏蔽作用的元器件，从而可以有效提高天线辐射性能，提高天线效率。

在一些实施方式中，本公开可穿戴设备的圆极化天线的谐振频率可以包括卫星定位GPS天线的L1频段，也即目标工作频率为包括1.575GHz的频段，由于本公开实施方式天线为右旋圆极化天线，从而具有更好的卫星定位效果和定位精度。

在另一些实施方式中，在实现GPS L1圆极化天线的基础上，还可以在耦合激发单元中进一步融合更多的天线频段，实现多频段的天线系统。例如在图4示例中，可以通过耦合激发单元与面框130的耦合效应产生GPS L1频段的圆极化谐振，同时，可以通过调整第一枝节P1和第二枝节P2的长度以及电路匹配利用激发单元形成包括但不限于GPS L5频段以及用于短距离通信蓝牙(2.4GHz)频段的谐振，也即，实现GPS L1和L5的双频频段及蓝牙频段的融合。对此，本领域技术人员参照相关技术毫无疑问可以理解并充分实施，本公开不再赘述。

通过上述可以看到，本公开实施方式中，利用耦合激发单元与辐射体的耦合形成圆极化天线，无需电路板与辐射体直接电连接，从而可穿戴设备的设计将更加灵活。而且，耦合激发单元不仅包括与辐射体耦合的第一耦合枝节，还包括设于设备壳体外部的第二耦合枝节，由于第二耦合枝节远离设备本体从而具有更好的净空环境，提高天线性能和辐射效率。另外，通过多频段天线的融合，实现双频GPS天线和蓝牙天线，提高可穿戴设备的定位效率和精度，同时减小天线系统对设备空间的占用，设备设计更加灵活。

在上述实施方式中，利用耦合激发单元与辐射体耦合实现圆极化天线，通过进一步研究发现，在上文实施方式的圆极化天线中，本质上与发明人在专利CN111916898A中提出的“对环形辐射体直接馈电并通过电容回地”相类似。换言之，上述实施方式方案仅适用于辐射体的自谐振频率大于目标频率的情况，通过上述耦合激发单元的耦合可以降低辐射体的自谐振频率。

举例来说，以GPS卫星定位天线L1频段的1.575GHz为例，若辐射体的自谐振频率F0大于1.575GHz，比如F0＝1.65GHz，可以通过上述的耦合方案来增加辐射体的有效电长度，将辐射体的谐振频率由1.65GHz降低至1.575GHz，实现GPS L1圆极化天线。但是，若辐射体的自谐振频率F0＝1.4GHz，其自谐振频率F0本身已经小于1.575GHz，利用上述实施方式的耦合激发单元来增加辐射体有效电长度之后，辐射体的谐振频率只会比1.4GHz更小，无法实现GPS L1圆极化天线。

因此，本公开实施方式中，对于耦合激发单元的接地端，还可以通过调谐元件接地，实现对辐射体谐振频率的高频方向或低频方向调节，进一步提高可穿戴设备的灵活性。

对于上述图4实施方式，耦合激发单元的第三枝节P3在接地点GND位置直接接地，对于面框130产生的圆极化天线的谐振而言，其等效于面框130的有效电长度被增大，从而产生的圆极化谐振频率将小于面框130的自谐振频率。从而该实施方式可以适用于自谐振频率较大的辐射体，也即适于在有效物理尺寸较小的手表中实现。

在图4实施方式的基础上，若第一耦合枝节在接地点GND位置通过电感接地，根据在先申请专利CN111916898A的原理可知，由于交流电路中电感两端的电流滞后于电压，因此第一耦合枝节中的电流方向将与面框130中的电流方向相反，从而两个电流的耦合叠加将使得面框130的有效电长度被减小，从而产生的圆极化谐振频率将被增大，也即谐振频率将大于自谐振频率F0。

例如前文示例中，仍以GPS卫星定位天线L1频段的1.575GHz为例。在一些示例中，若手表面框130的有效物理尺寸较大，其自谐振频率F0＝1.4GHz，则耦合激发单元中的调谐元件则可以选择电感，也即利用电感接地，从而减小面框130的有效电长度，使得谐振频率由1.4GHz增大至1.575GHz，实现GPS L1圆极化天线。

另外，本领域技术人员可以理解，在前述专利申请CN111916898A和CN112003006A中已经详细说明了圆极化天线可以采用多个接地端子组合实现，如多个接地端子可以同时采用电感，也能实现圆极化。

上述结论同样适用于本公开实施方式的耦合式圆极化天线，例如图5示出了本公开一些实施方式中圆极化天线的天线结构。参见图5所示，在本示例中，耦合激发单元包括两个接地端子，分别为接地端子GND1和接地端子GND2，接地端子GND1和GND2均采用电感接地，从而根据前述原理可知，圆极化谐振频率将被增大，从而适用于物理尺寸较大的面框130。

另外，对于圆极化旋转方向以及接地位置之间的关系、调谐元件的电感值的选取，本领域技术人员参照前述给出的相关技术毫无疑问可以理解并充分实现，本公开对此不再赘述。特别，如果在GND1或GND2处所需要的电感值小于0.5nH时，也可以采用直接回地的方式来代替上述感值很小的电感元件。

在一些实施方式中，参见图4中(a)所示，对于智能手表而言，为实现与腕带900的连接，壳体上侧(12点位置)和下侧(6点位置)一般均设有连接部，连接部包括表耳和横梁。因此，除了可以在下方连接部设置第二耦合枝节之外，还可以在壳体上方连接部同样设置第二耦合枝节。例如图5所示，可以在对应上方连接部设置第五枝节P5，第五枝节P5由上方左侧表耳140的根部延伸至端部并且弯折之后延伸至上方横梁，其原理与前述相同，本公开对此不再赘述。

通过上述可知，本公开实施方式中，由于辐射体与其他电气元件之间无需直接电连接，从而可穿戴设备的设计将更加灵活，而且，耦合激发单元通过调谐元件接地，既可以适用于自谐振频率较大(也即有效物理尺寸较小)的辐射体，也可以适用于自谐振频率较小(也即有效物理尺寸较大)的辐射体，天线设计具有更好的实用性和灵活性。

在上文所述的实施方式中，用于形成圆极化天线辐射体的部分为整个面框130，也即面框130采用金属导电材料制成，从而将整个面框130作为圆极化天线的辐射体。而在另一些实施方式中，面框130的主体也可以采用绝缘材料制成，通过LDS(Laser-Direct-Structuring，激光直接成型)或PDS(Printed-Direct-Structuring，印刷直接成型)工艺在面框130的表面形成金属材质的辐射体。

例如图6中示出了本公开一些实施方式中面框130的结构，如图6所示，面框130包括本体131、辐射体132以及玻璃盖板133。本体131采用绝缘材质制成，例如本体131为塑胶材质。辐射体132为导电材质制成的环形结构。通过玻璃盖板133与本体131的装配，将辐射体132装配在面框130上。

本公开实施方式中，本体131和辐射体132可以采用分体式装配结构，也可以采用LDS或PDS工艺，将辐射体132直接成型在本体131上。另外，辐射体132可以设于本体131的内部，也可以设于本体131的表面。

例如图7中(a)所示，辐射体132可以设于本体131的内部，通过玻璃盖板133与本体131的装配设于两者之间，并且通过点胶等方式固定装配为一体式的面框130结构。例如图7中(b)所示，辐射体132可以通过例如LDS或PDS工艺成型在本体131的表面，本体131通过点胶等方式与玻璃盖板133固定装配，形成一体式的面框130结构。

在一些实施方式中，辐射体132的数量也可以不止一个，例如图7中(c)所示，辐射体132包括两个环形的子辐射体，其中一个设置在本体131下端面的位置，另一个设置在本体131内表面。设置两个子辐射体可以在增加辐射体面积的情况下使得辐射体尽可能远离屏幕显示模组，提高天线性能。而且，两个环形子辐射体上产生的电流都是由同一个激发单元耦合激发，因此两者电流叠加具有更好的辐射性能。此外，两个环形子辐射体可以是完全相互独立的，而可以是在局部有物理连接的。

在上述实施方式中，可穿戴设备以智能手表为例进行说明，可以理解，本公开对于可穿戴设备的类型不作限制，其可以是任何适于实施的设备类型，例如智能手表、智能手环、TWS耳机、智能眼镜、智能服饰、AR/VR头盔等，本公开对此不作限制。

通过上述可以看到，本公开实施方式中，利用耦合激发单元与辐射体的耦合形成圆极化天线，无需电路板与辐射体直接电连接，从而可穿戴设备的设计将更加灵活。而且，耦合激发单元不仅包括与辐射体耦合的第一耦合枝节，还包括设于设备壳体外部的第二耦合枝节，由于第二耦合枝节远离设备本体从而具有更好的净空环境，提高天线性能和辐射效率。耦合激发单元通过调谐元件接地，既可以适用于自谐振频率较大(也即有效物理尺寸较小)的辐射体，也可以适用于自谐振频率较小(也即有效物理尺寸较大)的辐射体，天线设计具有更好的实用性和灵活性。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有天线结构的辐射体；

连接部，所述连接部设置于所述壳体外侧且朝向远离所述壳体的方向延伸，所述连接部用于连接穿戴部件；

耦合激发单元，所述耦合激发单元靠近所述辐射体且与所述辐射体间隔设置，所述耦合激发单元包括设于所述壳体的第一耦合枝节以及设于所述连接部的第二耦合枝节；以及

电路板，与所述耦合激发单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述第一耦合枝节和所述第二耦合枝节接触连接，所述第二耦合枝节通过所述第一耦合枝节电性连接所述电路板。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述第一耦合枝节包括与所述连接部对应的对应部分和延伸部分，所述延伸部分沿着壳体周边的方向从所述对应部分的至少一端向外延伸。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述第一耦合枝节的所述对应部分通过馈电端子与所述电路板的射频电路连接，并通过接地端子与所述电路板的参考地连接，所述接地端子包括调谐元件。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述壳体包括环绕围合而成的中框以及连接于所述中框一侧端面的底壳，所述第一耦合枝节设于所述中框，所述辐射体设于所述中框远离所述底壳的一侧端面。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述连接部包括第一表耳、第二表耳以及连接所述第一表耳和所述第二表耳的横梁；

所述第二耦合枝节包括：设于所述横梁和所述第一表耳处的第一枝节，以及设于所述横梁和所述第二表耳的第二枝节。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述连接部还包括生耳转轴，生耳转轴的两端分别连接所述第一表耳和所述第二表耳，所述生耳转轴用于连接所述穿戴部件；

所述第一枝节和所述第二枝节位于所述横梁中的部分与所述生耳转轴之间设置有绝缘部件。

8.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述可穿戴设备包括环形的面框和屏幕组件，所述屏幕组件设于所述中框远离所述底壳的一侧端面上，所述面框设于所述屏幕组件的显示区域外围，所述面框的至少一部分形成所述辐射体。

9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述面框为金属材质，所述面框形成所述辐射体；或者，

所述面框包括本体和所述辐射体，所述本体为非金属材质，所述辐射体设于所述本体的表面，或者，所述辐射体内嵌于所述本体内部。

10.根据权利要求1至4任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述天线结构的工作频段包括卫星定位GPS的L1频段、L5频段以及短距离通信频段。