天线组件及可穿戴设备的制作方法

1.本技术涉及可穿戴设备技术领域，特别是涉及天线组件及可穿戴设备。


背景技术：

2.随着社会的发展，在物质生活得到满足的同时，人们越来越关注身体的健康。目前，智能可穿戴设备为监测用户身体指标及用户运动指标提供了很好的选择，不仅可实现实时监测用户身体的健康状况，也可督促用户养成良好的运动习惯。
3.通过在可穿戴设备上设置用于接收gps信号的天线，可实现可穿戴设备的定位。
4.然而，相关技术中，天线的走线方式占用空间大，在可穿戴设备中的设置受到很多局限，难以在满足天线性能的同时适应可穿戴设备的小型化需求。


技术实现要素：

5.本技术的提供一种天线组件及可穿戴设备，以解决难以在满足天线性能的同时适应可穿戴设备的小型化需求的技术问题。
6.一方面，本技术提供一种天线组件，包括：
7.中框，所述中框围设形成收容空间，所述中框设有辐射体，且所述辐射体与所述中框彼此绝缘；及
8.pcb板，所述pcb板设于所述收容空间内，所述pcb板具有净空区，所述净空区设有微带线，所述微带线与所述辐射体相连接以共同形成天线辐射单元，所述天线辐射单元用于接收gps信号。
9.另一方面，本技术提供一种可穿戴设备，包括显示屏、后盖以及上述的天线组件，所述显示屏与所述后盖分别连接于所述中框的相背的两侧。
10.上述的可穿戴设备及天线组件，利用pcb板上的净空区设置微带线，微带线与辐射体相连接以共同形成天线辐射单元，从而在确保天线性能的情况下，减少了辐射体在中框上的走线长度，由此降低了对中框的走线尺寸的要求，从而有利于中框的小型化，以满足可穿戴设备整体小型化设计的需要。
附图说明
11.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
12.图1为一实施方式的可穿戴设备的立体示意图；
13.图2为一实施方式的可穿戴设备的另一立体结构示意图；
14.图3为一实施方式的可穿戴设备的天线组件的结构示意图；
15.图4为一实施方式的可穿戴设备的天线组件的gps信号的回波损耗图；
16.图5为一实施方式的可穿戴设备的电路模块示意图。
17.附图标号说明：
18.100、可穿戴设备；10、显示屏；20、后盖；30、中框；30a、收容空间；30b、辐射体；31、长边侧；32、短边侧；40、pcb板；40a、净空区；40b、馈源；40c、馈电点；40d、地馈点；50、微带线；50a、第一端；50b、第二端；60、弹性连接器；70、绑带。
具体实施方式
19.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
20.作为在此使用的“可穿戴设备”指包括但不限于经由以下任意一种或者数种连接方式连接的能够接收和/或发送通信信号的装置：
21.(1)经由有线线路连接方式，如经由公共交换电话网络(public switched telephone networks，pstn)、数字用户线路(digital subscriber line，dsl)、数字电缆、直接电缆连接；
22.(2)经由无线接口方式，如蜂窝网络、无线局域网(wireless local area network，wlan)、诸如dvb-h网络的数字电视网络、卫星网络、am-fm广播发送器。
23.被设置成通过无线接口通信的可穿戴设备可以被称为“移动终端”。移动终端的示例包括但不限于以下可穿戴设备：
24.(1)卫星电话或蜂窝电话；
25.(2)可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(personal communications system,pcs)终端；
26.(3)无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、web浏览器、记事簿、日历、配备有全球定位系统(global positioning system，gps)接收器的个人数字助理(personal digital assistant，pda)；
27.(4)常规膝上型和/或掌上型接收器；
28.(5)常规膝上型和/或掌上型无线电电话收发器等。
29.参阅图1所示，如图1和图2所示，在一实施例中，提供一种可穿戴设备100，可穿戴设备100包括显示屏10、后盖20以及中框30，显示屏10与后盖20分别连接于中框30的相背的两侧。
30.在本技术实施方式中，中框30作为设置天线的载体，中框30成为天线组件的一部分。具体地，结合图3所示，天线组件包括中框30和pcb板40，中框30围设形成收容空间30a，中框30设有辐射体30b，且辐射体30b与中框30彼此绝缘。辐射体30b与中框30彼此绝缘的方式具有多种可能，例如，在一些实施方式中，中框30为金属材质，且中框30对应辐射体30b的内壁设有绝缘膜(图未示出)，绝缘膜用于使得辐射体30b与中框30电性绝缘。金属材质包括但不限于铝合金、镁合金或不锈钢。再例如，中框30为非导电材质，例如中框30可以由塑胶、橡胶、硅胶、木材或陶瓷等非金属材质制成，该实施方式中，辐射体30b可以是一体成型于中框30或贴附于中框30的内壁。对于中框30的材质以及中框30与辐射体30b之间的绝缘方式，
在此不作限定。
31.pcb板40设于收容空间30a内，pcb板40具有净空区40a，净空区40a设有微带线50，微带线50与辐射体30b相连接以共同形成天线辐射单元，天线辐射单元用于接收gps信号。
32.上述天线组件中，利用pcb板40上的净空区40a设置微带线50，微带线50与辐射体30b相连接以共同形成天线辐射单元，从而在确保天线性能的情况下，减少了辐射体30b在中框30上的走线长度，由此降低了对中框30的走线尺寸的要求，从而有利于中框30的小型化，以满足可穿戴设备100整体小型化设计的需要。
33.结合图4所示，图4示出了天线组件的gps信号的回波损耗图，其中，s11参数表示回波损耗特性，一般通过网络分析仪来看其损耗的db值和阻抗特性。此参数表示天线的发射效率好不好，值越大，表示天线本身反射回来的能量越大，这样天线的效率就越差。由图4所示，天线组件在工作频率为1.5558ghz的s11为-17.721db，由此可见，天线组件的天线效率良好。
34.在一些实施方式中，辐射体30b包括fpc天线辐射体，fpc天线辐射体与微带线50均为条状且彼此平行。在一些实施方式中，fpc天线辐射体和微带线50可以为其他形状，只要满足接收gps信号需要即可。
35.天线辐射单元包括ifa天线(即倒f形天线)、monopole天线(即单极天线)或loop天线(即环形天线)，对于天线辐射单元的天线类型，在此不作限定。
36.辐射体30b可以为lds天线，在一些实施方式中，本技术的可穿戴设备100的中框30采用lds(laser-direct-structuring，激光直接成型)材料，中框30先按照预先设计好的壳体结构注塑成型，然后使用镭雕化镀工艺在中框30内侧形成辐射体30b(具体先通过激光光蚀释放出中框30内侧预形成辐射体30b的表面的活性金属种子和添加剂粒子，生成具有高附着力的微观粗糙的表面，而后将金属化材料沉积并渗入附着在被激光处理过的中框30内侧，从而形成辐射体30b)，这种工艺形成的天线辐射体称为lds天线
37.结合图3所示，微带线50包括第一端50a和第二端50b，辐射体30b与第一端50a电连接，净空区40a内设有馈电点40c和地馈点40d，馈电点40c和地馈点40d均位于第二端50b，从而馈电点40c和地馈点40d之间的距离很短，使得微带线50具有足够长度发挥辐射作用。在一些实施方式中，微带线50也可以采取lds工艺形成于pcb板40上。
38.进一步地，馈电点40c和地馈点40d在pcb板40上的正投影彼此重合，如此，馈电点40c和地馈点40d为同一个位置，确切的说，馈电点40c和地馈点40d合二为一，这种设置下，实现天线辐射单元的有效部分的最大化。
39.需要说明的是，pcb板40用于通过馈电点40c馈电激发天线辐射单元，以使天线辐射单元覆盖gps带宽的工作频段。
40.pcb板40设有馈源40b和匹配电路(图未示出)，馈源40b用于收发射频信号，微带线50通过匹配电路接入馈源40b。可以理解的，微带线50的设置馈电点40c的位置与匹配电路连接，从而在馈源40b发出射频信号时，射频信号能够经过匹配电路后，由馈电点40c导入微带线50及辐射体30b，这样便可以激励微带线50和辐射体30b发出电磁波。
41.在一些实施方式中，天线组件包括弹性连接器60，第一端50a与辐射体30b之间通过弹性连接器60相连，如此，通过弹性连接器60维持辐射体30b与微带线50之间的稳定连接，提升天线辐射单元工作时的稳定性。
42.弹性连接器60包括但不限于弹片或导电泡棉。
43.在一些实施方式中，中框30呈矩形，包括长边侧31和短边侧32，辐射体30b贴附于中框30的短边侧32的内壁上，从而不会造成长边侧31的空间的浪费，这是因为，辐射体30b与短边侧32的长度更接近，因此，将辐射体30b设置在短边侧32，短边侧32未被辐射体30b覆盖的区域小，相应地，如果将辐射体30b设置在长边侧31，长边侧31未被辐射体30b覆盖的区域将会增大，从而造成中框30的收容空间30a的浪费。在一些实施方式中，将辐射体30b的长度设置为与中框30的短边侧32的长度相等，如此便可以充分利用中框30的收容空间30a，以使得可穿戴设备100能够做得更小巧。
44.在一些实施方式中，辐射体30b的长度大于微带线50的长度，且均沿中框30的短边侧32延伸。由于中框30用于设置辐射体30b的空间，相比pcb用于设置微带线50的空间更充裕，由此，既可以利用中框30设置足够长的辐射体30b，又可以减短微带线50，从而pcb板40上只要预留足够净空区40a设置微带线50即可，以利于满足pcb板40设置其他元件的需要。
45.在一些实施方式中，辐射体30b的长度为3cm～4cm，比如3cm、3.2cm、3.5cm、3.6cm、3.9cm或4cm；辐射体30b的宽度为0.3cm～0.8cm，比如0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm或0.8cm。如此设置，可以使得辐射体30b能够发挥更好的辐射效果。
46.微带线50的长度为2.5cm～3.5cm，比如2.5cm、2.7cm、2.8cm、3cm、3.3cm或3.5cm；微带线50的宽度为0.3cm～0.8cm，比如0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm或0.8cm。如此设置，可以使得微带线50能够发挥更好的辐射效果。
47.再次参阅图1和图2所示，在一些实施方式中，中框30连接有绑带70，绑带70用于将中框30固定于用户的肢体，比如四肢等，可以理解的是，绑带70可以将中框30固定于用户的需要固定的任何位置，不仅仅局限于四肢。
48.在一些实施方式，可穿戴设备100为智能手表，收容空间30a可用于安装电池、处理器、生物传感器等电子元件。生物传感器可用于检测生物数据例如心率、呼吸率、血压或者体脂等，在一些实施方式中，生物传感器还可用于检测运动状态例如用于计步。在另一些实施方式中，可穿戴设备100可以为运动手表或者常规手表等，运动手表的常见形式为电子表，常规手表的常见形式为机械表。在其他一些实施方式中，可穿戴设备100还可以为智能手环等。
49.在一些实施方式中，绑带70分为两段，两段绑带70各有一端连接中框30，两段绑带70的背离中框30的一端可以相扣合，扣合的两段绑带70连同中框30一起围设形成收容空间30a，以通过绑带70将可穿戴设备100佩戴至用户的手腕处或者大臂处或者身体的其他部位。
50.在另一些实施方式中，绑带70可以为一整段式的结构，绑带70的两端分别连接中框30，绑带70可通过其他结构调整收容空间30a的尺寸，以方便用户佩戴。
51.结合图5，图5为本技术实施例提供的可穿戴设备100的电路模块框图。该可穿戴设备100可以包括射频(rf，radio frequency)电路501、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器502、输入单元503、显示单元504、传感器505、音频电路506、无线保真(wifi，wireless fidelity)模块507、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器508、以及电源509等部件，本领域技术人员可以理解，图5中示出的可穿戴设备100结构并不构成对可穿戴设备100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同
的部件布置。
52.射频电路501可用于收发信息，或通话过程中信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器508处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，射频电路501包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(sim，subscriber identity module)卡、收发信机、耦合器、低噪声放大器(lna，low noise amplifier)、双工器等。此外，射频电路501还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。该无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通信系统(gsm，global system of mobile communication)、通用分组无线服务(gprs，general packet radio service)、码分多址(cdma，code division multiple access)、宽带码分多址(wcdma，wideband code division multiple access)、长期演进(lte，long term evolution)、电子邮件、短消息服务(sms，short messaging service)等。
53.存储器502可用于存储应用程序和数据。存储器502存储的应用程序中包含有可执行代码。应用程序可以组成各种功能模块。处理器508通过运行存储在存储器502的应用程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器502可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据可穿戴设备100的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器502还可以包括存储器控制器，以提供处理器508和输入单元503对存储器502的访问。
54.输入单元503可用于接收输入的数字、字符信息或用户特征信息(比如指纹)，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，在一个具体的实施例中，输入单元503可包括触敏表面以及其他输入设备。触敏表面，也称为触摸天线组件或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面上或在触敏表面附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器508，并能接收处理器508发来的命令并加以执行。
55.进一步的，触敏表面可覆盖液晶面板，当触敏表面检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器508以确定触摸事件的类型，随后处理器508根据触摸事件的类型在液晶面板上提供相应的视觉输出。
56.显示单元504可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及可穿戴设备100的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。
57.虽然在图5中，触敏表面与液晶面板是作为两个独立的部件来实现输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触敏表面与液晶面板集成而实现输入和输出功能。可以理解的是，天线组件100可以包括输入单元503和显示单元504。
58.可穿戴设备100还可包括至少一种传感器505，比如接近传感器、运动传感器以及其他传感器。其中，接近传感器可在可穿戴设备100移动到耳边时，关闭液晶面板和/或背
光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于可穿戴设备100还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
59.音频电路506可通过扬声器、传声器提供用户与可穿戴设备100之间的音频接口。音频电路506可将接收到的音频数据转换成电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出；另一方面，传声器将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路506接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器508处理后，经射频电路501以发送给比如另一可穿戴设备100，或者将音频数据输出至存储器502以便进一步处理。音频电路506还可能包括耳机座，以提供外设耳机与可穿戴设备100的通信。
60.无线保真(wifi)属于短距离无线传输技术，可穿戴设备100通过无线保真模块507可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图5示出了无线保真模块507，但是可以理解的是，其并不属于可穿戴设备100的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。
61.处理器508是可穿戴设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个可穿戴设备100的各个部分，通过运行或执行存储在存储器502内的应用程序，以及调用存储在存储器502内的数据，执行可穿戴设备100的各种功能和处理数据，从而对可穿戴设备100进行整体监控。可选的，处理器508可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器508可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器508中。
62.可穿戴设备100还包括给各个部件供电的电源509。优选的，电源509可以通过电源管理系统与处理器508逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源509还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
63.尽管图5中未示出，可穿戴设备100还可以包括蓝牙模块等，在此不再赘述。具体实施时，以上各个模块可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个模块的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。