一种可穿戴设备及其天线信号处理电路的制作方法

本实用新型涉及可穿戴设备领域，特别涉及一种可穿戴设备及其天线信号处理电路。

背景技术：

在可穿戴设备的天线设计过程中，如智能手表，受限于智能手表的体积，通常智能手表中的天线设计完成后，智能手表的天线调谐电路、天线环境等因素够都将被固定，相应的，智能手表的天线性能也是确定(固定)的。然而，由于智能手表的使用环境的变化，如个体差异、个体佩戴姿势等因素，会使智能手表的天线性能变差，最终影响用户体验。

技术实现要素：

鉴于上述问题，基于本实用新型的一个目的，本实用新型提供了一种可穿戴设备的天线信号处理电路，以解决无法根据使用环境的变化对可穿戴设备的天线信号进行动态调整导致天线性能变差的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种可穿戴设备的天线信号处理电路，包括：天线调谐电路、信号处理器和比较器；

所述天线调谐电路包括控制端、负载端和信号源端，所述负载端连接可穿戴设备的天线，所述信号源端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端接入参考信号，所述比较器的输出端连接信号处理器的输入端，所述信号处理器的输出端与所述控制端连接；

所述信号处理器通过比较器输出的比较结果得到调整信号，并通过调整信号调整天线调谐电路的匹配阻抗，实现所述天线信号的动态调整。

基于本实用新型的另一个目的，本实用新型提供了一种可穿戴设备，以解决可穿戴设备无法避免个体差异或穿戴差异造成天线信号质量恶化的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种可穿戴设备，包括上述的天线信号处理电路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将天线调谐电路处理后的天线信号发送给比较器，而不是将来自基带处理电路的信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)值与参考信号的强度值进行比较，进而信号处理器能够利用真实天线信号的强度值与参考信号的强度值进行比较，根据比较结果准确调整天线调谐电路的匹配阻抗，天线调谐电路利用调整后的匹配阻抗对后续来自天线的天线信号进行匹配处理，因而能够避免个体差异或穿戴差异对可穿戴设备的天线性能的影响，通过改变天线调谐电路的匹配阻抗，自动优化天线性能，使可穿戴设备的天线工作在最优状态，进而使天线信号的性能得到改善。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的天线信号处理电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的天线信号处理电路的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的可穿戴设备的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

针对如智能手表等可穿戴设备在天线设计完成后天线性能确定，适用于可穿戴设备处于设计时的天线环境，当可穿戴设备的使用环境发生变化时，如在使用智能手表时，由于不同个体手腕以及身体等外部因素引起了天线性能恶化，尤其是可穿戴设备接收到的天线信号的质量变差的情况。

本实用新型的基本设计思路是：设置匹配阻抗可调整的天线调谐电路，在天线调谐电路对来自天线的天线信号进行阻抗匹配处理后生成天线调谐信号，利用天线调谐信号与一参考信号进行比较，在天线调谐信号的质量差于参考信号的质量时，调整天线调谐电路的匹配阻抗，进而调整天线信号的质量，改善天线信号的质量。

实施例一

图1为本实用新型实施例提供的天线信号处理电路的结构框图，如图1所示，该天线信号处理电路包括：天线调谐电路11、信号处理器12和比较器13；

天线调谐电路11包括控制端、负载端和信号源端，其中，负载端连接可穿戴设备的天线1，信号源端连接比较器13的第一输入端，比较器13的第二输入端接入参考信号，比较器13的输出端连接信号处理器12的输入端，信号处理器12的输出端与天线调谐电路11的控制端连接；

天线调谐电路11接收天线1发送的天线信号，并对接收到的天线信号进行阻抗匹配处理，将匹配处理后的天线信号发送给比较器13；比较器13对匹配处理后的天线信号和参考信号进行信号强度比较，生成比较结果发送给信号处理器12；信号处理器12通过比较器13输出的比较结果得到调整信号，并通过调整信号调整天线调谐电路的匹配阻抗，例如信号处理器12可以在比较结果为天线信号的信号强度大于参考信号的强度时，维持当前对天线调谐电路的匹配阻抗的调整方式，在比较结果为天线信号的信号强度小于参考信号的强度时，改变对天线调谐电路的匹配阻抗的调整方式，使天线调谐电路利用调整后的匹配阻抗对后续来自天线的天线信号进行匹配处理，进而实现天线信号的动态调整。

本实施例通过将天线调谐电路处理后的天线信号发送给比较器，而不是将来自基带处理电路的信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)值与参考信号的强度值进行比较，进而信号处理器能够利用真实天线信号的强度值与参考信号的强度值进行比较，根据比较结果准确调整天线调谐电路的匹配阻抗，天线调谐电路利用调整后的匹配阻抗对后续来自天线的天线信号进行匹配处理，因而能够避免个体差异或穿戴差异对可穿戴设备的天线性能的影响，通过改变天线调谐电路的匹配阻抗，自动优化天线性能，使可穿戴设备的天线工作在最优状态，进而使天线信号的性能得到改善。

在本实施例的一个实现方案中，图1中的天线信号处理电路还包括信号检测电路和信号寄存器；信号检测电路的输入端连接天线调谐电路11的信号源端，信号检测电路的两个输出端分别连接比较器13的第一输入端和信号寄存器；信号寄存器中保存有参考信号的强度值，信号寄存器分别与信号处理器12和比较器13的第二输入端连接。

信号检测电路接收来自天线调谐电路11信号源端的信号，并将检测到的信号强度值分别发送给比较器13和信号寄存器；信号处理器通过控制信号控制信号寄存器利用信号强度值更新参考信号的强度值，使比较器将下一时刻的信号强度值与更新后的参考信号的强度值进行比较。

在设计过程中，信号处理器12可以在下述两种方式中的一种获得控制信号：

方式一：信号处理器12在接收到比较器13发送的比较结果，即在接收到信号强度值大于参考信号强度值，或信号强度值小于参考信号强度值时，得到控制信号；

方式二：信号处理器12在接收到的比较结果为信号强度值大于参考信号强度值时，得到控制信号，信号处理器在接收到的比较结果为信号强度值大于参考信号强度值不生成控制信号。

在本实现方案中，信号处理器12采用方式一获得的控制信号，不区分当前信号强度值与参考信号强度值之间的差异，实时利用当前时刻的信号强度值更新参考信号强度值，使下一时刻的信号强度值与上一时刻的信号强度值进行比较，进而比较器可以比较相邻时刻的信号强度差异，信号处理器可以根据相邻时刻的信号强度比较结果，调整天线调谐电路的匹配阻抗，使下一时刻的天线信号的质量强于上一时刻，实现天线信号的动态调整；信号处理器12采用方式二获得的控制信号，仅在当前时刻的信号强度值大于参考信号强度值时更新参考信号强度值，使比较器可以将后续的信号强度值与强度值逐渐增大的参考信号进行比较，信号处理器可以调整天线调谐电路的匹配阻抗越来越接近最优值；在实际应用中，可以根据需要设计信号处理器12采用上述任一种方式生成控制信号。

在实际应用中，图1中的天线信号处理电路还包括射频电路、基带处理电路和耦合器；

其中，耦合器的输入端连接天线调谐电路的信号源端，耦合器的第一输出端连接射频电路的一端，耦合器的第二输出端连接信号检测电路的输入端，射频电路的另一端连接基带处理电路，基带处理电路、射频电路、耦合器和天线调谐电路构成天线信号的射频通路，通过该射频通路可实现可穿戴设备的天线信号的接收和发送。

本实施例中的耦合器为二分信号耦合器，当天线信号处理电路处理来自天线的天线信号时，耦合器将天线调谐电路输出的匹配后的天线信号分为两路信号，其中一路信号发送给射频通路，经基带处理电路发送给可穿戴设备，完成天线信号的接收，另一路信号发送给信号检测电路，经过比较器、信号处理器处理后生成调整天线调谐电路的匹配阻抗的调整信号；在天线信号处理电路处理来自可穿戴设备的发射信号时，耦合器将经过基带处理电路、射频电路处理后的发射信号发送给天线调谐电路进行调谐处理，调谐处理后经天线发射出去。

在实际应用中，信号处理器和/或基带处理电路为可穿戴设备的中央控制器，以节省可穿戴设备的设计空间，节省元器件。

其中，本实施例中的天线调谐电路为具有三个端口(即控制端、负载端和信号源端)的电路，只要天线调谐电路的电路结构能够通过控制端接收调整信号进行匹配阻抗的调节即可，本实施例不限定天线调谐电路的具体结构，实现时，天线调谐电路可以为π型结构、井型结构等结构。

示例性地，为便于说明本实施例中信号处理器对天线调谐电路的匹配阻抗的调整，本实施例结合图2进行说明。

图2为本实施例提供的天线信号处理电路的示意图，如图2所示，该天线信号处理电路包括：天线调谐电路11、信号处理器12、比较器13、二分信号耦合器14、信号检测电路15、信号寄存器16、射频电路BF 17、基带处理电路18；

其中，天线调谐电路11包括三个端口，分别为控制端、负载端和信号源端，负载端连接可穿戴设备的天线1，信号源端连接二分信号耦合器14的输入端，二分信号耦合器14的第一输出端连接射频电路BF 17的一端，射频电路BF 17的另一端连接基带处理电路18，二分信号耦合器14的第二输出端连接信号检测电路15的输入端，信号检测电路15的两个输出端分别连接比较器13的第一输入端和信号寄存器16的第一输入端，信号寄存器16中保存有参考信号的强度值，信号寄存器16的第二输入端连接信号处理器12，信号寄存器16的输出端连接比较器13的第二输入端，比较器13的输出端连接信号处理器12的输入端。

参考图2，图2示出的天线信号处理电路具有三条信号通路，其中，信号通路S1的信号处理流程为：

天线2将接收到的天线信号发送给天线调谐电路11进行阻抗匹配处理，天线调谐电路11将经过阻抗匹配处理后的天线信号发送给二分信号耦合器14，二分信号耦合器14可以按照设定的比例将接收到的信号分成两路耦合信号，将两路耦合信号中包含原信号(即经过阻抗匹配处理后的天线信号)成分相对少的一路耦合信号发送给信号检测电路15，包含原信号相对多的一路耦合信号发送给射频电路BF 17。例如，按照2:8的比例，将接收到的经过阻抗匹配处理后的天线信号分成两路，其中一路耦合信号为原信号的80％将发送给射频电路BF 17，另一路耦合信号为原信号的20％将发送给信号检测电路15。

信号检测电路15检测接收到的耦合信号的信号强度值，并将检测到的信号强度值发送给比较器13，比较器13将来自信号检测电路15的耦合信号的信号强度值与来自信号寄存器16的参考信号的信号强度值进行比较，生成比较结果发送给信号处理器12，信号处理器12根据比较结果生成调整信号，调整天线调谐电路11的匹配阻抗。

需要说明的是，本实施例的信号寄存器16还将检测到的信号强度值发送给信号寄存器16，信号寄存器16根据来自信号处理器12的控制信号，利用信号强度值更新参考信号的强度值，使比较器13将下一时刻的信号强度值与更新后的参考信号的强度值进行比较；其中，信号处理器12可以采用上述方式一或方式二生成控制信号，在此不再赘述。

示例性地，本实施例的天线调谐电路为π型结构，显然，也可以将天线调谐电路设计为井型、T型等其他结构。

参考图2，天线调谐电路11包括第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2；第一电感L1的一端连接天线调谐电路11的负载端，另一端连接天线调谐电路12的信号源端；第一电容C1的一端连接天线调谐电路11的信号源端，另一端接地；第二电容C2的一端连接天线调谐电路11的负载端，另一端接地。

其中，第一电容C1和第二电容C2均为压控电容，信号处理器12包括调整压控电容电容值的电压支路121；

信号处理器12通过该电压支路121，根据比较器13发送的比较结果，按照设定的步进值增大或减少电压支路121的电压值，使第一电容C1和第二电容C2的电容值发生相应的变化，进而改变天线调谐电路的匹配阻抗。具体的，信号处理器12在当前时刻的信号强度值不小于参考信号的信号强度值时，按照当前的电压调整方式调整电压支路的电压值，否则，改变电压调整方式，并按照改变后的电压调整方式调整电压支路的电压值。

示例性地，结合图2所示的电路结构，假设信号处理器12当前对电压支路121的电压值VCT的调整方式为按照设定的步进值增大电压值，若信号处理器12接收到的比较结果为当前时刻的耦合信号的信号强度值大于参考信号的信号强度值，说明对电压支路121的电压值VCT的调整方式正确，此时信号处理器12继续按照设定的步进值增大电压支路121的电压值VCT；若信号处理器12接收到的比较结果为当前时刻的耦合信号的信号强度值小于参考信号的信号强度值，说明对电压支路121的电压值VCT的调整方式不正确，此时信号处理器12按照设定的步进值减小电压支路121的电压值VCT，改变第一电容C1和第二电容C2的电容值，进而改变天线调谐电路的匹配阻抗，实现对天线信号的动态调整。

需要说明的是，图2示例性示出信号处理器12包括一个电压支路，利用一个电压支路调整天线调谐电路中第一电容C1和第二电容C2的电容值同步变化；在设计过程中，信号处理器也可以相应于压控电容数量的电压支路，即包括第一电压支路和第二电压支路，利用第一电压支路调整天线调谐电路中第一电容C1的电容值，以及利用第二电压支路调整天线调谐电路中第二电容C2的电容值。

进一步需要说明的是，为了避免天线调谐电路11中的直流电流对天线信号的影响，本实施例中的天线信号处理电路还包括第一隔直电容C3和第二隔直电容C4，第一隔直电容C3连接在二分信号耦合器14的输入端和天线调谐电路11的信号源端之间，第二隔直电容C4连接在天线调谐电路11的负载端和天线1之间。

信号通路S2的信号处理流程为：

二分信号耦合器14在将接收到的信号分成两路耦合信号后，将两路耦合信号中包含原信号相对多的一路耦合信号发送给射频电路BF 17，射频电路BF 17对该耦合信号进行解调处理，将解调信号发送给基带处理电路18，基带处理电路18对接收到的信号解调信号进行模/数转换处理，得到数字信号发送给可穿戴设备的微处理器进行相应的处理。

信号通路S3的信号处理流程为：

可穿戴设备的微处理器将发射信号发送给基带处理电路18进行数/模转换处理，得到模拟信号发送给射频电路BF 17，射频电路BF 17对模拟信号进行调制处理，将调制信号发送给二分信号耦合器14，此时二分信号耦合器14的第一输出端和第二输出端对应为输入端，而输入端作为输出端，即此时二分信号耦合器14相当于一个合路元件，二分信号耦合器14将第一输入端接收到的调整信号和第二输入端接收到的信号(实际上第二输入端并没有信号)合路为一路信号发送给天线调谐电路11进行阻抗匹配处理，处理后发送给天线1进行发射。

本实施例图2中示出的三个信号通路的信号处理流程，信号通路S1和信号通过S2对来自天线的天线信号进行处理，信号通路S3对来自可穿戴设备的微处理器的发射信号进行处理，其中本实用新型通过信号通路S2对天线信号进行相应的处理，实现了天线信号的动态调整，改善了天线信号的质量。

实施例二

基于与实施例一相同的技术构思，本实施例提供了一种智能手表。

图3为本实用新型实施例提供的智能手表的结构框图，如图3所示，本实施例的智能手表包括天线信号处理电路31，该天线信号处理电路31连接在可穿戴设备的天线和中央控制器CPU之间，通过该天线信号处理电路实现了对其天线信号的调整，改善了接收到的天线信号的质量。

本实施例的天线信号处理电路31的电路结构参考实施例一，在此不再赘述。

其中，本实施的可穿戴设备为智能手表、智能眼镜等小型化移动设备。在设计过程中，为节省可穿戴设备的空间，以及节元器件，本实施例中的微处理器为智能手表的中央控制器CPU，即天线信号处理电路中信号处理器执行的判断、计算、控制等动作由可穿戴设备的中央控制器CPU执行。

可穿戴设备的中央控制器CPU是可穿戴设备的运算核心和控制核心，可根据可穿戴设备的功能实现中央控制器CPU与可穿戴设备的构件进行连接，如若可穿戴设备支持触屏功能，智能手表的触摸屏应与中央控制器CPU连接。

通常天线信号处理电路中的基带处理电路实质上也为一个微型控制器，因此，天线信号处理电路中的基带处理电路也可以为可穿戴设备的中央控制器CPU。

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。