一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线技术方案

本发明专利技术提供了一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，包括手表表带和设置于所述手表表带上的馈电装置，所述手表表带的材质为金属材质，所述手表表带上设置有至少一个缝隙；所述馈电装置包括微带介质基板、设置于所述微带介质基板上的金属地、以及馈电探针，所述馈电探针贯穿所述金属地和微带介质基板并插设连接在所述手表表带的缝隙内。本发明专利技术的手表表带天线安装方便，结构牢靠，价格低，重量轻，体积小，减轻了用户使用负担。本发明专利技术借助于手表表带结构实现天线的辐射，增大了可穿戴无线系统天线的选择范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线
本专利技术涉及无线通信
，特别地，涉及一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线。
技术介绍
现有技术中，常见的天线系统广泛存在于雷达、通信、导航等系统中，其天线通常是金属材质，或金属与固体介质的混合结构。在可穿戴领域，国内外近年来相关天线实现途径主要包括以下几方面：一、含银纳米线的小型化平面天线，首先使用模板将银纳米线排列为特定的图案，然后铺上一层液体聚合物，待聚合物凝固后，形成包含预期图案的弹性材料，该图案材料能构成带贴片天线的辐射组件，通过调整其形状，控制天线工作频率。二、金属钮扣或金属皮带扣天线，尺寸小，具有一定的辐射能力，对于波长较长、频率较高的系统，其电尺寸才有优势。三、布艺材料的标志天线，近年来有论文研究箱包、衣服上的标志(logo)作为天线进行可穿戴系统辐射和接收工具，比如韩国2015年发表的路易威登LV形状的天线，使用具有一定导电性的材料替代原始布艺材料，保持商标形状和尺寸不变。还有人研究使用苹果(Apple)公司的带缺口的苹果作为天线，应用纤维质材料，也获得了一定的辐射和接收能力。四、金属材料的变形振子天线、环天线等，尺寸很小，做到系统中，跟目前主流的手机天线类似，通常比手机天线更小。五、微带天线、金属平面分形天线等，应用弯折、自相似等原理和方法，尽量压缩微带基板厚度，减小天线尺寸和重量。在运动鞋的信息化方面，近年来出现和正在研究的相关技术包括：耐克(Nike)公司的自动系鞋带功能，安装运动感知传感器、自动控制系统，辅助用户使用。李宁(LiNing)公司与小米公司合作，开发鞋底嵌入式芯片和小型微型电子系统。阿迪达斯(Adidas)等公司在鞋底植入芯片，监测用户每日运动情况。另有多家公司在可穿戴信息化、智能化方面有所研究，但均为涉及手表表带的电磁辐射与接收应用。在智能手表表带天线领域，通常是采用弯折振子天线形式，通过将直线变弯而缩小尺寸，将天线安装于手表表盘之内。或者，将手表表带的一部分用天线结构和材料进行替换，实现表盘外天线的设计，但还没有在表带的缝隙内设置馈电装置的技术方案出现。上述现有技术中应用的天线均存在不足，具体表现为：布料织物天线由于其导电性弱，导致辐射能力弱，辐射增益低，总体效率不高，能量损失较大；变形振子天线和环天线，以及纽扣天线和皮带扣天线等的共同缺点是物理尺寸小、电尺寸受限、射方向较弱，辐射和接收无线电能量不够集中；微带天线、分形天线等，相对于用户需求来说，体积仍然不够小，安装亦不是很方便，因其为外设突出结构，固定的牢靠性受限，体积占用不可避免。运动服饰厂商目前开发的信息化系统，要么仅进行监测和显示，不具有无线传输功能；要么使用微小型天线，性能指标有待提高。常规天线通常需要额外安装辐射和馈电结构，对用户来说，是多出来的部分，使用的方便性和简洁度有所欠缺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，以解决现有技术可穿戴式无线系统或人体中心网络系统中天线的辐射能力弱、增益低、方向性差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，包括作为天线主体的手表表带和设置于所述手表表带上的馈电装置，所述手表表带的材质为金属材质，所述手表表带上设置有至少一个缝隙；所述馈电装置包括微带介质基板、设置于所述微带介质基板上的金属地、以及馈电探针，所述馈电探针贯穿所述金属地和微带介质基板并插设连接在所述手表表带的缝隙内。优选的，所述手表表带宽度方向的两侧平行设置有多个缝隙。优选的，所述手表表带宽度方向的中间设置有多个缝隙。优选的，所述手表表带的宽度为10～20mm。优选的，所述手表表带的缝隙面积占所述手表表带面积的1/4～1/2。优选的，所述微带介质基板的尺寸为10mm×10mm×1.2mm，所述微带介质基板的介电常数为2.2。优选的，所述馈电探针焊接在所述手表表带上的任意一个缝隙内。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，包括手表表带和馈电装置，手表表带的材质为金属材质，手表表带上设置有多个缝隙；馈电装置包括微带介质基板、金属地以及馈电探针，馈电探针贯穿金属地和微带介质基板与手表表带连接。本专利技术的手表表带天线，安装方便，结构牢靠，价格低，重量轻，体积小，减轻了用户使用负担。采用手表表带结构实现天线的辐射，增大了可穿戴无线系统天线的选择范围；以手表表带作为天线主体，显著增大了天线尺寸，改变了天线的电长度，辐射能力强，辐射增益高，能量损失较小。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1a是本专利技术一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线的结构示意图；图1b是一款带有多条平行缝隙的金属格栅表带的结构示意图；图1c是馈电装置的馈电点置于图1a和图1b中不同位置时天线的反射系数曲线；图2是表带天线与人体不同配置情况下的天线反射系数曲线；图3表带宽带为10mm、15mm和20mm时手表表带天线的天线辐射方向图；图4a是空气带隙不同的三种手表表带天线在2.46GHz的辐射方向(Phi＝0°&Theta0°-360°)；图4b是空气带隙不同的三种手表表带天线在2.46GHz的辐射方向(Phi＝90°&Theta0°-360°)；图4c是空气带隙不同的三种手表表带天线在2.46GHz的辐射方向(Theta＝90°&Phi0°-360°)；图5a是三种不同形状的表带天线所实现的方向图；图5b是短缝隙表带的结构示意图结构图；图5c是长缝隙表带的结构示意图结构图；图6a是表带与皮肤完全接触、部分接触和离开人体情况下的二维方向图(Phi＝0°&Theta0°-360°)；图6b是表带与皮肤完全接触、部分接触和离开人体情况下的远场方向图(Phi＝90°)；图6c是表带与皮肤完全接触、部分接触和离开人体情况下的二维方向图(Theta＝90°&Phi0°-360°)；图7是馈电点置于表盘右边前方、表盘右侧中间位置时天线的实测与仿真反射系数曲线；图8a是手表表带天线在2.46GHz的实测与仿真二维辐射方向图(Phi＝0°&Theta0°-360°)；图8b是手表表带天线在2.46GHz的实测与仿真远场辐射方向图(Phi＝90°&Theta0°-360°)；图8c是手表表带天线在2.46GHz的实测与仿真方向图(Theta＝90°&Phi0°-360°)；其中，1、表带，11、缝隙，01、天梭表带，02、栅格表带，03、短缝隙表带，04、长缝隙表带，2、馈电装置，21、微带介质基板，22、金属地，23、馈电探针，3、表盘。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术的一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，包括作为天线主体的手表表带1和设置于手表表带上的馈电装置2，手表表带的材质为金属材质，手表表带上设置有至少一个缝隙11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，其特征在于，包括作为天线主体的手表表带(1)和设置于所述手表表带上的馈电装置(2)，所述手表表带的材质为金属材质，所述手表表带上设置有至少一个缝隙(11)；所述馈电装置(2)包括微带介质基板(21)、设置于所述微带介质基板上的金属地(22)、以及馈电探针(23)，所述馈电探针(23)贯穿所述金属地(22)和微带介质基板(21)并插设连接在所述手表表带的缝隙(11)内。

【技术特征摘要】
1.一种用于可穿戴式无线系统的手表表带天线，其特征在于，包括作为天线主体的手表表带(1)和设置于所述手表表带上的馈电装置(2)，所述手表表带的材质为金属材质，所述手表表带上设置有至少一个缝隙(11)；所述馈电装置(2)包括微带介质基板(21)、设置于所述微带介质基板上的金属地(22)、以及馈电探针(23)，所述馈电探针(23)贯穿所述金属地(22)和微带介质基板(21)并插设连接在所述手表表带的缝隙(11)内。2.根据权利要求1所述的手表表带天线，其特征在于，所述手表表带(1)宽度方向的两侧平行设置有多个缝隙(11)。3.根据权利要求1所述的手...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，高贵，刘培国，陈雨微，卢中昊，刘伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43