天线组件及可穿戴设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种天线组件及可穿戴设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，手表等可穿戴设备配置有定位功能，可随时确定位置、记录活动轨迹。相关技术中，设计单极子天线实现可穿戴设备与导航卫星之间的通信。然而，单极子天线接收导航卫星发射的圆极化信号的性能较差，导致定位效果不佳。

发明内容

本申请提供了一种能够提升定位效果的天线组件及可穿戴设备。

一方面，本申请提供了一种天线组件，其特征在于，包括：

参考地；

第一信号源；

天线辐射体，包括第一馈电点和第一接地点，所述第一馈电点电连接所述第一信号源，所述第一接地点电连接所述参考地，所述天线辐射体在所述第一信号源的激励下接收GPS信号；及

寄生枝节，与所述天线辐射体间隔设置，所述寄生枝节包括第二接地点，所述第二接地点电连接所述参考地，所述寄生枝节在所述天线辐射体的激励下接收GPS信号；

其中，所述第一馈电点与所述参考地的中心之间的连线正交于所述第二接地点与所述参考地的中心之间的连线。

在一种可能的实施方式中，所述天线辐射体、所述寄生枝节顺时针排列。

在一种可能的实施方式中，所述天线辐射体与所述寄生枝节在所述参考地上形成差模信号。

在一种可能的实施方式中，所述天线组件还包括第二信号源，所述寄生枝节还包括第二馈电点，所述第二馈电点电连接所述第二信号源，所述寄生枝节在所述第二信号源的激励下收发目标信号，所述目标信号非GPS信号。

在一种可能的实施方式中，所述寄生枝节在所述第二信号源的激励下收发WIFI信号。

在一种可能的实施方式中，所述天线组件还包括带阻电路，所述带阻电路电连接于所述第二馈电点与所述第二信号源之间，所述带阻电路用于导通所述目标信号，并用于阻断所述GPS信号。

在一种可能的实施方式中，所述带阻电路包括并联的第一子电路和第二子电路，所述第一子电路包括至少一个电感，所述第二子电路包括至少一个电容。

在一种可能的实施方式中，所述天线组件还包括第一调谐电路和第二调谐电路，所述第一调谐电路电连接于所述第一接地点与所述参考地之间，以调节所述天线辐射体接收GPS信号的频率；所述第二调谐电路电连接于所述第二接地点与所述参考地之间，以调节所述寄生枝节接收GPS信号的频率。

在一种可能的实施方式中，所述天线辐射体为倒F形天线辐射体、平面倒F形天线辐射体、环形天线辐射体中的一种。

另一方面，本申请还提供了一种可穿戴设备，包括环形支撑件、电路板和所述的天线组件，所述天线辐射体、所述寄生枝节位于所述环形支撑件，所述参考地、所述第一信号源位于所述电路板。

本申请提供的天线组件包括参考地、第一信号源、天线辐射体及寄生枝节。由于天线辐射体的第一馈电点电连接第一信号源，天线辐射体的第一接地点电连接参考地，寄生枝节的第二接地点电连接参考地，因此当天线辐射体在第一信号源的激励下接收GPS信号时，寄生枝节可以在天线辐射体的激励下通过参考地、第二接地点馈电，而接收GPS信号。换言之，天线辐射体在第一信号源的激励下产生第一谐振电流，寄生枝节在天线辐射体的激励下通过参考地、第二接地点馈电并产生第二谐振电流，而第一馈电点与参考地的中心之间的连线正交于第二接地点与参考地的中心之间的连线，因此天线辐射体产生的第一谐振电流与寄生枝节产生的第二谐振电流正交，进而天线组件可形成圆极化波，有利于与同样发射圆极化波的导航卫星进行通信，提升定位效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种可穿戴设备的外部结构示意图；

图2为图1所示可穿戴设备包括环形支撑件、电路板及天线组件的一种结构示意图；

图3为图1所示可穿戴设备包括环形支撑件、电路板及天线组件的另一种结构示意图；

图4为图2所示可穿戴设备中天线组件包括参考地、第一信号源、天线辐射体及寄生枝节的拓扑示意图；

图5为图4所示可穿戴设备中天线组件的天线辐射体包括第一馈电点、第一接地点，寄生枝节包括第二接地点的结构示意图；

图6为图4所示可穿戴设备中天线组件还包括第二信号源的拓扑示意图；

图7为图5所示可穿戴设备中天线组件的寄生枝节还包括第二馈电点的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的天线组件还包括带阻电路的电路示意图；

图9为本申请实施例提供的天线组件还包括第一调谐电路和第二调谐电路的电路示意图；

图10为图9所示可穿戴设备中天线组件还包括第一调谐电路和第二调谐电路的拓扑示意图；

图11为本申请实施例提供的天线组件与传统单极子天线的辐射效率对比图；

图12为本申请实施例提供的天线组件与传统单极子天线的上半球效率对比图；

图13为本申请实施例提供的天线组件工作于WIFI2.4G频段时效率曲线。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请提供的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本申请所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。

在本申请中提及“实施例”、“实施方式”意味着，结合实施例或实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的、独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它的实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序；术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种可穿戴设备1000的外部结构示意图。可穿戴设备1000可以是手表、手环等。本申请实施例以手表为例。可穿戴设备1000包括表盘1和表带2。

请参照图1至图4，可穿戴设备1000包括环形支撑件200、电路板300和天线组件100。本申请中环形支撑件200、电路板300和天线组件100皆位于表盘1内。当然，在其他实施例中，环形支撑件200、电路板300和天线组件100中的至少一者可以位于表带2内。天线组件100包括参考地10、第一信号源11、天线辐射体12及寄生枝节13。

环形支撑件200可以是圆环形支撑件、椭圆环形支撑件、矩形环支撑件、方形环支撑件以及其他异形环支撑件等中的一种。环形支撑件200的材质可以是塑胶、玻璃、陶瓷等不导电材质。本申请附图2示意了环形支撑件200为圆环形支撑件时可穿戴设备1000的结构示意图，附图3示意了环形支撑件200为矩形环支撑件时可穿戴设备1000的结构示意图。环形支撑件200包括第一表面20、第二表面21、第三表面22和第四表面23。第一表面20和第二表面21相背设置。第三表面22和第四表面23相背设置。

天线组件100的天线辐射体12及寄生枝节13位于环形支撑件200。换言之，环形支撑件200用于支撑天线辐射体12及寄生枝节13。通过环形支撑件200支撑天线辐射体12及寄生枝节13，可提高天线辐射体12及寄生枝节13的排布灵活性。其中，天线组件100的天线辐射体12和寄生枝节13可以位于环形支撑件200的第一表面20、第二表面21、第三表面22和第四表面23中的至少一个表面上。天线组件100的天线辐射体12和寄生枝节13可以位于环形支撑件200的相同的表面，也可位于环形支撑件200的不同的表面。在一种可能的实施例中，天线组件100的天线辐射体12位于环形支撑件200的第一表面20、第二表面21、第三表面22和第四表面23；天线组件100的寄生枝节13位于环形支撑件200的第一表面20、第二表面21、第三表面22和第四表面23。天线组件100的天线辐射体12环绕第一部分的环形支撑件200一周，天线组件100的寄生枝节13环绕第二部分的环形支撑件200一周。第一部分的环形支撑件200与第二部分的环形支撑件200之间通过第三部分的环形支撑件200、第四部分的环形支撑件200连接。

电路板300可以是可穿戴设备1000的主板，也可以是可穿戴设备1000的副板。以层数划分时，电路板300可以是单面板、双面板或多层板中的一种；以弯折特性划分时，电路板300可以是软板、硬板、软硬结合板中的一种。可选的，电路板300与环形支撑件200间隔设置，或者，电路板300与环形支撑件200可连接在一起，以便于电路板300与环形支撑件200固定于可穿戴设备1000内部。在一种可能的实施例中，表盘1包括显示屏，环形支撑件200位于电路板300朝向显示屏的一侧。

天线组件100的参考地10、第一信号源11位于电路板300。在一种可能的实施例中，天线组件100的参考地10、第一信号源11可以位于电路板300的同一面。在另一种可能的实施方式中，天线组件100的参考地10、第一信号源11可以位于电路板300的不同面。

请参照图4和图5，天线组件100的参考地10为天线组件100的基点电位，可以是整层的接地板。参考地10的形状可以为圆形、椭圆形以及各种多边形等。天线组件100的第一信号源11用于提供第一射频电流。第一信号源11可以是射频芯片、射频模组等。

天线辐射体12是能够将传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换的导体。天线辐射体12的材质可以是金属、合金、导电高分子等。天线辐射体12包括第一馈电点120和第一接地点121。所述第一馈电点120电连接所述第一信号源11。第一馈电点120与第一信号源11之间可以直接电连接，也可以间接电连接。在一种可能的实施例中，第一馈电点120与第一信号源11之间可以通过导电弹片、导电线、导电柱、馈电探针等电连接。所述第一接地点121电连接所述参考地10。第一接地点121与参考地10之间可以直接电连接也可以间接电连接。在一种可能的实施例中，第一接地点121与参考地10之间可以通过导电弹片、导电线、导电柱、馈电探针等电连接。所述天线辐射体12在所述第一信号源11的激励下接收GPS信号。可以理解的，天线辐射体12在第一信号源11的激励下产生第一谐振电流，使其能够接收卫星导航系统(GlobalPositioning System，GPS)发射的GPS信号，即实现天线辐射体12与GPS之间的通信。

寄生枝节13的材质可以是金属、合金、导电高分子等。寄生枝节13与天线辐射体12间隔设置。在一种可能的实施例中，寄生枝节13的一端与天线辐射体12的一端通过第三部分的环形支撑件200间隔，寄生枝节13的另一端与天线辐射体12的另一端通过第四部分的环形支撑件200间隔。寄生枝节13包括第二接地点130，所述第二接地点130电连接所述参考地10。第二接地点130与参考地10之间可以直接电连接也可以间接电连接。在一种可能的实施例中，第二接地点130与参考地10之间可以通过导电弹片、导电线、导电柱、馈电探针等电连接。所述寄生枝节13在所述天线辐射体12的激励下接收GPS信号。可以理解的，寄生枝节13是在天线辐射体12的激励下能够将传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换的导体。由于天线辐射体12的第一接地点121与参考地10电连接，天线辐射体12通过第一接地点121在参考地10上产生电流，而寄生枝节13的第二接地点130与参考地10电连接，因此参考地10上的电流可通过第二接地点130传输至寄生枝节13，从而使寄生枝节13在天线辐射体12的激励下接收GPS信号。可以理解的，寄生枝节13在天线辐射体12的激励下产生第二谐振电流，使其同样能够接收GPS发射的GPS信号，即实现寄生枝节13与GPS之间的通信。

其中，所述第一馈电点120与所述参考地10的中心之间的连线正交于所述第二接地点130与所述参考地10的中心之间的连线。当参考地10为圆形时，参考地10的中心即圆心；当参考地10为矩形时，参考地10的中心即对称轴的交点。需要说明的是：本申请中第一馈电点120与参考地10的中心之间的连线正交于第二接地点130与参考地10的中心之间的连线可以存在一定量的误差。举例而言，在第一馈电点120与参考地10的中心之间的连线、第二接地点130与参考地10的中心之间的连线的夹角为85°～95°之间时，可以认为两个连线之间是正交的。第一馈电点120与参考地10的中心之间的连线正交于第二接地点130与参考地10的中心之间的连线可使得天线辐射体12在第一信号源11的激励下所产生的第一谐振电流与寄生枝节13在天线辐射体12的激励下所产生的第二谐振电流正交，从而形成一种圆极化的天线组件100。

本申请提供的天线组件100包括参考地10、第一信号源11、天线辐射体12及寄生枝节13。由于天线辐射体12的第一馈电点120电连接第一信号源11，天线辐射体12的第一接地点121电连接参考地10，寄生枝节13的第二接地点130电连接参考地10，因此当天线辐射体12在第一信号源11的激励下接收GPS信号时，寄生枝节13可以在天线辐射体12的激励下通过参考地10、第二接地点130馈电，而接收GPS信号。换言之，天线辐射体12在第一信号源11的激励下产生第一谐振电流，寄生枝节13在天线辐射体12的激励下通过参考地10、第二接地点130馈电并产生第二谐振电流，而第一馈电点120与参考地10的中心之间的连线正交于第二接地点130与参考地10的中心之间的连线，因此天线辐射体12产生的第一谐振电流与寄生枝节13产生的第二谐振电流正交，进而天线组件100可形成圆极化波，有利于与同样发射圆极化波的导航卫星进行通信，提升定位效果。

在一种可能的实施例中，所述天线辐射体12、所述寄生枝节13顺时针排列。天线辐射体12、寄生枝节13顺时针排列可形成右旋圆极化的天线组件100，更有利于其接收右旋圆极化电磁波。由于GPS发射的信号为右旋圆极化信号，GPS发射的信号在传输至可穿戴设备1000时经过高楼、树木等奇数次反射后产生左旋圆极化干扰信号，因此通过使天线辐射体12、所述寄生枝节13顺时针排列，形成右旋圆极化的天线组件100，可以接收更多的GPS信号，减少对干扰信号的接收，从而提高定位效果。

在一种可能的实施例中，所述天线辐射体12与所述寄生枝节13在所述参考地10上形成差模信号。可以理解的，所述天线辐射体12在所述参考地10上形成第一地板电流，在所述天线辐射体12的激励下所述寄生枝节13在所述参考地10上形成第二地板电流，所述第一地板电流的幅度与所述第二地板电流的幅度相等，所述第一地板电流的相位与所述第二地板电流的相位之间相差90°。通过使天线辐射体12与寄生枝节13在所述参考地10上形成差模信号，可以使天线组件100的方向图具有高上半球极化占比，从而更有利于提高其接收GPS信号的性能。

进一步地，请参照图6和图7，所述天线组件100还包括第二信号源14。天线组件100的第二信号源14用于提供第二射频电流。第二射频电流的频率与第一射频电流的频率不同。第二信号源14可以是射频芯片、射频模组等。第二信号源14与第一信号源11可以相互独立，也可以集成在一起。所述寄生枝节13还包括第二馈电点131，所述第二馈电点131电连接所述第二信号源14。第二馈电点131与第二信号源14之间可以直接电连接也可以间接电连接。在一种可能的实施例中，第二馈电点131与第二信号源14之间可以通过导电弹片、导电线、导电柱、馈电探针等电连接。所述寄生枝节13在所述第二信号源14的激励下收发目标信号，所述目标信号非GPS信号。可以理解的，寄生枝节13在第二信号源14的激励下产生第三谐振电流，使其能够与GPS之外的设备进行通信。

通过使天线组件100还包括第二信号源14，寄生枝节13还包括第二馈电点131，第二馈电点131电连接第二信号源14，可以拓展寄生枝节13的应用范围，即复用寄生枝节13作为与GPS之外的设备进行通信的辐射体，从而可减少可穿戴设备1000内部的部件，有利于可穿戴设备1000的轻薄化、小型化，以及天线组件100在空间有限的可穿戴设备1000内部的排布。

在一种可能的实施例中，所述寄生枝节13在所述第二信号源14的激励下收发WIFI信号。寄生枝节13在第二信号源14的激励下所收发WIFI信号可以是2.4G频段的WIFI信号和/或5G频段的WIFI信号。通过使寄生枝节13在第二信号源14的激励下收发WIFI信号，可使得可穿戴设备1000能够在WIFI覆盖范围内连接上网、实现WIFI定位等。当然，在其他实施例中，寄生枝节13在第二信号源14的激励下所收发的目标信号可以是蓝牙信号，从而使得可穿戴设备1000能够实现蓝牙传输、蓝牙定位等。

进一步地，如图8所示，所述天线组件100还包括带阻电路15，所述带阻电路15电连接于所述第二馈电点131与所述第二信号源14之间。带阻电路15与第二馈电点131之间可以直接电连接，也可以间接电连接。带阻电路15与第二信号源14之间可以直接电连接，也可以间接电连接。在一种可能的实施例中，带阻电路15与第二馈电点131之间通过导电线电连接，带阻电路15与第二信号源14之间通过导电线电连接。所述带阻电路15用于导通所述WIFI信号，并用于阻断所述GPS信号。

可选的，所述带阻电路15包括并联的第一子电路和第二子电路。所述第一子电路包括至少一个电感。所述第二子电路包括至少一个电容。本申请对于第一子电路所包括的电感的数量以及第二子电路所包括的电容的数量不做具体的限定。第一子电路所包括的电感的数量与第二子电路所包括的电容的数量可以相同也可以不同。在一种可能的实施例中，第一子电路包括一个电感、第二子电路包括一个电容。通过并联的电容和电感形成带阻电路15可导通所需频段的WIFI信号，并阻断相应频段的GPS信号，且带阻电路15的结构简单，易于实施。

进一步地，请参照图9和图10，所述天线组件100还包括第一调谐电路16和第二调谐电路17。所述第一调谐电路16电连接于所述第一接地点121与所述参考地10之间，以调节所述天线辐射体12的工作频率。第一调谐电路16与第一接地点121之间可以直接电连接，也可以间接电连接。第一调谐电路16与参考地10之间可以直接电连接，也可以间接电连接。通过设置第一调谐电路16，可以提高天线辐射体12接收GPS信号的效率、降低对天线辐射体12的结构尺寸的设计要求。所述第二调谐电路17电连接于所述第二接地点130与所述参考地10之间，以调节所述寄生枝节13的工作频率。第二调谐电路17与第二接地点130之间可以直接电连接，也可以间接电连接。第二调谐电路17与参考地10之间可以直接电连接，也可以间接电连接。通过设置第二调谐电路17，可以提高寄生枝节13接收GPS信号的效率、降低对寄生枝节13的结构尺寸的设计要求。其中，天线辐射体12所接收的GPS信号可以是L1频段(1.57542GHz)的GPS信号、L2频段(1.22760GHz)的GPS信号、L5频段(1.17645GHz)的GPS信号等。寄生枝节13所接收的GPS信号可以是L1频段的GPS信号、L2频段的GPS信号、L5频段的GPS信号等。

其中，所述天线辐射体12为倒F形天线辐射体12、平面倒F形天线辐射体12、环形天线辐射体12中的一种。通过使天线辐射体12为倒F形天线辐射体12、平面倒F形天线辐射体12中的一种，有利于调节第一馈电点120的位置实现天线辐射体12的输入阻抗调节、提高天线辐射体12的辐射效率。通过使天线辐射体12为环形天线辐射体12，有利于提高天线辐射体12的紧凑性、高方向性。当然，在其他实施例中，天线辐射体12也可以为线形、片状天线辐射体12等。

如图11所示，图11为本申请实施例提供的天线组件100与传统单极子天线的辐射效率对比图。其中，曲线a为传统单极子天线右旋圆极化效率曲线，曲线b为本方案天线组件100的右旋圆极化效率曲线，曲线c为传统单极子天线左旋圆极化效率曲线，曲线d为本方案天线组件100的天线左旋圆极化效率曲线。从图11中可以看出本申请实施例提供的天线组件100的右旋圆极化占比相较于传统单极子天线右旋圆极化占比高1.3dB，本申请实施例提供的天线组件100的左旋圆极化占比相较于传统单极子天线左旋圆极化占比低1.5dB，天线组件100接收GPS信号的性能提升，接收干扰信号的性能减弱，可以提高定位效率和准确性。

如图12所示，图12为本申请实施例提供的天线组件100与传统单极子天线的上半球效率对比图。其中，曲线e为传统单极子天线的上半球效率曲线，曲线f为本方案天线组件100的上半球效率曲线。从图12中可以看出本申请实施例提供的天线组件100的上半球效率占比相较于传统单极子天线的上半球占比高1.1dB，即本申请实施例提供的天线组件100与GPS通信的效率更高。

如图13所示，图13为本申请实施例提供的天线组件100工作于WIFI2.4G频段时效率曲线。从图中可以看出，通过使天线组件100还包括第二信号源14，寄生枝节13还包括第二馈电点131，第二馈电点131电连接所述第二信号源14，可以实现天线组件100的WIFI场景应用，且WIFI端口与GPS端口之间基本不存在干扰问题，几乎没有GPS信号从WIFI端口通过。

上述在说明书、权利要求书以及附图中提及的特征，只要在本申请的范围内是有意义的，均可以任意相互组合。针对天线组件100所说明的优点和特征以相应的方式适用于可穿戴设备1000。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。