CN115377658B - 智能穿戴设备及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能穿戴设备及***，该智能穿戴设备包括第一金属环，第一金属环包括金属环本体，以及沿金属环本体周侧设置的第一金属框及第二金属框，第一金属框及第二金属框间隔设置；第二金属环，第二金属环环设于金属环本体的外周，且分别与金属环本体、第一金属框及第二金属框间隔设置；天线馈点及接地点，间隔设置于金属环本体，并与第二金属环电连接。本发明解决了人体对电磁能量的吸收，导致SAR下降的问题。

Description

智能穿戴设备及***

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种智能穿戴设备及***。

背景技术

智能穿戴设备，如智能指环要具备无线通信功能，通常需要在指环内部集成天线。为了保证无线通信功能的稳定，天线的设计非常重要。智能指环因极小的体积和人体对电磁波的吸收，导致天线设计难度很大。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种智能穿戴设备及***，旨在解决人体对电磁能量的吸收，导致天线SAR下降的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括：

第一金属环，所述第一金属环包括金属环本体，以及沿所述金属环本体周侧设置的第一金属框及第二金属框，所述第一金属框及第二金属框间隔设置；

第二金属环，所述第二金属环环设于所述金属环本体的外周，且分别与所述金属环本体、所述第一金属框及所述第二金属框间隔设置；

天线馈点及接地点，间隔设置于所述金属环本体，并与所述第二金属环电连接。

可选地，所述第一金属框及第二金属框分设于所述金属环本体轴向的两端部。

可选地，所述第二金属环与所述第一金属框之间形成有第一缝隙；

所述第二金属环与所述第二金属框之间形成有第二缝隙。

可选地，所述天线馈点及接地点在所述第一金属环上形成四分之三圆弧。

可选地，所述金属环本体与所述第二金属环之间设置有电介质。

可选地，所述天线馈点为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种；

和/或，所述接地点为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种。

可选地，所述智能穿戴设备还包括功能模块，所述功能模块设置于所述第一金属环，所述功能模块分别与所述天线馈点及接地点电连接。

可选地，所述智能穿戴设备还包括：

柔性电路板，设置于所述第一金属环上，所述功能模块设置于所述柔性电路板；

匹配电路，设置于所述柔性电路板上，所述匹配电路的馈电端与所述天线馈点连接，所述匹配电路的接地端与所述接地点连接。

可选地，所述功能模块还包括：

传感器模组，设置于所述柔性电路板；

处理器，设置于所述柔性电路板，所述处理器分别与所述匹配电路和所述传感器模组连接。

本发明还提出一种智能穿戴***，所述智能穿戴***包括智能终端及如上所述智能穿戴设备；

所述智能终端与所述智能穿戴设备无线连接。

本发明智能穿戴设备通过设置第一金属环，并将第一金属环分为金属环本体，以及沿金属环本体周侧设置的第一金属框及第二金属框，第一金属框及第二金属框间隔设置，并将第二金属环环设在金属环本体的外周，且装设于金属环本体、所述第一金属框及第二金属框形成的开槽金属腔体内，同时将天线馈点及接地点间隔设置于金属环本体上，并与二金属环电连接。本发明通过将两个金属环套设于一体，并通过天线馈点及接地点电性连接并形成loop天线，将天线与智能穿戴设备的佩戴部相结合，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本。本发明通过第一金属框及第二金属框与金属环本体三面全金属框构成反射装置，以对电磁能量进行反射，不会受到人体的干扰。本发明解决了人体对电磁能量的吸收，导致SAR下降的问题。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明智能穿戴设备一实施例的结构示意图；

图2为图1中智能穿戴设备一实施例的***图；

图3为本发明智能穿戴设一实施例的模型图；

图4为图1中智能穿戴设备一实施例的侧视图；

图5为本发明智能穿戴设备一实施例的电路结构示意图；

图6为本发明智能穿戴设备自由空间和手模下的反射系数示意图；

图7为本发明智能穿戴设备自由空间和手模下的效率示意图；

图8为本发明智能穿戴设备手模下的电流分布示意图；

图9为本发明智能穿戴设备手模下的水平面方向图；

图10为本发明智能穿戴设备手模下的垂直面方向图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	第一金属环	10b	第二缝隙
11	金属环本体	20	第二金属环
				12	第一金属框	30	天线馈点
13	第二金属框	40	接地点
				10a	第一缝隙	50	匹配电路
100	手指模型

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A 和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明提出一种智能穿戴设备。

参照图1至图10，在本发明一实施例中，该智能穿戴设备包括：

第一金属环10，所述第一金属环10包括金属环本体11，以及沿所述金属环本体11周侧设置的第一金属框12及第二金属框13，所述第一金属框12及第二金属框13间隔设置；

第二金属环20，所述第二金属环20环设于所述金属环本体11的外周，且分别与所述金属环本体11、所述第一金属框12及所述第二金属框13间隔设置；

天线馈点30及接地点40，间隔设置于所述金属环本体11，并与所述第二金属环20电连接。

本实施例中，第一金属环10和/或第二金属环20可以采用贵金属材质制得，例如金、银、铂金等等。第一金属环10和第二金属环20设置成指环、手环、项链等形式，即可以实现无线功能，还可以作为配饰被用户佩戴，有利于提高智能穿戴设备的利用率。第一金属框12及第二金属框13可以与金属环本体11一体成型设置，也可以通过热熔、焊接等工艺将第一金属框12及第二金属框13固定于金属环本体11上与金属环本体11形成一体结构。金属环本体11为智能穿戴设备的佩戴部，金属环本体11可以被设置成手环、指环、脚环或者是项圈等供用户佩戴的形态，金属环同时也构成天线的一部分，可以与第二金属环20、天线馈点30，以及接地点40构成loop天线。金属环本体11、第一金属框12及第二金属框13形成开槽金属腔体，第一金属框12及第二金属框13起着反射板的作用，可以改善用户在佩戴智能穿戴设备后，人体与智能穿戴设备接触时，人体电磁能量的吸收，有利于降低SAR（SpecificAbsorption Rate，电磁波吸收比值或比吸收率）。

第二金属环20设置于金属环本体11、第一金属框12及第二金属框13形成开槽金属腔体内，并且，第二金属环20与金属环本体11之间在空间上间隔设置，两者通过天线馈点30及接地点40实现电连接，以构成天线结构。天线馈点30、第二金属环20、接地点40、金属环本体11之间形成电流回路，智能穿戴设备工作时，电磁能量的电流在电流回路上流转，进行能量辐射，或者将接收的电磁能转换为电信号。

本发明智能穿戴设备通过设置第一金属环10，并将第一金属环10分为金属环本体11，以及沿金属环本体11周侧设置的第一金属框12及第二金属框13，第一金属框12及第二金属框13间隔设置，并将第二金属环20环设在金属环本体11的外周，且装设于金属环本体11、所述第一金属框12及第二金属框13形成的开槽金属腔体内，同时将天线馈点30及接地点40间隔设置于金属环本体11上，并与二金属环电连接。本发明通过将两个金属环套设于一体，并通过天线馈点30及接地点40电性连接并形成loop天线，将天线与智能穿戴设备的佩戴部相结合，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本。本发明通过第一金属框12、第二金属框13与金属环本体11构成三面全金属框的反射装置，以对电磁能量进行反射，不会受到人体的干扰。本发明解决了人体对电磁能量的吸收，导致SAR下降的问题。

参照图6至图10对比自由空间(FS)和戴戒指的手指状态（Finger）两种模式，虽然驻波发生变化，但是在手指模型100，即手模下的***辐射效率比自由空间增大1-1.5dB，这表示手指起到了辅助增强的功能，提升了辐射性能，而且在2.7GHz以下均有此现象，在2.7GHz以上手指呈现损耗状态。辐射方向图在水平面有很好的全向性，在垂直面朝向手指模型100的辐射很低，具有低背向辐射的特性，呈现定向辐射天线，即有低SAR的效果。

首先采用全金属腔体slot天线方案，相对于自由空间，本方案在加载手指模型100的情形下，辐射效率不但未有衰减，反而增加1.5dB，而且在1.7-3GHz，辐射效率均在-8dB以上，具有很高的性能，呈现辐射增强的效果。并且，本发明智能穿戴设备方案易于加工，结构紧凑，辐射在水平面具有全向性，在垂直面具有高前后比、低SAR特性。

参照图1至图5，在一实施例中，所述第一金属框12及第二金属框13分设于所述金属环本体11轴向的两端部。

本实施例中，所述第一金属框12及第二金属框13设置于所述金属环本体11的两侧边。第一金属框12及第二金属框13可以自金属环本体11的两侧边延伸，例如采用拉伸工艺制得，或者第一金属框12及第二金属框13与金属环本体11采用注塑工艺纳米注塑的方式进行结合制得。第一金属框12及第二金属框13设置在金属环本体11轴向的两端部，在第一金属框12及第二金属框13分别与第二金属环20间隔设置时，能够增加两个金属框与第二金属环20之间的缝隙的宽度。

参照图4，在一实施例中，所述第二金属环20与所述第一金属框12之间形成有第一缝隙10a；

所述第二金属环20与所述第二金属框13之间形成有第二缝隙10b。

本实施例中，在第一金属环10与第二金属环20之间并行存在两个缝隙，也即第一缝隙10a和第二缝隙10b，这两个缝隙为净空区域，缝隙宽度尺寸为0.6-1.0mm，可选为0.8mm，第一缝隙10a和第二缝隙10b的设置，可以影响天线谐振频率和带宽，例如当缝隙宽度增大时，谐振频率往高偏移，带宽增加，反之，当缝隙宽度减小时，谐振频率往低偏移，带宽减小。

参照图3，在一实施例中，所述天线馈点30及接地点40在所述第一金属环10上形成四分之三圆弧。

本实施例中，天线馈点30可以设置于3点钟位置，接地点40可以设置于12点钟位置，天线馈点30、接地点40与金属环本体11及第二金属环20之间可以形成一个loop天线。天线工作时，在3点钟方向（端口1 FEED）馈电，在12点钟方向（端口2 SW）接地，形成3/4圆周的loop天线，工作于0.5波长的共模状态。

当然在其他实施例中，天线馈点30及接地点40也可以在3点钟方向（端口1 FEED）馈电，在12点钟方向（端口2 SW）接地，形成1/4圆周的loop天线。3/4圆周的loop天线可以用于辐射较低频率的电磁能，1/4圆周的loop天线可以用于辐射较高频率的电磁能，从而在智能穿戴设备上实现多频信号传输。

参照图1至图5，在一实施例中，所述金属环本体11与所述第二金属环20之间设置有电介质。

本实施例中，可以采用纳米注塑填充电介质的方式在金属环本体11与所述第二金属环20之间填充设置电介质，电介质可以实现天线功能，同时还能够支撑第二金属环20，使第二金属环20与第一金属环10、电介质之间一体设置。在制作智能穿戴设备时，可以将第一金属环10和第二金属环20放置于模具中，再模具中填充电介质，完成天线的制作。在一些实施例中，也可以在第二金属环20和第二金属框13，以及第二金属环20和第二金属框13之间填充绝缘物质，以提高第二金属环20与第一金属环10之间的稳固性。

参照图1至图5，在一实施例中，所述天线馈点30为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种；

和/或，所述接地点40为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种。

本实施例中，天线馈点30和接地点40可以采用导电触点、导电弹片、导电顶针、螺钉中的任意一种或者多种组合来实现，天线馈点30和接地点40能够在金属环本体11与第二金属环20之间相互间隔时，实现电连接。天线馈点30和接地点40可以实现两个金属环之间的电连接，同时还能够支撑第二金属环20，使第二金属环20与第一金属环10之间一体设置。

参照图1至图5，在一实施例中，所述智能穿戴设备还包括功能模块（图未示出），所述功能模块设置于所述第一金属环10，所述功能模块分别与所述天线馈点30及接地点40电连接。

本实施例中，功能模块可以包括但不限于馈电网络、传感器模组、处理器、天线芯片等，用于实现智能穿戴设备的无线通信、智能检测等功能。功能模块与天线馈点30及接地点40电连接，进而实现与第一金属环10、第二金属环20实现电连接，从而通过第一金属环10、第二金属环20、天线馈点30及接地点40组成的loop天线辐射电磁能或者接收电磁能。其中，天线芯片可以是蓝牙芯片NFC天线等。

参照图1至图5，在一实施例中，所述智能穿戴设备还包括：

柔性电路板，设置于所述第一金属环10上，所述功能模块设置于所述柔性电路板；

匹配电路50，设置于所述柔性电路板上，所述匹配电路50的输入端用于传输电信号，所述匹配电路50的馈电端与所述天线馈点30连接，所述匹配电路50的接地端与所述接地点40连接。

本实施例中，柔性电路板作为功能模块中的电子元件的载体，可以贴附于第一金属环10上，柔性电路板上的馈电端和接地端可以通过导电件，例如导电泡棉与第一金属环10电连接。柔性电路板上的馈电端和接地端还可以通过导电触点、导电弹片、导电顶针、螺钉等于第二金属环20电连接。匹配电路50用于实现天线的阻抗匹配等。匹配电路50包括第一电容和第二电容，第一电容串联设置于馈电网络端口与天线馈点30之间，第一电容串联设置于天线馈点30与地之间。添加匹配电路50，并且在三点钟方向（端口1 FEED）馈电，在12点钟方向（端口2 SW）接地，形成3/4圆周的loop天线，工作于0.5波长的共模状态。

参照图1至图5，在一实施例中，所述功能模块还包括：

传感器模组（图未示出），设置于所述柔性电路板；

处理器，设置于所述柔性电路板，所述处理器分别与所述匹配电路50和所述传感器模组连接。

本实施例中，传感器模组包括但不限于血压传感器、心跳传感器、心率传感器、血氧含量传感器、温度传感器，传感器模组可以监测用户的生命体征参数，并输出至处理器，处理器用于对传感器模组监测的参数进行数据处理后，经匹配电路50和天线传输至智能终端，例如手机、平板电脑等，以使用户通过智能终端能够实时获知自身的健康状况。处理器可以与天线芯片集成于同一集成芯片之中，以减小功能模块在智能穿戴设备中所占的体积。

本发明还提出一种智能穿戴***，包括智能终端及如上所述的智能穿戴设备；

所述智能终端与所述智能穿戴设备无线连接。

其中，智能终端可以是手机、电脑等，智能终端与智能穿戴设备之间无线通讯连接，智能穿戴设备可以将检测的用户的生命体征参数传输至智能终端，智能终端可以根据这些生命体征参数计算、分析用户的健康状况。本发明通过将两个金属环套设于一体，并通过天线馈点及接地点电性连接并形成loop天线，将天线与智能穿戴设备的佩戴部相结合，利用智能穿戴设备来监测用户健康状况，节省了容置天线的空间以及额外天线单体的成本。

该智能穿戴设备的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明智能穿戴***中使用了上述智能穿戴设备，因此，本发明智能穿戴***的实施例包括上述智能穿戴设备全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备包括：

第一金属环，所述第一金属环包括金属环本体，以及沿所述金属环本体周侧设置的第一金属框及第二金属框，所述第一金属框及第二金属框间隔设置；

第二金属环，所述第二金属环环设于所述金属环本体的外周，且分别与所述金属环本体、所述第一金属框及所述第二金属框间隔设置；

天线馈点及接地点，间隔设置于所述金属环本体，并与所述第二金属环电连接；

所述第一金属框及第二金属框分设于所述金属环本体轴向的两端部；

所述第二金属环与所述第一金属框之间形成有第一缝隙；

所述第二金属环与所述第二金属框之间形成有第二缝隙。

2.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述天线馈点及接地点在所述第一金属环上形成四分之三圆弧。

3.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述金属环本体与所述第二金属环之间设置有电介质。

4.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述天线馈点为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种；

和/或，所述接地点为导电触点、导电弹片、导电顶针中的任意一种。

5.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括功能模块，所述功能模块设置于所述第一金属环，所述功能模块分别与所述天线馈点及接地点电连接。

6.如权利要求5所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：

柔性电路板，设置于所述第一金属环上，所述功能模块设置于所述柔性电路板；

匹配电路，设置于所述柔性电路板上，所述匹配电路的输入端用于传输电信号，所述匹配电路的馈电端与所述天线馈点连接，所述匹配电路的接地端与所述接地点连接。

7.如权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述功能模块还包括：

传感器模组，设置于所述柔性电路板；

处理器，设置于所述柔性电路板，所述处理器分别与所述匹配电路和所述传感器模组连接。

8.一种智能穿戴***，其特征在于，所述智能穿戴***包括智能终端及如权利要求1-7任意一项所述智能穿戴设备；

所述智能终端与所述智能穿戴设备无线连接。

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