一种智能手表及其LTE天线设计方法与流程

本发明涉及智能手表技术领域，尤其涉及的是一种智能手表及其LTE天线设计方法。

背景技术：

天线，即智能设备上用于接收信号的设备，如旧式手机有外凸式天线，新式手机多数已隐藏在机身内。

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用，本发明根据实际需要采用LTE天线。

LTE（Long Term Evolution，通用移动通信技术的长期演进)是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进。

LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为150Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。根据双工方式不同LTE系统分为FDD-LTE（Frequency Division Duplexing）和TDD-LTE (Time Division Duplexing)，二者技术的主要区别在于空口的物理层上（像帧结构、时分设计、同步等）。FDD系统空口上下行采用成对的频段接收和发送数据，而TDD系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输，较FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

目前市面上的智能手表天线实现形式大致可分为以下三种：

1. 采用板载PCB天线或贴片陶瓷天线，这种天线形式要求主板内部有非常大的净空区域，从而导致PCB板面积增大，手表尺寸随之变得很大，另外此种天线技术只能运用于简单的单频WIFI蓝牙，无法实现更复杂的多频段天线。

2. 采用FPC形式制作于表带中，这种天线形式是将天线制作于表带中，由于表带与人体手臂直接接触，人体对天线辐射能量吸收，对天线性能影响非常大，另外天线制作于表带中表带将不能拆卸和更换，而且表带与表壳连接处需做的很厚，手表将会做的很笨重。

3. 采用LDS工艺镭雕天线于壳体或壳体与表带连接处，这种天线形式一是成本高，需要用镭雕的基材做表壳，镭雕工艺难度大，镭雕于外观面还需要进行喷涂，二是没办法实现金属外观。

因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能手表及其LTE天线设计方法，旨在通过直接将金属边框的一部分设计成天线，同样能够得到性能稳定满足运营商要求的中频，而且不需要额外制作天线，能够减小智能手表的厚度，大大降低了天线的成本，也给用户带来了方便。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种智能手表，包括智能手表主体以及与所述智能手表主体相连接的表带，所述智能手表主体包括设置在所述智能手表主体四周的金属边框、设置在所述金属边框内的PCB板、设置在所述PCB板上的芯片以及与所述PCB连接用于供电的电池，其中，所述金属边框的其中一区域设置为用于接收信号的天线。

优选地，所述的智能手表，其中，所述天线包括第一接地点和第二接地点，所述天线的长度为第一接地点到第二接地点的长度。

优选地，所述的智能手表，其中，所述天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接。

优选地，所述的智能手表，其中，所述天线中间有一用于和PCB板进行信号传递的主馈电点，所述主馈电点通过第三接地片和PCB板连接，通过所述主馈电点、第一接地点、第二接地点以及PCB板形成一个信号闭合回路。

优选地，所述的智能手表，其中，所述天线通过和PCB板形成缝隙进而产生谐振，所述天线和PCB板通过耦合馈电的方式进行电能量的传导。

优选地，所述的智能手表，其中，所述天线和PCB板形成缝隙宽度，所述缝隙宽度为1.5mm。

优选地，所述的智能手表，其中，通过所述天线和PCB板谐振产生的中频带宽为：1700-2100MHz。

一种智能手表的LTE天线设计方法，其中，包括以下步骤：

步骤A， 将智能手表金属边框的其中一区域设置为用于接收信号的天线，所述天线和PCB板形成缝隙宽度；

步骤B，将天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接；

步骤C，当所述天线中间的主馈电点和PCB板进行信号传递时，所述天线和PCB板通过缝隙产生谐振得到满足一定带宽的中频。

优选地，所述的智能手表的LTE天线设计方法，其中，所述天线和PCB板形成缝隙宽度，所述缝隙宽度为1.5mm。

优选地，所述的智能手表的LTE天线设计方法，其中，通过所述天线和PCB板谐振产生的中频带宽为：1700-2100MHz。

本发明公开了一种智能手表及其LTE天线设计方法，所述智能手表包括智能手表主体以及与所述智能手表主体相连接的表带，所述智能手表主体包括金属边框、PCB板、芯片、电池以及将所述金属边框的预定部分设计为用于接收信号的天线；所述天线和PCB板形成缝隙宽度；将天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接；当所述天线中间的主馈电点和PCB板进行信号传递时，所述天线和PCB板通过缝隙产生谐振得到满足一定带宽的中频。本发明通过直接将金属边框的一部分设计成天线，同样能够得到性能稳定满足运营商要求的中频，而且不需要额外制作天线，能够减小智能手表的厚度，大大降低了天线的成本，也给用户带来了方便。

附图说明

图1是本发明基于LTE天线设计方法的智能手表的结构原理示意图。

图2是本发明智能手表的LTE天线设计方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1是本发明基于LTE天线设计方法的智能手表的结构原理示意图。

如图1所示，本发明实施例提供基于LTE天线设计方法的一种智能手表，所述智能手表的智能手表主体10以及与所述智能手表主体相连接的表带（图中未示出），所述智能手表主体10包括设置在所述智能手表主体10四周的金属边框1、设置在所述金属边框1内的PCB板2（金属边框和PCB板之间有一定的缝隙）、设置在所述PCB板2上的芯片以及与所述PCB连接用于供电的电池（芯片和电池设置在PCB板上，图中未示出），其中，所述金属边框1的其中一区域设置为用于接收信号的天线3，天线3即金属边框1的一部分当作是天线，如图1中第一接地点4（GND1）到第二接地点5（GND2）之间的长度（形象的说即图示中金属边框1上黑色加粗的部分），从而无需另外在智能手表中安装天线，天线和金属边框为一体化设计，既达到了节省成本也能带来更稳定性能的目的。

所述天线3包括第一接地点4和第二接地点5，所述天线3的长度为第一接地点4到第二接地点5的长度，所述天线3的长度和中频的带宽相关联，也就是说，所述天线3不是随机任意设置的，而是根据实验进行验证后得出的长度。

所述天线3的第一接地点4（GND1）和第二接地点5（GND2）分别通过第一接地片6和第二接地片7与PCB板的地进行连接。

所述天线3中间有一用于和PCB板2进行信号传递的主馈电点9（ANT feed），所述主馈电点9通过第三接地片8和PCB板2连接，通过所述主馈电点9、第一接地点4、第二接地点5以及PCB板2形成一个信号闭合回路，所述闭合回路即图1中第一接地点4到主馈电点9，再到第二接地点5然后通过PCB板2形成的回路。

所述天线3通过和PCB板2形成缝隙（如图1中天线3和PCB板2形成的缝隙X）进而产生谐振，所述天线3和PCB板2通过耦合馈电的方式进行电能量的传导。

谐振即物理的简谐振动，物体的加速度在跟偏离平衡位置的位移成正比，且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，其动力学方程式是F=-kx，谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路的区别是不会出现零序量。

例如收音机利用的就是谐振现象，转动收音机的旋钮时，就是在变动里边的电路的固有频率。忽然在某一点，电路的频率和空气中原来不可见的电磁波的频率相等起来，于是，它们发生了谐振。远方的声音从收音机中传出来，这声音是谐振的产物。

谐振电路由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤除，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。

耦合馈电（coupling feed）是指在通信等领域内的不接触但有一定的小的距离的两个电路元件或电路网络之间通过耦合的方式进行电能量的传导，使得其中的一个元件不与电能量传导系统有直接接触的情况下获得能量。

本发明的基本原理就是采用耦合馈电，利用匹配和接地片将金属边框与PCB板之间的缝隙形成缝隙，产生相应的谐振。

如图1所示，所述天线3和PCB板2形成缝隙宽度X，所述缝隙宽度优选为X=1.5mm，缝隙宽度X影响整个谐振，这主要是因为缝隙宽度影响了每段缝隙的大小，从而对所有谐振都有影响。

通过所述天线3和PCB板2谐振产生的中频带宽为：1700-2100MHz。中频主要由缝隙产生，通过两个接地的位置与下地匹配的选择，可以优化中频谐振的深浅与频偏。

采用此种天线调试方法在中频段人手状态下LTE TRP能达到11~12dBm，WCDMA TRP能达到13dBm，人手状态下LTE 中频TIS -83dBm以上，WCDMA频段-90dBm以上，基本上已经满足了运营商要求。

请参阅图2，图2是本发明智能手表的LTE天线设计方法的较佳实施例的流程图。

如图2所示，本发明实施例提供的一种智能手表的LTE天线设计方法，包括以下步骤：

步骤S100，将智能手表金属边框的其中一区域设置为用于接收信号的天线，所述天线和PCB板形成缝隙宽度。

步骤S200，将天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接。

步骤S300，当所述天线中间的主馈电点和PCB板进行信号传递时，所述天线和PCB板通过缝隙产生谐振得到满足一定带宽的中频。

本发明中，通过将金属边框的一部分制成天线，将天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接，利用天线和PCB板形成缝隙宽度来产生谐振，从而得到满足一定带宽的中频，既节约了智能手表的制作成本，也使得信号接收更加稳定。

进一步地，所述的智能手表的LTE天线设计方法，其中，所述天线和PCB板形成缝隙宽度，所述缝隙宽度为1.5mm。

进一步地，所述的智能手表的LTE天线设计方法，其中，通过所述天线和PCB板谐振产生的中频带宽为：1700-2100MHz。

有益效果：本发明带来了如下的好处，

1. 本发明已经应用到实际产品中，性能稳定，部分频段已经能满足运营商要求。

2. 利用金属边框做成天线的一部分，不需要额外的天线出货费用，大大降低天线成本。

3.利用金属边框做成天线的一部分，实现与传统智能手表一样靓丽的外观，同时具备通话功能，符合产品设计需求。

综上所述，本发明公开了一种智能手表及其LTE天线设计方法，所述智能手表包括智能手表主体以及与所述智能手表主体相连接的表带，所述智能手表主体包括金属边框、PCB板、芯片、电池以及将所述金属边框的预定部分设计为用于接收信号的天线；所述天线和PCB板形成缝隙宽度；将天线的第一接地点和第二接地点分别通过第一接地片和第二接地片与PCB板的地进行连接；当所述天线中间的主馈电点和PCB板进行信号传递时，所述天线和PCB板通过缝隙产生谐振得到满足一定带宽的中频。本发明通过直接将金属边框的一部分设计成天线，同样能够得到性能稳定满足运营商要求的中频，而且不需要额外制作天线，能够减小智能手表的厚度，大大降低了天线的成本，也给用户带来了方便。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。