CN107808995B - 穿戴式通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种穿戴式通信装置，包括鞋体结构、接地元件与天线元件。鞋体结构包括鞋舌。接地元件设置在鞋舌。天线元件设置在鞋舌，并邻近接地元件的一边缘。天线元件操作在第一频段，且接地元件的长度不小于第一频段的最低频率的1/4波长。

Description

穿戴式通信装置
技术领域
本发明涉及一种通信装置，尤其涉及一种穿戴式通信装置。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，各个国际大厂已经开始陆续进行穿戴式通信装置(wearable communication device)的开发。例如，随着路跑风气的盛行以及居家、健康与儿童照护的发展，智慧鞋(smart shoes)近年来逐渐受到瞩目，并可用于管控人们的定位资讯、生理参数以及路跑资讯等。穿戴式通信装置的整体环境(例如：外观设计、天线空间、接地面尺寸以及天线周围环境)与目前的手持式装置相去甚远，因此穿戴式通信装置在天线设计上也必须有不一样的设计思维与应用技术。
以智慧鞋为例来看，现有的智慧鞋大多是直接采用模块化天线，并将模块化天线与接地面一同设置在鞋底或是鞋垫中。然而，上述做法只着重在智慧鞋的***整合，而忽略了人体对于天线元件所造成的影响。因此，现有的智慧鞋的通信品质往往不佳，甚至会出现定位失真或失效的状况。
发明内容
本发明提供一种穿戴式通信装置，包括设置在鞋体结构的鞋舌内的接地元件与天线元件，从而有助于提升穿戴式通信装置的通信品质。
本发明的穿戴式通信装置，包括鞋体结构、接地元件与天线元件。鞋体结构包括鞋舌。接地元件设置在鞋舌。天线元件设置在鞋舌，并邻近接地元件的一边缘。此外，天线元件操作在第一频段，且接地元件的长度不小于第一频段的最低频率的1/4波长。
在本发明的一实施例中，上述的天线元件与接地元件设置在基板上，且基板埋设在鞋舌内。
基于上述，本发明的穿戴式通信装置包括鞋体结构，且接地元件与天线元件是设置在鞋体结构的鞋舌。因此，将有效地降低周遭环境或是人体对天线元件与接地元件所造成的影响，从而有助于提升穿戴式通信装置的通信品质。
附图说明
图1是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置的示意图。
图2与图3分别是依据本发明一实施例的天线元件的示意图。
图4是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置在未放入人体组织模拟液时的天线元件的返回损失图。
图5是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置在放入人体组织模拟液时的天线元件的返回损失图。
图6是依据本发明一实施例的天线元件的辐射效率图。
附图标记说明：
100：穿戴式通信装置 110：鞋体结构
111：鞋舌 112：鞋身
113：鞋头 114：鞋带孔
115：鞋口 120：天线元件
130：接地元件 140：基板
150：射频电路 160：电池
210：第一辐射部 220：馈入部
230：第二辐射部 201：边长
FP2：馈入点 310：第一部分
320：第二部分 330：闭槽孔
SD31：第一边缘 SD32：第二边缘
610、620：曲线
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
图1是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置的示意图。如图1所示，穿戴式通信装置100可例如是一智慧鞋。具体而言，穿戴式通信装置100包括鞋体结构110，且鞋体结构110包括鞋舌111、鞋身112、鞋头113、鞋带孔114以及鞋口115。此外，穿戴式通信装置100还包括天线元件120以及接地元件130。
天线元件120与接地元件130是设置在鞋舌111，且天线元件120邻近接地元件130的一边缘。举例来说，穿戴式通信装置100还包括基板140。天线元件120与接地元件130设置在基板140的一表面上，且基板140可埋设在鞋舌111内。换言之，天线元件120、接地元件130与基板140可设置在鞋舌111的夹层空间内。此外，基板140可例如是一软性印刷电路板，并可顺应人体的足部的表面进行弯折，从而致使鞋舌111可贴附在人体的足部的表面上。
天线元件120可操作在第一频段，且接地元件130的长度不小于(也即，大于或是等于)第一频段的最低频率的1/4波长。因此，将有助于天线元件120的微型化。此外。当使用者穿上穿戴式通信装置100时，鞋舌111是位于人体的足部的上方，也即人体的足部不会遮蔽到设置在鞋舌111内的天线元件120与接地元件130。因此，将可避免天线元件120与接地元件130受到人体的影响，也即将可降低周遭环境对天线元件120与接地元件130所造成的影响，从而有助于提升穿戴式通信装置100的通信品质。
举例来说，天线元件120所涵盖的第一频段可例如是，全球定位***(globalpositioning system，简称GPS)所使用的1.57542GHz频段。此外，设置在鞋舌111内的天线元件120，将有利于穿戴式通信装置100接收来自天空中GPS的卫星信号，从而可避免穿戴式通信装置100出现定位失真或失效的状况。再者，设置在鞋舌111内的天线元件120与接地元件130也不容易受到周遭环境的影响，从而可提升穿戴式通信装置100的通信品质的稳定性。相对地，随着通信品质的稳定性的提升，穿戴式通信装置100将无须额外设置匹配电路或是匹配元件，从而有助于降低穿戴式通信装置100的生产成本。
更进一步来看，穿戴式通信装置100还包括射频电路150与电池160。其中，射频电路150与电池160设置在基板140上。也即，射频电路150与电池160也可设置在鞋舌111的夹层空间内。此外，射频电路150可通过同轴缆线电性连接至天线元件120的馈入点，以提供信号至天线元件120或是接收来自天线元件120的信号。电池160可用于提供穿戴式通信装置100所需的电力。例如，电池160可提供操作电压至射频电路150。
图2与图3分别是依据本发明一实施例的天线元件的示意图，且以下将参照图2与图3进一步说明天线元件120的结构与操作。如图2与图3所示，天线元件120包括第一辐射部210、馈入部220与第二辐射部230。其中，馈入部220的第一端具有馈入点FP2，且馈入部220的第二端电性连接第一辐射部210。
值得一提的是，馈入部220与第一辐射部210可形成贴片天线(patch antenna)结构，且天线元件120可通过贴片天线结构操作在第一频段。具体而言，第一辐射部210可例如是一方形金属片。此外，由于接地元件130的长度不小于第一频段的最低频率的1/4波长，因此第一辐射部210(也即，方形金属片)的边长201可小于第一频段的最低频率的1/2波长，从而有助于天线元件120的微型化。例如，在一实施例中，第一辐射部210(也即，方形金属片)的边长201可约为第一频段的最低频率的1/6至1/8波长。举例而言，第一频段可例如是1.57542 GHz频段，且第一辐射部210(也即，方形金属片)的边长201可例如是23毫米(mm)。
请继续参照图3，第一辐射部210(也即，方形金属片)包括电性相连的第一部分310与第二部分320。也即，第一辐射部210(也即，方形金属片)可基于馈入部220划分成第一部分310与第二部分320。其中，第一部分310包括相邻的第一边缘SD31与第二边缘SD32。第一部分310的第一边缘SD31电性连接馈入部220的第二端，且第一部分310的第二边缘SD32电性连接第二辐射部230的第一端。此外，第二辐射部230的第二端电性连接馈入部220，且第二辐射部230环绕第一部分310的第一边缘SD31与第二边缘SD32。
因此，如图3所示，第二辐射部230、第一部分310与馈入部220将可形成环形天线(loop antenna)结构，且天线元件120可通过环形天线结构操作在第二频段，例如：2.45GHz频段。具体而言，第二辐射部230、第一部分310与馈入部220可形成一闭槽孔330，且闭槽孔330的周长约为第二频段的最低频率的1/2波长。此外，第二辐射部230可例如是一C字形金属片，以此环绕第一部分310的第一边缘SD31与第二边缘SD32。
图4是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置在未放入人体组织模拟液时的天线元件的返回损失图，且图5是依据本发明一实施例的穿戴式通信装置在放入人体组织模拟液时的天线元件的返回损失图。如图4与图5所示，在未放置以及放置人体组织模拟液的情况下，天线元件120的频率范围皆可涵盖1.57GHz以及2.4GHz～2.5GHz。此外，图6是依据本发明一实施例的天线元件的辐射效率图，其中曲线610为在未放入人体组织模拟液时的天线元件120的辐射效率，且曲线620为在放入人体组织模拟液时的天线元件120的辐射效率。
如图6所示，相较于在未放入人体组织模拟液的情况来看，当穿戴式通信装置100放入人体组织模拟液时，天线元件120的辐射效率的下降幅度小于1dB。换言之，将天线元件120与接地元件130设置在鞋舌111内，可有效地降低周遭环境或是人体对天线元件120与接地元件130所造成的影响。因此，即使是在放入人体组织模拟液的情况下，天线元件120依旧可保有良好的辐射效率，从而有助于提升穿戴式通信装置100的通信品质。
综上所述，本发明的穿戴式通信装置包括鞋体结构，且天线元件与接地元件是一同设置在鞋体结构的鞋舌。因此，将有效地降低周遭环境或是人体对天线元件与接地元件所造成的影响，从而有助于提升穿戴式通信装置的通信品质。此外，天线元件可操作在第一频段，且接地元件的长度不小于第一频段的最低频率的1/4波长。因此，将有助于天线元件的微型化。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种穿戴式通信装置，包括：
一鞋体结构，包括一鞋舌；
一接地元件，设置在该鞋舌；
一天线元件，设置在该鞋舌，并邻近该接地元件的一边缘，其中该天线元件操作在一第一频段，且该接地元件的长度不小于该第一频段的最低频率的1/4波长；
该天线元件包括：
一第一辐射部；
一馈入部，其第一端具有一馈入点，且该馈入部的第二端电性连接该第一辐射部，其中该馈入部与该第一辐射部形成一贴片天线结构，且该天线元件通过该贴片天线结构操作在该第一频段；
该第一辐射部为一方形金属片，该方形金属片包括电性相连的一第一部分与一第二部分，该第一部分的一第一边缘电性连接该馈入部的第二端，且该天线元件还包括：
一第二辐射部，其第一端电性连接该第一部分的一第二边缘，该第二辐射部的第二端电性连接该馈入部，且该第二辐射部环绕该第一部分的该第一边缘与该第二边缘，其中该第二辐射部、该第一部分以及该馈入部形成一环形天线结构，且该天线元件通过该环形天线结构操作在一第二频段。
2.根据权利要求1所述的穿戴式通信装置，其特征在于，该天线元件与该接地元件设置在一基板上，且该基板埋设在该鞋舌内。
3.根据权利要求2所述的穿戴式通信装置，其特征在于，还包括：
一射频电路，设置在该基板上，并提供一馈入信号至该天线元件。
4.根据权利要求3所述的穿戴式通信装置，其特征在于，还包括一电池，且该电池设置在该基板上，并提供一操作电压至该射频电路。
5.根据权利要求1所述的穿戴式通信装置，其特征在于，该方形金属片的边长为该第一频段的最低频率的1/6至1/8波长。
6.根据权利要求1所述的穿戴式通信装置，其特征在于，该环形天线结构包括一闭槽孔，且该闭槽孔的周长为该第二频段的最低频率的1/2波长。
7.根据权利要求1所述的穿戴式通信装置，其特征在于，该第二辐射部为一C字形金属片。
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