基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备的制作方法

1.本发明涉及穿戴式设备技术领域，特别是涉及一种基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备。


背景技术：

2.随着传统汽车领域与互联网领域的深度融合，传统汽车只能通过车钥匙解锁、启动汽车的现状已经发生了改变。汽车数字钥匙(又称蓝牙钥匙、虚拟钥匙)旨在打造一个通过用户手机应用程序(application，app)与车辆的蓝牙模块及云端的数据交互，实现用户通过手机app对车辆的远程控制、无钥匙进入(passive entrance，pe)、一键启动、钥匙分享等功能。
3.智能手环是一种可穿戴式智能设备，作为目前备受用户关注的科技产品，其拥有的强大功能正悄无声息地渗透和改变人们的生活。另一方面，汽车智能钥匙的出现，通过对上述汽车数字钥匙的实现，让驾驶者可以实现无钥匙进入，带来更便捷的用户体验。如果将汽车智能钥匙和智能穿戴技术二者融合，设计出智能手环钥匙，无疑可以让用户轻松摆脱忘记携带车钥匙的困扰，完全可以替代传统车钥匙，为用户带来极大便利。
4.但是在很多的手环类、手表类穿戴设备的设计中，与汽车的通讯依赖于射频信号，而现有技术中目前消费者对手环类智能穿戴产品的外观设计要求越来越高，追求产品的高端品质，更多需要使用金属材质，这会影响到钥匙信号强度；因此普通的天线设计无法适应于金属材质的手环，而且按照现有的天线设计，其高频遥控的距离只能够达到20-30m，但是这个距离还远远不能满足用户的需求，因此需要一种天线设计，来满足高度金属化设计的穿戴设备的远距离稳定通讯。


技术实现要素：

5.为了解决现有问题，本发明提供一种采用433mhz的螺旋形印刷天线，同时将天线的位置设置在电路板靠近外框的避空区域，并且具相邻元器件有10mm间隔；且螺旋形印刷天线与上金属壳和环形金属壳之间的硅胶圈平齐；能够达到良好的遥控距离，遥控上限可达到30-40m，且具有良好增益性能。
6.本发明为一种基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，包括上壳体、下壳体；所述上壳体和所述下壳体之间通过环形密封圈形成密闭腔体；所述腔体内设置有电路板，所述电路板上设置有控制组件、第一天线和第二天线；所述第一天线和所述第二天线位于所述电路板靠近所述下壳体的一侧，且所述第一天线位于所述电路板的避空区域内，且第一天线与所述控制组件的元器件间隔设置，其中，所述第一天线为螺旋印刷天线，所述第二天线为接收天线；所述第二天线用于在接收到车辆发送的低频信号后激活所述第一天线的发射功能；所述控制组件用于根据所述用户指令生成寻车指令，并根据所述寻车指令控制所述第一天线向所述车辆发送高频信号，以实现寻车功能。
7.作为优选，所述上壳体和所述环形密封圈为金属壳体，且所述上壳体表面还嵌合
有显示屏，所述显示屏与所述电路板之间设置有金属屏蔽层；所述下壳体为硅胶材质或塑料材质，以形成信号收发间隙。
8.作为优选，所述第一天线为高频天线，所述第二天线为低频天线。
9.作为优选，所述第一天线包括双面基板，所述双面基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面是均包括至少两条相互平行设置的印刷线区，且所述印刷线区的两端设置有贯穿至所述双面基板另一面的过孔，所述印刷线区和所述过孔均通过光刻或电镀印刷形成螺旋印刷天线。
10.作为优选，所述第一天线设置于所述电路板的边缘，且靠近所述环形密封圈；所述第一表面与所述电路板电连接，所述第二表面与所述环形密封圈所在平面平齐。
11.作为优选，所述双面基板的长为12.5-13.5mm，所述双面基板的宽为4.0-4.6mm，所述双面基板的高为2.9-3.1mm。
12.作为优选，所述第一天线的发射频段为433mhz。
13.作为优选，所述第二表面的所述印刷线区内形成的印刷天线所在平面与所述环形密封圈所在平面异面。
14.作为优选，所述穿戴设备为手表或手环。
15.作为优选，所述第一天线与所述控制组件的间距为8-10mm。
16.本发明的有益效果是：本发明提供一种基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，包括上壳体、下壳体；上壳体和下壳体之间通过环形密封圈形成密闭腔体；腔体内设置有电路板，电路板上设置有控制组件、第一天线和第二天线；第一天线和第二天线位于电路板靠近下壳体的一侧，且第一天线位于电路板的避空区域内，且第一天线与控制组件的元器件间隔设置，其中，第一天线为螺旋印刷天线，第二天线为接收天线；第二天线用于在接收到车辆发送的低频信号后激活第一天线的发射功能；控制组件用于根据用户指令生成寻车指令，并根据寻车指令控制第一天线向车辆发送高频信号，以实现寻车功能；通过将第一天线设置为螺旋印刷天线，提高了天线的发射效率和信号强度，且在全金属壳体内通过与环形密封圈共面设置，实现了最优的发射功率，最大有效范围可为 30～50m。
附图说明
17.图1为本发明的立体结构图；图2为本发明的爆炸结构图；图3为本发明的剖视图；图4为本发明的第一天线结构图；图5为本发明的第一天线爆炸图。
18.元器件符号说明1、上壳体；11、显示屏；12、金属屏蔽层；2、下壳体；3、环形密封圈；4、电路板；41、控制组件；42、第一天线；421、双面基板；422、第一表面；423、第二表面；424、螺旋印刷天线；43、第二天线。
具体实施方式
19.为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
20.在下文描述中，给出了普选实例细节以便提供对本发明更为深入的理解。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。应当理解所述具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合。
22.如背景技术所述，现有技术中的智能手表或者智能手环设计中，如果采用了射频无线通讯的方式进行信号发射和接收，那么就存在几个问题需要解决，一是由于手表的设计空间有限，因此在采用了多组天线来提高发射效率时，会挤占其它元器件的设计位置，并且占用过多体积，做不到良好的抗干扰效率；二是现有技术无法采用全金属材质作为表头壳体使用，如果采用全金属壳体，需要形成外置天线，那么就会导致设计难度加大，外观不够美观，并且手表气密性标准降低；因此形成了一个两难的选择，如果需要美观和质感，则需要采用全金属设计，但是全金属设计，又会对射频天线的信号造成干扰；因此为了设计一种既能满足全金属质感，又能保证良好通讯的穿戴设备，具体公开如下方案进行解决。
23.本发明公开一种基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，请参阅图1-图5；包括上壳体1、下壳体2；上壳体1和下壳体2之间通过环形密封圈3形成密闭腔体；腔体内设置有电路板4，电路板4上设置有控制组件41、第一天线42和第二天线43；第一天线42和第二天线43位于电路板4靠近下壳体2的一侧，且第一天线42位于电路板4的避空区域内，且第一天线42与控制组件41的元器件间隔设置，其中，第一天线42为螺旋印刷天线，第二天线43为接收天线；第二天线43用于在接收到车辆发送的低频信号后激活第一天线的发射功能；控制组件用于根据用户指令生成寻车指令，并根据寻车指令控制第一天线向车辆发送高频信号，以实现寻车功能。上壳和下壳之间多为采用环形密封圈进行连接，所谓下壳体需要采用塑胶材质进行制备，以留下射频信号收发的间隙，但是由于上壳和环形密封胶均为金属壳体，且上壳平面和下壳平面上均设置有多重的阻隔，因此信号只能通过中间的环形密封圈和下壳体间隙发射，如果按照一般的板载天线设计，由于其指向性较强，因此很难从环形密封圈和下壳体间隙发射出；而市面上的天线组件，只能是通过在手表的有限空间内尽可能的加长天线长度来达到增大有效发射范围的效果，但是这样设计还是有限的天线长度，并且收到板载元器件干扰的可能性大大增加；而采用本方案中的螺旋印刷天线，能够提高天线的有效长度和密度，同时实现回波损耗低，增益高；且在线路板端形成π型阻抗匹配电路，能够有效的调整螺旋印刷天线的谐振频率，保证产品的一致性，且在433mhz处谐振频点处的驻波比vswr为1.79；实现低能量损耗和高天线效率；同时在第一天线的设计中，将控制组件的元器件与第一天线进行至少8-10mm的间隔设置，最优为10mm，且第一天线靠近线路板的边缘设置，因此能够形成高效的天线发射距离，最远的遥控距离可以达到50m。
24.在本实施例中，上壳体和环形密封圈为金属壳体，且上壳体1表面还嵌合有显示屏11，显示屏11与电路板4之间设置有金属屏蔽层12，且显示屏和电路板电连接；下壳体为硅胶材质或塑料材质，以形成信号收发间隙。由于现有技术中心穿戴设备的设计，上壳体内均会嵌合有显示屏，而为了防止信号对显示屏造成干扰产生花屏，因此在显示屏和电路板之
间设置有防干扰屏蔽板，且下壳体与人体接触，还需要设置多个传感器，因此也多为金属件，所以本方案中的螺旋形印刷天线可以保证其辐射方向和强度都能够有效的从下壳体辐射出去。
25.作为优选，第一天线为高频天线，第二天线为低频天线。
26.在本实施例中，第一天线42包括双面基板421，双面基板包括相对设置的第一表面422和第二表面423，第一表面422和第二表面423是均包括至少两条相互平行设置的印刷线区，且印刷线区的两端设置有贯穿至双面基板另一面的过孔，印刷线区和过孔均通过光刻或电镀印刷形成螺旋印刷天线424；如果通过光刻形成，那么天线的有效长度非常之长；可以适用于纯金属外框，只留有气孔处进行信号收发即可，并且占用的体积不变，甚至更小，能够有效的改善线路板上其它元器件的设计难度；但是为了考虑到设计成本和产品成本，一般采用印刷线路板的方式形成螺旋印刷天线，既能提高天线密度，又能控制生产成本。
27.作为更加优选的一个方案，第一天线42设置于电路板的边缘，且靠近环形密封圈；第一表面42与电路板电连接，第一表面上的印刷线两端分别有天线馈电端和天线焊接固定端，第二表面423与环形密封圈所在平面平齐，在第二表面与环形密封圈与下壳体抵持边所在平面平齐时，在第二表面上形成的天线会略高于该平面，第二表面的印刷线区内形成的印刷天线所在平面与环形密封圈所在平面异面；能够在满足装配紧密的前提下实现最优的发射角度。
28.在本实施例中，双面基板的长为12.5-13.5mm，双面基板的宽为4.0-4.6mm，双面基板的高为2.9-3.1mm。形成的长度方向为螺旋印刷天线的轴线方向，且长边靠近环形密封圈设置，使得天线发射方向性强，极限遥控距离能够达到30-50m。作为优选，第一天线与控制组件的间距为8-10mm。作为优选，第一天线的发射频段为433mhz。
29.在具体的生产中，穿戴设备为手表或手环，或者其它可以承载数字钥匙的穿戴智能设备。
30.本发明的技术效果有：通过将第一天线设置为螺旋印刷天线，提高了天线的发射效率和信号强度，且在全金属壳体内通过与环形密封圈共面设置，实现了最优的发射功率，最大有效范围可为 30～50m。
31.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，包括上壳体、下壳体；所述上壳体和所述下壳体之间通过环形密封圈形成密闭腔体；所述腔体内设置有电路板，所述电路板上设置有控制组件、第一天线和第二天线；所述第一天线和所述第二天线位于所述电路板靠近所述下壳体的一侧，且所述第一天线位于所述电路板的避空区域内，且第一天线与所述控制组件的元器件间隔设置，其中，所述第一天线为螺旋印刷天线，所述第二天线为接收天线；所述第二天线用于在接收到车辆发送的低频信号后激活所述第一天线的发射功能；所述控制组件用于根据用户指令生成寻车指令，并根据所述寻车指令控制所述第一天线向所述车辆发送高频信号。2.根据权利要求1所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述上壳体和所述环形密封圈为金属壳体，且所述上壳体表面还嵌合有显示屏，所述显示屏与所述电路板之间设置有金属屏蔽层；所述下壳体为硅胶材质或塑料材质，以形成信号收发间隙。3.根据权利要求1所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第一天线为高频天线，所述第二天线为低频天线。4.根据权利要求3所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第一天线包括双面基板，所述双面基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面是均包括至少两条相互平行设置的印刷线区，且所述印刷线区的两端设置有贯穿至所述双面基板另一面的过孔，所述印刷线区和所述过孔均通过光刻或电镀印刷形成螺旋印刷天线。5.根据权利要求4所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第一天线设置于所述电路板的边缘，且靠近所述环形密封圈；所述第一表面与所述电路板电连接，所述第二表面与所述环形密封圈所在平面平齐。6.根据权利要求4所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述双面基板的长为12.5-13.5mm，所述双面基板的宽为4.0-4.6mm，所述双面基板的高为2.9-3.1mm。7.根据权利要求4所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第一天线的发射频段为433mhz。8.根据权利要求5所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第二表面的所述印刷线区内形成的印刷天线所在平面与所述环形密封圈所在平面异面。9.根据权利要求1-8任一项所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备为手表或手环。10.根据权利要求1-8任一项所述的基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，其特征在于，所述第一天线与所述控制组件的间距为8-10mm。

技术总结
本发明为基于螺旋印刷天线的金属外壳穿戴设备，上壳体和下壳体之间通过环形密封圈形成密闭腔体；腔体内的电路板上设置有控制组件、第一天线和第二天线；第一天线和第二天线位于电路板靠近下壳体的一侧，且第一天线位于电路板的避空区域内，且第一天线与控制组件的元器件间隔设置，其中，第一天线为螺旋印刷天线，第二天线为接收天线；第二天线用于在接收到车辆发送的低频信号后激活第一天线的发射功能；实现数字钥匙寻车功能；并通过将第一天线设置为螺旋印刷天线，提高了天线的发射效率和信号强度，且在全金属壳体内通过与环形密封圈共面设置，实现了最优的发射功率，最大有效范围可为30～50m。范围可为30～50m。范围可为30～50m。


技术研发人员：冯波传 李久跃
受保护的技术使用者：深圳立欧实业有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8