專利名稱：包括天線的腕佩設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括外殼體的腕佩設備，外殼體具有后蓋、與所述后蓋平行的前蓋以及在前蓋后蓋之間的周向壁，所述壁基本垂直于前蓋和后蓋。腕佩設備可以例如是腕上計算機或手表。該設備還包括能夠發(fā)送和接收電磁信號的至少一個天線。
背景技術：
現(xiàn)有的多種手表和腕上計算機包括用于將數(shù)據(jù)無線送入和送出設備的天線。
例如，公開號為GBM31522A的英國專利申請公開了具有外殼體的腕佩設備，殼體上形成有縫隙來提供縫隙天線?？p隙的縱向平行于腕佩設備的表盤部分并且用于與通訊網(wǎng)絡無線通訊。
各種便攜式雷達測速儀在現(xiàn)有技術中也是已知的。雷達測速儀通常包括與第一天線相聯(lián)的雷達發(fā)射器和與第二天線相聯(lián)的雷達接收器。通常，在這類應用中使用插片天線或桿狀天線。這些天線技術的缺點是它們不太適于平齊組裝在金屬表殼上。此外，由于電容性負載，插片天線容易在人體組織附近失調(diào)；而桿狀天線明顯對其環(huán)境非常敏感，因此如果集成到腕佩設備內(nèi)則會受腕佩設備內(nèi)部構(gòu)造的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將雷達測速儀集成到腕佩設備中。具體來說，這種集成應該可以獨立于腕佩設備的外殼體所選用的材料，即對金屬殼體和塑料殼體都適用。
該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的腕佩設備來實現(xiàn)，該腕佩設備具有至少一個縫隙天線，所述縫隙天線包括具有導電內(nèi)表面并且安裝在殼體內(nèi)的罩。所述罩在一側(cè)由外表面限制，該外表面與殼體的壁基本共面設置。在基本垂直于后蓋和前蓋的方向上延伸的縫隙形成在罩的所述外表面中以形成豎向縫隙，罩的內(nèi)部由此形成縫隙天線的腔。
具有導電內(nèi)表面的縫隙天線的罩用作用于縫隙天線的腔。本發(fā)明可以用于具有由導電材料尤其是金屬制成的殼體的腕佩設備，也可以用于具有塑料殼體的設備。針對表殼的內(nèi)部變型，縫隙天線在輻射特性上非常穩(wěn)定，因此特別適于雷達測速應用，如上所述。此外，可以獲得寬度非常大的主束水平模式。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例參見從屬權(quán)利要求和以下的描述。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該設備包括兩個縫隙天線，每個縫隙天線具有罩和形成在所述罩的外表面中的縫隙，其中周向壁包括位于兩個罩的外表面之間的高阻抗部分。 具有兩個縫隙天線的實施例特別適于雷達測速應用，因為一個天線可以與雷達發(fā)射器相聯(lián)而另一個則可以與雷達接收器相聯(lián)。但應當注意，也可以僅使用一個縫隙天線。在這種情況下，需要在收發(fā)器側(cè)上提供另外的雷達部件例如循環(huán)器。這種方案的成本比使用兩個天線的方案的成本稍高，但由于美學和設計原因在某些情況下會是優(yōu)選的。
當采用兩個縫隙天線時，位于兩個罩的外表面之間的高阻抗部分降低了兩個縫隙之間的表面耦合。
第一天線的縫隙可以相對于第二天線的縫隙傾斜。這種布置可因設計原因而被選擇。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，外殼體至少部分由導電材料尤其是金屬制成，并且縫隙天線的罩與所述外殼體電絕緣。金屬殼體中通常會發(fā)生的表殼和一個天線或多個天線之間的電容性耦合因此可以大大降低。
根據(jù)本發(fā)明的替代性實施例，外殼體基本由非導電材料制成。例如，周向壁和后蓋可以由塑料制成，而前蓋可以由玻璃或具有透明部分的塑料制成。
當使用這種塑料殼體時，該設備可以有利地包括在周向壁上的至少一個導電表面。該導電表面將與鄰近的縫隙天線的罩的外表面一起形成連續(xù)的天線表面。這種更大的天線表面可以有助于改善輻射模式。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該設備還包括屏蔽元件，該屏蔽元件位于后蓋的平面中并且在縫隙天線之下的區(qū)域中從壁伸出。當設置兩個縫隙天線時，可以在兩個縫隙天線之下的區(qū)域中設置共用的屏蔽元件，或可以設置兩個分離的屏蔽元件，每個縫隙天線下面設置一個屏蔽元件。屏蔽元件使主瓣的指向性傾斜，因此將輻射引導離開使用者的手腕。
優(yōu)選該設備還包括發(fā)射器、接收器和信號處理單元，發(fā)射器產(chǎn)生雷達信號并連接于第一縫隙天線，接收器連接于第二縫隙天線，信號處理單元連接于所述接收器。
信號處理單元可以設置成利用由第二縫隙天線捕捉的信號來計算佩戴該腕佩設備的人的速度。該設備還可以包括顯示裝置，其設置成顯示由信號處理單元所計算的速度和/或經(jīng)過的距離。


在下面的描述中將參照附圖更加詳細地說明本發(fā)明的主題內(nèi)容，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的設備的透視圖；
圖2是沿圖1中II-II軸線的剖視圖；以及圖3是圖1和2中所示設備的電子部件的方框圖。
具體實施例方式應當理解，以下的描述意在涉及本發(fā)明的一個具體實施例，該選擇的實施例在圖中已被示出，其并非用于限定或限制本發(fā)明，除了在所附權(quán)利要求中受到限制。
圖1示出了腕佩設備的透視圖，在這里腕佩設備為腕表。該設備包括外殼體1，外殼體ι具有后蓋3和前蓋4，前蓋4在本例中為玻璃，用于覆蓋具有指針6、7和電子顯示器 20的表盤。周向壁2位于后蓋3和前蓋4之間并使殼體1完整。所示該壁2基本垂直于前蓋4和后蓋3，但喇叭口型或圓筒型或表設計中已知的任何其它形狀都是可行的。還應當注意，后蓋3和前蓋4示作圓形，但它們也可以是帶有或不帶有倒圓邊緣的橢圓形或矩形而不脫離本發(fā)明的范圍。
圖1所示設備包括兩個縫隙天線8、9，每一個縫隙天線分別包括塊狀罩8b、9b和縫隙8a、9a。罩8b、9b由金屬或具有金屬內(nèi)表面的其它材料制成并且形成用于縫隙天線8、 9的腔。該腔可以填充具有高介電常數(shù)和低介電損耗的介電材料，例如Teflon ，介電陶瓷材料或合適的樹脂。腔支撐型縫隙天線在本領域是已知的，因此將不在此論述其功能原理。但應當注意，所需的最小縫隙長度取決于雷達信號的波長、介電填充材料的介電常數(shù)和縫隙的形狀。對于本申請來說，總體希望盡可能減小縫隙長度以能夠減小腕佩設備的高度e (參見圖1)。為此，可以改變縫隙的形狀。例如可以使用包括如圖所示的豎向主縫隙的縫隙并為其提供與該主縫隙垂直(即平行于前蓋4和后蓋3)的另外的縫隙結(jié)構(gòu)。
罩8b、9b均具有與殼體的周向壁2重合的外表面8c、9c，縫隙8a、9a分別形成在所述外表面中。外表面8c、9c被金屬化或由金屬制成并與鄰近的金屬板8d、9d —起形成天線表面，如下所述。在圖1的實施例中，縫隙8a、9a均取向為垂直于后蓋3和前蓋4并因此相互平行。但是，縫隙8a、9a中的一個可以相對于縫隙8a、9a中的另一個輕微傾斜，這樣將不會精確垂直于后蓋3和前蓋4。還可以使縫隙相對于豎向軸線傾斜。例如，與精確垂直于后蓋3和前蓋4相反，縫隙8a、9a可以設置為使前蓋4和縫隙8a、9a之間的角度小于90°。 在這種情況下，輻射被引導離開使用者的手腕。如上所述，縫隙8a、9a的長度取決于各種因素，但通常會僅稍微小于周向壁2的高度e，如圖2所示。
在圖1所示的實施例中，殼體1以及尤其是壁2由塑料制成?？p隙天線8、9的兩個罩8b、9b不直接相鄰，而是以一定間距d設置，因此相互電絕緣。但是，本發(fā)明不局限于具有塑料殼體的設備，而殼體1可以完全由金屬制成或包括金屬部件。如果周向壁2由導電材料制成，那么在外表面8c、9c之間，壁2內(nèi)將設置高阻抗部分。這種高阻抗部分避免了兩個天線通過表面波耦合。簡單的方案為將塑料插件或塑料元件在兩個縫隙天線8、9之間施加于周向壁2的表面?；蛘?，也可以使用金屬壁2中形成的合適的幾何形狀的結(jié)構(gòu)，例如光子帶隙結(jié)構(gòu)。
在圖1和2所示的實施例中，兩個金屬板8d、9d分別施加在天線8、9的每個外表面8c、9c的左側(cè)和右側(cè)的周向壁2上。這些金屬板8d、9d的導電表面與縫隙天線8、9的相應外表面8c、9c 一起形成連續(xù)的天線表面，由此改善了輻射模式。顯然，如果壁2自身由導電材料例如不銹鋼或其它金屬制成，則無需施加金屬板至設備的殼體1的周向壁2。在這種情況下，殼體1的部件，尤其是壁2的部件，可以直接成為天線表面的部分。
水平輻射模式由圖1中的參考標記10、11表示。如果合適地選擇了與金屬板9c、 9d的尺寸相應的外表面8c、9c的尺寸，則水平模式的束寬α (參見圖1)將大于150°，優(yōu)選為大約180°或更大。必須選擇兩個縫隙天線8、9之間的合適距離以實現(xiàn)天線去耦所需的值。
殼體1設有屏蔽元件5，屏蔽元件5位于后蓋3的平面內(nèi)并且在縫隙天線8、9之下以及在位于它們之間的壁2的部分之下從壁2伸出。當參看示出了沿圖1中的II-II軸線的剖面的圖2時，該屏蔽效果會變得很清楚?？梢钥吹狡帘卧?使主束指向的方向13相對于后蓋3的平面傾斜，傾斜角由圖2中的γ表示。這使得使用者免受該設備發(fā)出和接收的輻射，并且避免了信號在佩戴該設備的使用者的組織中衰減。所得豎向輻射模式示于圖 2并由參考標記12表示。豎向模式12的束寬β可以達到90°或更大。
圖3為方框圖，示出了實現(xiàn)圖1和圖2示出的設備中的雷達測速儀所需的電子部件。與第一縫隙天線8相聯(lián)的發(fā)射鏈14包括發(fā)射雷達信號的雷達發(fā)射器17，雷達信號由放大器16放大。放大的雷達信號將通過縫隙天線8發(fā)射。
第二縫隙天線9為接收鏈15的一部分并通過接收器18和放大器16’連接于信號處理單元19，放大器16’放大由天線9接收的信號。信號處理單元19利用合適的算法計算佩戴圖1所示設備的使用者的速度。基于該速度，信號處理單元還可以計算使用者經(jīng)過的距離。速度和/或經(jīng)過的距離于是可以由集成到設備內(nèi)的顯示器20進行顯示。
參考標記
1殼體
2周向壁
3后蓋
4前蓋
5屏蔽元件 6、7指針
8、9縫隙天線
8a、9a縫隙
8b,9b罩
8c,9c罩的外表面
8d、9d導電表面
IOUl水平輻射模式
12豎向輻射模式
13主束指向的方向
14雷達發(fā)射單元
15雷達接收單元 16、16， 放大器
17雷達發(fā)射器
18雷達接收器
19信號處理單元
20顯示器
α水平束寬
β豎向束寬
Y輻射傾斜角度
e殼體高度
d距離
權(quán)利要求
1.腕佩設備，包括外殼體(1)，外殼體(1)具有后蓋(3)、與所述后蓋(3)平行的前蓋 (4)以及在前蓋和后蓋之間的周向壁(2)，所述壁垂直于后蓋(3)和前蓋(4)，所述設備還包括能夠發(fā)送和接收電磁信號的至少一個縫隙天線(8、9)，所述縫隙天線(8、9)包括具有導電內(nèi)表面并且被安裝在殼體(1)內(nèi)的罩(8b、9b)，所述罩(8b、9b)在一側(cè)由外表面(8c、9c) 限制，外表面(8c、9c)與殼體(1)的壁(2)基本共面設置，其中沿基本垂直于后蓋(3)和前蓋(4)的方向延伸的縫隙(8a、9a)形成在罩(8b、9b)的所述外表面(8c、9c)中以形成豎向縫隙，罩的內(nèi)部由此形成縫隙天線(8、9 )的腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其特征在于，其包括兩個縫隙天線(8、9)，每個縫隙天線具有罩(8b、9b)和形成在所述罩的外表面(8c、9c)中的縫隙(8a、9a)，其中周向壁(2)包括位于兩個罩(8b、9b)的外表面(8c、9c)之間的高阻抗部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設備，其特征在于，高阻抗部分包括由電絕緣材料形成的部分或避免表面耦合的幾何形狀的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設備，其特征在于，罩(8b、9b)在從后蓋(3)延伸至前蓋 (4)的方向上基本占據(jù)整個空間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設備，其特征在于，其還包括屏蔽元件(5)，屏蔽元件(5) 位于后蓋(3)的平面中并且在縫隙天線(8、9)之下的區(qū)域中伸出壁(2)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設備，其特征在于，外殼體(1)至少部分由導電材料尤其是金屬制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的設備，其特征在于，周向壁(2)和/或后蓋(3)由非導電材料尤其是塑料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設備，其特征在于，其包括在周向壁(2)上的至少一個導電表面 (8d、9d)，所述導電表面(8d、9d)與鄰近的縫隙天線(8、9)的外表面(8c、9c) 一起形成連續(xù)的天線表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8之一的設備，其特征在于，第一縫隙天線(8)的縫隙(8a)相對于第二縫隙天線(9)的縫隙(9a)傾斜。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9之一的設備，其特征在于，其還包括發(fā)射器(17)和接收器(18)， 發(fā)射器(17)產(chǎn)生雷達信號并連接于第一縫隙天線(8)，接收器(18)連接于第二縫隙天線 (9)，接收器的輸出被傳送至信號處理單元(19)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設備，其特征在于，信號處理單元(19)設置成利用由第二縫隙天線(9)捕捉的信號來計算佩戴該腕佩設備的人的速度和/或經(jīng)過的距離。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設備，其特征在于，其還包括設置成計算佩戴該設備的使用者的速度的信號處理單元(19 )和設置成顯示所述速度的顯示裝置(20 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設備，其特征在于，信號處理單元(19)還設置成用于計算佩戴該設備的使用者經(jīng)過的距離，顯示裝置(20)設置成顯示所述速度和經(jīng)過的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及腕佩設備，其包括外殼體，外殼體具有后蓋、與所述后蓋平行的前蓋以及在前蓋和后蓋之間的周向壁，所述壁垂直于后蓋和前蓋。所述設備還包括能夠發(fā)送和接收電磁信號的至少一個縫隙天線，所述縫隙天線包括具有導電內(nèi)表面并且安裝在殼體內(nèi)的罩。所述罩的一面由外表面限制，外表面與殼體的壁基本共面。在基本垂直于后蓋和前蓋的方向上延伸的縫隙形成在罩的所述外表面中，罩的內(nèi)部由此形成縫隙天線的腔。
文檔編號G01S13/58GK102187516SQ200980141042
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者M·格蘭奇, M·比西格, A·哈迪 申請人:伊塔瑞士鐘表制造股份有限公司