一种可穿戴设备的制作方法

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种可穿戴设备。

背景技术：

目前,可穿戴设备例如智能手表越来越多的使用金属材质制作外壳，而在使用金属外壳作为天线的情况下,智能手表的天线设计面临一些技术问题。例如，金属外壳一般都有其固有的谐振频率点，如果直接采用金属外壳作为天线，则很难将天线的谐振点调整到目标频率上，进而影响天线的性能。

另外，一种现有技术是使用独立的陶瓷天线来做天线本体。因为陶瓷天线不需要做金属的避让，所以金属外壳对天线造成的影响非常小，但这种形式的天线存在的问题是受陶瓷烧制工艺的影响，目前的陶瓷天线的尺寸都比较大，特别是陶瓷GPS(Global Positioning System，全球定位系统)天线，在放入智能手表时会占用很大的空间，与智能手表体积小，结构空间有限的特点不适配，不能满足智能手表的天线设计需求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种可穿戴设备，能够将可穿戴设备的天线的谐振点调整到目标谐振点从而保证天线的性能，节约空间，满足了可穿戴设备的使用需求，提高了用户体验。

本实用新型实施例的可穿戴设备包括：金属外壳，印刷电路板PCB，印刷电路板PCB通过第一连接件与金属外壳连接，

第一连接件的一端能够连接到印刷电路板PCB的大地，另一端与金属外壳上的接触点接触，形成静电放电回路；

印刷电路板PCB还连接一天线，

天线包括设在金属外壳上的第一天线辐射体；

或者，包括设在金属外壳上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体的信号耦合的第二天线辐射体；

或者，包括设在金属外壳上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体的信号耦合第三天线辐射体，所述第三天线辐射体与第二天线辐射体的安装位置不同。

可选地，第一连接件的一端直接连接到印刷电路板PCB的大地或串联一级高频隔离网络后连接到印刷电路板PCB的大地；

第一连接件的一端串联一级高频隔离网络后连接到印刷电路板PCB的大地时，高频隔离网络阻断天线工作过程中辐射的高频信号。

可选地，高频隔离网络为电感，或者磁珠，或者高频滤波器；

所述第一连接件为弹片或者弹簧式探针pogo pin或者导电泡棉，

当第一连接件为弹片时，弹片的一端焊接在印刷电路板PCB上，另一端弹接到金属外壳上。

可选地，第二天线辐射体设置在柔性电路板FPC上，柔性电路板FPC粘接到金属外壳上，所述柔性电路板上喷涂有绝缘漆；

或者，第二天线辐射体设置在位于可穿戴设备内的天线支架上。

可选地，天线支架为含有机金属复合物的改性塑料材质，或者，天线支架为含聚碳酸酯PC的塑料材质，或者，天线支架为含丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物ABS的塑料材质；

第二天线辐射体是通过将金属基材按照激光镭射工艺或热熔工艺形成在相应材质的天线支架上而得到的。

可选地，第二天线辐射体是通过将金属基材热熔并贴敷绝缘胶后形成在为含聚碳酸酯PC的塑料材质或含丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物ABS的塑料材质的天线支架上而得到的；

第二天线辐射体的长度，宽度以及与第一天线辐射体的物理距离根据天线的目标谐振频率调整得到。

可选地，印刷电路板PCB上焊接有信号馈电点连接件，

信号馈电点连接件与第二天线辐射体的信号馈电点对应连接。

可选地，信号馈电点连接件为弹片或者弹簧式探针pogo pin。

可选地，印刷电路板PCB与金属外壳相距第一预定距离阈值以形成天线辐射净空，

天线支架与金属外壳的距离小于或等于第二预定距离阈值，

第一连接件与天线支架的距离大于或等于第三预定距离阈值，

第二天线辐射体投影到第一天线辐射体的面积大于或等于预定面积阈值。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例的可穿戴设备包括天线，天线具体包括设置在金属外壳上的第一天线辐射体；或者，包括设在金属外壳上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第二天线辐射体或者，包括与第一天线辐射体信号耦合的第三天线辐射体。首先，利用金属外壳实现天线，保证了天线的收发性能，与使用陶瓷天线的方案相比，更加节省空间。当天线包括设在金属外壳上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第二天线辐射体，可以通过调整第二天线辐射体的长度或宽度来改变耦合状态，进而增加调试的空间，与单独采用金属外壳作为天线的方案相比，调试更加灵活。其次，不影响整机的金属质感，提高了用户的满意度。最后，通过设置静电释放回路，提高了产品的静电保护能力。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的可穿戴设备的结构框图；

图2是本实用新型一个实施例的可穿戴设备的示意图；

图3是本实用新型一个实施例的自由空间状态下天线效率对比示意图。

具体实施方式

本实用新型的设计构思是：针对现有技术中可穿戴设备天线设计存在的问题，本实用新型实施例提出一种可穿戴设备，该可穿戴设备通过利用金属外壳作为天线，或者利用金属外壳以及与金属外壳上的天线信号耦合的第二天线辐射体共同作为天线，或者，将可穿戴设备内的第三天线辐射体作为天线。从而既方便对天线谐振点的调试，保证天线辐射性能，又避免了占用较大的空间的问题。而且，通过设置静电放电回路，提高了可穿戴设备的防静电能力。

参见图1，本实施例的可穿戴设备包括：金属外壳1，印刷电路板PCB3，印刷电路板PCB3通过第一连接件与金属外壳1连接，

第一连接件的一端能够连接到印刷电路板PCB3的大地，另一端与金属外壳1接触，形成静电放电回路；

印刷电路板PCB3还连接一天线，

天线包括设在金属外壳1上的第一天线辐射体；或者，包括设在金属外壳1上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第二天线辐射体2，或者包括设置在金属外壳1上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第三天线辐射体。第三天线辐射体设置在印刷电路板PCB3上，具体可以在可穿戴设备内的PCB板上敷设一段铜线作为第三天线辐射体进行耦合。本实施例中第二天线辐射体和第三天线辐射体的安装位置不同。

需要说明的是，本实施例中可穿戴设备的天线形式可以有三种，第一种是直接将金属外壳或金属外壳的一部分作为天线。第二种是将在金属外壳上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第二天线辐射体共同作为天线。第三种是将第一天线辐射体以及可穿戴设备内PCB板上的第三天线辐射体共同作为天线。实践中可以根据需求选择具体的天线形式。

本实施例的可穿戴设备可以是智能手表或者智能手环，接下来将以智能手表为例对本实施例的可穿戴设备的结构进行示意性说明。

本实施例中，智能手表的外壳形状为圆环形，为了方便理解，图1中以矩形框的形式展现了金属外壳。

在本实用新型一个实施例中，天线可以为全球定位系统GPS天线。在本实用新型的其它实施例中，天线还可以是蓝牙天线或Wi-Fi天线，对此不作限制。

现有技术中绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。这种陶瓷天线的缺点是占用空间大，不适用于小型可穿戴设备。

为了解决这一问题，本实施例提出了一种天线的实现形式，该天线的特点是通过将金属外壳上的第一天线辐射体和金属外壳内的第二天线辐射体信号耦合，得到耦合天线，既实现了智能手表通过天线进行通信的功能，又不会占用太多的空间，提高了智能手表的竞争力。

需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，智能手表的天线可以仅包括设置在金属外壳上的第一天线辐射体，这种情况下，智能手表通过第一天线辐射体进行天线信号的收发，完成通信。

为了提高天线调试的灵活性以及天线辐射性能。优选地，本实施例的智能手表的GPS天线包括设在金属外壳1上的第一天线辐射体以及与第一天线辐射体信号耦合的第二天线辐射体2。第二天线辐射体与金属外壳间通过耦合效应互相作用，同时第二天线辐射体和金属外壳之间彼此物理绝缘，第二天线辐射体与金属外壳共同形成天线。如此，当需要调整天线的辐射性能时，可以通过调整第二天线辐射体的长度、宽度和耦合间隙，从而调整第二天线辐射体投影到金属外壳上的面积改变耦合状态，进而使得天线的谐振点调整到目标谐振点，提高天线的性能，满足用户使用需求。第二天线辐射体的长度、宽度以及与金属外壳的耦合间隙视实际需求情况而定。

参见图1，印刷电路板PCB3上焊接有信号馈电点连接件31，信号馈电点连接件31与第二天线辐射体2的信号馈电点对应连接。在本实用新型的一个实施例中，信号馈电点连接件31为弹片或者弹簧式探针pogo pin。pogo pin是一种应用于电子产品中的精密连接器，起连接作用。pogo pin由针轴、弹簧、针管三个基本部件通过精密仪器铆压预压之后形成的弹簧式探针。

以信号馈电点连接件31为弹片为例，弹片一端连接到印刷电路板PCB3上，另一端对应弹接到天线支架上预留的第二天线辐射体(即，天线走线)的信号馈电点位置上，实现天线支架与印刷电路板PCB3的连接。

天线支架安装在金属外壳内，天线支架上走出耦合部分的天线走线，天线支架上的天线走线与金属外壳绝缘并通过将信号耦合到金属外壳上，天线走线和金属外壳共同形成了一个完整的天线单元。

结合图2，印刷电路板PCB3与金属外壳1相距第一预定距离阈值以形成天线辐射净空(图2中的附图标记33所示为天线辐射净空)，这里的第一预定距离可以是：2.5毫米到3毫米范围内的值。

注：天线辐射净空是为了提高天线效率而设置的一片区域，在净空区域内不能有金属部件，如果有金属部件的话，会屏蔽掉天线的信号导致天线的功率无法发射出来。本实施例中保证印刷电路板PCB3(即，地)和金属外壳(即，天线本体)之间相距预定距离。

另外，本实施例中，通过控制第二天线辐射体投影到第一天线辐射体的面积大于或等于预定面积阈值，从而提高第二天线辐射体与第一天线辐射体间的耦合强度，进而调整智能手表的天线的谐振点位置。

这里需要说明的是，由于第一天线辐射体设置在智能手表的金属外壳上，金属外壳为圆环状，有一定的高度，第二天线辐射体所在的天线支架设置在金属外壳内，这样可以计算出将第二天线辐射体正投影到圆环状的金属外壳上的面积，优选地，本实施例中通过保证第二天线辐射体投影到第一天线辐射体的面积大于或等于预定面积阈值来提高天线辐射体的耦合强度，降低耦合损失。

优选地，第二天线辐射体应被环形金属外壳全部遮挡，如果有未遮挡的情况会降低信号耦合的效果。第二天线辐射体的长度与目标谐振频点、第二天线辐射体的宽度、第二天线辐射体到金属外壳的距离以及周边实际介质(比如说机壳的材质)都有关系，实际应用中，需要通过调试最终确定。当第二天线辐射体的宽度，第二天线辐射体到金属外壳的距离，以及周边实际介质确定的情况下，第二天线辐射体的长度变长，天线的谐振频率降低。

参见图1，在本实用新型的一个实施例中，第二天线辐射体的实现形式有两种，第一种方式为：将第二天线辐射体设置在柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC)上，然后将柔性电路板粘接到金属外壳1上，这种形式下，为了保证第二天线辐射体2与金属外壳1物理绝缘，以形成天线净空，提高辐射效率，在柔性电路板上喷涂绝缘漆。

第二种方式为：第二天线辐射体设置在位于金属外壳1内的天线支架上，天线支架与金属外壳1的距离小于或等于第二预定距离阈值，例如，小于或等于5毫米。从理论上说，第二天线辐射体和环形金属外壳的距离在保证物理绝缘的情况下，应当尽可能的靠近，以减少因为距离增加导致的耦合损失。

当采用第二种实现方式时，天线支架为含有机金属复合物的改性塑料材质，或者天线支架为含聚碳酸酯PC的塑料材质，或者天线支架为含丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物ABS的塑料材质。具体的，第二天线辐射体2是通过将金属基材按照激光镭射工艺在天线支架上加工得到或热熔工艺形成在相应材质的天线支架上而得到的。

这里需要说明的是，根据天线支架的材质的不同，第二天线辐射体生成方式也不同。例如，当天线支架采用含有机金属复合物的改性塑料材质时，本实施例中是通过激光镭射工艺直接镭射在天线支架上得到第二天线辐射体。激光镭射(Laser Direct Structuring，简称LDS)即激光直接成型技术，LDS技术是透过镭射机台接受数位线路资料后，将目标物表面的锡抗蚀刻阻剂烧除，之后再施以电镀金属化，即可在塑胶表面产生金属材的线路。当天线支架为含聚碳酸酯PC的塑料材质或者为含丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物ABS的塑料材质时，第二天线辐射体通过将金属基材热熔并贴敷绝缘胶后形成。

通过上述方式，生成第二天线辐射体之后，本实施例中在调整天线的谐振频率时，即可通过调整第二天线辐射体的长度，宽度以及与第一天线辐射体的物理距离，影响与第一天线辐射体的耦合状态，最终达到将天线的谐振点调整到目标谐振点的效果。

需要说明的是，现有技术中的直接将智能手表的金属外壳作为天线的方案，受限于金属加工，很难再对金属外壳上的天线的谐振点进行调整。而本实施例提出的一种天线，包括两个天线辐射体，即，设置在金属外壳上的第一天线辐射体和设置在金属外壳内的第二天线辐射体，第一天线辐射体和第二天线辐射体信号耦合，如此，如果需要调试天线，可以通过改变第二天线辐射体的长度、宽度等参数来实现。解决了现有技术中将金属外壳作为天线导致的调试不便的问题。

另外，结合图1和图2，为了提高本实用新型实施例的可穿戴设备的抗静电能力，可穿戴设备的印刷电路板PCB3还通过第一连接件(图2中附图标记5所示的位置可以是设置第一连接件的位置)与金属外壳1连接，第一连接件的一端能够连接到印刷电路板PCB3的大地，另一端与金属外壳1接触(具体的是与金属外壳1上的静电释放点12接触)，形成静电放电回路。

实践中，第一连接件的位置可以根据实际情况调整，优选地，为了保证天线支架有足够的空间来调整第二天线辐射体(即，天线支架上的天线走线)的长度和/或宽度，本实施例中，第一连接件与天线支架(天线支架上设置有第二天线辐射体)相距预定距离，例如将两者的距离设置为大于或等于第三预定距离阈值(如4毫米)的值。

在本实用新型的一个实施例中，第一连接件的一端可以直接连接到印刷电路板PCB3的大地，或者，串联一级高频隔离网络后连接到印刷电路板PCB3的大地。当第一连接件的一端串联一级高频隔离网络后连接到印刷电路板PCB3的大地时，高频隔离网络能够阻断天线工作过程中辐射的高频信号。即，本实施例中，设置高频隔离网络是为了：阻断交流信号的同时保证直流信号(比如静电)可以通畅地由金属外壳导入大地，减少对实际辐射频段的影响以及防止对其它电路元件造成损害。

在本实施例中，高频隔离网络为电感或者为磁珠或者为高频滤波器。第一连接件为弹片或者弹簧式探针pogo pin或者导电泡棉。当第一连接件为弹片时，弹片的一端焊接在印刷电路板PCB3上，另一端弹接到金属外壳1上。

弹片可以串联一个电感后与印刷电路板PCB3连接，具体的，弹片与电感4的一端连接，电感4的另一端接地。这样，使得金属外壳作为天线使用时，由于电感的作用(电感的电抗与频率和电感值的乘积成正比，因此电感值越大，电抗越大，频率越高，电抗越大)，GPS信号近似为断路，而作为静电放电回路时(由于静电的主要成分以低频分量为主，而此时直流电的频率为0，所以电抗值为0)，电感为短路，静电可以通过此电感导入大地。

结合图3，对本实用新型实施例的智能手表天线的有益效果进行说明。

图3中，横坐标均为频率，纵坐标均为天线辐射效率，图3是在自由空间(自由空间是指该空间没有其他杂物影响，在这种环境下的测试结果能排除其他非自然因素的影响)状态下，本实施例的天线61与现有技术中仅以金属外壳作为天线62的对比，可以看出，本实施例的天线的辐射效率在1578MHz处效率约为-5.8dB，现有技术的天线在1578MHz处，辐射效率为-10dB，这里使用的辐射效率表现形式是dB，换算成百分比的话是效率更高，另外这里的dB值是负值，所以也可以看出-5.8dB比-10dB的辐射效率更高。即，采用本实施例的天线，辐射效率显著提高。

综上可知，本实施例的可穿戴设备带来了如下优点：(1)天线设计灵活。一般情况下，金属壳体的产品会使用金属壳体本身作为天线，而天线调试需要改变接地的位置，受金属加工等限制天线调整起来非常不便，而使用本实施例的技术方案，可以通过调整天线支架上的走线(即，第二天线辐射体)的长度或宽度来改变耦合状态，进而增加调试的空间，使得调试更加灵活。(2)不影响整机的金属质感，节省空间。以往很多产品，金属部件需要避让天线，但是本实施例的技术方案并不需要这样的避让。同时与使用陶瓷天线的方案相比，更加节省空间。(3)与GPS卫星所发射的信号极化方向相同，更利于信号的接收。因为GPS信号属于圆极化形式，本实施例的技术方案利用环形金属外壳所形成的天线也为圆极化天线，接收天线与卫星所发射的信号极化方向相同，对GPS信号有极化的增益。(4)通过静电释放回路，增强静电保护能力。在金属外壳的静电释放点12通过高频隔离网络与PCB的大地相接，在直流时，静电可通过此高频隔离网络直接导入大地，从而保护PCB上的易击穿部件，使得本申请的产品具备很强的静电保护能力；而高频时，高频隔离网络呈现高阻值状态，可以阻断高频信号的通过，不影响天线信号的正常收发。

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以权利要求的保护范围为准。