CN102694230B - 腕表天线及其制造方法、实时通讯腕表 - Google Patents

Abstract

一种实时通讯腕表包括一表盘和设置所述表盘一侧设置一腕表天线，所述腕表天线包括：一低损耗介质基板、附着于所述低损耗介质基板两侧表面的第一金属表面和和第二金属表面及一同轴信号线，所述同轴信号线的外导体电连接于所述第二金属表面；所述同轴信号线的内导体电连接于所述第一金属表面所述，其中第二金属表面上还开设一开槽。腕表包括内置型的腕表天线，其设计方式是在双面覆铜介质基材的其中之一表面开槽方式，优化了天线表面电流流向，以提高腕表天线辐射效率，进一步缩小天线的体积，有利于天线小型化设计，整体提升天线增益和方向性能指标。本发明还提供一种小型化的腕表天线及其制造方法。

Description

腕表天线及其制造方法、实时通讯腕表

技术领域

本发明涉及射频天线领域，更具体地说，涉及一种小型化的腕表天线及其制造方法、实时通讯腕表；其广泛应用于现代通信的基站天线、终端天线，射频识别中的阅读器天线、有源电子标签，以及航空、航天等国防和民用的对天线低轮廓、小型化、共形有特殊要求的应用场景。

背景技术

传统的微带天线应用许多无线设备，诸如蜂窝电话、智能用户终端及遥控设备等，微带天线由于占据较小的空间，因此被大量应用于各种通讯领域。

天线是用于无线信号有效接收和发射的一种电子设备。我国北斗导航***具有导航、定位、授权和短信息通信等功能，可以全天候、连续实时地导航、定位和授权，覆盖范围广，使用方便。北斗导航卫星的时钟采用的是稳定度极高的原子钟信号，使得北斗导航***传递的时间具有极高的精度，而经过北斗卫星授权后的腕表，其时间便可以实现高精度同步运行。

上述只是腕表内置天线的一种应用的具体实施例。如医院病人监护***中，由于使用人员监护病人成本很高，因此应用腕表监护***极大降低资源开销，所以医院病人监护实时监控病人的状况已经被一些大型的医院所采用。但是这种时钟同步的腕表对体积要求很高。传统的贴片天线位于表盘附近位置，占用了较大的体积，使得腕表的小型化以及设计的灵活性受到了极大限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，传统贴片天线导致腕表体积大、不利用腕表手表小型化设计且天线辐射面积利用率高、抗干扰能力强。因此，本发明提供一种实时通讯腕表。

同时，本发明还提供一种小型化设计且天线辐射面积利用率高、抗干扰能力强腕表天线。

进一步，本发明还提供一种腕表天线的制造方法。

一种实时通讯腕表包括一表盘和设置在所述表盘一侧的一腕表天线，所述腕表天线包括：一低损耗介质基板、附着于所述低损耗介质基板两侧表面的第一金属表面和第二金属表面及一同轴信号线，所述同轴信号线的外导体电连接于所述第一金属表面；所述同轴信号线的内导体电连接于所述第二金属表面，其中第二金属表面上还开设一开槽。

进一步地，所述低损耗介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述腕表天线上开设一导通孔，所述同轴信号线的内导体穿过所述导通孔而延伸至第二金属表面，并通过焊接方式将所述同轴信号线的内导体与第二金属表面电连接。

进一步地，所述第二金属表面开设第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度大于第二开槽的长度且相互交叉设置。

进一步地，所述第二金属表面开设第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度小于第二开槽的长度且相互交叉设置。

一种腕表天线包括：一低损耗介质基板、附着于所述低损耗介质基板两侧表面的第一金属表面和第二金属表面及一同轴信号线，所述同轴信号线的外导体电连接于所述第一金属表面；所述同轴信号线的内导体电连接于所述第二金属表面，其中第二金属表面上还开设一开槽。

进一步地，所述低损耗介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述腕表天线上开设一导通孔，所述同轴信号线的内导体穿过所述导通孔而延伸至第二金属表面，并通过焊接方式将所述同轴信号线的内导体与第二金属表面电连接。

进一步地，所述第二金属表面开设第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度大于第二开槽的长度且相互交叉设置。

一种腕表天线的制造方法包括以下步骤：

提供一双面覆铜介质基板；

在双面覆铜介质基板一表面通过激光蚀刻方式在表面设置至少一开槽；

在双面覆铜介质基板上开设导通孔，将一同轴导线外导体焊接未开设开槽的覆铜表面，将该同轴导线内导体焊接在开设开槽的覆铜表面。

相对现有实时通讯腕表，本发明腕表包括内置型的腕表天线，其设计方式是在双面覆铜介质基材的其中之一表面开槽方式，优化了天线表面电流流向，以提高腕表天线辐射效率，进一步缩小天线的体积，有利于天线小型化设计，整体提升天线增益和方向性能指标。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实时通讯腕表一实施例的说明性示意图，其包括一腕表天线；

图2为图1所示腕表天线的一实施方式的平面示意图；

图3为图1所示腕表天线的另一实施方式的平面示意图；

图4为图1所示腕表天线的第三实施方式的平面示意图；

图5为图2、3及4所示腕表天线的制造工艺流程图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法。过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

请参阅图1，为发明实时通讯腕表一实施例的说明性示意图。所述实时通讯腕表包括一表盘40和设置所述表盘40一侧设置一腕表天线20。在本实施方式中，所述表盘一侧设置实时通讯电路，所述腕表天线20通过一同轴信号线33与实时通讯电路电连接。

请参阅图2，为腕表天线的一实施方式的平面示意图。腕表天线20包括一低损耗介质基板2、附着于所述低损耗介质基板2两侧表面的第一金属表面1和第二金属表面3及一同轴信号线33，其中所述同轴信号线33的外导体电连接于所述第一金属表面1；所述同轴信号线33的内导体电连接于所述第二金属表面3，其中第二金属表面3上还开设一开槽31。在本实施方式中，所述腕表天线20上开设一导通孔32，所述同轴信号线33的内导体穿过所述导通孔32而延伸至第二金属表面3，并通过焊接方式将所述同轴信号线33的内导体与第二金属表面3电连接。在本实施方式中，所述开槽31的长度b与其谐振的频段相关联。

请一并参阅图3和图4，为腕表天线的第二和第三实施方式的平面示意图。其中第二实施方式与所述第一实施方式的区别在于：所述第二金属表面3开设第一开槽31和第二开槽35，所述第一开槽31长度大于第二开槽35的长度且相互交叉设置。在本发明第三实施方式中，其中第三实施方式与所述第二实施方式的区别在于：所述第二金属表面3开设第一开槽41和第二开槽45，所述第一开槽41长度小于第二开槽45的长度且相互交叉设置。

低损耗介质基板2的设计：

为了降低天线单元的能量损耗，提高整个天线的性能，采用低介电常数低损耗介质基板，要求低损耗介质基板在1GHz频率下工作，具有≤4.0的标称介电常数和≤0.008的电损耗正切量。所述介质基板包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。所述介质基板第一类实施方式如下：

所述介质基板制作工艺如下：首先，提供一浸润溶液包括：第一组份，包含有环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。

所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第二组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述一种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化片或者固化片。半固化片是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。

在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。

在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯乙烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、8个苯乙烯或者任意个数。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合，从而使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。

在具体的实施例中，通过加入一定的促进剂促使上述浸润溶液200-400秒时间内胶化(选用胶化环境温度171℃)，其中促进上述浸润溶液胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较好。所述促进剂可选用包括但不限于叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述两种以上溶剂之间混合形成的混合溶剂。

在另一实施例中，所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。所述第二组份的化合物选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。其中所述氰酸酯预聚体浓度75％。促进剂选用二甲基咪唑；所述溶剂选用丁酮。该实施方式浸润溶液具体配方如下表：

在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂均能发生化合交联反应。

第二类实施方式如下：

在本发明第二类实施方式中，所述低介电常数低损耗的介质基板制造过程还包括如下工艺：首先，将第二组份包含与所述环氧树脂发生交联的反应的化合物与所述环氧树脂按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。在具体的实施例中，所述化合物包含极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，其中较佳实施例的共聚物可以选用苯乙烯马来酸酐共聚物。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、或8个苯乙烯。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物在一定条件下能进行化合交联反应，发生化合交联反应后依附于所述玻纤布，从而形成本发明的介质基板。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述之间混合溶剂。

所述溶液一具体实施例各种成分比例如下表：

上述溶液配方包括环氧树脂、苯乙烯马来酸酐共聚物、氰酸酯预聚体、促进剂二甲基咪唑及一种溶剂丁酮。在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂能化合交联。

然后，从上述溶液中提取所述少量测试样本，在某一特定温度环境测试所述溶液胶化时间，通过添加促进剂来调节所述溶液在该定温度环境胶化时间。可以通过加入一种或多种促进剂促使上述溶液在200-400秒时间内胶化，其中所述某一特定温度环境可是单一一温度值或者一选定的特定温度范围，在本实施方式，通过设定在171摄氏度环境进行胶化时间，使得上述溶液在胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较佳。所述促进剂可选用包括但不限于选用叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

第三步，当上述测试样本在200-400秒时间范围内胶化时，将玻纤布在所述溶液中浸润后取出烘干，形成组合物。在该具体步骤中，将玻纤布浸入溶液中充分浸润保证所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物吸附在玻纤布中或者表面上，然后浸入溶液的玻璃布通过悬挂于鼓风干燥箱在180℃烘烤5分钟左右，目的就是将溶剂丁酮充分挥发，并且使得所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物化合交联反应，玻璃布与所述化合交联反应的产物制得半固化组合物。可以理解的是，延长烘烤时间和或提高烘烤温度，即可形成固化组合物。一般大量工业生产采用垂直上胶机中浸胶子***和烘箱子***中完成。

最后，将烘干的化组合物与导电箔进行压合。在该具体步骤中，将烘干的化组合物(半固化板或半固化片)与导电箔在真空热压机中压合。所述导电箔选用包含铜、银、金、铝或上述材料合金材料等制得的导电材料。由于铜材料的价格相对较低，因此选用铜制成的导电箔适用产业化。

请参阅图5，腕表天线的制造工艺流程图。其具体加工工艺步骤如下：

步骤51：提供一双面覆铜介质基板。在本实施方式中，所述双面覆铜介质基板采用上述低损耗介质基板加工制得。

步骤53：在双面覆铜介质基板一表面通过激光蚀刻方式在表面设置至少一开槽。

步骤55：在双面覆铜介质基板上开设导通孔，将一同轴导线外导体焊接未开设开槽的覆铜表面，将该同轴导线内导体焊接在开设开槽的覆铜表面。

本发明腕表包括内置型的腕表天线，其设计方式是在双面覆铜介质基材的其中之一表面开槽方式，优化了天线表面电流流向，以提高腕表天线辐射效率，进一步缩小天线的体积，有利于天线小型化设计，整体提升天线增益和方向性能指标。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种实时通讯腕表，其特征在于，实时通讯腕表包括一表盘和设置在所述表盘一侧的一腕表天线，所述腕表天线包括：一低损耗介质基板、附着于所述低损耗介质基板两侧表面的第一金属表面和第二金属表面及一同轴信号线，所述同轴信号线的外导体电连接于所述第一金属表面；所述同轴信号线的内导体电连接于所述第二金属表面，其中第二金属表面上还开设相互交叉设置的第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度大于第二开槽的长度，

所述低损耗介质基板包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

2.根据权利要求1所述的实时通讯腕表，其特征在于，所述低损耗介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

3.根据权利要求2所述的实时通讯腕表，其特征在于，所述腕表天线上开设一导通孔，所述同轴信号线的内导体穿过所述导通孔而延伸至第二金属表面，并通过焊接方式将所述同轴信号线的内导体与第二金属表面电连接。

4.一种腕表天线，其特征在于，所述腕表天线包括：一低损耗介质基板、附着于所述低损耗介质基板两侧表面的第一金属表面和第二金属表面及一同轴信号线，所述同轴信号线的外导体电连接于所述第一金属表面；所述同轴信号线的内导体电连接于所述第二金属表面，其中第二金属表面上还开设相互交叉设置的第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度大于第二开槽的长度，

所述低损耗介质基板包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。

5.根据权利要求4所述的腕表天线，其特征在于，所述低损耗介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

6.根据权利要求5所述的腕表天线，其特征在于，所述腕表天线上开设一导通孔，所述同轴信号线的内导体穿过所述导通孔而延伸至第二金属表面，并通过焊接方式将所述同轴信号线的内导体与第二金属表面电连接。

7.一种腕表天线的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

提供一双面覆铜低损耗介质基板，所述低损耗介质基板包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；

在双面覆铜介质基板一表面通过激光蚀刻方式在表面设置相互交叉设置的第一开槽和第二开槽，所述第一开槽长度大于第二开槽的长度；

在双面覆铜介质基板上开设导通孔，将一同轴导线外导体焊接未开设开槽的覆铜表面，将该同轴导线内导体焊接在开设开槽的覆铜表面。