本發(fā)明屬于智能穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于金屬外殼的天線組件和智能穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

智能穿戴設(shè)備，諸如智能手環(huán)、智能腳環(huán)等等，在用戶走路、跑步、上下臺階、游泳等等運動過程中，通過大數(shù)據(jù)采集、分析和傳輸?shù)确绞?，可以用于監(jiān)測用戶身體狀況，受到消費者的喜愛。

現(xiàn)有的智能穿戴設(shè)備基本采用塑料外殼結(jié)構(gòu)，藍(lán)牙、wifi等數(shù)據(jù)傳輸功能中使用到的天線通常一下兩類設(shè)計形式：1、產(chǎn)品無顯示屏或顯示屏很小時，采用chip天線，smt（surfacemounttechnology,表面貼裝技術(shù)）在pcb上；2、當(dāng)顯示屏較大時，采用lds（laserdirectstructuring，激光直接成型技術(shù)）天線或者沖壓天線，將天線放置在外殼的內(nèi)側(cè)。

全金屬外殼設(shè)計基于其高質(zhì)感和高美感的特點，是智能穿戴設(shè)備提高產(chǎn)品品質(zhì)的一個設(shè)計方向，但在全金屬外殼設(shè)計時，若采用以上兩種天線設(shè)計方式，射頻電磁波會受到金屬外殼的屏蔽，使得金屬外殼下天線難以設(shè)計或設(shè)計性能很差，無法滿足消費者的需求，也無法提高智能穿戴設(shè)備的品質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝艘环N用于金屬外殼的天線組件和智能穿戴設(shè)備，解決現(xiàn)有全金屬外殼產(chǎn)品的天線難以設(shè)計或設(shè)計性能差的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

提出一種用于金屬外殼的天線組件，包括設(shè)置有天線匹配電路和射頻參考地的pcb板；包括自上而下相接的金屬天線層、基材層和參考地層；所述金屬天線層上開設(shè)有饋電過孔和接地過孔；所述饋電過孔穿過所述基材層和所述參考地層通過第一導(dǎo)電裝置與所述pcb上的所述天線匹配電路連接；所述接地過孔穿過所述基材層與所述參考地層連接；所述參考地層通過第二導(dǎo)電裝置與所述pcb上的射頻參考地連接。

進一步的，所述基材層為陶瓷、塑料或聚合物材料。

進一步的，所述第一導(dǎo)電裝置為彈片和/或pogopin；所述第二導(dǎo)電裝置為彈片和/或pogopin。

進一步的，所述饋電過孔穿過所述基材層和所述參考地層通過第一導(dǎo)電裝置與所述pcb上的所述天線匹配電路連接，具體為：所述參考地層開設(shè)有饋電區(qū)，所述饋電區(qū)設(shè)置有饋電焊盤；所述饋電過孔穿過所述基材層與所述饋電焊盤相連；所述饋電焊盤通過所述第一導(dǎo)電裝置與所述pcb上的所述天線匹配電路連接；其中，所述天線匹配電路包括天線信號源。

進一步的，所述接地過孔穿過所述基材層與所述參考地層連接，所述參考地層通過第二導(dǎo)電裝置與所述pcb上的射頻參考地連接，具體為：所述參考地層開設(shè)有接地區(qū)，所述接地區(qū)設(shè)置有與所述參考地層連接的接地焊盤，且所述接地焊盤與所述參考地層之間串聯(lián)有電容；所述接地焊盤通過所述第二導(dǎo)電裝置與所述pcb上的射頻參考地連接。

進一步的，所述接地過孔包括第一接地過孔和第二接地過孔；所述第一接地過孔設(shè)置在距離所述饋電過孔半波長位置區(qū)域內(nèi)；所述第二接地過孔設(shè)置于所述第一接地過孔附近區(qū)域。

進一步的，所述接地過孔還包括第三接地過孔；所述第三接地過孔設(shè)置在距離所述饋電過孔四分之一波長位置區(qū)域內(nèi)。

進一步的，所述金屬天線層鐳射在所述基材層上。

提出一種智能穿戴設(shè)備，包括有上述的用于金屬外殼的天線組件；所述智能穿戴設(shè)備的外殼為全金屬外殼；所述金屬天線層為所述全金屬外殼的一部分。

還提出一種智能穿戴設(shè)備，包括外殼和顯示屏；所述外殼為金屬外殼；所述顯示屏下方安裝有上述的用于金屬外殼的天線組件；所述金屬天線層的相對兩側(cè)均開設(shè)有用于耦合所述顯示屏工作中產(chǎn)生的噪聲的溝槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的優(yōu)點和積極效果是：本申請?zhí)岢龅挠糜诮饘偻鈿さ奶炀€組件和智能穿戴設(shè)備中，用于藍(lán)牙傳輸、wifi傳輸?shù)裙δ艿奶炀€組件由自上而下相接的金屬天線層、基材層和參考地層組成；金屬天線層的饋電過孔穿過基材層和參考地層通過諸如彈片、pogopin等的第一導(dǎo)電裝置與pcb上的天線匹配電路連接形成了饋電點，接地過孔穿過基材層后與參考地層連接，參考地層再通過諸如彈片、pogopin等的第二導(dǎo)電裝置與pcb上的射頻參考地連接形成了饋地點，使得金屬天線體形成了pifa天線的形式，金屬天線層即為天線輻射體；當(dāng)智能穿戴設(shè)備為全金屬外殼時，金屬天線層可以作為金屬外殼的一部分，天線信號不受金屬外殼的屏蔽，而是將金屬外殼作為天線的一部分，保證了天線的性能且天線設(shè)計體積小巧，實現(xiàn)了在全金屬外殼結(jié)構(gòu)環(huán)境下的天線設(shè)計，解決了現(xiàn)有全金屬外殼設(shè)計中因為金屬外殼對射頻信號的屏蔽而導(dǎo)致天線難設(shè)計或設(shè)計出的天線性能差的技術(shù)問題。當(dāng)智能穿戴設(shè)備具備顯示屏?xí)r，金屬天線層可以是金屬外殼的一部分，也可以作為單獨設(shè)計部分設(shè)置于顯示屏下方，此時為了消除顯示屏工作時輻射給天線的耦合噪聲，在金屬天線層的相對兩側(cè)開設(shè)溝槽，隔離顯示屏工作時屏幕引線區(qū)域形成的電流噪聲，減小顯示屏工作噪聲對天線的性能影響?；膶硬捎锰沾苫?，金屬天線層采用陶瓷瞬態(tài)注射鐳射工藝，使得天線的抗干擾能力更強、輻射性能更好。

結(jié)合附圖閱讀本申請實施方式的詳細(xì)描述后，本申請的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1為本申請?zhí)岢龅挠糜诮饘偻鈿さ奶炀€組件的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本申請?zhí)岢龅膮⒖嫉貙拥慕Y(jié)構(gòu)圖；

圖3為本申請?zhí)岢龅膸э@示屏的智能穿戴設(shè)備中金屬天線層的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本申請的具體實施方式作進一步詳細(xì)地說明。

本申請?zhí)岢龅挠糜诮饘偻鈿さ奶炀€組件，如圖1所示，包括設(shè)置有天線匹配電路和射頻參考地的pcb板14、自上而下相接的金屬天線層11、基材層12和參考地層13；金屬天線層11上開設(shè)有饋電過孔111和接地過孔112/113；饋電過孔111穿過基材層12和參考地層13通過第一導(dǎo)電裝置15與pcb上的天線匹配電路連接；接地過孔112/113穿過基材層12與參考地層13連接；參考地層13通過第二導(dǎo)電裝置16與pcb上的射頻參考地連接。

上述，基材層12優(yōu)選采用陶瓷基材，介電常數(shù)10左右；金屬天線層11采用陶瓷瞬態(tài)注射鐳雕工藝鐳雕在陶瓷基材上，天線效率更高、面積更小且抗干擾能力更強。金屬天線層11的饋電過孔111穿過基材層12和參考地層13通過諸如射頻彈片、pogopin等的第一導(dǎo)電裝置15與pcb上的天線匹配電路連接形成了饋電點，接地過孔112/113穿過基材層12后與參考地層13連接，參考地層13再通過諸如射頻彈片、pogopin等的第二導(dǎo)電裝置16與pcb上的射頻參考地連接形成了饋地點，使得金屬天線體11形成了pifa天線的形式，金屬天線層即為天線輻射體；當(dāng)智能穿戴設(shè)備為全金屬外殼時，金屬天線層可以作為金屬外殼的一部分，天線信號不受金屬外殼的屏蔽，而是將金屬外殼作為天線的一部分，保證了天線的性能且天線設(shè)計體積小巧，實現(xiàn)了在全金屬外殼結(jié)構(gòu)環(huán)境下的天線設(shè)計，解決了現(xiàn)有全金屬外殼設(shè)計中因為金屬外殼對射頻信號的屏蔽而導(dǎo)致天線難設(shè)計或設(shè)計出的天線性能差的技術(shù)問題。

上述的基材層12，不僅限于使用陶瓷基材，還可以使用塑料、玻璃或者聚合物材料，金屬天線層采用鐳射工藝鐳射在基材層上。

具體的，饋電過孔穿過基材層和參考地層通過第一導(dǎo)電裝置與pcb上的天線匹配電路連接，可以采用如下方式：如圖2所示，參考地層13開設(shè)有饋電區(qū)131，饋電區(qū)設(shè)置有饋電焊盤1311；饋電過孔111穿過基材層12與饋電焊盤1311相連；饋電焊盤1311通過第一導(dǎo)電裝置與pcb上的天線匹配電路連接；這里所述的天線匹配電路包括有天線信號源。同理，接地過孔穿過基材層與參考地層連接，參考地層通過第二導(dǎo)電裝置與pcb上的射頻參考地連接，可以采用如下方式：參考地層13開設(shè)有接地區(qū)132，接地區(qū)132設(shè)置有與參考地層13連接的接地焊盤1321/1322，且接地焊盤1321/1322與參考地層13之間串聯(lián)有電容c1\c2；接地焊盤1321/1322通過第二導(dǎo)電裝置與pcb上的射頻參考地連接。

天線工作時，pcb上的天線信號源以及天線匹配電路產(chǎn)生信號，經(jīng)第一導(dǎo)電裝置15、饋電焊盤1311、饋電過孔111至金屬天線層輻射出去；接地過孔112/113、接地焊盤1321/1322、電容c1/c2、參考地層和第二導(dǎo)電裝置16至pcb射頻參考地形成信號回路。這里，參考地層13通過第二導(dǎo)電裝置16連接pcb射頻地，一方面能夠增加pcb地的面積，另一方面還提升了金屬天線層11的參考地高度。電容c1/c2的作用為去耦以及濾波，過濾例如顯示屏等耦合輻射給天線的低頻噪聲，提高產(chǎn)品接收靈敏度，從而提高產(chǎn)品ota性能。

饋電過孔111的位置不做限定，由電路射頻輸出位置以及結(jié)構(gòu)堆疊確定，兩個接地點用于調(diào)整天線的接地位置、通過電容調(diào)節(jié)天線諧振頻率以及輔助天線匹配。本申請中的接地過孔，可以是一個，設(shè)置在距離饋電過孔111半波長區(qū)域范圍內(nèi)；優(yōu)選設(shè)置為兩個，以實現(xiàn)藍(lán)牙天線為例，如圖1所示，包括第一接地過孔112和第二接地過孔113；設(shè)計中，第一接地過孔112設(shè)置在距離饋電過孔111二分之一藍(lán)牙波長位置范圍內(nèi)；第二接地過孔113設(shè)置于第一接地過孔附近區(qū)域；實際應(yīng)用中，兩個接地點的位置可根據(jù)實際設(shè)計情況進行調(diào)整。

另外，根據(jù)實際天線調(diào)試情況，還可以增加第三接地過孔,設(shè)置在距離饋電過孔111四分之一藍(lán)牙波長位置區(qū)域范圍內(nèi)，用于協(xié)助天線調(diào)試以及匹配。

基于上述提出的用于金屬外殼的天線組件，本申請?zhí)岢鲆环N智能穿戴設(shè)備，該智能穿戴設(shè)備的外殼為全金屬外殼，設(shè)計有顯示屏或沒有顯示屏均可。此時，金屬天線層設(shè)計為全金屬外殼的一部分，在實現(xiàn)天線功能同時，金屬天線層還作為設(shè)備外表面做美觀處理，例如噴金屬砂，各種金屬鍍等。

如圖3所示,本申請?zhí)岢龅闹悄艽┐髟O(shè)備在設(shè)計有顯示屏?xí)r，除了將金屬天線層作為金屬外殼32的一部分設(shè)計以外，還可以采用以下設(shè)計方式：在顯示屏31下方安裝上述用于金屬外殼的天線組件，而不是直接使用金屬外殼32作為金屬天線層設(shè)計使用，此時，存在顯示屏31給天線輻射耦合噪聲的情況，可以在金屬天線層11（圖中所示為金屬天線層、基材層和參考地層的集成件）的相對兩側(cè)均開設(shè)有用于耦合顯示屏工作中產(chǎn)生的噪聲的溝槽115，溝槽呈弧形，可根據(jù)實際使用時顯示屏對天線的影響來設(shè)定長度和寬度，用于隔離顯示屏工作時屏幕引線區(qū)域形成的電流噪聲，減小顯示屏工作噪聲對天線的性能影響。

天線組件背面需充分考慮pcb參考地或pcb的屏蔽罩，使天線組件背面的參考地層成為產(chǎn)品的地層。

上述提出的用于金屬外殼的天線組件，其測試數(shù)據(jù)如下：

表一

可見，其自由空間效率在50%以上，仿真手臂效率25%左右，性能優(yōu)異。

上述可見，本申請?zhí)岢龅挠糜诮饘偻鈿さ奶炀€組件，金屬天線層作為金屬外殼的一部分或者覆蓋金屬外殼作為設(shè)備的外觀面，形狀不予固定，可以根據(jù)產(chǎn)品實際設(shè)計形狀變化；克服了全金屬外殼對射頻信號的屏蔽以及顯示屏對天線的干擾，設(shè)計出一種性能優(yōu)良的用于金屬外殼的天線組件。

應(yīng)該指出的是，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。