多频天线及智能手表的制作方法

本发明涉及天线及手表技术领域，尤其涉及一种多频天线及应用该多频天线的智能手表。

背景技术：

在无线通信过程中，天线是一个必不可少的重要元件。随着通讯设备的微小化，必然地，天线设计也必须相应地微小化。随着3G/4G网络的日趋成熟和广泛应用，5G技术的完善，在小型智能设备增加通信功能的要求是有增无减，并且对通信质量的要求是越来越高，以智能手表为代表的小型智能设备，如何将技术成熟的2G通信天线和应用广泛的3G通信天线整合在有限的空间就成了摆在设计者面前的问题。

目前智能手表往往配有多个天线以分别支持各种通信功能，例如WiFi天线、用于无线广域网的2G和3G通信天线，。但是，现有的智能手表的天线，还不能做到兼容WCDMA B1 2100MHz的频段。为了保证通话质量和网络通畅，其只能做到兼容2G的GSM900,GSM1800等频段，或单独WCDMA B1 2100频段。故现有技术方案还不能把2G的GSM900,GSM1800,3G的WCDMA B1 2100等频段同时兼容到同一电线上。并且现有的技术方案的产品对人体的辐射强，通信功能受限制，性能低；有些智能手表为了提升用户体验直接取消了2G/3G的通讯功能，用户利用不能这类智能手表直接实时与外界通信，这类产品用户的接受度也不高。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提出一种多频天线及应用该多频天线的智能手表，其可以同时兼容2G及3G的通信功能，用户可以实时通信和上网，同时还满足了产品对人体电磁辐射SAR的要求。

为解决上述问题，本发明采用如下各技术方案：

本发明提供一种多频天线，包括辐射部以及分别与所述辐射部连接的接地点及馈电点，其特征在于，所述辐射部包括从所述馈电点延伸出的第一辐射部、与所述第一辐射部连接的第二辐射部，以及由所述第一辐射部或第二辐射部寄生出的并且和所述接地点连接的第三辐射部。

具体的，所述第三辐射部与所述第二辐射部通过导电线连接。

具体的，所述第三辐射部与所述第一辐射部耦合连接。

优选的，所述第三辐射部包括与所述接地点连接的接地单元和从所述接地单元延伸出的次频辐射单元。

优选的，所述接地单元包括至少一个连接所述接地点与次频辐射单元的支节。

具体的，所述次频辐射单元包括依次首尾连接的第一次频支节、第二次频支节、第三次频支节、第四次频支节和第五次频支节；所述第一次频支节与所述接地单元连接；所述第一次频支节和第五次频支节共线设置，所述第三次频支节平行与所述第一次频支节，所述第二次频支节连接在所述第一次频支节与第三次频支节之间，所述第四次频支节连接在所述第三次频支节与第五次频支节之间。

具体的，所述次频辐射单元包括依次连接的第一次频支节、第二次频支节、第三次频支节、第四次频支节和第五次频支节；所述第一次频支节与所述接地单元连接；所述第一次频支节与所述第三次频支节平行设置，所述第五次频支节平行设置在所述第一次频支节与第三次频支节之间，所述第二次频支节连接在所述第一次频支节与第三次频支节之间，所述第四次频支节连接在所述第三次频支节和第五次频支节之间。

优选的，所述第三辐射部工作的中心频率为2100MHz。

具体的，所述第一辐射部包括与所述馈电点连接的馈电单元和从所述馈电单元延伸出的主频辐射单元。

优选的，所述馈电单元包括至少一个连接所述馈电点与主频辐射单元的支节。

具体的，所述主频辐射单元包括若干首尾连接的并且共线设置的主频支节。

优选的，所述若干主频支节宽度相同或不同。

优选的，所述第一辐射部工作的中心频率为1800MHz。

具体的，所述第二辐射部由副频辐射单元构成，所述副频辐射单元包括依次连接的第一副频支节，第二副频支节、第三副频支节、第四副频支节、第五副频支节和第六副频支节；所述第一副频支节、第三副频支节和第五副频支节分别与主频支节平行设置；所述第二副频支节连接在所述第一副频支节和第三副频支节之间，所述第四副频支节连接在所述第三副频支节和第五副频支节之间。

具体的，所述第一副频支节与所述第一辐射部连接时，所述第六副频支节为与所述第五副频支节连接的开路支节；或者所述第六副频支节与所述第一辐射部连接时，所述第一副频支节为与所述第二副频支节连接的开路支节。

优选的，所述第二辐射部工作的中心频率为900MHz。

本发明还提供一种智能手表，包括表框和与所述表框一体成型的一对表耳，所述表框具有外侧面，所述一对表耳提供与所述外侧面接壤的两个斜面，其特征在于，在其中一个所述斜面及与该斜面邻近的所述外侧面上设置如上面所述的多频天线。

具体的，每个所述表耳包括与所述外侧面平齐接壤的上边缘、两个从所述上边缘沿所述外侧面远离所述表框中心的方向的一侧向所述外侧面底端延伸出的侧边缘和连接所述两个侧边缘之间的下边缘，以及由所述上边缘、两个侧边缘和下边缘所限定的所述斜面，所述斜面与所述外侧面之间通过过渡面实现一体化连接。

具体的，所述表框还包括从所述外侧面的顶端的边缘向内侧延伸出的内边框，所述内边框设有所述馈电点和与所述接地点连接的接地点。

具体的，所述第一辐射部沿所述外侧面的顶端边缘设置。

具体的，所述第二辐射部设置在所述斜面及与该斜面邻近的一侧的所述外侧面上。

具体的，所述第三辐射部设置在与所述斜面的邻近的另一侧的所述外侧面上。

优选的，上述多频天线通过镭射的方式设置在所述表框和表耳上。

相比现有技术，本实发明至少具备如下优点：

本发明提供的多频天线可以将2G/3G的三个频点的通信天线同时设计在手表的表框及表耳上。本发明有2G的GSM900,GSM1800频段，能够使应用该多频天线的智能设备的电路元件的尺寸可大为降低，实现小型化手持系统，以更好地解决所述智能设备空间有限所带来的设计困难。与此同时，GSM900的覆盖半径比较大，传送的距离较远，同时还可用于GPRS、EDGE等数据业务，提高其通信质量。另外，由2G的GSM900天线部分和GSM1800天线部分及地的寄生效应而产生的3G的WCDMA B1 2100的频段，其满足了频段的完整性需求，拓宽了所述智能设备的通信范围。

可见，所述多频天线适用于智能手表，其可以供用户实时通信和上网，提高了通信质量、拓宽了网络的覆盖范围及提高了其频谱利用能力，另外，其结构简单故其制作成本低。同时本发明在布局天线走线时只覆盖了表框和表耳，不占用表带部分，避免了与人体皮肤直接接触的表带因为内含辐射元件而对人体产生辐射。

本发明采取了降低人体辐射的措施以及避免各频段间相互的干扰的措施，满足了产品天线的接收性能，也降低了产品对人体的电磁辐射，由此提升了用户体验。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的多频天线的各部分结构连接框图；

图2示出了本发明的智能手表实施例一表框的立体结构示意图。

图3示出了本发明的多频天线实施例一前视图；

图4示出了本发明的多频天线实施例一表框的俯视图；

图5示出了本发明的多频天线实施例二前视图；

图6示出了本发明的多频天线实施例二后视图；

图7示出了本发明的智能手表实施例二表框的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例一

参见图1，本发明的多频天线包括辐射部以及分别与所述辐射部连接的接地点8及馈电点9，所述辐射部包括从所述馈电点9延伸出的第一辐射部5、与所述第一辐射部5连接的第二辐射部6，以及由所述第一辐射部5或第二辐射部6因寄生效应产生的并且和所述接地点8连接的第三辐射部3。

所述第一辐射部5工作的中心频率为1800MHz,所述第二辐射部6工作的中心频率为900MHz,所述第三辐射部3是由所述第一辐射部5和所述第二辐射部6及地的寄生效应而产生的，由寄生电容和寄生电感形成的谐振而产生，可以通过调节所述第三辐射部3及地之间的位置来获取想要的寄生天线的频段，本方案中，所述第三辐射部3的中心频率为2100MHz。

本发明优选2G的GSM900,GSM1800,3G的WCDMA B1 2100来设计所述多频天线，有以下各方面原因：

其一，智能设备工作在GSM900这个较高频率范围内可提高频谱利用能力。例如，在35MHz时，1％带宽仅为350kHz；而在800MHz时，1％带宽约为8MHz。

其二，利用该频段的智能设备，其电路元件的尺寸可大为降低，实现小型化手持系统，以更好地解决所述智能手表空间有限所带来的设计困难。

其三，从物理特性方面来看，900M频谱较低，波长较长，但传送的距离较远。从覆盖半径方面，数字蜂窝系统在900MHz频段线损耗小，因此在同样的物理条件下，GSM900的覆盖半径比较大。

其四，优选1800MHz其可以用于室内覆盖，或者近距离基站覆盖吸收话务，有效分担网络负荷，同时还可用于GPRS、EDGE等数据业务。GMS900的工作信道有124个，DCS1800的工作信道有374个，采用多频可以缓减紧张的频谱资源。

然而，对于智能设备的应用来说，扩展到更高的范围内也有实际限制。主要考虑的是多径衰落的严重程度随信道频率增高而大大增加。当高于10GHz的频率时，容易引起严重路径损耗。因此，10GHz以上的频率对于智能设备是不适用的。在实际应用中，频率超过1GHz以上的移动通信，就必须考虑各种因素带来的多径衰落。

由此可见，本发明优选2G的GSM900,GSM1800来设计所述多频天线能够实现所述智能设备的小型化，即可以在所述智能手表的有限空间设计同时兼容多个频段的通信。而对于3G的WCDMA B1 2100，其是由2G的GSM900天线部分或GSM1800天线部分及地的寄生效应而产生的，由寄生电容和寄生电感形成的谐振而产生，其满足了频段的完整性需求。与此同时，本发明优选上述各频段还兼顾了所述智能设备的通信质量、设计成本、网络的覆盖范围及其频谱利用能力。

请参阅图3及图4，由图可知，所述多频天线为倒F天线，所述倒F型天线具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点。所述倒F天线是在倒L天线的垂直元末端如图2中的所述第二副频支节321及与其垂直的支节加上一个倒L结构如图2中所述第三副频支节322及所述第四副频支节323构成。它使用附加的所述第三副频支节322及所述第四副频支节323结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。

请继续参阅图3，所述多频天线3包括含主辐射部的所述第一辐射部31、含副辐射部的所述第二辐射部32以及含次辐射部的所述第三辐射部33。所述主辐射部接受的频段的信号为所述多频天线的主要接受信号，所述副辐射部以及次辐射部主要实现辅助所述多频天线接受其它频段信号的功能以拓宽所述智能设备的工作频段，保证所述智能设备工作频段的完整性与多样性，其中的“副”和“次”都是相对于所述主辐射部而言，所述副辐射部和次辐射部之间不考虑主次关系。

进一步地，所述第一辐射部31由于其长度较短主要呈直线走线，且其辐射较强故布局于所述表框的外侧面的顶端边缘远离人体手臂的位置。所述第二辐射部32其长度较长，故采取迂回的走线形式布局于所述智能手表的表耳上以节省空间，且走线进行加粗设计，以避免在贴近手臂出有高频出现。

综上可得，所述多频天线结构简单、制造成本低、性能好且可实现多频段工作。因此，所述多频天线可适用于多种智能设备，尤其适用于小型化的智能设备如智能手表，其可以同时兼容2G/3G通信并降低了对人体电磁波的辐射。

实施例二

本发明还提供了一种智能手表，请参阅图2及图3，图中示出了该智能手表的一体成型的表框1和表耳2，具体地，展示了表框1和与所述表框1一体成型的一对表耳2，所述表框1具有外侧面11，所述一对表耳2提供与所述外侧面11接壤的两个斜面25，在其中一个所述斜面25及与该斜面25邻近的所述外侧面11上设置上述的多频天线3。

具体的，每个所述表耳2包括与所述外侧面11平齐接壤的上边缘21、两个从所述上边缘21沿所述外侧面11远离所述表框1中心的方向的一侧向所述外侧面11底端延伸出的侧边缘23和连接所述两个侧边缘23及24之间的下边缘22，以及由所述上边缘21、两个侧边缘23及24和下边缘22所限定的所述斜面25，所述斜面25与所述外侧面11之间通过过渡面26实现一体化连接。所述表框1还包括从所述外侧面11的顶端的边缘向内侧延伸出的内边框12，所述内边框12设有所述馈电点34和与所述接地单元331连接的接地点35。所述第一辐射部31沿所述外侧面11的顶端边缘设置。所述第二辐射部32设置在所述斜面25及与该斜面25邻近的一侧的所述外侧面11上。所述第三辐射部33设置在与所述斜面25的邻近的另一侧的所述外侧面11上。所述多频天线3通过镭射的方式设置在所述表框1和表耳2上。

如图3所示，所述第一辐射部31尽量靠屏侧走线，最由边的回测区域增大面积，以便该辐射频点的辐射电磁波都由屏侧辐射出去，以让1800MHz这样的高频点辐射部的辐射区域尽量远离人体。所述第二辐射部32由于其频率低辐射低，故将该第二辐射部32设置在在所述斜面25及与该斜面25邻近的一侧的所述外侧面上11，即靠近所述表耳2的下边缘区域，其最主要的频点辐射区域为所述表耳2的右边的迂回区域，所述迂回区的走线加粗设计，是其他宽度6倍，以避免在贴近手臂处有高频出现。所述第三辐射部33设置在与所述斜面25的邻近的另一侧的所述外侧面11上，工作在该频点的天线部分辐射的电磁波都由该区域辐射出去。

综合上述实施例可知，本发明提供的一种智能手表能够同时兼容2G/3G通信，将2G/3G不同频段都兼容的多频天线设计在所述手表的表带上，通过该多频天线的应用，用户可以实时与外界通信和上网，将其应用于儿童智能手表，可以实时与小孩取得联系并了解其位置及其他信息，同时本发明在布局所述多频天线走线时采取了降低人体辐射的措施以及避免各频段间相互的干扰的措施，提升用户体验的同时还满足了产品天线的接收性能，也降低了产品对人体的电磁辐射。

实施例三

请参阅图2至图4，本发明提供了一种多频天线，所述多频天线通过镭射的方式设置在所述表框1和表耳2上。在一种可能的设计中，本发明优选以下天线的布局方式。

其一，所述第一辐射部33沿所述外侧面11的顶端边缘设置。具体的，所述第一辐射部31包括与所述馈电点34连接的馈电单元311和从所述馈电单元311延伸出的主频辐射单元312。所述馈电单元311包括至少一个连接所述馈电点34与主频辐射单元312的支节。所述主频辐射单元312包括若干首尾连接的并且共线设置的主频支节。所述若干主频支节宽度相同或不同。所述第一辐射部31的临近所述第二辐射部32的所述第四副频支节3214的支节的宽度设计较窄，以避免与所述第四副频支节3214挨太近而产生耦合。其它部分的宽度设计依据具体的走线规则及其布线位置而定。所述第一辐射部100工作的中心频率为1800MHz。

其二，所述第二辐射32部设置在所述斜面25及与该斜面25邻近的一侧的所述外侧面11上。具体的，所述第二辐射部32由副频辐射单元321构成，所述副频辐射单元321包括依次连接的第一副频支节3211，第二副频支节3212、第三副频支节3213、第四副频支节3214、第五副频支节3215和第六副频支节3216；所述第一副频支节32111、第三副频支节3213和第五副频支节3215分别与主频支节平行设置；所述第二副频支节3212连接在所述第一副频支节1321和第三副频支节3213之间，所述第四副频支节3214连接在所述第三副频支节3213和第五副频支节3215之间。所述第一副频支节3211，第二副频支节3212、第三副频支节3213、第四副频支节3214各支节采取迂回走线的布局形式以满足所述第二辐射部32的天线长度。所述第六副频支节3216与所述第一辐射部32连接，所述第一副频支节3211为与所述第二副频支节3212连接的开路支节。所述第二辐射部32工作的中心频率为900MHz。

其三，所述第三辐射部33设置在与所述斜面25的邻近的另一侧的所述外侧面11上.具体的，所述第三辐射部33与所述第二辐射部32通过导电线连接。所述第三辐射部33与所述第一辐射部31耦合连接。所述第三辐射部33包括与所述接地点35连接的接地单元331和从所述接地单元331延伸出的次频辐射单元332。所述接地单元331包括至少一个连接所述接地点35与次频辐射单元332的支节。所述次频辐射单元332包括依次首尾连接的第一次频支节3321、第二次频支节3322、第三次频支节3323、第四次频支节3324和第五次频支节3325；所述第一次频支节3321与所述接地单元331连接；所述第一次频支节3321和第五次频支节3325共线设置，所述第三次频支节3323平行于所述第一次频支节3321，所述第二次频支节3322连接在所述第一次频支节3321与第三次频支节3323之间，所述第四次频支节3324连接在所述第三次频支节3323与第五次频支节之间3325。所述第三辐射部33的总体走线布局呈“G”型。

所述第三辐射部33是由所述第一辐射部31和所述第二辐射部32及地的寄生效应而产生的，由寄生电容和寄生电感形成的谐振而产生，可以通过调节所述第二辐射部32及地之间的位置来获取想要的寄生天线的频段。其工作的中心频率为2100MHz。所述第三辐射部33走线较短而且较宽，这样可以满足空间要求的同时提高天线性能。

实施例四

请参阅图5-图7，本发明提供的多频天线的走线布局的另一个实施例中，

所述第一辐射部43沿所述外侧面11的顶端边缘设置。所述第一辐射部41尽量靠屏侧走线，最由边的回测区域增大面积，以便该辐射频点的辐射电磁波都由屏侧辐射出去，以让1800MHz这样的高频点辐射部的辐射区域尽量远离人体。

所述第二辐射42部设置在所述斜面25及与该斜面25邻近的一侧的所述外侧面11上。所述第二辐射部42由于其频率低辐射低，故将其42设置在所述斜面25及与该斜面25邻近的一侧的所述外侧面上11，即靠近所述表耳2的下边缘区域，其最主要的频点辐射区域即为所述表耳2的右边的迂回区域。且所述迂回区域走线加粗设计，以避免在贴近手臂处有高频出现。

具体的，所述第二辐射部42工作的中心频率为900MHz。所述第二辐射部42由副频辐射单元421构成，所述副频辐射单元421包括依次连接的第一副频支节4211，第二副频支节4212、第三副频支节4213、第四副频支节4214、第五副频支节4215和第六副频支节4216；所述第一副频支节4211、第三副频支节4213和第五副频支节4215分别与主频支节平行设置；由于所述第二辐射部42较长，故所述第一副频支节4211走线窄而长且采取迂回走线布局，所述第二副频支节4212连接在所述第一副频支节4211和第三副频支节4213之间，所述第四副频支节4214连接在所述第三副频支节4213和第五副频支节4215之间。所述第五副频支节4215走线较宽，所述第一副频支节4211与所述第一辐射部41连接，所述第六副频支节4216为与所述第五副频支节4215连接的开路支节。

所述第三辐射部43设置在与所述斜面25的邻近的另一侧的所述外侧面11上。具体的，所述第三辐射部43包括与所述接地点45连接的接地单元431和从所述接地单元431延伸出的次频辐射单元432。所述接地单元431包括至少一个连接所述接地点45与次频辐射单元432的支节。所述次频辐射单元432包括依次连接的第一次频支节4321、第二次频支节4322、第三次频支节4323、第四次频支节4324和第五次频支节4325；所述第一次频支节4321与所述接地单元431连接；所述第一次频支节4321与所述第三次频支节4323平行设置，所述第五次频支节4325平行设置在所述第一次频支节4321与第三次频支节4323之间，所述第二次频支节4322连接在所述第一次频支节4321与第三次频支节4323之间，所述第四次频支节4324连接在所述第三次频支节4323和第五次频支节4325之间。

结合上述示例可知，本发明提供的一种多频天线能够同时兼容2G/3G通信，将2G/3G不同频段都兼容多频天线设计在智能手表的表带上，通过该多频天线的设计，用户可以实时通信和上网，同时本发明在布局所述多频天线走线时采取了降低人体辐射的措施以及避免各频段间相互的干扰的措施，提升用户体验的同时还满足了产品天线的接收性能，也降低了产品对人体的电磁辐射。

以上示例中，以智能手表为例对本发明的多频天线的应用原理进行了说明，并不意味着对所述多频天线的应用环境的限定。换言之，本发明的多频天线，可用于具有有限空间的通信设备上，以解决其通信功能单一，用户体验差，辐射强等问题。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。