一种可穿戴设备的制作方法

[0001]
本公开涉及电子设备技术领域，具体涉及一种可穿戴设备。


背景技术：

[0002]
随着电子设备的发展，智能可穿戴设备由于其功能多样受到越来越多用户的欢迎。以智能手表为例，一般智能手表除了基本的计时功能，还集成有运动辅助、轨迹定位、与智能终端连接等众多功能。为了实现这些功能，智能手表中需要内置天线来接收和辐射信号。例如，为了接收gps信号，手表需要gps卫星定位天线；又例如，为了与手机进行信息交互和连接，手表需要蓝牙天线；等。
[0003]
随着可穿戴设备的发展，越来越多的智能手表采用全金属的外壳。全金属的外壳是指手表的底壳和中框均为金属材料制成，金属外壳具有更好的防护能力，并且也大大提高了手表的外观品质和档次。但是，全金属外壳也对手表的内置天线形成屏蔽，给天线的设计带来困难，因此，如何实现全金属外壳的天线设计成为重要的研究方向。


技术实现要素：

[0004]
为解决全金属壳体的可穿戴设备的天线设计的技术问题，本公开实施方式中提供了一种可穿戴设备。
[0005]
本公开实施方式提供的一种可穿戴设备，包括：
[0006]
壳体，包括金属的底壳和设于底壳四周边缘金属的边框，所述底壳和所述边框形成一侧敞口的结构；
[0007]
显示面板，设于所述壳体的所述敞口端，所述显示面板包括显示区域和非显示区域；以及
[0008]
天线结构，包括连接于设备主板上的馈电端子和接地端子，以及与所述馈电端子和接地端子连接的辐射枝节；所述辐射枝节在所述显示面板的平面上延伸设置，且位于所述显示面板的所述非显示区域。
[0009]
在一些实施方式中，所述辐射枝节包括朝向相反方向延伸的第一枝节和第二枝节，所述第一枝节和所述第二枝节的延伸长度等于各自天线工作频率波长的四分之一。
[0010]
在一些实施方式中，所述显示面板包括显示层和盖板层，所述显示层形成所述显示区域，所述盖板层覆盖于所述显示区域和所述非显示区域之上；
[0011]
所述辐射枝节设于所述盖板层的外表面；或者，所述辐射枝节设于所述盖板层的内表面。
[0012]
在一些实施方式中，所述显示面板包括显示层和盖板层，所述显示层形成所述显示区域，所述盖板层覆盖于所述显示区域和所述非显示区域之上；
[0013]
所述第一枝节和所述第二枝节其中之一设于所述盖板层的外表面，其中另一设于所述盖板层的内表面。
[0014]
在一些实施方式中，所述设备主板设于所述壳体内部，所述设备主板上设有馈电
馈电端子；320-接地端子；331-第一枝节；332-第二枝节；400-设备主板。
具体实施方式
[0031]
下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0032]
本公开实施方式提供的可穿戴设备，适用于任何形式的具有全金属壳体的可穿戴设备，从而实现全金属壳体设备的天线设计。
[0033]
全金属壳体是指设备外壳为全金属材质，以智能手表为例，手表的壳体包括四周的边框和底壳，边框和底壳均为金属材料制成，且两者可以采用底壳和金属中框一体成型的方式制成，也可以采用例如螺丝等连接方式连接在一起。金属外壳具有更好的防护能力，并且也大大提高了手表的外观品质和档次。但是，全金属外壳也对手表的内置天线形成屏蔽，给天线的设计带来困难。
[0034]
在智能可穿戴设备中，往往包含多种天线，例如用来与智能手机建立连接的蓝牙天线；又例如用来定位的gps天线；再例如用来实现基站通讯的lte天线；等。
[0035]
以智能手表为例，智能手表一般能够实现运动辅助、轨迹定位等功能，因此一般其至少包括一个蓝牙天线和一个卫星定位天线。在一般的塑胶壳体的手表中，内置的天线可以直接向外辐射和接收信号，天线结构很容易设计，而随着外壳中金属的增多，会对电磁信号形成屏蔽，天线结构的设计要求也越来越高。
[0036]
相关技术中，在对全金属壳体的手表进行天线设计时，一般直接采用金属外壳作为天线的辐射体，即电磁波利用金属外壳本身作为载体，通过金属壳体向外辐射进行传播。但是，在实际使用中，手表在佩戴时，金属的底壳紧贴于人体手臂，从而大大影响天线的辐射效率，使得设备的手臂性能较差，影响用户体验。
[0037]
正是基于上述相关技术中的缺陷，本公开实施方式提供了一种可穿戴设备。
[0038]
在一些实施方式中，本公开的可穿戴设备包括壳体、显示面板以及天线结构。壳体包括底壳和设于底壳四周边缘的边框，底壳和边框为金属材质制成，底壳和边框可以为一体成型结构，也可以是利用例如螺丝等连接方式连接为一体。
[0039]
底壳和边框形成的壳体为一侧具有敞口的槽型结构，壳体的内部放置设备主板等电气元件，显示面板则设于壳体的敞口端，从而形成设备的显示屏。显示面板包括显示区域和非显示区域，显示区域指用于显示设备信息或者交互信息的显示区。而非显示区域指显示面板不提供显示的地方，例如盖板边缘等区域。
[0040]
天线结构包括连接在设备主板上的馈电端子和接地端子，设备主板(pcb板)上设置有对应的电路模块，馈电端子和接地端子均连接于设备主板上。辐射枝节为天线的辐射源，其与馈电端子和接地端子电性连接，从而形成天线结构。辐射枝节在显示面板的平面上延伸设置，即辐射枝节位于显示面板平面上，且位于显示面板的非显示区域。
[0041]
通过上述可知，本公开实施方式的可穿戴设备中，利用辐射枝节作为天线辐射源，并且辐射枝节位于显示面板平面的非显示区域上，从而在设备佩戴时，辐射枝节位于背离
人体的一侧，不会在设备佩戴后被肢体干扰，大大提高天线辐射性能和效率，同时辐射枝节设于显示面板的非显示区域上，不影响设备的正常显示，并且通过调整辐射枝节的延伸长度即可实现谐振频率调整，对天线调谐更加简单。
[0042]
本公开实施方式提供的可穿戴设备，适用于任何类型的全金属壳体的可穿戴设备，例如智能手表、智能手环等watch类设备；又例如智能眼镜、vr眼镜、ar眼镜等glass类设备；再例如智能服饰、佩戴件等穿戴类设备；等，本公开对此不作限制。
[0043]
图1至图3中示出了本公开穿戴设备的一种具体实施方式，在本实施方式中，可穿戴设备以智能手表为例。下面结合图1至图3对本公开方案进行具体说明。
[0044]
智能手表的主体为表头部分，在本实施方式中，表头包括壳体100、显示面板200以及天线结构300。壳体100分为边框110和底壳120，底壳120为手表佩戴时紧贴人体的一侧壳外，边框110环绕底壳120边缘一周形成槽型的壳体结构。
[0045]
在本实施方式中，可以看到，边框110和底壳120采用金属材质一体成型制成。当然，本领域技术人员可以理解，边框110和底壳120也可以是两个分离件，通过例如螺丝等固定连接方式连接成为一体。
[0046]
壳体100为一侧具有敞口的槽型结构，壳体100内部可以放置设备主板400、电池、以及其他元器件。设备主板400即手表的pcb主板，其上集成有处理器和相应的控制电路模块。由于本公开方案仅涉及天线结构，因此对于其他无关的电气元件和电路模块不再赘述，本领域技术人员在相关技术启示下，毫无疑问可以实施本公开方案。
[0047]
显示面板200为手表的显示结构，用来显示手表的信息，例如时间信息、步数、生理参数、以及运动辅助等信息。显示面板200覆盖设于壳体100的敞口端，从而形成设备屏幕。显示面板200包括有显示层210和盖板层，显示层210的面积要小于盖板层，盖板层一般为盖板玻璃，覆盖设于显示层210之上。在显示面板200装配后，显示面板200具有由显示层210形成的显示区域，以及显示区域以外的非显示区域。手表信息在显示区域进行显示，而非显示区域可以作为显示面板的边缘支撑结构、交互区域等。
[0048]
对于智能手表而言，其主要功能之一是可以与移动终端建立通信连接，因此其至少需要包括一个蓝牙天线，本公开的天线结构300就可以实现蓝牙天线，当然也可以是其他天线，本公开对此不作限制。
[0049]
如图3所示，天线结构300包括馈电端子310、接地端子320以及辐射枝节。馈电端子310为天线的馈电点，其跨接于设备主板400的馈电电路模块与辐射枝节之间，从而作为天线的激发源，使得辐射枝节向外辐射谐振电磁波。接地端子320为天线的回地点，从接地端子320处延伸枝节长度l，即为天线的有效电长度。
[0050]
在本公开的天线结构中，辐射枝节的长度l与天线工作频率波长λ之间具有如下关系：
[0051][0052]
式(1)中，c为光速，f即为天线的谐振频率。通过式(1)可以看到，在设计辐射枝节的延伸长度时，可以根据枝节的有效长度大致上为工作频率波长的四分之一。
[0053]
在一个示例中，以蓝牙天线为例，蓝牙天线的中心频率约为2.45ghz，即式(1)中f为2.45ghz，代入即可得到枝节的长度l。
[0054]
在另一个示例中，以gps卫星定位天线为例，gps的民用l1频段天线的中心频率约为1.575ghz，即式(1)中f为1.575ghz，代入即可得到枝节的长度l。
[0055]
值得说明的是，在对辐射枝节的长度进行设计时，还会有其他影响因素，例如不同的注塑材料也会影响天线的谐振频率，因此，本领域技术人员应当理解，在上述公开的基础上，结合相关技术中的知识，可以实现相应的天线设计，本公开对此不再赘述。
[0056]
通过上述可知，本公开的可穿戴设备，通过调整辐射枝节的延伸长度即可实现谐振频率调整，对天线调谐更加简单。
[0057]
继续参照图3，在本实施方式中，辐射枝节包括第一枝节331和第二枝节332，第一枝节331和第二枝节332分别朝向相反的方向延伸，通过式(1)方式设计两者的延伸长度l，即可实现两者不同的谐振频率。在一个示例中，第一枝节331为对应蓝牙工作频率2.45ghz的长度l1，第二枝节332为对应gps工作频率1.575ghz的长度l2，从而第一枝节331和第二枝节332即可作为蓝牙天线和gps天线的辐射体。
[0058]
当然，可以理解的是，在另一些实施方式中，辐射枝节可以仅包括有一个枝节，而不向另一侧延伸设置。例如辐射枝节仅包括第一枝节331，而不设置第二枝节332，从而仅实现一个天线结构。同样，在设备空间允许的情况下，本公开的可穿戴设备还可以包括有更多数量的天线，只要相应增加馈电和接地端子数量即可，本公开对此不作限制。
[0059]
参见图1、图3，显示面板200的整个表面空间中，中间部分为由显示层210形成的显示区域，而环形的边缘区域由于没有显示层210，从而形成非显示区域。而天线结构300的辐射枝节即设置在非显示区域，从而不影响显示区域的正常显示。
[0060]
在本实施方式中，通过图1可以看到，天线结构300的辐射枝节沿非显示区域的边缘延伸设置。即，第一枝节331和第二枝节332沿非显示区域的环形结构设置，从而形成弧形的结构。当然，在设备空间允许的情况下，还可以设置更多数量的天线，本公开对此不作限制。
[0061]
值得说明的是，天线结构300中辐射枝节是一层薄的金属片(例如金、银、镍等)，因此辐射枝节既可以设置在显示面板200的表面作为手表的外观装饰，也可以设置在显示面板200的下层。
[0062]
在一个示例中，如图1所示，辐射枝节设置在盖板层外表面，也即辐射枝节位于盖板层朝向设备外部的一侧表面，从而辐射枝节作为手表的外观装饰。由于辐射枝节本身为金属条结构，具有良好的外观，因此作为设备的装饰条，使得设备更加美观。
[0063]
在另一个示例中，辐射枝节设置在盖板层的内表面，也即辐射枝节位于盖板层朝向设备内部的一侧表面，从而盖板层可以对辐射枝节起到良好的保护作用，避免天线结构损坏。
[0064]
在再一个示例中，辐射枝节的第一枝节331和第二枝节332，两者其中之一设于盖板层的外表面，而两者其中另一设于盖板层的内表面。例如，第一枝节331设于盖板层的外表面，而第二枝节332设置盖板层之下，两者通过盖板层的边缘弯折连接。
[0065]
本领域技术人员可以理解，本公开所述的设备还可以具有其他数量的天线，从而辐射枝节也可以参照上述任一示例进行设置，本公开对此不作限制。
[0066]
如图3所示，在本实施方式中，第一枝节331和第二枝节332采用同一个馈电端子310进行馈电激发，即在靠近第一枝节331的一侧设置馈电端子310。而在另一个实施方式
中，馈电端子310也可以设于靠近第二枝节332的一侧。在又一个实施方式中，在第一枝节331和第二枝节332的一侧各设置一个馈电端子，即在接地端子320的两侧各设置一个馈电端子，从而两个馈电端子对两个天线分别进行馈电激发。本领域技术人员对此毫无疑问可以理解并充分实施，本公开对此不再赘述。
[0067]
在本实施方式中，第一直接331产生的谐振频率为蓝牙天线的频率，而第二枝节332产生的谐振频率为gps卫星定位天线的频率。图4和图5中示出了本实施方式中，两者天线的辐射效率。
[0068]
图4为自由空间下本实施方式中的手表的蓝牙天线和gps卫星定位天线的辐射效率，而图5为手臂佩戴状态下手表的蓝牙天线和gps卫星定位天线的辐射效率。其中，横轴表示谐振频率，纵轴表示辐射效率。通过图4和图5可以看到，本实施方式的手表的蓝牙天线和gps卫星定位天线具有良好的辐射性能，并且在手臂佩戴状态下，天线性能衰减较少，辐射效率更高。
[0069]
值得说明的是，上述示例中手表的天线结构以蓝牙天线和gps卫星定位天线为例进行说明。而在其他实施方式中，天线结构还可以是其他任何适于实施的天线，例如wifi天线、4g lte天线或者5g天线等，并且设备天线数量也可以是其他任何适于实施的数量，本公开对此不作限制。
[0070]
通过上述可知，本公开实施方式提供的可穿戴设备，通过将天线的辐射枝节设置在显示面板上，实现全金属壳体设备的天线设计，而且设备天线的佩戴性能更好，降低或者消除金属壳体的设备在佩戴时，佩戴肢体对于设备天线的影响，大大提高天线辐射性能和效率，同时辐射枝节设于显示面板的非显示区域上，不影响设备的正常显示，并且通过调整辐射枝节的延伸长度即可实现谐振频率调整，对天线调谐更加简单。再有辐射枝节包括第一枝节和第二枝节，从而利用一个天线结构实现两个不同的谐振频率，简化天线结构。
[0071]
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。