可穿戴设备天线系统技术方案

一种天线系统，包括：驱动天线元件，其连接到印刷电路板(PCB)；以及多个PCB扩展器，其由导电体提供，连接到PCB接地平面，用于在信号通信中与驱动天线元件合作。在包含天线系统的眼镜设备中，多个PCB扩展器由包含在眼镜镜架中的导电结构元件提供。的导电结构元件提供。的导电结构元件提供。

【技术实现步骤摘要】
可穿戴设备天线系统
[0001]本申请是申请号为201880016073.6的中国专利申请“可穿戴设备天线系统”(申请日为2018年3月6日)的分案申请。


[0002]本公开通常涉及无线通信。本公开的各方面涉及无线通信系统、构成这种无线通信系统的一部分的天线系统、和具有无线通信功能的电子设备。本公开还涉及电子使能的眼镜设备。

技术介绍

[0003]消费电子产品的最近趋势已经一致朝着较大的小型化，而这样的设备的功能需要日益无所不在的无线连接性。构成具有有限形状因子的电子设备的一部分的无线通信系统努力满足在增加紧密度的同时实现能够可靠传送大量数据(例如，由智能眼镜捕获的视频)的无线连接性的冲突要求。这些困难在电池电量通常珍贵的可穿戴设备中加重。
[0004]在可穿戴电子设备中，这些困难通常由于热管理考虑而恶化。针对这种可穿戴电子使能设备的热管理由于空间和/或重量约束而可能有问题。而且，考虑到这种设备的外部通常与用户的身体的部分定期接触，因此，通过暴露在环境大气中来冷却通常不是可穿戴设备的选项。
附图说明
[0005]本公开在附图中以示例而非限制的方式图示，其中：
[0006]图1是现有的用于电子设备中的无线通信系统的配置的一系列示意性表示，示出了历史上天线小型化的发展阶段。
[0007]图2是根据示例实施例的可集成各种所公开的无线通信系统的采用电子使能眼镜设备示例形式的可穿戴电子设备的示意性三维斜主视图。
[0008]图3是根据一个示例实施例的电子使能眼镜设备的一部分的部分暴露的主视图，该眼镜设备包含具有从印刷电路板(PCB)突出并安置在眼镜设备的镜架内的驱动天线元件的无线通信系统。
[0009]图4是根据既定原则的具有倒L型天线的天线系统的不同版本的一系列示意性表示。
[0010]图5A是根据示例实施例的具有与共同驱动天线元件合作的多个相互横向的接地平面的天线系统的示意性表示。
[0011]图5B是根据示例实施例的与图5A对应的示意性表示，其中，接地平面由具有不同长度的PCB扩展器提供。
[0012]图6示出了图示平面倒L型天线(图4)、倒L型天线(图4)和根据图5A的示例实施例的多平面天线系统的阻抗行为的比较图。
[0013]图7是根据示例实施例的眼镜设备的部分剖面三维视图，在该眼镜设备中包含具
有两个横向接地平面的天线系统，这两个横向接地平面分别由沿着该设备的一个镜腿的PCB扩展器和横向跨越该设备的镜架延伸的PCB扩展器提供。
[0014]图8是构成根据图7的示例实施例的眼镜物品的一部分的天线系统的理想化示意性表示。
[0015]图9是根据另一示例实施例的具有多平面无线通信系统的眼镜设备的部分剖面三维视图。
具体实施方式
[0016]介绍
[0017]如前所述，电气工程的发展已经使得电子产品能够变得物理上更小并传递日益更多的功能。实现进一步发展的瓶颈是天线系统小型化的相对较慢的节奏。特别是在天线小型化中，流行的观点是考虑到相关部件的尺寸，透射性能正在接近物理学指示的极限。在这方面，最近消费电子产品技术中的天线趋势的简要概述是有益的。
[0018]图1提供了具有无线连接性的消费电子产品中天线系统的历史的示意性概述。用于这些目的的天线系统通常工作在微波频率(300MHz到30GHz)。通过天线系统202、208、212和216的理想化示意性表示来示出了四个不同的天线配置。图示的每个天线系统包括驱动天线元件，该驱动天线元件连接到在印刷电路板(PCB)204中包含的通信电子装置(例如，收发机系统)。PCB 204在用附图标记207示意性表示的信号馈送处连接到驱动天线。可见，图1的图示系统之间的差异在于驱动天线元件相对于PCB 204的尺寸、形状和/或定向的变化。
[0019]如天线配置202示意性图示的，早期的消费电子设备具有比较长的单极天线206。这些天线仍然可在步话机或者一些性能需要的无线通信设备(诸如军用无线电)中看到。在追求小型化时，这种单极天线在消费电子产品中被螺旋天线210代替。这意味着保持相同的天线金属长度，同时将天线金属限制在较小空间中。结果是具有最小性能影响的天线小型化。系统212示意性表示的下一代设备用反向单极天线214代替这些螺旋天线，实现甚至更大的紧凑度。反向单极天线214还允许将其嵌入在消费电子设备内，因为该技术显著减少了驱动天线元件214所占用的体积。该天线技术的性能虽然不如前一代，但是由于射频(RF)基础架构的显著改进并且由于天线仍然从PCB 204接收对辐射的贡献，因此对于现代消费电子设备是足够的。
[0020]应当注意，这种系统中的PCB 204是总辐射系统的一部分，PCB 204在文献中也被称为接地平面。因此，PCB 204在无线信号的通信中与驱动天线元件合作。这些设备的主PCB 204基本上是平衡单极并携带引起有效RF辐射的电流的另一“极”。在PCB 204中，接地平面通常由PCB 204的板上比较大的铜箔区域提供，并且金属箔连接到电源接地端并用作来自板上的不同部件的电流的返回路径。因此，信号馈送207在图1中示为连接在驱动天线元件与PCB 204之间。
[0021]取决于天线系统的调谐以及PCB接地平面和驱动天线元件的相对尺寸和定向，诸如系统202的单极天线元件206可被视为并可类似于偏移馈送双极天线表现，其中，双极的不同臂分别由单极导体206和PCB 204提供。
[0022]反向单极利用与PCB接地平面相关联的现象。添加更多不同长度的反向单极218(由天线系统216示意性示出的)使能在不同无线电频带上同时的无线通信能力。在本质上，
这意味着更多的带宽和更快的通信速度，同时牺牲很少的天线体积。然而，增加的信赖被放在PCB 204上用于天线性能。
[0023]随着物联网和蓝牙低功耗(BLE)的出现，对具有无线连接性的消费电子产品的需求和对这种设备的性能需求已经显著增加。这些发展需要将天线包括在先前没有天线的设备中，如冰箱、数字照相机、近海风电场、传感器、控制器等。这些设备中的一些设备的物理形状因数太小而不具有物理孔径(即，既没有天线体积也没有接地区域)以支持有效的辐射器。因此，这些系统迄今不得不满足于窄带宽、低效率和低速度。
[0024]电子使能眼镜设备通常具有相对小的可用物理体积以用于电子电路提供该设备的各种功能。在一些这种现有的设备中，由集成PCB 204提供的PCB接地平面的长度小于在最低发射频率处的波长(λ/10)的十分之一。波长(λ/10)的至少四分之一的长度通常被认为对于有效辐射是必需的。因此，用于许多电子设备的现有的天线系统不能够为诸如将眼镜设备所捕获的高清晰视频上载到其他设备的功能提供足够有效的无线数据传送，特别是考虑到电池供电的操作的限制。
[0025]详细描述
[0026]以下描述讨论了本公开的说明性实施例。在以下描述中，为了解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对所公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种眼镜设备，包括：眼镜主体，其包括：限定一个或多个光学元件支架的眼镜镜架，所述光学元件支架用于在所述眼镜设备被佩戴时支撑在用户的视野内的相应的光学元件；以及被连接到所述眼镜镜架的一对镜腿，用于在佩戴期间支撑所述眼镜镜架在适当位置，驱动天线元件，其被包含在所述眼镜镜架中；印刷电路板PCB，其被所述眼镜主体容纳，并承载板上通信电子装置，所述板上通信电子装置耦合到所述驱动天线元件以经由所述驱动天线元件传递无线信号，所述PCB限定被耦合到所述通信电子装置以用于在信号通信中与所述驱动天线元件合作的PCB接地平面；以及PCB扩展器，其包括电连接到所述PCB接地平面的导体并从所述PCB突出，用于在信号通信中与所述驱动天线元件合作，所述PCB扩展器沿着所述一对镜腿中的相关联的一条镜腿延伸。2.根据权利要求1所述的眼镜设备，其中，所述PCB扩展器包括沿着相关联的镜腿延伸的线。3.根据权利要求1所述的眼镜设备，其中，所述PCB扩展器形成向相关联的镜腿提供结构完整性的芯线。4.根据权利要求1所述的眼镜设备，其中，所述PCB扩展器包括导热元件，所述导热元件被连接到所述PCB以与所述PCB上的一个或多个热源是热传递关系，从而用作用于所述PCB上的电子装置的散热装置。5.根据权利要求1所述的眼镜设备，其中，所述PCB扩展器包括沿着相关联的镜腿延伸的线，所述线被配置为提供以下两者：向相关联的镜腿提供结构完整性的芯线；以及用于所述PCB上的电子装置的散热装置，所述PCB扩展器的所述线被连接到所述PCB以与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯纳普公司，
类型：发明
国别省市：