CN113013613A - 一种金属边框天线***及智能手表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属边框天线***及智能手表，包括呈圆环状的金属边框、金属地板、电路主板和两个馈电单元；电路主板位于金属边框内；金属地板位于电路主板的下表面，且与金属边框间隔设置；两个馈电单元互呈90°设置于电路主板的上表面，并与电路主板电性连接，与金属边框间隔设置。通过设置两个馈电单元，并使馈电单元与金属边框间隔设置，使得金属边框与两个馈电单元之间均可发生谐振，保证了天线的谐振效率，降低了天线损耗；且由于两个馈电单元互呈90°，使得两个馈电单元之间的隔离度较高。解决了现有智能手表中天线损耗较大、隔离度较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种金属边框天线***及智能手表。
背景技术
随着移动技术的发展，很多传统的电子产品也增加了移动通信功能，例如过去只能用来看时间的手表，如今也可以通过移动通讯连接来进行移动通信，例如接听电话、接收短信、GPS定位等。这种具有提醒、导航、校准、监测、交互等其中一种或者多种功能的手表统称为智能手表。
为了便于穿戴，目前的智能手表在设计上通常会使得产品的体积较小，这便导致天线可以利用的面积也需相应减小；同时，由于产品内部器件密度集中，天线净空也不足，穿戴在身上时，人体对天线的影响很大，不仅使得天线的效率较差，还使得天线谐振很难达到天线所需要的频率。即时是额外增加了匹配电路进行调谐，也会导致天线的损耗较大、隔离度较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属边框天线***及智能手表，以解决现有智能手表中天线损耗较大、隔离度较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种金属边框天线***，所述金属边框天线***包括金属边框、电路主板、金属地板和两个馈电单元；所述金属边框呈圆环状；所述电路主板位于所述金属边框内；所述金属地板位于所述电路主板的下表面，且与所述金属边框间隔设置；两个所述馈电单元互呈90°设置于所述电路主板的上表面，并与所述电路主板电性连接，与所述金属边框间隔设置。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述金属地板呈圆形，且与所述金属边框同心设置。
可选的，在所述的金属边框天线***中，两个所述馈电单元均包括第一馈电枝节和第二馈电枝节，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节呈T型连接。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述第一馈电枝节的一端与所述电路主板相连，另一端与所述第二馈电枝节的中点连接；所述第二馈电枝节位于所述金属边框与所述金属地板之间的缝隙中。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述第二馈电枝节呈圆弧状，且开口朝向所述第一馈电枝节。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述第二馈电枝节的弧度值为30±5°。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述第二馈电枝节的长度为5±1mm，宽度为0.5±0.1mm，与所述金属边框的最小距离为0.8mm。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述金属边框的直径为40±2mm，厚度为1±0.5mm。
可选的，在所述的金属边框天线***中，所述电路主板的厚度为0.8±0.2mm，相对介电常数为4.4。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种智能手表，所述智能手表包括如上任一项所述的金属边框天线***。
本发明提供的金属边框天线***及智能手表，所述金属边框天线***包括金属边框、金属地板、电路主板和两个馈电单元；所述金属边框呈圆环状；所述电路主板位于所述金属边框内；所述金属地板位于所述电路主板的下表面，且与所述金属边框间隔设置；两个所述馈电单元互呈90°设置于所述电路主板的上表面，并与所述电路主板电性连接，与所述金属边框间隔设置。通过设置两个馈电单元，并使馈电单元与金属边框间隔设置，使得金属边框与两个馈电单元之间均可发生谐振，保证了天线的谐振效率，降低了天线损耗；且由于两个馈电单元互呈90°，使得两个馈电单元之间的隔离度较高。解决了现有智能手表中天线损耗较大、隔离度较差的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的金属边框天线***的结构示意图；
图2为本实施例提供的金属边框天线***的侧面剖视图；
图3为本实施例提供的金属边框天线***的仿真结果示意图；
图4为本实施例提供的金属边框天线***的特征方向图；
其中，各附图标记说明如下：
10-金属边框；20-电路主板；30-金属地板；40-馈电单元；41-第一馈电枝节；42-第二馈电枝节。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的金属边框天线***及智能手表作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种金属边框天线***，如图1和图2所示，所述金属边框天线***包括金属边框10、电路主板20、金属地板30和两个馈电单元40；所述金属边框10呈圆环状；所述电路主板20位于所述金属边框10内；所述金属地板30位于所述电路主板20的下表面，且与所述金属边框10间隔设置；两个所述馈电单元40互呈90°设置于所述电路主板20的上表面，并与所述电路主板20电性连接，与所述金属边框10间隔设置。
本实施例提供的金属边框天线***，通过设置两个馈电单元，并使馈电单元与金属边框间隔设置，使得金属边框与两个馈电单元之间均可发生谐振，保证了天线的谐振效率，降低了天线损耗；且由于两个馈电单元互呈90°，使得两个馈电单元之间的隔离度较高。解决了现有智能手表中天线损耗较大、隔离度较差的问题。
具体的，在本实施例中，如图1和图2所示，电路主板20嵌设与所述金属边框10内(即电路主板20的外径与所述金属边框10的内径大小一致)，且位于金属边框10的下部；金属地板30的下表面与所述金属边框10的底面齐平；此外，电路主板20的下表面与所述金属地板30相接触。如此，可以使得金属边框10的内部空间尽可能的大，从而有利于其他电子元器件和其他结构的设计。
需要说明的是，在其他实施例中，电路主板20与金属地板30之间并不要求其相互接触，以及，电路主板20和金属地板30相对于金属边框10的高度位置也并不要求位于底部；三者的位置设置可以依据实际需要进行调整。
较佳的，在本实施例中，所述金属地板30呈圆形，且与所述金属边框10同心设置。如此，在金属边框10上的信号能量能够均匀地流入地，从而使得信号的全向性较好。
在本实施例中，两个所述馈电单元40均包括第一馈电枝节41和第二馈电枝节42，所述第一馈电枝节41和所述第二馈电枝节42呈T型连接。
进一步的，所述第一馈电枝节41的一端与所述电路主板20相连，另一端与所述第二馈电枝节42的中点连接；所述第二馈电枝节42位于所述金属边框10与所述金属地板30之间的缝隙中。第二馈电枝节42能够与金属边框10发生耦合谐振，从而使金属边框10成为辐射体；同时，由于第二馈电枝节42位于所述金属边框10与所述金属地板30之间的缝隙中，使得其馈电效率最佳，被金属地板30吸收的能量最小。
由于金属边框10呈圆环状，为了提高馈电单元40与金属边框10枝节的耦合效率，较佳的，所述第二馈电枝节42呈圆弧状，且开口朝向所述第一馈电枝节41。如此，使得第二馈电枝节42与金属边框10之间呈平行状态，从而提升了耦合效率。
发明人经实验验证发现，当所述第二馈电枝节的弧度值为30±5°时，其综合性能最佳。
在本实施例中，所述第二馈电枝节42的长度L为5±1mm，宽度为0.5±0.1mm，与所述金属边框10的最小距离d为0.8mm；所述金属边框10的直径D1为40±2mm，厚度W为1±0.5mm；以及，所述电路主板20的厚度为0.8±0.2mm，相对介电常数为4.4；金属地板30的直径D2为17±3mm。
以下，以一具体实施例说明本发明提供的金属边框天线***的性能优势。
继续参考图1和图2，在本实施例中，金属边框10的外径D1为40mm，为普通手表的尺寸，其厚度为1mm；金属边框10的材质可以为铜、银或其他金属合金。电路主板20采用厚度为0.8mm的FR4板材，损耗角正切值为0.02，其尺寸与金属边框10的内径相匹配，能够固定于金属边框10内。在电路主板20的下表面，设置有外径D2为18mm的金属地板30，金属地板30的材质可以为铜、银或其他金属合金，金属地板30的作用是作为天线的等效地板。在电路主板20的上表面设置有两个呈90°设置的T型馈电单元40，馈电单元的宽度为0.5mm，且所述第一馈电枝节41的一端与所述电路主板20相连，另一端与所述第二馈电枝节42的中点连接；所述第二馈电枝节42与所述金属边框10之间的距离为0.8mm；所述第二馈电枝节42长度为5±1mm，弧度值为30°。
以此结构形成的金属边框天线***，其仿真结果如图3所示。从图3中可以看出，本实施例提供的金属边框天线***在2.5GHz附近存在两个谐振模式且两个模式下的辐射效率均较好；此外，在2.5GHz附近的两个谐振模式的特征角为180°，表明这两个模式可以实现较好的全向辐射。
以此结构形成的金属边框天线***的特征方向图如图4所示。从图4中可以看出，在2.5GHz附近存在的两个谐振模式，其中一个在y方向存在方向图零点，另一个在x方向存在方向图零点。也就是说，这两个谐振模式零点正交，具有很好的正交性。经实验验证发现，以此结构形成的金属边框天线***的端口隔离度可以达到20dB以上，具有较高的隔离度。
本实施例还提供一种智能手表，所述智能手表包括如上所述的金属边框天线***。
需要说明的是，智能手表中还可以包含其他元器件或结构，其他元器件或结构的设计为本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。以及，电路主板20上电路图的集成电路设计等也为相关领域技术人员所熟知的，此处也不再赘述。
综上所述，本实施例提供的金属边框天线***及智能手表，所述金属边框天线***包括金属边框、金属地板、电路主板和两个馈电单元；所述金属边框呈圆环状；所述电路主板位于所述金属边框内；所述金属地板位于所述电路主板的下表面，且与所述金属边框间隔设置；两个所述馈电单元互呈90°设置于所述电路主板的上表面，并与所述电路主板电性连接，与所述金属边框间隔设置。通过设置两个馈电单元，并使馈电单元与金属边框间隔设置，使得金属边框与两个馈电单元之间均可发生谐振，保证了天线的谐振效率，降低了天线损耗；且由于两个馈电单元互呈90°，使得两个馈电单元之间的隔离度较高。解决了现有智能手表中天线损耗较大、隔离度较差的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属边框天线***，其特征在于，所述金属边框天线***包括金属边框、电路主板、金属地板和两个馈电单元；所述金属边框呈圆环状；所述电路主板位于所述金属边框内；所述金属地板位于所述电路主板的下表面，且与所述金属边框间隔设置；两个所述馈电单元互呈90°设置于所述电路主板的上表面，并与所述电路主板电性连接，与所述金属边框间隔设置。
2.根据权利要求1所述的金属边框天线***，其特征在于，所述金属地板呈圆形，且与所述金属边框同心设置。
3.根据权利要求1所述的金属边框天线***，其特征在于，两个所述馈电单元均包括第一馈电枝节和第二馈电枝节，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节呈T型连接。
4.根据权利要求3所述的金属边框天线***，其特征在于，所述第一馈电枝节的一端与所述电路主板相连，另一端与所述第二馈电枝节的中点连接；所述第二馈电枝节位于所述金属边框与所述金属地板之间的缝隙中。
5.根据权利要求4所述的金属边框天线***，其特征在于，所述第二馈电枝节呈圆弧状，且开口朝向所述第一馈电枝节。
6.根据权利要求5所述的金属边框天线***，其特征在于，所述第二馈电枝节的弧度值为30±5°。
7.根据权利要求4所述的金属边框天线***，其特征在于，所述第二馈电枝节的长度为5±1mm，宽度为0.5±0.1mm，与所述金属边框的最小距离为0.8mm。
8.根据权利要求1所述的金属边框天线***，其特征在于，所述金属边框的直径为40±2mm，厚度为1±0.5mm。
9.根据权利要求1所述的金属边框天线***，其特征在于，所述电路主板的厚度为0.8±0.2mm，相对介电常数为4.4。
10.一种智能手表，其特征在于，所述智能手表包括如权利要求1～9任一项所述的金属边框天线***。
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