一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种天线自适应阻抗匹配系统，包含传感器、与传感器分别相连的第一双向开关和第二双向开关、第一阻抗匹配回路和第二阻抗匹配回路，第一双向开关固定端与端口相连，端口与射频电路相连，第二双向开关固定端与天线相连；传感器用于侦测固定带是否接触皮肤，当侦测到固定带接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第一阻抗匹配回路；当侦测到固定带未有接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第二阻抗匹配回路；其中，第二阻抗匹配回路是由两个电感和一个电容构成的T型回路，第一阻抗匹配回路是由两个LC并联回路和一个电感构成的π型回路。本发明还公开一种具有上述天线自适应阻抗匹配系统的可穿戴设备。
【专利说明】一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统。
[0002]【背景技术】m
[0003]目前的智能手表可包含移动通信，即手机中的天线以及被分配通讯频率，使智能手表成为一个不必通过蓝牙去连接手机或其它设备进行移动通信的独立的装置。
[0004]通常情况下，手表由于产品特点是受空间限制，无法提供低频段700/800/850/900MHZ的天线需要的较大的接地平面，这使得手表实现低波段蜂窝频率成为一个难题。一个解决方案是将天线或接地层延伸至智能手表带，但是，天线所靠近的皮肤具有非常高的电容率，严重影响天线回波损耗和信号辐射性能。
[0005]可穿戴设备例如智能手表，在佩戴在手腕上和放置于自由空间两种状态时，由于接近皮肤时与自由空间的电容率的差异，使得无法将天线的频率调整匹配到同时满足两种状态下均可工作。当我们调整天线的匹配电路满足佩戴状态下工作时，如果把手表放在自由空间下，天线的频率会发生漂移，使得在自由状态下无法进行通讯，反之，如果将天线调整匹配与自由空间工作频率，当佩戴于手腕时频率会产生漂移。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是:
[0007]提供一种天线自适应阻抗匹配系统，应用于可穿戴设备中，所述可穿戴设备包括本体以及用于将本体绑定在皮肤上的固定带，所述本体中安装有电路板，该电路板上设有射频电路，所述固定带中固定有天线；所述天线自适应阻抗匹配系统包含传感器、与传感器分别相连的第一双向开关和第二双向开关、分别设置于第一双向开关和第二双向开关之间的第一阻抗匹配回路和第二阻抗匹配回路，所述第一双向开关固定端与端口相连，所述端口与射频电路相连，所述第二双向开关固定端与天线相连；所述传感器用于侦测固定带是否接触皮肤，当侦测到固定带接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第一阻抗匹配回路；当侦测到固定带未有接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第二阻抗匹配回路。
[0008]本发明提供一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统，可穿戴设备的天线可以通过使用匹配回路进行优化，在可穿戴设备的固定带缠绕在皮肤上和置于自由空间的两个状态下，分别通过传感器对状态进行感应并控制第一双向开关和第二双向开关选择接通相应的阻抗匹配回路，使得固定带中的天线无论贴近皮肤还是在自由空间，均能达到良好的回波损耗从而使天线很好的工作在任何情况下。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明一实施方式中可穿戴设备的示意图；
[0010]图2是天线自适应阻抗匹配系统的结构框图；
[0011]图3是图2中第一阻抗匹配回路的电路示意图；[0012]图4是图2中第二阻抗匹配回路的电路示意图；
[0013]图5是处于自由空间优化的匹配回路下的可穿戴设备的天线信号示意图；
[0014]图6是处于手动匹配回路下的可穿戴设备的天线信号示意图；
[0015]图7是处于本发明的匹配回路下的可穿戴设备的天线信号示意图。
[0016]主要元件符号说明
[0017]可穿戴设备100
[0018]固定带10
[0019]天线11
[0020]天线自适应阻抗匹配系统20
[0021]传感器21
[0022]第一双向开关 22
[0023]第双向二开关23
[0024]第一阻抗匹配回路 24
[0025]第二阻抗匹配回路 25
[0026]端口26
[0027]本体30
[0028]电路板40
【具体实施方式】
[0029]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0030]本发明提供一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统，通过采用传感器侦测是处于佩戴状态还是自由空间状态来控制连接在天线和手表通讯端口的两个双向开关与哪一个匹配电路相联接，两个匹配电路分别调整最准配戴状态及自由空间状态阻抗，使得智能手表不论在佩戴状态下还是在自由空间下均可以对准通讯频率来工作，达到良好的回波损耗从而使天线有效地工作在任何情况下。
[0031]请参阅图1、图2，图1是本发明一实施方式中可穿戴设备的立体图，图2是天线自适应阻抗匹配系统的结构框图。
[0032]可穿戴设备100包括本体30以及用于将本体30绑定在皮肤上的固定带10，所述本体中安装有电路板40，该电路板上设有射频电路(图未示)。在本实施方式中，所述本体由金属材料构成。
[0033]所述固定带10中固定有天线11，所述天线11连接于天线自适应阻抗匹配系统20，所述天线自适应阻抗匹配系统20包含传感器21、与传感器21分别相连的第一双向开关22和第双向二开关23、分别设置于第一双向开关22和第二双向开关23之间的第一阻抗匹配回路24和第二阻抗匹配回路25，其中，所述第一双向开关22的固定端与端口 26相连，所述第二双向开关23的固定端与天线相连11，所述端口 26与射频电路相连。
[0034]所述传感器21用于侦测固定带10是否接触皮肤，在本实施方式中，所述传感器21为红外传感器。在另一实施方式中，所述传感器21也可采用加速度传感器。
[0035]请一并参阅图3、图4，图3是第一阻抗匹配回路的电路示意图，图4是第二阻抗匹配回路的电路示意图。第二阻抗匹配回路25是由两个电感和一个电容构成的T型回路，第一阻抗匹配回路是由两个LC并联回路和一个电感构成的π型回路。此两种匹配电路应该与穿戴设备的不同情况进行细化或优化设计。图示电路仅为设计参考。
[0036]当侦测到固定带10接触皮肤时控制第一双向开关22和第二双向开关23的自由端分别连接第一阻抗匹配回路24。
[0037]当侦测到固定带10未有接触皮肤时，所述传感器21控制第一双向开关22和第二双向开关23的自由端分别连接第二阻抗匹配回路25。
[0038]本发明提供一种可穿戴设备及其天线自适应阻抗匹配系统，可穿戴设备的天线可以通过传感器甄别佩戴状态，去连接相应的匹配电路进行优化，在可穿戴设备的固定带缠绕在皮肤上和置于自由空间的两个状态下，分别通过传感器对状态进行感应并控制第一双向开关和第二双向开关选择接通相应的阻抗匹配电路，使得固定带中的天线无论贴近皮肤还是在自由空间，均能达到良好的回波损耗从而使天线很好的工作在任何情况下。
[0039]参见图5中的S1.1腕上及自由空间匹配性能(SI，l_0H_FSmatched)及S1.1自由空间匹配性能(SI，l_FS_Matched)曲线可见，当可穿戴设备处于自由空间优化的匹配回路下，其配放置于空的地方与穿戴时，天线信号会产生巨大的差异。而图6则配置了个手动匹配回路，图中的S1.1自由空间-腕上匹配性能(SI，lFS_0Hmatched)与S1.1自由空间匹配特性(SI，l_0H_matched)曲线可知，虽说回避自由空间匹配回路在佩戴与否天线信号差异会略小，但明显会存在一个显著失谐，这就是为什么本专利技术中需要一个RF开关来根据穿戴设备所处的位置选择匹配网络的原因。为了解决上述问题，本专利目标在于涉及一个可在各种情况下(佩戴，或放置在自由空间中)，能智能切换的阻抗匹配回路，通过采用本发明技术，佩戴与否的天线信号示意图最终见图7中S1.1自由空间匹配性能(SI，1_FS_Matched)与S1.1自由空间匹配特性(SI，l_0H_matched)的曲线图可见两者差异较小，可满足应用需求。
[0040]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种天线自适应阻抗匹配系统，应用于可穿戴设备中，所述可穿戴设备包括本体以及用于将本体绑定在皮肤上的固定带，所述本体中安装有电路板，该电路板上设有射频电路，所述固定带中固定有天线，其特征在于: 所述天线自适应阻抗匹配系统包含传感器、与传感器分别相连的第一双向开关和第二双向开关、分别设置于第一双向开关和第二双向开关之间的第一阻抗匹配回路和第二阻抗匹配回路，所述第一双向开关固定端与端口相连，所述端口与射频电路相连，所述第二双向开关固定端与天线相连； 所述传感器用于侦测固定带是否接触皮肤，当侦测到固定带接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第一阻抗匹配回路；当侦测到固定带未有接触皮肤时控制第一双向开关和第二双向开关的自由端分别连接第二阻抗匹配回路。
2.根据权利要求1所述的一种天线自适应阻抗匹配系统，其特征在于，第二阻抗匹配回路是由两个电感和一个电容构成的T型回路，第一阻抗匹配回路是由两个LC并联回路和一个电感构成的π型回路。
3.根据权利要求1所述的一种天线自适应阻抗匹配系统，其特征在于，所述传感器为红外传感器。
4.根据权利要求1所述的一种天线自适应阻抗匹配系统，其特征在于，所述传感器为加速度传感器。
5.一种可穿戴设备，应用于可穿戴设备中，所述可穿戴设备包括本体以及用于将本体绑定在皮肤上的固定带，所述本体中安装有电路板，该电路板上设有射频电路，所述固定带中固定有天线，其特征在于，还包括天线自适应阻抗匹配系统，所述天线自适应阻抗匹配系统如权利要求1-4任意一项所述。
【文档编号】H03H7/38GK104038176SQ201410268477
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】帕维尔·密斯柯维斯基, 查洛塔·安德森, 阿克塞尔·冯·阿滨, 王雷 申请人:信维创科通信技术（北京）有限公司