一种可穿戴设备的制作方法

1.本技术涉及电子设备领域，并且更为具体地，涉及一种可穿戴设备。


背景技术：

2.随着可穿戴技术不断发展，智能手表、手环等产品受到越来越多人的喜爱。穿戴产品集成的功能也越来越多。例如穿戴手表中集成了蜂窝通话，蓝牙连接，wi-fi下载，gps定位功能等，这些功能都需要依托天线来实现。目前，采用全金属中框的可穿戴设备大多是利用金属中框作为天线的辐射体来实现对各类信号的收发。
3.相关技术中，为了避免用于支持lte射频开关切换时对gps天线的性能造成影响，广泛采用的方法是通过在lte主路中加入gps谐振网络来稳定gps的载噪比。但是，这种方法虽然能够保证gps的性能，但同时会对lte band3频段造成较大的影响，在某些场景(例如室内，高层建筑楼下等)，band3频段的信号较弱，会使可穿戴设备出现网络连接失败等情况，从而影响用户体验。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种可穿戴设备，包括金属中框，所述金属中框上设置有第一馈电点，所述第一馈电点用于为第一天线和第二天线馈电，所述第一天线为用于传输蜂窝信号的天线，所述第二天线为用于传输定位信号的天线，所述金属中框内部设置有所述第一天线的馈电电路和所述第二天线的馈电电路；萃取器，所述萃取器的第一端与所述第一馈电点相连，所述萃取器的第二端与所述第一天线的馈电电路相连，所述萃取器的第三端与所述第二天线的馈电电路相连，所述第一端与所述第二端之间设置有第一滤波通路，所述第一滤波通路用于滤除所述蜂窝信号以外的信号，所述第一端与所述第三端之间设置有第二滤波通路，所述第二滤波通路用于滤除所述定位信号以外的信号。
5.可选地，所述金属中框上还设置有第二馈电点，所述第二馈电点为第三天线的馈电点，所述第三天线用于传输wifi信号和/或蓝牙信号。
6.可选地，所述第一馈电点和所述第二馈电点设置在所述金属中框的对角位置。
7.可选地，所述定位信号包括gps信号、格洛纳斯信号以及北斗信号中的至少一种。
8.可选地，所述蜂窝信号为lte系统的蜂窝信号。
9.可选地，所述萃取器为声表面滤波器。
10.本技术实施例提供的可穿戴设备，利用金属中框作为天线的辐射主题，通过在蜂窝信号和定位信号的馈电电路之间设置萃取器，利用萃取器的选频特性，分别对蜂窝信号和定位信号进行滤波，可以使得蜂窝天线与定位天线能够进行兼容设计，避免了现有技术中因优先考虑定位信号的性能而牺牲蜂窝信号性能的问题，从而提升了用户体验。
附图说明
11.图1为相关技术中的一种可穿戴设备的结构示意图
12.图2为相关技术中lte射频链路的结构示意图。
13.图3为图1中的gps天线的结构示意图。
14.图4a为相关技术中一种可穿戴设备的结构示意图。
15.图4b为图4a中的可穿戴设备的天线结构示意图。
16.图5a为相关技术中另一种可穿戴设备的结构示意图。
17.图5b为图5a中的可穿戴设备的天线结构示意图。
18.图6为图4b的方案中增加了gps带通谐振网络的插损的仿真曲线。
19.图7为图5b的方案中增加了gps带通谐振网络的插损的仿真曲线。
20.图8为电感与电容的不同取值对带宽的影响的仿真曲线。
21.图9为本技术实施例提供的可穿戴设备的结构示意图。
22.图10为图9中的萃取器的结构示意图。
23.图11a为图9中的萃取器的第二滤波通路的传输特性示意图。
24.图11b为图11a中虚线部分的局部放大图。
25.图12a为图9中的萃取器的第一滤波通路的传输特性示意图。
26.图12b为图12a中虚线框121部分的局部放大图。
27.图12c为图12a中虚线框122部分的局部放大图。
28.图13为图9中的萃取器对gps与lte之间的隔离度的示意图。
29.图14为本技术一实施例提供的可穿戴设备的外观简图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.随着可穿戴技术的不断发展，智能手表、手环等可穿戴设备受到越来越多人的喜爱。可穿戴产品集成的功能也越来越多。例如在可穿戴设备中集成了蜂窝通话、蓝牙(bluetooth，bt)连接、wifi下载、近距离无线通讯(nearfieldcommunication，nfc)以及定位等功能。天线是实现上述多种功能的主要电子元件，也是可穿戴设备不可或缺的电子元件之一。
32.但是由于可穿戴设备的体积较小，在其内部有限的空间内要实现3g/4g/5g天线、定位天线、wifi天线、nfc天线以及bt天线的有序排布以及良好的天线性能是比较困难的。因此，在目前的相关技术中，广泛采用以可穿戴设备的边框作为各类型天线的辐射体，通过对边框上的接地点以及各个类型的天线的馈电点、馈电电路以及匹配电路的合理配置，使得能够在有限的空间能实现以上所述的各种通信方式。这种以边框作为各类型天线的辐射体的天线设计方案可以称为共体天线。
33.下面结合附图，对相关技术中采用共体天线设计的可穿戴设备存在的问题进行详细的举例说明。
34.请先参阅图1，图1示出了相关技术中的一种可穿戴设备10的结构示意图，需要说明的是，图1仅示出了用于实现蜂窝通话的lte天线和用以支持定位的gps天线。
35.图1中的可穿戴设备10包括中框11和pcb板12。其中，中框11是可穿戴设备10的外壳的一部分，同时，中框11也是lte天线和gps天线的辐射体。可以理解的是，作为天线的辐
射体，中框11需要为导体，例如，可以是金属中框，或者也可以是具有金属镀层的中框，或者，在一些实现方式中，中框11还可以是由能够导电的非金属材料制成。
36.如图1所示，在中框11上包括设置在的10点方向和5点钟方向的gps天线馈电点111和lte天线馈电点112，7点钟方向设置的接地点113。同时，pcb板12上分别设置有gps馈电电路和lte馈电电路，并分别通过弹片与中框11上的gps天线馈电点111和lte天线馈电点112连接，使得gps馈电电路和lte馈电电路能够利用中框11实现对gps信号和lte信号的接收和/或发送。
37.继续参阅图1，在图1所示的方案中，在设计gps天线时，lte天线可以认为是gps天线的一个环境接地点。也就是说，中框11上的lte天线馈电点112可以认为是gps天线的一个接地点l。
38.lte天线的射频链路如图2所示，因此，对于gps天线来说，此时的天线示意图变为如图3中所示的形式。从图3中能够看出，在接地脚l上含有一个射频开关，当蜂窝网络工作时，其射频开关会进行状态切换进行网络搜索。而当射频开关切换时，接地脚l的阻抗会随着开关的切换而变化。又因为接地脚l可以认为是gps天线的一个接地脚，因此，gps天线的性能会随着射频开关的切换而发生变化，具体表现为gps信号的载噪比(cn值)随着lte频段的切换出现波动。
39.因此，为了避免上述问题，在目前的相关技术中所采用的方法是通过在lte主路中加入gps谐振网络。图4和图5所示为这种相关技术中的两种方案。其中，图4a和图5a为相关技术中的可穿戴设备的结构示意图，图4b和图5b为对应的天线方案原理图。
40.在上述方案中，将gps/wifi/bt合在一起作为三合一天线，lte天线单独设计，三合一天线与gps天线共用中框作为辐射体。
41.在如图4b所示的第一种方案中，gps/wifi/bt天线的馈电点设置在中框的11点钟方向，与gps/wifi/bt匹配网络连接；lte天线馈电点放置于5点钟方位，与lte匹配网络连接；将天线下地点设置在7点钟方向的位置上；在lte主路中引入gps带通谐振网络，以稳定gps的cn值。
42.在图5b所示的第二种方案中，gps/wifi/bt天线的馈电点设置在中框的1点钟方向；lte天线馈电点放置于7点钟方位；设置两个天线下地点，分别在5点钟方向和10点钟方向的位置上；在lte主路中引入gps带通谐振网络，以稳定gps的cn值。
43.在以上两种方案中，能够看出，无论天线馈电点如何变动，其都在lte主路中引入了gps谐振到地网络来稳固gps状态。以上所述的gps带通谐振网络例如可以是gps频段低阻抗模块，设置在lte主路的射频开关之前，这样使得射频开关切换时接地脚l的整体阻值是一个稳定值，从而保证gps天线的性能稳定。
44.以上所述对相关技术中的这两种方案，虽然能够在一定程度上解决lte射频开关切换对gps状态的影响，但是依然存在这诸多问题。
45.在lte主路中加入gps带通到地谐振网络，虽然可以解决gps的cn值抖动问题。但是加入的带通谐振网络会强行将gps天线下地，这导致gps天线的布局被限定，影响了gps天线的电流分布，从而改变了gps天线的方向图，使得在一些情况下所获得的gps性能并非最优性能。
46.通常民用的gps定位系统广泛采用l1波段，其信号频率为1575.42mhz，而lte的
band3频段的频率为1710-1785mhz。也就是说，gps的频点和lteband3频段相距很近，在lte主路中加入gps带通到地网络，会对band3频段有较大的影响。下面结合附图，对该问题进行详细的举例说明。
47.图6示出了如图4所示的方案中，增加了gps带通谐振网络后对band3频段的插损。从图6中可以看出，在band3的1710mhz频点，插损约为-4.2587db。
48.图7示出了如图5所示的方案中，增加了gps带通谐振网络后对band3频段的插损。从图7中可以看出，即使将谐振网络偏向低频，在band3的1710mhz频点，依然有-4db以上的插损。
49.图6和图7能够看出，在前文所述的两种方案中，在优先考虑gps性能的情况下，加入gps带通谐振网络会牺牲lteband3的性能。而对于具备蜂窝通信功能的可穿戴设备来说，band3是移动用户使用较多的频段，在例如室内，高层建筑楼下，双面遮挡等场景中，band3频段信号较弱，容易导致可穿戴设备出现网络连接失败，通话中断等情况，这会严重影响用户的体验。
50.因此，相关技术中，为了尽量降低gps带通到地谐振网络对lteband3频段的影响，需要尽量减低带通谐振网络的带宽。在一些实现方式汇总，gps带通到地谐振网络可以为一相互串联的电容-电感滤波模块，从理论计算能够得到，电感与电容的比值l/c越小，gps谐振带宽越窄。
51.图8示出了在谐振网络频点相同的情况下，电感与电容的不同取值对带宽的影响的仿真曲线。图8中的横轴为频率，纵轴为损耗的大小。在图8中，自上而下的三条曲线为电感值分别为1nh、6nh和10.2nh，对应的电容值分别为10.2pf、1.7pf和1pf时频率与损耗的关系。
52.从图8中能够看出，l＝10.2nh、c＝1pf时的带宽要明显窄于l＝1nh、c＝10.2pf时的带宽。并且，在band3的1710mhz频点，l＝10.2nh、c＝1pf使得插损为-15.7576db，小于l＝1nh、c＝10.2pf时的-35.8139db。也就是说，gps谐振带宽越窄，gps带通到地谐振网络对lteband3频段的影响越小。
53.但与此同时，以上所述谐振网络频点容易受到匹配器件精度的影响而产生偏移，影响生产的一致性。可以理解的是，图8中所示的均为理想器件情况下的仿真结果。而在实际生产中，电子器件都有一定的精度差。采用较窄的带宽，意味着电感值较大，电容值较小。例如，在理想情况下，在l＝20.4nh、c＝0.5pf时，其谐振频率为1575mhz。对于l＝20.4nh，其制造公差通常为大约
±
5％，对于0.5pf的电容，其公差约为
±
0.1pf。因此，考虑实际公差情况，采用最大公差组合来看，则有如下情况：
54.(1)公差 5％的20.4nh(21.42nh)和公差 0.1pf的0.5pf(0.6pf)，谐振频率f＝1.4ghz。
55.(2)公差-5％的20.4nh(19.38nh)和公差-0.1pf的0.5pf(0.4pf)，谐振频率f＝1.81ghz。
56.(3)公差 5％的20.4nh(21.42nh)和公差-0.1pf的0.5pf(0.4pf)，谐振频率f＝1.72ghz。
57.(4)公差-5％的20.4nh(19.38nh)和公差 0.1pf的0.5pf(0.6pf)，谐振频率f＝1.48ghz。
58.从以上所示的4中情况来看，在考虑了器件公差后，谐振频率出现了比较大的偏差。例如在情况(3)中，谐振点正好落在1720mhz附近，这会对lteband3频段产生很大的影响，并且此时可能并不能解决由于lte的频段切换对gps的cn值产生影响的问题。
59.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种可穿戴设备，下面结合附图对本技术的可穿戴设备进行详细的描述。
60.图9示出了本技术实施例提供的可穿戴设备的结构示意图，图9中的装置90包括：
61.金属中框91，其上设置有第一馈电点911，所述第一馈电点用于为第一天线92和第二天线93馈电。
62.本技术实施例对第一馈电点911在金属中框91上所设置的位置不做具体限定，可以根据金属中框91的结构，或者根据天线设计的需求来进行选择，例如，在图9所示的实施方式中，第一馈电点911被设置在金属中框91的7点钟方向。
63.其中，第一天线92为用于传输蜂窝信号的天线，第二天线93为用于传输定位信号的天线。在金属中框91的内部设置有第一天线92的第一馈电电路921和第二天线93的第二馈电电路931；
64.萃取器94，所述萃取器94的第一端941与所述第一馈电点911相连，所述萃取器94的第二端942与所述第一天线92的第一馈电电路921相连，所述萃取器的第三端943与所述第二天线93的第二馈电电路931相连，所述第一端941与所述第二端942之间设置有第一滤波通路，所述第一滤波通路用于滤除所述蜂窝信号以外的信号，所述第一端941与所述第三端942之间设置有第二滤波通路，所述第二滤波通路用于滤除所述定位信号以外的信号。
65.本技术实施例提供的可穿戴设备，利用金属中框作为天线的辐射主题，通过在蜂窝信号和定位信号的馈电电路之间设置萃取器，利用萃取器的选频特性，分别对蜂窝信号和定位信号进行滤波，可以使得蜂窝天线与定位天线能够进行兼容设计，避免了现有技术中因优先考虑定位信号的性能而牺牲蜂窝信号性能的问题，从而提升了用户体验。
66.前文中说到，目前的可穿戴设备，除了具备蜂窝通信和卫星定位的能力外，还需要具备wifi和/或蓝牙等通信方式。因此，为了满足对wifi和/或蓝牙通信的需求，本技术实施例提供的可穿戴设备还包括wifi和/或蓝牙天线。
67.请继续参阅图9，在一些实施方式中，在金属中框91上还设置有第二馈电点912，第二馈电点912为第三天线95的馈电点，第三天线即为wifi和/或蓝牙天线，用于传输wifi信号和/或蓝牙信号。
68.需要说明的是，在可穿戴设备的天线设计中，需要考虑wifi信号与蜂窝信号之间的干扰。以蜂窝信号是lte信号为例，在lte通信技术中所使用的频段可以包括频段38(band 38，也可以简称为b38)、频段39、频段40、频段41等。其中，频段40的覆盖范围为2300-2400mhz，频段41的覆盖范围为2496-2690mhz。而wifi信号中通常使用2.4g频段的频率范围约为2400-2500mhz。由此可知，wifi使用的2.4g频段的较低频部分和较高频部分分别与lte的频段40以及频段41的频率相近。因此当wifi和lte同时工作时，两者之间很容易产生邻频干扰。
69.因此，在进行天线设计时，还需要尽量提高wifi与蜂窝信号之间的隔离度。在一些实施方式中，如图9所示，可以将第二馈电点912与第一馈电点911成对角放置，以尽量增加两个馈电点之间的距离，这样即可增加wifi信号与蜂窝信号之间的隔离度。并且，将wifi天
线与定位天线分开设计，能够灵活对wifi天线的性能进行优化和提升。
70.在一些实施方式中，在金属中框91上还包括若干个接地点，例如图9中示出的第一接地点913和第二接地点914，利用第一接地点913和第二接地点914，可以将金属中框分为两部分，以使不同功能的天线能够共用同一个辐射体。本技术实施例对接地点的数量不做限定，图9中示出的两个接地点仅为一示例，在实际设计时可以根据需要进行配置。本技术实施例对接地点的位置亦不做具体限定，也就是说第一接地点913和第二接地点914的位置并不局限于图9中所示出的5点钟和10点钟方向，可以根据最佳辐射位置的设计需求，进行一定角度的偏移。对于gps天线来说，本技术实施例提供的方案能够灵活的选择天线下地点，从而获得所需的gps电流分布，获得最佳状态的gps方向图，保证了gps天线性能。改善gps定位时间，提升gps轨迹准确性。在人们最频繁使用的运动场景中，能显著提升用户体验。
71.在一些实施方式中，第一接地点913和第二接地点914中还包括第四匹配网络9131和第五匹配网络9141，接地点处的匹配网络的阻抗可以根据实际情况进行选择，例如，可以将匹配网络的阻抗设置为0欧姆。
72.在一些实施方式中，第一馈电电路921和第二馈电电路931中还分别包括第一匹配网络9211和第二匹配网络9311，分别被配置为能够对蜂窝信号和定位信号进行单独的阻抗调谐。基于同样的原理，在一些实施方式中，第三天线95的馈电电路中包括第三匹配网络951，用于对wifi和/或蓝牙信号进行阻抗调谐。
73.在一些实施方式中，前文中的萃取器94可以为声表面波(surface acousticwave，saw)滤波器。saw滤波器是一种低损耗滤波器件，属于无源器件，不需要开关和控制电路，其频率响应平坦，带外抑制性能优良，体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。
74.请参阅图10，图10中示出了本技术实施例提供的萃取器94的结构示意图，萃取器94包括第一端941，第二端942，第三端943。其中，第一端941与第二端942形成第一滤波通路，与第三段943形成第二滤波通路。在一些实施方式中，萃取器94还具有第四端944，可以地线连接，用于对萃取器94进行接地处理。
75.下面以通信信号是gps信号，蜂窝信号是lte信号为例，并结合附图，对萃取器94的具体工作方式及工作原理进行详细的举例说明。
76.可以理解的是，lte信号的工作频段为699mhz-960mhz，1710mhz-2690mhz。因此，第一滤波通路可以被配置为能够筛选出该频率范围的信号。同理，第二滤波通路被配置为能够筛选出频率范围为1574.42-1576.42mhz的gps信号，而将其他信号过滤。
77.对于gps所在的频点1575.42mhz来说，第二滤波通路相当于带通滤波器特性，可以让gps频点的信号通过，而对于gps以外的频段，则具有很大的衰减特性。图11a示出了第二滤波通路的传输特性，图11b为图11a中虚线框部分的局部放大图，图中横轴为频率，纵轴为插损。从图11中能够看出，对于在gps频点1575.42mhz附近的信号，插损均在-2db以内，而在该频点范围之外的信号，例如1710mhz处的插损在-40db以上。也就是说，第二滤波通路对于gps信号具有较好的选频特性，能够较好的滤除gps的工作频段之外的信号。
78.而对于蜂窝频段来说，请同时参阅图12a、图12b和图12c，其中图12b和图12c分别是图12a中的虚线框121和122的局部放大图，图中的横轴为频率，纵轴为插损。第一滤波通路在低于1500mhz频段内，类似于低通滤波的效果，如图12b所示；而对于1600mhz以上的，类
似于高通滤波的效果，而在整个其整个工作频段内，可以过滤掉gps的频点，而只让lte频段通过。从图11中能够看出，对于lte的工作频段之内的信号，第一滤波通路的插损在-2db以内；而对于处于gps所在的频点1575.42mhz的信号，其插损为-30db以上。因此，第一滤波通路对于lte信号具有较好的选频特性，能够滤除lte的工作频段意外的信号。
79.从以上所述萃取器94的特性能够看出，萃取器94能够将lte与gps的频点分开。在图13示出了gps与lte之间的隔离度，从图13中能够看出，在gps的工作频率范围内具有良好的隔离度，使得gps和lte信号能够共存。且萃取器94具有较小的插损，特别是对于lte band3中的1710mhz频点，其插损远小于相关技术的方案中加入gps带通滤波器所带来的插损。
80.在一些实施方式中，本技术中所说的定位信号可以包括gps信号、格洛纳斯信号以及北斗信号中的至少一种。基于此，以上所述萃取器94中的第二滤波通路的中心频率即可以根据定位信号的具体类型来进行选择。
81.例如，在前文的所述的实施方式中的定位信号为gps信号，第二滤波通路的中心频率为gps l1波段的中心频率1575.42mhz，当然，第二滤波通路的中心频率也可以是gps l5波段的中心频率1176.45mhz。
82.又例如，当定位信号为北斗信号时，北斗信号在l1频段的频率为1561mhz，因此第二滤波通路的中心频率被配置为1561mhz。并且为了提高滤波的精度，第二滤波通路为窄带通滤波器。示例的，第二滤波通路的带宽可以是100hz、500hz或者1mhz等。
83.再例如，当定位信号为格洛纳斯信号时，格洛纳斯信号在l1频段的频率为1602mhz，因此第二滤波通路的中心频率被配置为1602mhz。并且为了提高第滤波的精度，第二滤波通路的带宽可以是100hz、500hz或者1mhz等。
84.本技术实施例对可穿戴设备的具体类型不做限定。例如，可以是图9中所示的具有方形外观的可穿戴设备，或者还可以是如图14中所示的具有圆形外观的可穿戴设备，以及其他形状的穿戴产品。
85.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其他任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digitalsubscriberline，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如数字视频光盘(digitalvideodisc，dvd))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstatedisk，ssd))等。
86.本领域普通技术人员可以意识到，结合本技术实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每
个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
87.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
88.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
89.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
90.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。