可穿戴设备的动态可调节天线制造技术

本公开涉及“可穿戴设备的动态可调节天线”。电子设备诸如腕表可以包括具有电介质后壁的外壳。所述设备中的无线电路可以包括形成在所述后壁上或上方的天线。匹配电路可以使所述天线的阻抗与所述无线电路的其余部分相匹配。所述处理电路可以从通过所述后壁接收到的射频信号来收集接收信号强度信息和/或相位与幅度信息。所述处理电路可以跟踪所述设备的位置并随时间推移累积用户统计值。所述处理电路可以基于接收信号强度信息、用户统计值和/或相位与幅度信息来确定通过所述电介质后外壳壁的所述天线的加载是否已经发生变化。如果检测到变化，所述处理电路可以调节所述匹配电路以减轻由于所述变化而导致的任何潜在的天线失谐。

Dynamically adjustable antenna for wearable devices

This disclosure relates to \dynamically adjustable antennas for wearable devices\. An electronic device, such as a watch, may include a housing with a dielectric back wall. The wireless circuit in the device can include an antenna formed on or above the rear wall. The matching circuit can match the impedance of the antenna with the rest of the wireless circuit. The processing circuit may collect received signal strength information and/or phase and amplitude information from the radio frequency signal received through the rear wall. The processing circuit can track the location of the device and accumulate user statistics over time. The processing circuit may determine whether the loading of the antenna on the housing wall after passing the dielectric has changed based on received signal strength information, user statistics and/or phase and amplitude information. If a change is detected, the processing circuit may adjust the matching circuit to alleviate any potential antenna detuning caused by the change.

【技术实现步骤摘要】
可穿戴设备的动态可调节天线本专利申请要求2017年2月24日提交的美国专利申请No.15/442,463的优先权，该专利申请据此以引用的方式全文并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。形成具有期望属性的电子设备天线结构可具有挑战性。在一些无线设备中，天线是大体积的。在其他设备中，天线是紧凑型的，但是对于天线相对于外部对象的位置是敏感的。如果不小心，天线可变为失调的，可利用大于或小于期望功率的功率来发射无线信号，或者以其他方式不如所期望那样执行。因此，希望能够为无线电子设备提供改善的无线通信电路系统。
技术实现思路
诸如腕表的电子设备可具有带有诸如金属侧壁的金属部分的外壳。显示器可被安装在设备的正面上。电子设备的背面可使用电介质后外壳壁形成。电子设备可包括无线通信电路。无线通信电路可包括射频收发器电路和天线。天线可包括天线接地部。可使用金属外壳侧壁和/或电子设备内的印刷电路板上的导电层来形成天线接地部。天线可包括由导电迹线所形成的天线谐振元件，该导电迹线被图案化到电介质后外壳壁的内表面上或上方。射频收发器电路可使用天线通过电介质后外壳壁发射和接收射频信号。可使用阻抗匹配电路来将天线的阻抗匹配到无线通信电路的其余部分。天线可能会通过电介质后外壳壁而承受空中负载变化。例如，用户佩戴电子设备的特定方式、用户的生理状况、与电介质后外壳壁相邻的湿气量以及其他环境因素可影响如何通过电介质后外壳壁对天线进行加载。由于用户的手/手腕接触构成天线结构一部分的金属壳体，可能引起额外的负载变化。此外，腕带的材料也可引起负载变化。处理电路可从接收到的射频信号采集接收信号强度信息和/或相位和幅度信息。处理电路可跟踪电子设备随时间的位置。处理电路可随时间累积与用户如何操作电子设备相关联的用户统计值。例如，处理电路采集到的接收信号强度信息可包括作为电子设备的时间和位置函数的接收信号强度指示(RSSI)值。处理电路可基于采集到的接收信号强度信息、累积的用户统计值和/或采集到的相位和幅度信息，确定是否发生了通过电介质后外壳壁的天线负载的改变。如果处理电路确定天线负载已经发生了变化，处理电路可调节阻抗匹配电路以补偿通过电介质后外壳壁的天线负载的改变。以这种方式，无论由于天线位于电子设备的电介质后外壳壁上而可能出现的任何可变天线负载状况，处理电路均可确保天线实时地与无线通信电路的其余部分阻抗匹配。确保天线随时间的合适阻抗匹配，可以减轻由于可变天线负载状况而导致的任何潜在的天线失谐或劣化。附图说明图1为根据一个实施方案的例示性电子设备的前透视图。图2为根据一个实施方案的例示性电子设备的示意图。图3为根据一个实施方案的电子设备中的例示性无线电路的图示。图4为根据一个实施方案的例示性电子设备的横截面侧视图，该电子设备具有通过电子设备的后侧输送无线信号的天线。图5为根据一个实施方案的例示性电子设备的横截面侧视图，该图示出了设备后部的天线和用户的手腕如何将电磁能量从设备引出。图6为根据一个实施方案的例示性电路的图示，该电路可用于采集天线性能信息并调节天线的阻抗匹配电路。图7为根据一个实施方案的涉及操作电子设备的例示性步骤的流程图，该电子设备具有可调节的无线电路以补偿不同的天线负载状况。图8为根据一个实施方案的可由电子设备执行以确定是否调节阻抗匹配电路以补偿不同天线负载状况的例示性步骤的流程图。图9和图10为根据一个实施方案的可由电子设备在调节阻抗匹配电路以补偿不同天线负载状况中执行的例示性步骤的流程图。图11为根据一个实施方案的由电子设备采集的接收信号强度信息的例示性曲线图，其可被处理以确定是否调节阻抗匹配电路。图12为示出根据一个实施方案的，如何对例示性电子设备采集的接收信号强度信息进行筛选并与预先确定的接收信号强度模式进行比较，以确定是否调节阻抗匹配电路的图示。图13为示出根据一个实施方案的在不同天线负载状况下操作时与电子设备中天线的操作相关联的例示性阻抗的史密斯圆图。图14为根据一个实施方案的在不同阻抗匹配电路设置下操作时天线可能展现的例示性天线频率响应的曲线图。具体实施方式电子设备诸如图1的电子设备10可设置有无线通信电路。无线通信电路可用于支撑多个无线通信频带中的无线通信。电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的设备、或其他电子设备。在图1的例示性构型中，设备10是诸如腕表的可穿戴设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅是例示性的。在图1的示例中，设备10包括显示器诸如显示器14。显示器14可安装在外壳(诸如，外壳12)中。有时可被称为壳体(enclosureorcase)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、金、银、铝等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳12中的一些或全部外壳被加工或模制成单一结构，或者外壳可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。外壳12可具有金属侧壁，诸如侧壁12W或由其他材料形成的侧壁。可用于形成侧壁12W的金属材料的示例包括不锈钢、铝、银、金、金属合金或任何其他所需的导电材料。显示器14可在设备10的前侧(正面)上形成。外壳12可具有与设备10的正面相对的后外壳壁诸如后壁12R。后外壳壁12R可形成设备10的后侧(背面)。外壳侧壁12W可围绕在设备10的周边(例如，外壳侧壁12W可延伸围绕设备10的周边边缘)。后外壳壁12R可以由电介质形成。可用于形成后外壳壁12R的绝缘材料的示例包括塑料、玻璃、蓝宝石、陶瓷、木材、聚合物、这些材料的组合或者任何其他期望的电介质。后外壳壁12R和/或显示器14可延伸设备10的一些或全部长度(例如，平行于图1的x轴)和宽度(例如，平行于y轴)。外壳侧壁12W可延伸设备10的一些或全部高度(例如，平行于z轴)。显示器14可为结合了导电电容触摸传感器电极层或者其他触摸传感器部件(例如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或者基于其他显示器技术的显示器像素。显示器14可使用显示器覆盖层来保护。显示器覆盖层可由透明材料诸如玻璃、塑料、蓝宝石或其他晶体绝缘材料、陶瓷或其他透明材料形成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作可穿戴电子设备的方法，所述可穿戴电子设备具有形成在所述电子设备的正面的显示器、形成在所述电子设备的背面的电介质后外壳壁、天线和处理电路，所述方法包括：使用所述天线，接收来自外部设备的通过所述电介质后外壳壁的射频信号；使用所述处理电路，收集关于外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的加载量的信息；以及使用所述处理电路，调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的变化。

【技术特征摘要】
2017.02.24 US 15/442,4631.一种操作可穿戴电子设备的方法，所述可穿戴电子设备具有形成在所述电子设备的正面的显示器、形成在所述电子设备的背面的电介质后外壳壁、天线和处理电路，所述方法包括：使用所述天线，接收来自外部设备的通过所述电介质后外壳壁的射频信号；使用所述处理电路，收集关于外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的加载量的信息；以及使用所述处理电路，调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中收集关于所述天线的所述加载量的所述信息包括基于从所述外部设备接收到的通过所述电介质后外壳壁的所述射频信号来收集接收信号强度指示(RSSI)值，并且调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的所述变化包括基于收集的RSSI值调节所述天线。3.根据权利要求2所述的方法，其中收集关于所述天线的所述加载量的所述信息包括存储与所述收集的RSSI值中的每一个相关联的采集时间，并且存储与所述收集的RSSI值中的每一个相关联的可穿戴电子设备采集位置。4.根据权利要求3所述的方法，其中调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的所述变化包括基于所述收集的RSSI值、存储的采集时间和存储的可穿戴电子设备采集位置来调节所述天线。5.根据权利要求1所述的方法，其中收集关于所述加载量的所述信息包括基于由所述可穿戴电子设备上的射频发射器电路发射到所述天线的射频信号来收集所述天线的阻抗的相位与幅度测量值，并且调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的所述变化包括基于收集的所述天线阻抗的相位与幅度测量值来调节所述天线。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述可穿戴电子设备包括射频收发器电路和耦接在所述射频收发器电路和所述天线之间的阻抗匹配电路，并且调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的所述变化包括调节所述阻抗匹配电路的阻抗。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述天线包括可调谐部件，并且调节所述天线以补偿所述外部物体通过所述电介质后外壳壁对所述天线的所述加载量的变化包括调节所述可调谐部件。8.一种具有相对的正面和背面的可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备包括：电介质后外壳壁，所述电介质后外壳壁形成所述电子设备的所述背面；显示器，所述显示器具有形成所述电子设备的所述正面的显示器覆盖层；天线谐振元件，所述天线谐振元件由与所述电介质后外壳壁重叠的导电迹线形成，其中所述天线谐振元件经受外部物体通过所述电介质后外壳壁的加载；射频收发器电路，所述射频收发器电路被配置为使用所述天线谐振元件通过所述电介质后外壳壁发射和接收射频信号；阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路耦接在所述天线谐振元件和所述射频收发器电路之间；以及存储和处理电路，所述存储和处理电路被配置为响应于检测到所述天线谐振元件通过所述电介质后外壳壁的所述加载的变化来调节所述阻抗匹配电路。9.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，还包括：接收路径，所述接收路径耦接在所述射频收发器电路和所述阻抗匹配电路之间；以及接收信号强度测量电路，所述接收信号强度测量电路耦接到所述接收路径，其中所述接收信号强度测量电路被配置为基于所述接收路径上的射频信号来生成接收信号强度信息，并且所述存储和处理电路被配置为基于生成的接收信号强度信息来检测所述天线谐振元件的所述加载的所述变化。10.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，其中所述生成的接收信号强度信息包括接收信号强度指示(RSSI)值、与所述RSSI值中的每一个相关联的采集时间，以及与所述RSSI值中的每一个相关联的可穿戴电子设备采集位置。11.根据权利要求10所述的可穿戴电子设备，其中所述存储和处理电路被配置为通过确定所述RSSI值是否与RSSI值的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕斯科里尼，E·J·达可思达布拉斯里玛，C·迪那罗，A·罗楼，M·玛提尼斯，王哲宇，J·纳斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US