智能戒指的制作方法

1.本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种智能戒指。


背景技术：

2.随着智能穿戴设备的兴起，通常情况下，都设置通通讯模块，例如天线 模组等，以实现与外部的通讯连接。
3.由于智能穿戴设备的体积较小，例如智能指环，并且，近年来，智能穿 戴设备需求的功能不断增加，实现无线通信的难度很大，特别是壳体智能穿 戴设备的金属材质是很难实现通信功能。
4.然而，在现有技术中，部分智能穿戴设备通常通过nfc来实现近场耦合 通信，但功能和传输距离有限，属于无源智能设备。部分智能穿戴设备虽设 有蓝牙无线通信模块等，但其要求外壳材质为非金属材质，或限定在外壳有 上盖的戒指结构，或金属壳体进行切缝等工艺处理后，才能实现天线信号的 良好收发。
5.因此，如何提供一种智能戒指，以提升其收发的天线信号的信号质量， 是本发明所亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是如何提供 一种智能戒指，可以提升其收发的天线信号的信号质量。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能戒指，包括：
8.外壳体；
9.与所述外壳体相配合且形成安置腔体的内壳体；
10.设置于安置腔体内的环形导电体、供电模块以及天线辐射模块；
11.其中，所述外壳体和所述内壳体构成的壳体构件，至少有部分区域为可 辐射区；所述环形导电体的相对两端分别与所述供电模块和所述天线辐射模 块电连接。
12.进一步作为优选地，所述外壳体的壳体部的相对两侧具有沿其径向向内 延伸形成的内凸缘部；所述内壳体的主体部的相对两侧具有沿其径向向外延 伸形成的外凸缘部；当所述内壳体插入所述外壳体内后，且使得所述外凸缘 部和所述内凸缘部密封连接后，形成所述安置腔体；其中，所述安置腔体的 形状为环形。
13.进一步作为优选地，所述内壳体或外壳体中至少部分区域的材质为非金 属材质，以构成所述可辐射区；所述内壳体为环形的构件；所述环形导电体 包括：呈环状设置的柔性电路板、与所述柔性电路板电连接的无线充电模块； 其中，所述无线充电模块呈环状设置。
14.进一步作为优选地，所述供电模块包括：与所述柔性电路板相连并形成 电连接的电池组件；其中，所述电池组件呈环状设置；并且，所述柔性电路 板具有用于电连接所述电池组件的充电接口，所述电池组件的一端具有用于 电连接所述充电接口的阴极和阳极；所
述电池组件覆盖于所述无线充电模块 上。
15.进一步作为优选地，还包括：呈环形设置的柔性保护介质体，用于填充 所述柔性电路板与所述外壳体之间的缝隙；其中，所述柔性保护介质体覆盖 于所述柔性电路板上；所述柔性保护介质体和所述电池组件分别位于所述充 电接口的相对两侧，且呈环状的布局设置。
16.进一步作为优选地，所述柔性电路板包括：环状的基质板层、印刷设置 于所述基质板层的柔性电路层、设置于所述柔性电路层上的电子器件；其中， 所述电子器件至少包括与所述天线辐射模块电连接的天线芯片，生命健康监 测组件以及微控制处理单元。
17.进一步作为优选地，所述天线芯片为蓝牙芯片；所述天线辐射模块为蓝 牙天线模块；所述天线辐射模块中天线辐射层的长度为蓝牙频段波长的四分 之一。
18.进一步作为优选地，所述天线辐射模块包括：与所述环形导电体相连的 绝缘介质基层、设置于所述绝缘介质基层上的天线辐射层、设置于所述绝缘 介质基层上的微带信号线层、至少部分设置于所述绝缘介质基层上的天线调 谐组件，以及与所述天线调谐组件和所述环形导电体导电连接的信号端口； 其中，所述天线辐射层的一端通过所述微带信号线层与天线调谐组件电连接， 另一端与所述环形导电体上的露铜区接地连接。
19.进一步作为优选地，所述天线辐射层包括：第一辐射区、用于连接所述 第一辐射区和所述微带信号线层的第二辐射区；其中，所述第二辐射区的长 度大于所述第一辐射区的长度。
20.进一步作为优选地，所述第一辐射区包括：矩形走线区、一端与所述矩 形走线区相连而另一端与所述第二辐射区相连的折弯走线区；其中，所述矩 形走线区的宽度大于所述折弯走线区和所述第二辐射区的宽度。
21.进一步作为优选地，所述第二辐射区的电路走线呈蛇形布局，且填充所 述绝缘介质基层上与所述第一辐射区相隔离的剩余空间。
22.进一步作为优选地，所述矩形走线区的中心至少有部分开设有呈网格状 的镂空区。
23.进一步作为优选地，所述内壳体上至少有部分区域为透光区，用于使得 所述生命健康监测组件通过所述透明区向人体的皮肤发射检测光线以及接收 反射的检测光线。
24.与现有技术相比，本发明提供的智能戒指，可以提升其收发的天线信号 的信号质量。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发 明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1：本发明第一实施例中智能戒指的外部结构示意图；
27.图2：本发明第一实施例提供的智能戒指的剖视图；
28.图3：本发明第一实施例提供的智能戒指的分解示意图；
29.图4：本发明第一实施例提供的天线辐射模块的立体结构示意图；
30.图5：本发明第一实施例提供的天线辐射模块的第一种结构示意图；
31.图6：本发明第一实施例提供的智能戒指佩戴时天线回波损耗图；
32.图7：本发明第一实施例提供的智能戒指佩戴时天线无源效率图；
33.图8：本发明第一实施例提供的智能戒指佩戴时天线方向图、增益；
34.图9：本发明第一实施例中提供的天线辐射模块的第二种结构示意图；
35.图10：本发明第一实施例提供的天线辐射模块的第三种结构示意图；
36.图11：本发明第一实施例提供的天线辐射模块的第四种结构示意图；
37.图12：本发明第二实施例智能戒指的分解示意图；
38.附图标记：
39.智能戒指100、外壳体101、内凸缘部101a、内壳体102、外凸缘部102a、 透光区1021、电池组件200、无线充电模块300、生命健康监测组件304、柔 性电路板400、柔性保护介质体401、天线辐射模块500、第一辐射区501、 矩形走线区5011、折弯走线区5012、镂空区5013、第二辐射区502、微带信 号线层503、天线调谐组件504、信号端口505、绝缘介质基层506、天线辐 射层507。
具体实施方式
40.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一 步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
41.实施例一
42.如图1至图11所示，本实施例提供了一种智能戒指100，其主要是由外 壳体101，与外壳体101相配合且形成安置腔体的内壳体102，以及设置于安 置腔体内的环形导电体、供电模块和天线辐射模块500等构成。
43.其中，外壳体101和内壳体102构成的壳体构件，至少有部分区域为可 辐射区。环形导电体的相对两端分别与供电模块和天线辐射模块500电连接。
44.通过上述结构，使得外壳体101与内壳体102的配合形成的安置腔体， 具有足够的空间设置天线辐射模块500和环形导电体以及供电模块，从而使 得天线辐射模块500具有足够的空间进行设计和布置，并且，通过内壳体102 上的可辐射区，使得天线辐射模块500发射或接收的天线信号，可通过该可 辐射区进行收发处理，从而可避免因金属壳体的阻挡而影响了收发天线信号 的信号质量，因此可提升智能戒指100在工作时，收发的天线信号的信号质 量，尤其是远距离传输。
45.具体地，本实施例中外壳体101的壳体部的相对两侧具有沿其径向向内 延伸形成的内凸缘部101a。内壳体102的主体部的相对两侧具有沿其径向向 外延伸形成的外凸缘部。当内壳体102插入外壳体101内后，且使得外凸缘 部102a和内凸缘部101a密封连接后，形成安置腔体。
46.通过该结构设置，可在保证壳体厚度不至于过大的同时，最大限度地增 加安置腔体的厚度和空间，从而便于天线辐射模块500的设置，以提升其收 发天线信号的信号质量。此外，通过该结构，有利于智能戒指100的安装、 拆卸和维修等。
47.其中，作为优选的方式，本实施例中的安置腔体的形状优选为环形，以 充分利用空间，以便于环形导电体、供电模块和天线辐射模块500的安装和 拆卸。
48.详细地，为了方便实际应用中的设计和使用需求，本实施例中内壳体102 或外壳体101中至少部分区域的材质为非金属材质，以构成上述可辐射区； 内壳体102为环形的构
件。
49.另外，值得一提的是，本实施例中的外壳体101也可以优选为环形的构 件，以节约材料和空间。
50.进一步作为优选地，本实施例中内壳体102为非金属材质，例如塑料材 质、玻璃材质、陶瓷材质等材质的壳体件，以贴合人体的皮肤。外壳体101 可以采用采用不锈钢、铝、铜等金属材质构成的壳体件。显然，需要说明的 是，本实施例中的内壳体102也可采用金属材质，外壳体102也可采用非金 属材质，在此不再作具体的限定和赘述。
51.进一步作为优选地，环形导电体可以由呈环状设置的柔性电路板400、 与柔性电路板400电连接的无线充电模块300等构成。其中，无线充电模块 300呈环状设置。通过环形设置的无线充电模块300，可在实现智能戒指100 的无线充电功能的同时，最大限度地降低无线充电模块300占据的空间。
52.进一步作为优选地，环形导电体和天线辐射模块500可优选紧贴内壳体 102设置，而供电模块可优选紧贴外形内壳体设置。
53.进一步作为优选地，供电模块可以由与柔性电路板400相连并形成电连 接的电池组件200等构成。其中，电池组件200呈环状设置。并且，柔性电 路板400具有用于电连接电池组件200的充电接口，电池组件200的一端具 有用于电连接充电接口的阴极和阳极；电池组件200覆盖于无线充电模块300 上。通过该结构，可在实现电池组件200对柔性电路板400供电的同时，使 得环形设置的电池组件200可设计的足够大，保证较长时间的续航能力。
54.此外，电池组件200的阴极和阳极可通过贴合或焊接的方式，便于电池 组件200与柔性电路板400之间保持稳定的物理连接和电连接。
55.进一步作为优选地，智能戒指100还包括：呈环形设置的柔性保护介质 体401，用于填充柔性电路板400与外壳体101之间的缝隙等。其中，柔性 保护介质体401覆盖于柔性电路板400上。通过柔性保护介质体401可对柔 性电路板400起到缓冲和保护的作用，避免环形导电体、供电模块和天线辐 射模块500整体在使用是出现晃动而影响了收发的天线信号的质量。
56.进一步作为优选地，柔性保护介质体401和电池组件200分别位于充电 接口的相对两侧，且呈环状的布局设置。通过该叠加的两个环状结构，避免 电池组件200直接连接环形导电体并构成环状体的方式，即使得电池组件200 和柔性电路板400形成错开的叠加设置，从而使得电池组件200和环形导电 体以及天线辐射模块500的长度可设计的较长，以利于环形导电体上设置更 多的电子器件以及走线布置，以及天线辐射模块500的走线布局，以及使得 环形导电体在剩余的环状空间上还可以设置天线辐射模块500。此外，通过 环形导电体贴合柔性保护介质体401的方式，不仅利于环形导电体上的电子 器件的保护，而且使得环形导电体的厚度无须保持均匀设置，以便于其设计 和布局。
57.进一步作为优选地，为了方便实际应用中的设计和安装，柔性电路板400 可以由环状的基质板层、印刷设置于基质板层的柔性电路层、设置于柔性电 路层上的电子器件等构成。其中，电子器件至少包括与天线辐射模块500电 连接的天线芯片，生命健康监测组件以及微控制处理单元等。其中，值得的 一提的是，本实施例中的柔性电路板400优选为rfpcb (rigid-flexibleprintedcircuitboard，软硬结合柔性电路板)电路板。
58.通过该结构，可使得天线芯片和天线辐射层507无须组装成单一的模块， 因此，通
过天线芯片和天线辐射层507独立设置的方式，可使得彼此可采用 较为优化的结构，从而提升收发的信号质量，此外，通过天线芯片与柔性电 路层上其他电子器件的配合，可提升信号的滤波处理功能，从而提升传输的 距离和功能的多样化。
59.进一步作为优选地，为了实现适宜距离的信号数据的传输，本实施例中 的天线芯片优选为蓝牙芯片；天线辐射模块500为蓝牙天线模块；天线辐射 模块500中天线辐射层507的长度为蓝牙频段波长的四分之一。
60.进一步作为优选地，如图4所示，天线辐射模块500包括：与环形导电 体相连的绝缘介质基层506、设置于绝缘介质基层506上的天线辐射层507、 设置于绝缘介质基层506上的微带信号线层503、至少部分设置于绝缘介质 基层506上的天线调谐组件504，以及与天线调谐组件504和环形导电体导 电连接的信号端口505等。其中，天线辐射层507的一端通过微带信号线层 503与天线调谐组件504电连接，另一端与环形导电体上的露铜区接地连接。
61.另外，值得一提的是，本实施例中的绝缘介质基层506与基质板层可采 用一体成型或可拆卸的方式设置。
62.进一步作为优选地，天线辐射层507包括：第一辐射区501、用于连接 第一辐射区和微带信号线层503的第二辐射区502等。其中，第二辐射区502 的长度大于第一辐射区501的长度。通过该结构设置的天线辐射层507，可 增强其收发天线信号的质量。
63.进一步作为优选地，第一辐射区501包括：矩形走线区5011、一端与矩 形走线区相连而另一端与第二辐射区502相连的折弯走线区5012；其中，矩 形走线区的宽度大于折弯走线区5012和第二辐射区502的宽度。
64.进一步作为优选地，为了充分利用空间，且在保证天线收发信号的质量 在满足智能戒指100日常使用的同时，最大限度地降低天线辐射层507的布 局空间，如图5至图11所示，第二辐射区502的电路走线呈蛇形布局，且填 充绝缘介质基层506上与第一辐射区501相隔离的剩余空间。
65.作为优选的方案之一，矩形走线区5011的中心有部分可开设有呈网格状 的镂空区5013,以通过该结构的镂空区，减少天线附近金属器件和天线面相耦 合，以避免因不需要的耦合效应可能引起的性能降低。
66.为了说明本实施例中智能戒指的工作原理，现作如下的简要说明：
67.本实施例通过上述结构，可实现天线和柔性电路板的高效集成，充分 利用戒指小体积内部空间，实现蓝牙无线通信，在性能方面，因戒指的体 积相比穿戴产品的智能手表小很多，其性能也会比手表低。
68.另外，值得一提的是，在智能戒指佩戴在手指上时，因智能戒指是和 手指紧密接触，又因人体手指的组织的皮肤、骨骼、脂肪等具有高介电常 数和损耗因子，会导致天线的谐振频率产生频偏和效率的吸收，如图7中 的佩戴状态下天线效率，相比自由空间效率从-3db下降到-20db，虽然性 能有下降，在图7所示的天线效率示意图中，取智能穿戴产品中常用的金 属、陶瓷材质作为本实施例中智能戒指的外壳体101的材质进行测试，其 中本实施例中智能戒指的内壳体102的材质为同等的非金属材质，例如陶瓷 材质，智能戒指的内壳体102的材质为金属材质，例如不锈钢，其测试结果 如下图6所示：
69.由图6所示的回波损耗图可知：回波损耗s在智能戒指的外壳体101 为金属壳体
时，其数值最低为-14db，其带宽的数值为-10db，远远大于蓝 牙频段的带宽；由图7所示的天线无源效率图可知：智能戒指的外壳体101 为陶瓷壳体材质时，其天线无源效率为-20db，而当智能戒指的外壳体101 金属壳体时，其天线无源效率为-26db，而智能戒指内的天线辐射模块500 在自由空间(free space,fs)中的天线无源效率大于-16db。在各种情况下， 相比实际应用中测得的智能手表中对应的蓝牙天线效率低8db和14db。
70.由图8所示的天线辐射图可知，本实施例中采用陶瓷材质和金属材质 (例如不锈钢材质)的智能戒指对应的增益数值为-14.8dbi，在实际使用 中，智能戒指的通信信号覆盖距离相比智能手表会更短；当智能戒指的外 壳体101采用金属壳体材质时，其通信距离有10m，当智能戒指的外壳体 101采用陶瓷壳体材质时，其通信距离有20m，但也满足智能戒指产品属 性的正常使用。此外，值得一提的是，本实施例中环形外壳101的外表面 可以根据需求设计成不同形状。
71.另外，值得一提的是，本实施例中的天线辐射层507优选采用单极子 天线，辐射体长度为蓝牙频段的四分之一波长。并且，本实施例中绝缘介 质基层优选为fr4，厚度优选为0.35mm。天线辐射层500和天线调谐组 件504在绝缘介质基层506上的投影区均为净空区域。其具体长度和介质 板厚度、介质板电气参数相关。通过该结构的设置，使得绝缘介质基层的 表面对天线辐射层507的线路信号有束缚能力，缩短天线辐射层507在绝缘 介质基层表面的线路比，降低线路的阻抗。
72.第一辐射区501，即天线辐射层末端，主要作为天线在蓝牙频点起振 并进行能量辐射。第二辐射区502主要是天线电磁波信号传输，从原理上， 单极天线长度为四分之一波长的长度，电场和磁场相位相差90度，即四 分之一波长度。其中柔性电路板400在天线实现机理上也是天线的一部分。 从偶极子天线原理可知，该实施例中的天线辐射层500和柔性电路板400 分别为偶极子天线的两端，在天线领域，柔性电路板400的铺铜也称为“地”。
73.在天线辐射层上的表现为：从高频电磁信号从蓝牙芯片进入天线信号 端505，信号经过微带信号线层503传输，同时经过天线调谐组件504， 进入到天线辐射层500，沿着曲线路径的第二辐射区502，信号振幅从最 大值逐渐减小为0，此时，电流刚好在第一辐射区501减小到最小值，因 电流和电场存在90度相位差，在末端的电流最小时电场最大，即产生最 大辐射场强。
74.如图5和图4所示，将天线辐射层分为第一辐射区501、第二辐射区 502，天线辐射层507置于绝缘介质基层506上，绝缘介质基层506也称 为天线净空区，和柔性电路板400连接。收发的蓝牙频段电磁信号经过天 线辐射层500，经过微带信号线层503传输、天线调谐组件504对信号阻 抗进行调谐、信号端口505、进入到柔性电路板400信号线再传输到蓝牙 芯片形成整个无线通信链路。
75.实施例二
76.如图12所示，本实施例提供了一种智能戒指100，本实施例是对上述实 施例的进一步改进，其改进之处在于，在本实施例中，内壳体上至少有部分 区域为透光区1021，用于使得生命健康监测组件304通过透明区1021向人 体的皮肤发射检测光线以及接收反射的检测光线。
77.通过该结构，可使得柔性电路板中部分电子器件，例如生命健康监测组 件304发射的检测光线，对用户的心率、呼吸、睡眠、温度等生理数据实现 实时监测，以满足多功能
的使用需求。
78.在此，值得一提的是，本实施例中成透光区1021可优选为透明区，或 透光率大于90％的区域，并采用透明的材质构成，例如透明的塑料材质、玻 璃材质等。
79.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神 和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围。