CN105428805A - 天线设备、信号传输方法及可穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种天线设备、信号传输方法及可穿戴设备,该天线设备包括:金属壳体和印制电路板,其中,所述金属壳体为天线的辐射体,所述金属壳体通过两根金属弹片将所述金属壳体接收到的天线信号传输至所述印制电路板上的无线射频器的射频端。在本申请的技术方案无需占用印制电路板的面积,并可确保金属壳体作为天线使用时的周边的净空距离足够远,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率,还可以有效解决在现有技术通过使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线的电磁屏蔽的影响的技术问题,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率。
Description
技术领域
本申请涉及可穿戴设备技术领域,尤其涉及一种天线设备、信号传输方法及可穿戴设备。
背景技术
现有技术中的可穿戴设备通过使用蓝牙与其它无线通信设备进行短距离通信,由于蓝牙技术使用的是2.4GHz的ISM(IndustrialScientificMedicalBand)频段,因此可穿戴设备的天线通常采用小体积的表面贴片天线。对于小型的可穿戴设备而言,由于PCB板的面积较小,通常没有足够的面积来满足表面贴片天线需要有较大面积的参考地以及表面贴片天线的周边需要有一定距离的净空面积的要求,从而导致表面贴片天线的辐射效率较低,进而会降低蓝牙的无线通信距离。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种新的技术方案,可以解决现有技术中表面贴片天线占用印制电路板上的面积的技术问题。
为实现上述目的,本申请提供技术方案如下:
根据本申请的第一方面,提出了一种天线设备,包括:金属壳体和印制电路板,其中,所述金属壳体为天线的辐射体,所述金属壳体通过两根金属弹片将所述金属壳体接收到的天线信号传输至所述印制电路板上的无线收发器的射频端。
根据本申请的第二方面,提出了一种信号传输方法,由上述技术方案所述的天线设备执行,包括:
通过所述金属壳体接收来自电子设备发射的无线信号;
通过所述金属壳体和所述两根金属弹片形成的天线谐振回路将接收到的天线信号传输至所述印制电路板上的无线射频器的射频端;
通过与所述射频端连接的射频通信电路对所述无线信号进行处理。
根据本申请的第三方面,提出了一种信号传输方法,由上述技术方案所述的天线设备执行,包括:
确定所述无线射频器需要发送至电子设备的无线信号;
将所述印制电路板上的电路产生的高频信号,通过所述两根金属弹片将所述无线信号传输至所述金属壳体;
通过所述金属壳体将所述无线信号发射至所述电子设备。
根据本申请的第四方面,提出了一种可穿戴设备,可穿戴设备包括上述技术方案所述的天线设备,并可执行上述技术方案的信号传输方法。
由以上技术方案可见,由于印制电路板的面积受限于可穿戴设备的体积,因此现有技术中采用表面贴片天线的方式需要占用印制电路板的面积,而本申请通过将可穿戴设备的金属壳体作为天线使用,并接收到来自电子设备的无线信号,从而无需占用印制电路板的面积,由于印制电路板与金属壳体之间存在间隔,因此确保了金属壳体作为天线使用时的周边的净空距离足够远,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率;此外,将金属壳体设计为天线的辐射体,还可以有效解决在现有技术通过使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线的电磁屏蔽的影响的技术问题,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率。
附图说明
图1示出了根据本发明的一示例性实施例的天线设备的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一示例性实施例的PI型电路的结构示意图。
图3示出了根据本发明的一示例性实施例的信号传输方法的流程示意图。
图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的信号传输方法的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本申请范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
为对本申请进行进一步说明,提供下列实施例:
图1示出了根据本发明的一示例性实施例的天线设备的结构示意图;如图1所示,天线包括:金属壳体11和印制电路板12,其中,金属壳体11为可穿戴设备的天线的辐射体,金属壳体11通过两根金属弹片(金属弹片131和金属弹片132)将金属壳体11接收到的天线信号传输至印制电路板12上的无线射频器(图中未示)的射频端。
本实施例中,由于印制电路板12的面积受限于可穿戴设备的体积,面积通常较为有限,而现有技术中采用表面贴片天线的方式需要占用印制电路板的面积,本申请通过将可穿戴设备的壳体设计为金属壳体11,从而无需占用印制电路板的面积,由于印制电路板11与金属壳体11之间存在间隔,因此确保了金属壳体11作为天线使用时的周边的净空距离足够远,从而提高金属壳体11作为天线使用时的辐射效率;此外,将金属壳体11设计为天线的辐射体,还可以有效解决在现有技术通过使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线的电磁屏蔽的影响的技术问题,从而提高金属壳体11作为天线使用时的辐射效率。
在一实施例中,金属壳体11为天线辐射主体,金属弹片可包括接地线131和天线馈线132,其中,接地线131用于金属壳体11与印制电路板12上的地连接,天线馈线132用于将金属壳体11和印制电路板12上的无线射频器的射频端连接,从而将金属壳体11接收到的无线信号传输至印制电路板12上的射频电路,或者,将印制电路板12上的射频电路产生的无线信号传输至金属壳体11,经由金属壳体11辐射至自由空间中。
在一实施例中,接地线131和天线馈线132在印制电路板12上的位置和相对距离由天线的工作频率确定,在不改变金属壳体11的形状和外观的情况下,通过调整接地线131和天线馈线132的位置和相对距离即可调整天线的工作频率。
在一实施例中,天线馈线132与印制电路板12上的无线射频器的射频端之间连接一图2所示的PI型电路,该PI型电路包括高频电感和电容,用于调整天线的匹配。在一实施例中,在接地线131和天线馈线132的位置调整自由度受限,无法通过自由调整接地线131和天线馈线132的位置及相对距离得到天线需要的工作频率情况下,可以通过调整预留的该PI型电路,把金属壳体11设置在需要的工作频率上,例如,2.4GHz蓝牙的工作频段。
由上述描述可知,本发明实施例尤其对于具有金属背壳的小型可穿戴设备而言,将金属壳体11作为天线使用,相比于现有技术中使用的表面贴片天线,可以避免金属壳体对表面贴片天线的电磁屏蔽,以及因而引起的天线方向图的畸变。可以有效提高金属壳体11的辐射效率,增加可穿戴设备与电子设备之间的通信距离。
图3示出了根据本发明的一示例性实施例的信号传输方法的流程示意图;本实施例的方法可以通过上述图1所示的天线设备实现,该天线设备可以应用在可穿戴设备(例如,智能手环等)上,以如何通过金属壳体接收无线信号并将无线信号传输至印制电路板为例进行示例性说明,如图3所示,包括如下步骤:
步骤301,通过可穿戴设备的金属壳体接收来自电子设备发射的无线信号。
在一实施例中,电子设备可以为智能手机、平板电脑等可以支持无线通信的设备,无线信号可以为电子设备的控制指令、业务数据等等。
步骤302,通过金属壳体和两根金属弹片形成的天线谐振回路将接收到的天线信号传输至可穿戴设备的印制电路板上的无线射频器的射频端。
在一实施例中,印制电路板上可以设置有可穿戴设备中的各类硬件电路或者集成电路。在一实施例中,金属壳体与无线射频器的射频端以及印制电路板的地形成一个回路,从而确保将金属壳体接收到的无线信号通过两根金属弹片传输至无线射频器的射频端。
步骤303,通过与射频端连接的无线射频电路对无线信号进行处理。
在一实施例中,如果无线信号为控制指令,无线射频器可以根据该控制指令控制可穿戴设备执行相应的动作,如果无线信号为业务数据,无线射频器可以根据该业务数据进行存储或者对业务数据进行处理。
本实施例中,由于印制电路板的面积受限于可穿戴设备的体积,因此现有技术中采用表面贴片天线的方式需要占用印制电路板的面积,而本申请通过将可穿戴设备的金属壳体作为天线使用,并接收到来自电子设备的无线信号,从而无需占用印制电路板的面积,由于印制电路板与金属壳体之间存在间隔,因此确保了金属壳体作为天线使用时的周边的净空距离足够远,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率;此外,将金属壳体设计为天线的辐射体,还可以有效解决在现有技术通过使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线的电磁屏蔽的影响的技术问题,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率。
在一实施例中,接地线与天线馈线的位置和相隔距离可以由天线的工作频率来确定,在调试可穿戴设备的阶段,可以根据无线通信的工作频段,例如,对于可穿戴设备中常用的蓝牙无线连接,工作频率为2.4GHz的ISM频段,该频段即为天线的工作频段,来调整接地线和天线馈线的位置和相对距离,使得天线工作在该频段。
在上述图3所示实施例的基础上,在一实施例中,还可包括如下步骤:
通过调整连接在天线馈线与无线射频器的射频端之间的PI型电路,可以进一步调整天线的输入阻抗,使得天线工作时能达到更好的匹配状态。
图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的信号传输方法的流程示意图;本实施例的方法可以通过上述图1所示的天线设备实现,该天线设备可以应用在可穿戴设备(例如,智能手环等)上,以如何将可穿戴设备产生的无线信号通过金属壳体发送给电子设备为例进行示例性说明,如图4所示,包括如下步骤:
步骤401,确定无线射频器需要发送至电子设备的无线信号。
在一实施例中,无线信号可以为可穿戴设备需要向电子设备传输业务数据以及根据电子设备的控制指令返回的应答消息等等。
步骤402,将印制电路板上的电路产生的高频信号,通过天线馈线传输至金属壳体天线上,经由金属壳体天线辐射至自由空间,以供电子设备接收该高频信号,并对该高频信号进行处理。
在一实施例中,印制电路板上可以设置有可穿戴设备中的各类硬件电路或者集成电路。在一实施例中,金属壳体通过两根金属弹片与无线射频器的射频端以及印制电路板的地形成一个回路,从而确保将金属壳体接收到的无线信号通过两根金属弹片传输至无线射频器的射频端。
本实施例中,由于印制电路板的面积受限于可穿戴设备的体积,因此现有技术中采用表面贴片天线的方式需要占用印制电路板的面积,而本申请通过将可穿戴设备的金属壳体作为天线使用,并接收到来自电子设备的无线信号,从而无需占用印制电路板的面积,由于印制电路板与金属壳体之间存在间隔,因此确保了金属壳体作为天线使用时的周边的净空距离足够远,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率;此外,将金属壳体设计为天线的辐射体,还可以有效解决在现有技术通过使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线的电磁屏蔽的影响的技术问题,从而提高金属壳体作为天线使用时的辐射效率。
在上述图4所示实施例的基础上,在一实施例中,方法还可包括:
通过调整连接在天线馈线与无线射频器的射频端之间的PI型电路调整天线的输入阻抗。
上述实施例可见,本申请具有如下有益技术效果:
(1)把小型的可穿戴设备的金属壳体设计为天线辐射体,可以有效解决在使用表面贴片天线时金属壳体对位于可穿戴设备内部的表面贴面天线电磁屏蔽的影响,从而提高天线的辐射效率。
(2)通过调整连接金属壳体与印制电路板之间的接地线和天线馈线位置调整天线的工作频率,无须更改金属背壳的形状、外观,不影响金属背壳本身外观的完整性和美观度。
(3)由于小型的可穿戴设备体积小,印制电路板面积非常有限,本申请提供的金属壳体无需占用印制电路板的面积。
(4)由于小型的可穿戴设备体积小,印制电路板面积有限,因此使用贴片天线很难保证天线周边的净空距离,从而导致天线的辐射效率不高,而本申请由于将金属壳体作为天线使用,因此不存在净空距离导致的辐射效率不高的问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种天线设备,其特征在于,所述设备包括:金属壳体和印制电路板,其中,所述金属壳体为天线的辐射体,所述金属壳体通过两根金属弹片将所述金属壳体接收到的天线信号传输至所述印制电路板上的无线射频器的射频端。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述金属弹片包括接地线和天线馈线,其中,所述接地线用于所述金属壳体与所述印制电路板的地连接,所述天线馈线用于将所述金属壳体和所述印制电路板上的无线射频器的射频端连接。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述接地线和所述天线馈线的位置和相对距离由所述天线的工作频率确定。
4.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述天线馈线与所述无线射频器的射频端之间连接有PI型电路,所述PI型电路将所述金属壳体设置在需要的工作频率上。
5.一种信号传输方法,其特征在于,由上述权利要求1-4任一所述的天线设备执行,所述方法包括:
通过所述金属壳体接收来自电子设备发射的无线信号;
通过所述金属壳体和所述两根金属弹片形成的天线谐振回路将接收到的天线信号传输至所述印制电路板上的无线射频器的射频端;
通过与所述射频端连接的射频通信电路对所述无线信号进行处理。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过调整连接在所述天线馈线与所述无线射频器的射频端之间的PI型调整所述天线的输入阻抗。
7.一种信号传输方法,其特征在于,由上述权利要求1-4任一所述的天线设备执行,所述方法包括:
确定所述无线射频器需要发送至电子设备的无线信号;
将所述印制电路板上的电路产生的高频信号,通过所述两根金属弹片将所述无线信号传输至所述金属壳体;
通过所述金属壳体将所述无线信号发射至所述电子设备。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过调整连接在所述天线馈线与所述无线射频器的射频端之间的PI型电路调整所述天线的输入阻抗。
9.一种可穿戴设备,其特征在于,所述可穿戴设备包括上述权利要求1-4任一所述的天线设备,并执行上述权利要求5-6任一所述的信号传输方法或者7-8任一所述的信号传输方法。
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