CN108886197A - 一种可穿戴设备 - Google Patents

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孙树辉
范毅
张彩文
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Abstract

一种可穿戴设备，涉及智能可穿戴设备领域，用以提供一种可穿戴设备整机横向尺寸不变的可穿戴设备，该可穿戴设备包括机芯部件和外壳(101)，所述机芯部件镶嵌于所述外壳(101)的内腔中；所述机芯部件至少包括显示部件(102)、印刷电路板PCB(104)，所述显示部件(102)和所述PCB(104)之间存在间隙，天线(103)位于所述间隙内。该可穿戴设备应用于智能手表或智能手环中用以通过略增加可穿戴设备整机厚度，以实现可穿戴设备横向尺寸不变。

Description

一种可穿戴设备 技术领域
本发明实施例涉及智能可穿戴设备领域，尤其涉及一种可穿戴设备。
背景技术
随着可穿戴设备智能化技术的不断发展，可穿戴设备的产品的种类越来越多，现有的可穿戴设备，例如，手表或者手环，在可穿戴设备内部通常设置有具有无线通信基本功能的通信模块，在该通信模块上一般集成有收发芯片、基带以及天线等部件，用以实现信号处理。
现有的可穿戴设备中天线一般有两种布置方式，第一种，以智能手表和智能手环为例，通常将天线置于可穿戴设备的产品的表带上，第二种，很多可穿戴设备的天线采用内置天线，即将天线置于可穿戴设备的内部，但是天线的性能和其所占据的空间相关，一般天线空间越大性能越好，现有技术中采用内置天线时为了提升天线的性能通常将可穿戴设备的整机沿横向尺寸(横向尺寸指代该可穿戴设备的宽度)制作的相对较大。
但是，上述两种天线的布置方式中当可穿戴设备与人体接触时，由于无法避免天线向人体辐射能量，使得这样天线向人体发出大量的辐射能量，该辐射能量容易被人体吸收，会降低天线的性能，例如，使得天线接收灵敏度差及天线发射功率低，同时采用内置天线时为了提高天线性能会影响整机尺寸，就牺牲了产品在外观上的竞争力。
发明内容
本发明的实施例提供一种可穿戴设备，用以提供一种可穿戴设备整机横向尺寸不变的可穿戴设备。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括外壳和机芯部件，该机芯部件镶嵌于外壳的内腔中；机芯部件至少包括显示部件、印刷电路板PCB，显示部件和PCB之间存在间隙，天线位于该间隙内。
本发明实施例提供一种可穿戴设备，通过在显示部件和PCB之间预留间隙，然后将天线置于该间隙中，能够使得本发明实施例提供的可穿戴设备在整机厚度(高度)方向上略有改变，而保证可穿戴设备的外观的在横向的尺寸不变。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中该天线包括天线支架、接地点、信号馈点和调节部件；其中，天线支架具有走线面和接地面，走线面与显示部件连接，接地面与PCB连接；信号馈点设置在接地面上，在走线面和接地面之间设置有调节部件，走线面和接地面均与接地点连接；走线面，用于布置天线走线；调节部件的位置能够相对信号馈点的位置移动，用以改变走线面的电场强度分布；信号馈点，用于将射频信号从接地面馈入所述走线面的天线走线。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，走线面和接地面的材质均为金属材质。
结合第一方面至第一方面的第二种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，天线支架沿垂直于所述显示部件表面方向的横截面形状为圆形、椭圆形或者矩形。
结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，调节部件包括一个匹配部件，或者调节部件包括多个匹配部件；所述多个匹配部件并联连接，由于匹配部件和信号馈点之间相对位置的变化会改变可穿戴设备中天线走线面上电场强度最大和电场强度最低的位置，同时通过改变匹配部件的参数可以改变天线的工作频率，因此不同位置处的匹配部件和不同的参数可以使得天线产生多个工作频段，以实现多频天线。
结合第一方面至第一方面的第四种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，天线支架为非 金属材质，这样当天线支架的接地面和走线面的材质为金属材质时，由于天线支架为非金属材质，这样不会使得接地面和走线面短路。
结合第一方面至第一方面的第五种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，可穿戴设备还包括支撑部件，用于支撑所述显示部件，所述支撑部件具有第一端和第二端，所述支撑部件的第一端与所述显示部件连接，所述支撑部件的第二端与所述走线面连接。由于支撑部件可与天线的走线面连接，天线的走线面与天线的GND面通过天线支架上的接地点连接，天线的GND面又与PCB连接，如此，显示部件的支撑部件也实现了同整机的接地，降低了EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)风险。
结合第一方面至第一方面的第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，PCB和显示部件之间间隙的高度小于等于预设阈值，这样通过在可穿戴设备内部预留高度为预设阈值的间隙用以放置天线，可以使得可穿戴设备在横向上的尺寸不变，相比于现有技术中为了放置天线而增大可穿戴设备横向尺寸相比，本发明实施例能够减少可穿戴设备横向尺寸的增加。
结合第一方面至第一方面的第七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，可穿戴设备的外壳的材质为金属材质，该金属材质的外壳具有反射天线辐射的能量的功能，由于金属外壳可以对天线发射的辐射能量起到反射作用，这样可以将天线发射的辐射能量向远离人体皮肤方向反射，因此当可穿戴设备与人体的皮肤接触时，由于金属材质的外壳能够阻挡辐射能量向人体发射，因此，能够减少人体对电磁辐射的吸收，从而提高了可穿戴设备的天线接收灵敏度差及天线发射功率。
结合第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述可穿戴设备为智能手表或者智能手环。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。
图1为本发明实施例提供的可穿戴设备的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的天线的结构示意图二；
图3a为本发明实施例调整天线的调节部件改变电场位置的示意图一；
图3b为本发明实施例调整天线的调节部件改变电场位置的示意图二；
图4为本发明实施例提供的可穿戴设备的结构示意图二；
图5为本发明实施例提供的可穿戴设备的电场的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
如图1所示，本发明实施例提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括外壳101和机芯部件，该机芯部件镶嵌于外壳101的内腔中；机芯部件至少包括显示部件102、印刷电路板PCB104，显示部件102和PCB104之间存在间隙，天线103位于该间隙内。
本发明实施例提供一种可穿戴设备，通过在显示部件和PCB之间预留间隙，然后将天线置于该间隙中，能够使得本发明实施例提供的可穿戴设备在整机厚度(高度)方向上略有改变，而保证可穿戴设备的外观的在横向的尺寸不变。
如图2所示，天线103包括天线支架1031、接地点1032、信号馈点1033以及调节部件1044；其中，天线支架1031具有走线面1031a和接地面，走线面1031a与显示部件102连接，接地面1031b与PCB104连接；信号馈点1033设置在接地面1031b上，走线面1031a和接地面1031b均与接地点1032连接，在走线面1031a和接地面1031b之间设 置有调节部件1044。
其中，走线面1031a，用于布置天线走线，该天线的走线方式可以有多种，如IFA(Inverted-F Antenna，倒置F型天线)、monopole(单极天线)或Loop(环形天线)等的走线方式，本发明实施例对此不进行限定。
信号馈点1033用于将射频信号从接地面1031b馈入走线面1031a，该信号馈点1033可以设置在走线面上的凹槽中，具体的可以在走线面上预留凹槽用于布置信号馈点1033。
本发明实施例中调节部件1044的位置能够相对信号馈点1033的位置移动，用以改变天线走线面1031a上的电场强度分布。同时还可以改变调节部件1044的参数，使得在不同位置设置不同参数的调节部件1044能使天线产生多个工作频段。
具体的，本发明实施例中的天线支架1031的材质为非金属材质，可以理解的是，实际中所有导电率低于预设导电率且对辐射能量的吸收率小于预设吸收率的材质均可以作为本发明实施例中的天线支架1031的材质。
示例性的，该天线支架1031的材质可以采用塑料材质或者陶瓷材质，本发明实施例对预设导电率和预设吸收率的具体数值不进行限定，在实际使用过程中可以根据需要进行选择，以选择在可接收范围内的材质作为天线支架1031的材质。
本发明实施例中的天线支架1031呈片状结构，具体的该天线支架1031可以呈圆片状结构，也可以为椭圆片状结构或者矩形片状结构，这样通过采用片状结构的天线支架可以降低天线的整体高度，从而降低整个可穿戴设备整机的外观设计沿高度方向的尺寸。
本发明实施例中的天线支架1031沿垂直于所述显示部件平面方向上的横截面呈圆形、椭圆形或者矩形，本发明实施例对此不进行限定，本发明实施例中所述显示部件平面指与显示部件与镜面1021接触的一面。
本发明实施例中的走线面1301a和接地面1301b的材质均为金属材质，具体的在实际使用过程中，天线支架1031具有第一面和第二面， 在天线支架1031的第一面和第二面上分别镀金属层，如此以形成天线支架的走线面(又称TOP面)和接地面(又称GND面)，在实际使用过程中走线面用以布置该可穿戴产品的天线走线，以使得射频信号从信号馈点馈入走线面布置的天线走线后，形成高频交流电，并产生高频辐射能量对外辐射；而在空间的高频辐射能量也会在天线的布线上感应并产生高频交流电，然后通过信号馈点进入射频电路，最终被接收机接收并处理。
具体的，本发明实施例对上述外壳的具体形状不进行限定，只要该外壳可以固定住上述可穿戴产品的机芯部件即可，具体的，当该机芯部件位于外壳的内腔中时，该显示部件可以露出外壳。
可选的，该显示部件可以包括LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)以及镜片1021，具体的在实际使用过程中如图1所示该镜片1021可以露出外壳。
需要说明的是，该外壳具有靠近人体的接触面，接触面可以是实际存在的面，也可以是虚拟的平面，对此本发明实施例不做限制，示例性的，当该可穿戴设备为智能手表时，该外壳具有的靠近人体的接触面可以为如图1所示的1011。以可穿戴手表为例，可穿戴手表包括镜面、壳体、后盖等，在人体佩戴手表时，由于后盖紧贴着人体，所以所述接触面1011指后盖；接触面1011也可以是在可穿戴设备的内部，仍以可穿戴手表为例，所述接触面1011可以指壳体内靠近后盖的平面。
可选的，为了避免天线向人体发射大量的辐射能量，由于该辐射能量被人体吸收后会降低天线的性能，本发明实施例中的外壳具有反射辐射能量的功能，本发明实施例对该外壳的具体材质不进行限定，示例性的，该外壳的材质可以采用金属材质，也即采用金属外壳作为本发明实施例中提供的可穿戴设备的外壳，当然可以理解的是还可以在与该外壳的接触面相对的一面上设置反射面，这样更好的将辐射向人体皮肤的辐射能量向远离人体皮肤方向反射，以降低人体对辐射能量的吸收，从而提高天线的性能。
可选的，本发明实施例中的调节部件包括一个匹配部件，或者，该调节部件包括多个匹配部件；所述多个匹配部件并联连接，每个匹配部 件和所述信号馈点之间均存在电场。由于在信号馈点和匹配部件之间的电场有强弱变化，所以通过调节匹配部件的摆放位置和参数，可以使电场弱区位于显示屏信号线走线区域，以达到减小显示部件对辐射能量损耗的作用。
具体的，在实际使用过程中，本发明实施例中的匹配部件可以指代电容，示例性的，一般在实际使用过程中可以采用2～3个电容，用以调节天线的工作频率、带宽等参数，以及确保天线内的电场的强度。
具体的，在实际使用过程中，以匹配点采用电容实现为例，如图3所示，在信号馈点(图3a和图3b中所示的位置)处和匹配部件(图3和图3b中1044所示的位置)处的电场强度最大，在信号馈点1033和匹配部件1044之间，电场强度呈下降趋势并逐步达到最低值，因此，可以通过改变匹配部件1044相对信号馈点1033的位置，能够改变天线走线面上电场强度分布，因此就能使电场最低区域的位置也随之改变。同时还可以通过改变匹配部件1044的参数实现天线工作频率的改变，如图3a所示，当匹配部件1044位于图3a所示的位置时，匹配部件1044和信号馈点1033之间的最低电场区域如图3a所示，通过改变匹配部件1044的位置，如图3b所示，使得匹配部件1044和信号馈点1033之间的最低电场区域移动至如图3b所示的位置，因此就能使电场最低区域的位置也随之改变。
具体的，可以通过改变电容值大小，例如1pF，2pF……等等来实现匹配部件参数的改变，并且，通过改变匹配部件的参数以及调节匹配部件相对信号馈点之间的位置还能引起天线工作频率的变化，因此，不同位置设置不同参数的匹配部件能使天线产生多个工作频段，以此实现多频天线。
可选的，为了对显示部件进行支撑以保证显示部件的可靠性，本发明实施例中的可穿戴设备还包括支撑部件，用于支撑显示部件，该支撑部件具有第一端和第二端，支撑部件的第一端与显示部件连接，支撑部件的第二端与走线面连接。具体的在实际使用过程中该支撑部件可以为片状结构，以降低可穿戴设备整机的厚度。
可选的，本发明实施例对PCB和显示部件之间存在的间隙沿所述 可穿戴设备高度方向的高度具体不进行限定，只要该PCB和显示部件之间存在的间隙的高度小于预设阈值即可，该预设阈值可以根据天线的高度来确定，具体的该PCB和显示部件之间存在的间隙应该恰好能够使得上述天线位于其内。
也可以在实际使用过程中可以根据需要进行选择，即在实际使用过程中为了使得可穿戴设备整机尺寸的高度不致于特别厚，可以根据需要设置PCB和显示部件之间存在的间隙的高度，以使得可穿戴设备整机看起来美观，示例性的，本发明实施例中的PCB和显示部件之间存在的间隙的高度位于1mm～5mm之间，优选的，该PCB和显示部件之间存在的间隙的高度为1mm～2.5mm。
可选的，可穿戴设备的外壳采用金属外壳，由于金属外壳可以对天线发射的电磁辐射起到反射作用，这样可以将天线发射的辐射能量向远离人体皮肤方向进行反射，例如反射到可穿戴设备的正上方，因此使得天线发射的辐射能量向人体皮肤的辐射量减少，当可穿戴设备与人体的皮肤接触时能够减少人体对电磁辐射的吸收，从而提高了可穿戴设备的天线接收灵敏度差及天线发射功率。
需要说明的是，本发明实施例中还可以在可穿戴设备的电池与显示部件之间预留预设高度的间隙，用以将天线放置在该间隙内，以实现可穿戴设备整机在厚度方面的略微增加，保证可穿戴设备整机在横向方面的尺寸不变。
可选的，上述可穿戴设备为智能手表或者智能手环。
可以理解的是，本发明实施例中的可穿戴设备还可以包括其他电子元件，例如如图1所示的马达106，电池、FPC、磁铁等器件。
如图4所示，图4为本发明实施例的可穿戴设备的组装结构示意图，从图4中可以看出，本发明实施例中通过FPC(Flexible Printed Circuit，柔性印刷电路板)105作为器件(例如，显示部件102)与PCB(Printed circuit board，印刷电路板)104之间的连接方式。
如图5所示，本发明实施例中，由于PCB和LCD分别位于天线的两侧，也即PCB位于天线的接地面一侧，LCD位于天线的走线面一侧，则可穿戴设备的FPC势必从天线走线面一侧的LCD绕过天线侧面连接 到天线的接地面一侧的PCB上，LCD的信号线是经过天线侧面的金属导线，则会因天线侧面的电场而在这些导线上产生感应电流，这部分电流进入LCD中会被LCD内部的电路损耗掉，造成辐射能量的损失，导致无线性能下降，由于改变信号馈点和匹配部件的相对位置，就可以改变电场强弱的位置，因此在实际使用过程中可以通过改变信号馈点和匹配部件的相对位置，使得电场最低区域的位置位于天线侧面，因此通过调整匹配部件和信号馈点之间的相对位置使FPC经过天线侧面的位置电压最小，这样LCD上耦合电流最小，损失的辐射能量也就越少。
需要说明的是，本发明实施例中的也可以提供一种电子设备，该电子设备包括显示部件以及PCB板，在显示部件和PCB板之间存在有间隙，该间隙用以放置天线，这样在改变电子设备整机厚度的情况下，使得电子设备的尺寸不变。所有具有显示部件和PCB板的电子设备都可以作为本发明实施例提供的电子设备，示例性的，该电子设备可以为手机、平板电脑等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

  1. 一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括机芯部件和外壳，所述机芯部件镶嵌于所述外壳的内腔中；所述机芯部件至少包括显示部件、印刷电路板PCB，所述显示部件和所述PCB之间存在间隙，所述天线位于所述间隙内。
  2. 根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线包括天线支架、接地点、信号馈点和调节部件；
    其中，所述天线支架具有走线面和接地面，所述走线面与所述显示部件连接，所述接地面与所述PCB连接；所述信号馈点设置在所述接地面上，在所述走线面和所述接地面之间设置有调节部件，所述走线面和接地面均与所述接地点连接；
    所述走线面，用于布置天线走线；
    所述调节部件的位置能够相对所述信号馈点的位置移动，用以改变所述走线面的电场强度分布；
    所述信号馈点，用于将射频信号从所述接地面馈入所述走线面的天线走线。
  3. 根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述走线面和所述接地面的材质均为金属材质。
  4. 根据权利要求1-3任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线支架沿垂直于所述显示部件表面方向的横截面形状为圆形、椭圆形或者矩形。
  5. 根据权利要求2-4任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述调节部件包括一个匹配部件；或者，
    所述调节部件包括多个匹配部件；所述多个匹配部件并联连接。
  6. 根据权利要求2-4任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述天线支架的材质为非金属材质。
  7. 根据权利要求2-6任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括支撑部件，用于支撑所述显示部件，所述支撑部件具有第一端和第二端，所述支撑部件的第一端与所述显示部件连接，所述支撑部件的第二端与所述走线面连接。
  8. 根据权利要求1-7任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述PCB和所述显示部件之间间隙的高度小于等于预设阈值。
  9. 根据权利要求1-8任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备的外壳的材质为金属材质，该金属材质的外壳具有反射天线辐射的能量的功能。
  10. 根据权利要求1-9任意一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能手表或者智能手环。
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