本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)，更具體地，涉及一種手表天線裝置及電子手表。

背景技術(shù)：

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，天線技術(shù)也迅速地發(fā)展。支持無(wú)線通信的設(shè)備越來(lái)越多元化。近年來(lái)，可穿戴設(shè)備日益受到用戶的青睞。智能手表的應(yīng)用尤其廣泛，并越來(lái)越受到用戶青睞。

通常，智能手表是手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的附屬品，它不能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)通話或與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。但是，例如，用戶期望智能手表能夠獨(dú)立地進(jìn)行無(wú)線通信，以便于追蹤兒童的行蹤、進(jìn)行應(yīng)急呼叫等。因此，人們開始研究能夠進(jìn)行獨(dú)立通話和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的智能手表。

在現(xiàn)有技術(shù)中，能夠獨(dú)立通話的智能手表一般采用塑料外殼。通話天線被嵌入在塑料支架中。很多人對(duì)智能手表的外觀材質(zhì)要求較高。他們一般追求金屬質(zhì)感的外觀。然而，智能手表的金屬殼對(duì)通話天線的影響極大。因此，現(xiàn)在的智能手表還只能實(shí)現(xiàn)通過(guò)WIFI與手機(jī)連接，以進(jìn)行通話，它們無(wú)法離開手機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通話和數(shù)據(jù)交換。

智能手表中在通過(guò)金屬殼天線實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通話的一種方式是將通話天線嵌入在手表腕帶中。手表腕帶采用塑料或皮革材料。這樣，智能手表的金屬殼不會(huì)屏蔽天線的信號(hào)輻射。但是，這種方式的一個(gè)缺點(diǎn)是手表腕帶較硬。此外，這種手表腕帶的厚度是約7mm。它的柔韌性差，無(wú)法做得輕薄，且這種手表腕帶是不可更換的。

此外，有人還嘗試將手表的金屬殼用作天線輻射。但是，這是一個(gè)新的研究領(lǐng)域。在現(xiàn)有技術(shù)中，僅通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS、WIFI天線。因此，還需要對(duì)這種技術(shù)做出更多改進(jìn)。

因此，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種手表天線裝置的新技術(shù)方案。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種手表天線裝置，包括：金屬框、PCB板和模式分離電路。該P(yáng)CB板具有金屬層，以及在PCB板和金屬框之間形成有用于縫隙輻射的縫隙。該模式分離電路是用于在金屬框和PCB板上激發(fā)輻射信號(hào)的輻射模式和它的簡(jiǎn)并模的電路并被連接在向金屬框饋送信號(hào)的信號(hào)輸入和金屬框上的饋電點(diǎn)之間。

優(yōu)選地，所述金屬框不具有開槽并且具有接地點(diǎn)，以及所述饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)相對(duì)于所述金屬框的中心的夾角的范圍是25°至35°。

優(yōu)選地，所述金屬框僅具有一個(gè)開槽，以及所述饋電點(diǎn)和所述開槽相對(duì)于所述金屬框的中心的夾角的范圍是55°至65°

優(yōu)選地，所述金屬框是圓環(huán)形的，以及所述金屬框的中心是圓環(huán)中心。

優(yōu)選地，所述信號(hào)輸入位于所述PCB板上。

優(yōu)選地，所述模式分離電路位于所述PCB板上。

優(yōu)選地，所述模式分離電路是電感電容組合電路。

優(yōu)選地，所述模式分離電路包括第一電容、第二電容和第一電感，第一電容的第一端與所述信號(hào)輸入相連，第一電容的第二端與第二電容的第一端和第一電感的第一端相連，第二電容的第二端接地，第一電感的第二端與所述饋電點(diǎn)相連。

優(yōu)選地，第一電容和第二電容的電容值范圍是0.5-2pF，第一電感的電感值范圍是0.5-10nH。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種電子手表，包括根據(jù)本實(shí)用新型的手表天線裝置，用于發(fā)送和接收信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的手表天線裝置能夠激發(fā)更多的天線輻射模式，從而產(chǎn)生較寬的頻譜帶寬。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用 新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

被結(jié)合在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的手表天線裝置的示意圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的模式分離電路的示意電路圖。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的手表天線裝置的回波損耗的示意圖。

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的低頻諧振頻率的電流分布的示意圖。

圖5是不包括模式分離電路的手表天線裝置的高頻諧振頻率的電流分布的示意圖。

圖6是包括模式分離電路的根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的高頻諧振頻率的電流分布的示意圖。

圖7是包括模式分離電路的根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的高頻諧振頻率的簡(jiǎn)并模的電流分布的示意圖。

圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的手表天線裝置的示意圖。

圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的手表天線裝置的回波損耗的示意圖。

圖10是不包括模式分離電路的手表天線裝置的高頻諧振頻率的電流分布的示意圖。

圖11是包括模式分離電路的根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的高頻諧振頻率的電流分布的示意圖。

圖12是包括模式分離電路的根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的高頻諧振頻率的簡(jiǎn)并模的電流分布的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意 到：除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的手表天線裝置的示意圖。

如圖1所示，該手表天線裝置包括：金屬框11和PCB板12。另外，該手表還可以包括電池13，以為手表供電?？蛇x地，該手表還可以通過(guò)其他方式供電，例如，通過(guò)太陽(yáng)能供電等。

所述PCB板12具有金屬層。在PCB板和金屬框之間形成有用于縫隙輻射的縫隙14。

在這個(gè)實(shí)施例中，所述手表天線裝置還包括模式分離電路。該模式分離電路是用于在金屬框11和PCB板12上激發(fā)輻射信號(hào)的輻射模式和它的簡(jiǎn)并模的電路。它被連接在向金屬框饋送信號(hào)的信號(hào)輸入和金屬框上的饋電點(diǎn)20之間。例如，所述信號(hào)輸入可以位于所述PCB板上。模式分離電路可以被布置在所述PCB板上，也可以是一個(gè)單獨(dú)設(shè)置的電路(例如，設(shè)置在另外的PCB板上)。

所述模式分離電路可以是電感電容組合電路。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的模式分離電路的示意電路圖。

如圖2所示，模式分離電路包括第一電容21、第二電容22和第一電感23。第一電容21的第一端211與所述信號(hào)輸入相連。第一電容21的第二端212與第二電容22的第一端221和第一電感23的第一端231相連。 第二電容22的第二端222接地。第一電感23的第二端232與所述饋電點(diǎn)20相連。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本申請(qǐng)中所描述的“第一”、“第二”等僅是為了便于描述，而不能理解為是對(duì)電路位置關(guān)系的限制。

可以根據(jù)需要設(shè)置電感和電容的值。例如，在這例子中，第一電容和第二電容的電容值范圍是0.5-2pF，第一電感的電感值范圍是0.5-10nH。

在這個(gè)實(shí)施例中，所述金屬框11不具有開槽。所述金屬框11還具有接地點(diǎn)30。所述金屬框是圓環(huán)形的。所述金屬框的中心是圓環(huán)中心。

在一個(gè)例子中，所述饋電點(diǎn)20和接地點(diǎn)30相對(duì)于所述金屬框11的中心的夾角θ的范圍是25°至35°，優(yōu)選為30°。通過(guò)這種設(shè)置方式，手表天線裝置的激發(fā)輻射模式和簡(jiǎn)并模之間的區(qū)分度較好，同時(shí)阻抗匹配的效果也較好。

一般來(lái)說(shuō)，可以利用縫隙14的縫隙輻射產(chǎn)生較低頻率的輻射信號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)金屬框11和PCB板12產(chǎn)生較高頻率的輻射信號(hào)。因此，縫隙14可以作為低頻單元，而金屬框11和PCB板12可以做高頻單元。從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，模式分離電路可以作為高頻模式分離電路，用于為所述高頻單元提供輻射模式信號(hào)和它的簡(jiǎn)并模信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在這里，“低頻”和“高頻”指的是諧振頻率在頻譜上的相對(duì)位置，因此，又可以稱為“較低頻”和“較高頻”。

圖3-圖7示出了對(duì)圖1所示的天線裝置進(jìn)行測(cè)試所得的的結(jié)果。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例1的手表天線裝置的回波損耗特性(S11特性)的示意圖，其中，該天線裝置包括根據(jù)本實(shí)用新型的模式分離電路。為了進(jìn)行比較，圖3還示出了不包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性。

在圖3中，實(shí)線曲線表示不包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性，以及虛線曲線表示根據(jù)包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性。51表示不包括模式分離電路的天線裝置的低頻諧振頻率。52表示不包括模式分離電路的天線裝置的高頻諧振頻率。53表示包括模式分離電路的天線裝置的高頻諧振頻率。54表示53所示的高頻諧振頻率的簡(jiǎn)并模式諧振頻率。55表示包括模式分離電路的天線裝置的低頻諧振頻率。 由圖3可看出，模式分離電路使得手表天線裝置的高頻帶寬擴(kuò)展為原來(lái)帶寬的2倍多，而其對(duì)低頻的影響較小。通過(guò)利用模式分離電路可以比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生更多的諧振頻率，從而擴(kuò)展帶寬。

圖4是不包括模式分離電路的手表天線裝置在低頻諧振頻率情況下在PCB板和金屬框上的電流分布的示意圖。圖4的低頻諧振頻率與圖3中的51對(duì)應(yīng)。在圖4中，20表示圖1中的饋電點(diǎn)，30表示圖1中的接地點(diǎn)。通過(guò)PCB版12與金屬框11之間的縫隙14，激發(fā)輻射信號(hào)。如前面所述，通過(guò)縫隙14產(chǎn)生的輻射信號(hào)是低頻(較低頻率)輻射信號(hào)。決定低頻諧振的頻率和波長(zhǎng)的一個(gè)因素是PCB板12和金屬框11之間的縫隙14的長(zhǎng)度。

圖5是不包括模式分離電路的手表天線裝置在高頻諧振頻率情況下在PCB板和金屬框上的電流分布的示意圖。圖5的高諧振頻率與圖3中的52對(duì)應(yīng)。例如，PCB板上的電流分布和金屬框的耦合電流是TM11模式。

圖6和圖7是包括模式分離電路的手表天線裝置在高頻諧振頻率情況下的TM11模式和它的簡(jiǎn)并模的電流分布的示意圖。圖6中的電流分布與圖3中的53指示的諧振頻率對(duì)應(yīng)。圖7中的電流分布與圖3中的54指示的諧振頻率(簡(jiǎn)并模諧振頻率)對(duì)應(yīng)。在圖6和7中，粗線箭頭示意了電流走向。通過(guò)對(duì)比圖6和圖7可以看出，TM11模式和它的簡(jiǎn)并模的電流在PCB上的夾角為30°左右，這與本實(shí)施例中饋電點(diǎn)20和接地點(diǎn)30之間的夾角30°相對(duì)應(yīng)。通過(guò)這種設(shè)置方式，該手表天線裝置的激發(fā)模式和它的簡(jiǎn)并模之間的區(qū)分度較好。此外，所述手表天線裝置的阻抗匹配也較好。

在這個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)模式分離電路，將TM11模式信號(hào)的諧振頻率分離為小于原來(lái)諧振頻率的諧振頻率和大于原來(lái)諧振頻率的諧振頻率，從而擴(kuò)展了天線帶寬。

此外，在這個(gè)實(shí)施例中，分別通過(guò)縫隙輻射和手表的金屬框產(chǎn)生輻射信號(hào)，使得手表天線裝置具有較多的諧振頻率。另外，通過(guò)模式分離電路擴(kuò)展金屬框輻射(高頻)的帶寬，這對(duì)縫隙輻射(低頻)的影響較小。

圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的手表天線裝置的示意圖。圖8中的手表天線裝置與圖1中的手表天線裝置的區(qū)別在于，金屬框110具有一個(gè)開槽。下面主要針對(duì)實(shí)施例2和實(shí)施例1之間的區(qū)別進(jìn)行描述，實(shí) 施例2和實(shí)施例1中相同的部分可能被省略。

如圖8所示，該手表天線裝置包括金屬框110、PCB板120、PCB與金屬框之間的縫隙140、開槽150以及饋電點(diǎn)200。此外，該天線裝置還可以具有電池130。在這個(gè)實(shí)施例中，使用開槽的金屬框，作為輻射單元，這更容易激發(fā)圓極化。

在圖8中，金屬框110僅具有一個(gè)開槽150。所述開槽將金屬框分成非封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述饋電點(diǎn)200和所述開槽150相對(duì)于所述金屬框110的中心的夾角θ的范圍是55°至65°。在圖8中，作為例子，饋電點(diǎn)20與開槽15之間的夾角θ是60°。通過(guò)這種設(shè)置方式，手表天線裝置的激發(fā)輻射模式和簡(jiǎn)并模之間的區(qū)分度較好，同時(shí)阻抗匹配的效果也較好。

實(shí)施例2中的手表天線裝置也包括實(shí)施例1中的模式分離電路。所述模式分離電路例如如圖2所示，其中，第一電容21的第一端211與信號(hào)輸入相連。第一電感23的第二端232與所述饋電點(diǎn)200相連。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，實(shí)施例1中的各個(gè)特征也可以應(yīng)用于實(shí)施例2。為了簡(jiǎn)潔起見，在這里省略了重復(fù)的描述。

圖9-12示出了對(duì)圖8所示的天線裝置進(jìn)行測(cè)試所得的的結(jié)果。

圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的手表天線裝置的回波損耗特性(S11特性)的示意圖，其中，該天線裝置包括根據(jù)本實(shí)用新型的模式分離電路。為了進(jìn)行比較，圖9還示出了不包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性。

在圖9中，實(shí)線曲線表示不包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性，以及虛線曲線表示根據(jù)包括模式分離電路的手表天線裝置的回波損耗特性。510表示不包括模式分離電路的天線裝置的低頻諧振頻率。520表示不包括模式分離電路的天線裝置的高頻諧振頻率。530表示包括模式分離電路的天線裝置的高頻諧振頻率。540表示530所示的高頻諧振頻率的簡(jiǎn)并模式諧振頻率。550表示包括模式分離電路的天線裝置的低頻諧振頻率。由圖9可看出，通過(guò)模式分離電路，從原來(lái)的諧振模式中產(chǎn)生簡(jiǎn)并模諧振模式，從而擴(kuò)展了諧振帶寬。

圖10是不包括模式分離電路的手表天線裝置在低頻諧振頻率情況下 在PCB板和金屬框上的電流分布的示意圖。圖10的低頻諧振頻率與圖9中的510對(duì)應(yīng)。在圖10中，20表示圖1中的饋電點(diǎn)，30表示圖1中的接地點(diǎn)。通過(guò)PCB版120與金屬框110之間的縫隙140，激發(fā)輻射信號(hào)。如前面所述，通過(guò)縫隙140產(chǎn)生的輻射信號(hào)是低頻(較低頻率)輻射信號(hào)。決定低頻諧振的頻率和波長(zhǎng)的一個(gè)因素是PCB板120和金屬框110之間的縫隙140的長(zhǎng)度。

圖11和圖12是包括模式分離電路的手表天線裝置在高頻諧振頻率情況下的TM11模式和它的簡(jiǎn)并模的電流分布的示意圖。圖11中的電流分布與圖9中的530指示的諧振頻率對(duì)應(yīng)。圖12中的電流分布與圖9中的540指示的諧振頻率(簡(jiǎn)并模諧振頻率)對(duì)應(yīng)。在圖11和12中，粗線箭頭示意了電流走向。通過(guò)對(duì)比圖11和圖12可以看出，TM11模式和它的簡(jiǎn)并模的電流在PCB上的夾角為60°左右，這與本實(shí)施例中饋電點(diǎn)200和開槽150之間的夾角60°相對(duì)應(yīng)。通過(guò)這種設(shè)置方式，該手表天線裝置的激發(fā)模式和它的簡(jiǎn)并模之間的區(qū)分度較好。此外，所述手表天線裝置的阻抗匹配也較好。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的手表天線裝置中，可以通過(guò)PCB板和金屬框之間的縫隙產(chǎn)生縫隙輻射，以產(chǎn)生低頻輻射。縫隙的長(zhǎng)度是決定縫隙輻射的諧振頻率的一個(gè)因素。可以通過(guò)金屬框產(chǎn)生高頻輻射。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，通過(guò)使用模式分離電路，可以在手表天線裝置中激發(fā)諧振頻率，從而擴(kuò)展了手表天線裝置的帶寬。

另外，所述模式分離電路對(duì)其他輻射單元產(chǎn)生的輻射(例如，低頻輻射)的影響較小。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的一個(gè)用途是智能手表的天線裝置?？梢詫⒏鶕?jù)本實(shí)用新型的手表天線裝置包括在各種類型的智能手表中，用于手表接收和發(fā)送信號(hào)，以在期望的頻率帶寬下進(jìn)行通信。

雖然已經(jīng)通過(guò)例子對(duì)本實(shí)用新型的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的范 圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。