一种金属边框天线系统及智能手表

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系统及智能手表。

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系统及智能手表，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系统，所述金属边框天线系统包括金属边框、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系统中，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系统中，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系统中，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系统中，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系统中，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系统中，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系统中，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系统中，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系统。

本发明提供的金属边框天线系统及智能手表，所述金属边框天线系统包括金属边框、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系统的结构示意图；

图2为本实施例提供的金属边框天线系统的侧面剖视图；

图3为本实施例提供的金属边框天线系统的仿真结果示意图；

图4为本实施例提供的金属边框天线系统的特征方向图；

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系统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、系统、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系统，如图1和图2所示，所述金属边框天线系统包括金属边框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系统，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系统的性能优势。

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系统，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系统在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系统的特征方向图如图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系统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系统。

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系统及智能手表，所述金属边框天线系统包括金属边框、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。