一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备 |
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| 申请号 | CN202111263203.6 | 申请日 | 2021-10-28 | 公开(公告)号 | CN114006182A | 公开(公告)日 | 2022-02-01 |
| 申请人 | 歌尔科技有限公司; | 发明人 | 隋晓东; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备，利用安装于智能穿戴设备的设备本体的检测模 块 获取安装于设备本体的穿戴配件的 导电性 参数后输入天线调节处理器，由天线调节处理器根据穿戴配件的导电性参数控制设于智能穿戴设备的天线 信号 源和智能穿戴设备的天线本体之间的天线 调谐 电路 调节天线本体的阻抗匹配状态，使得智能穿戴设备在更换穿戴配件后仍能够保证天线运行的高效率，从而提高了智能穿戴设备的天线对穿戴配件的兼容性，使用户可以自由更换穿戴配件而无需担心天线效率降低的问题，优化了用户使用体验。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能穿戴设备的天线调节系统，其特征在于，包括：检测模块，天线调谐电路和天线调节处理器； |
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| 说明书全文 | 一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备技术领域[0001] 本申请涉及智能穿戴设备天线设计领域，特别涉及一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备。 背景技术[0002] 在智能穿戴设备，如智能手表/智能手环中，天线是用于实现无线信号收发的重要部件。为实现天线效率的最大化，在智能穿戴设备设计过程中，需要根据智能穿戴设备的其余部件的材质、组装构成设计天线的参数。 [0003] 现今为满足用户的个性化需求，智能穿戴设备的穿戴配件(如表带)通常是支持更换的，用户可以购买自己喜欢的第三方穿戴配件替换原有的穿戴配件。然而，由于穿戴配件会对智能穿戴设备的天线的效率产生影响，更换后的穿戴配件如果与原装的穿戴配件的材质、结构不同，会导致出厂前设计好的天线效率降低。 [0004] 解决智能穿戴设备的天线对穿戴配件兼容性差的问题，优化用户的使用体验，是本领域技术人员需要解决的问题。发明内容 [0005] 本申请的目的是提供一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备，用于识别更换后的穿戴配件并自动调节天线的匹配，确保天线效率，从而使天线能够兼容多种多样的穿戴配件，优化用户使用体验。 [0007] 其中，所述检测模块安装于智能穿戴设备的设备本体，用于获取安装于所述设备本体的穿戴配件的导电性参数，所述检测模块的导电性参数输出端与所述天线调节处理器的导电性参数接收端连接； [0008] 所述天线调谐电路设于所述智能穿戴设备的天线信号源和所述智能穿戴设备的天线本体之间； [0009] 所述天线调节处理器的天线调节信号输出端与所述天线调谐电路的控制端连接，所述天线调节处理器用于根据所述导电性参数控制所述天线调谐电路调节所述天线本体的阻抗匹配状态。 [0010] 可选的，所述检测模块具体包括：直流电源，分压电路和至少两个测试端子； [0011] 其中，所述测试端子设于所述设备本体与所述穿戴配件的连接点，用于将所述穿戴设备接入所述分压电路和所述直流电源构成的测试回路中，所述测试回路中多个分压点为所述检测模块的导电性参数输出端。 [0012] 可选的，所述分压电路具体包括：第一分压电阻和第二分压电阻； [0013] 所述测试端子将所述穿戴配件的第一端与所述直流电源的正极连接，将所述穿戴配件的第二端与所述第一分压电阻的第一端连接，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端与所述直流电源的负极连接。 [0014] 可选的，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端为所述检测模块的导电性参数输出端； [0015] 所述穿戴配件的导电性参数的取值具体包括：第一导电性参数、第二导电性参数和第三导电性参数； [0016] 所述第一分压电阻的阻值、所述第二分压电阻的阻值、所述第一导电性参数、所述第二导电性参数和所述第三导电性参数满足以下条件： [0017] [0018] [0019] V0·R2＜VH·(RC+R1+R2)， [0020] RC1＞RC2＞RC3， [0021] 其中，R1为所述第一分压电阻的阻值，R2为所述第二分压电阻的阻值，RC为导电性参数，RC1为所述第一导电性参数，RC2为所述第二导电性参数，RC3为所述第三导电性参数，V0为所述直流电源的电压，VH为所述天线调节处理器的导电性参数接收端的高电平电压。 [0022] 可选的，所述智能穿戴设备具体为智能手表或智能手环，所述穿戴配件具体为表带，一对所述测试端子分别设于所述设备本体的一个表耳的两端。 [0023] 可选的，所述天线调谐电路具体包括切换模块和多个阻抗匹配电路； [0024] 其中，所述切换模块的控制端与所述天线调节处理器的天线调节信号输出端连接，所述切换模块的静触点与所述天线本体连接，所述切换模块的动触点与所述阻抗匹配电路的输出端一一对应连接，各所述阻抗匹配电路的输入端与所述天线信号源连接。 [0025] 可选的，所述天线调谐电路具体为基于可变电容模块和/或可变电感模块搭建的电路。 [0026] 可选的，还包括基带处理电路和射频电路； [0027] 所述天线调节处理器具体为所述智能穿戴设备的无线信号微处理器； [0028] 其中，所述基带处理电路的输入端与所述无线信号微处理器的天线信号输出端连接，所述基带处理电路的输出端与所述射频电路的输入端连接，所述射频电路的输出端为所述天线信号源。 [0030] 为解决上述技术问题，本申请还提供一种智能穿戴设备，包括上述任意一项所述的智能穿戴设备的天线调节系统。 [0031] 本申请提供的智能穿戴设备的天线调节系统，利用安装于智能穿戴设备的设备本体的检测模块获取安装于设备本体的穿戴配件的导电性参数后输入天线调节处理器，由天线调节处理器根据穿戴配件的导电性参数控制设于智能穿戴设备的天线信号源和智能穿戴设备的天线本体之间的天线调谐电路调节天线本体的阻抗匹配状态，使得智能穿戴设备在更换穿戴配件后仍能够保证天线运行的高效率，从而提高了智能穿戴设备的天线对穿戴配件的兼容性，使用户可以自由更换穿戴配件而无需担心天线效率降低的问题，优化了用户使用体验。 [0033] 为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。 [0034] 图1为本申请实施例提供的一种智能穿戴设备的天线调节系统的结构示意图； [0035] 图2为本申请实施例提供的一种检测模块的电路图； [0036] 图3为本申请实施例提供的一种天线调谐电路的电路图； [0037] 其中，101为检测模块，102为天线调谐电路，103为天线调节处理器。 具体实施方式[0038] 本申请的核心是提供一种智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备，用于识别更换后的穿戴配件并自动调节天线的匹配，确保天线效率，从而使天线能够兼容多种多样的穿戴配件，优化用户使用体验。 [0039] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。 [0040] 实施例一 [0041] 图1为本申请实施例提供的一种智能穿戴设备的天线调节系统的结构示意图。 [0042] 如图1所示，本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统包括：检测模块101，天线调谐电路102和天线调节处理器103； [0043] 其中，检测模块101安装于智能穿戴设备的设备本体，用于获取安装于设备本体的穿戴配件的导电性参数，检测模块101的导电性参数输出端与天线调节处理器103的导电性参数接收端连接； [0044] 天线调谐电路102设于智能穿戴设备的天线信号源和智能穿戴设备的天线本体之间； [0045] 天线调节处理器103的天线调节信号输出端与天线调谐电路102的控制端连接，天线调节处理器103用于根据导电性参数控制天线调谐电路102调节天线本体的阻抗匹配状态。 [0046] 在具体实施中，本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统作为智能穿戴设备的控制电路的一部分，通常可以嵌于智能穿戴设备的设备本体内部，穿戴配件可拆卸连接于设备本体。例如智能穿戴设备为智能手表或智能手环，则穿戴配件可以为表带，其设备本体为表盘，表带可拆卸连接于表盘两侧的表耳上。本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统还可以应用于其他具有可拆卸连接的穿戴配件的智能穿戴设备。 [0047] 穿戴配件的导电性参数通常是由其材质、结构决定的，会影响到智能穿戴设备的天线匹配。本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统设置检测模块101来获取穿戴配件的导电性参数，如电阻值。检测模块101可以采用与穿戴配件接触的方式或非接触的方式来获取穿戴配件的导电性参数。 [0048] 若采用接触的方式时，检测模块101可以直接采用电阻测量电路来获取穿戴配件的电阻值。电阻测量电路有很多种，如欧姆表电阻测量电路、分压电路、伏安法电阻测量电路、桥式电路、半偏法电阻测量电路、等效替代法电阻测量电路等，选择结构较小的适宜嵌入智能穿戴设备的设备本体的电阻测量电路即可。若采用非接触的方式，检测模块101可以采用传感器来间接获取穿戴配件的电阻值。由于传感器获取导电性参数时容易受到其他因素影响，故优选采用接触的方式获取穿戴配件的电阻值。 [0049] 在本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中，天线调谐电路102设置于智能穿戴设备的天线信号源和智能穿戴设备的天线本体之间，用于在天线调节处理器103的控制下实现对天线本体的阻抗匹配状态的调节。 [0050] 针对智能穿戴设备，本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中的天线调节处理器103采用微处理器，其天线调节信号输出端具体可以采用通用输入输出(GPIO)接口或移动产业处理器(MIPI)接口。天线调节处理器103中预先存储有导电性参数和天线调节参数的对应关系，例如不同的阻值对应天线本体要匹配的阻抗值。故需要预先根据要根据穿戴配件可能的导电性参数匹配设计检测模块101和天线调谐通路，以及天线调节处理器103存储的对应关系。 [0051] 本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统在原有的智能穿戴设备的控制电路中增加了天线调谐电路102后，由天线信号源、天线调谐电路102和天线本体构成了智能穿戴设备的射频通路。为提高设备集成化程度，天线调节处理器103可以采用智能穿戴设备原有的无线信号微处理器(MCU/AP)。无线信号微处理器为智能穿戴设备中用于实现无线信号收发与数据处理的核心处理器，以无线信号微处理器作为本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中的天线调节处理器103，则选择无线信号微处理器空置的引脚作为导电性参数接收端、天线调节信号输出端分别与检测模块101的导电性参数输出端、天线调谐电路102的控制端连接即可。在此基础上，本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统还可以包括：基带处理电路和射频电路；其中，基带处理电路的输入端与无线信号微处理器的天线信号输出端连接，基带处理电路的输出端与射频电路的输入端连接，射频电路的输出端为天线信号源。则由基带处理电路、射频电路、天线调谐电路102和天线本体构成了智能穿戴设备的射频通路，无线信号微处理器的天线信号输出端的发射信号通过该射频通路进行发射，天线本体接收到的天线信号通过该射频通路传输至无线信号微处理器，无线信号微处理器同时还根据检测模块101检测到的导电性参数确定对天线本体的阻抗匹配目标，并控制天线调谐通路调节天线本体的阻抗匹配状态，使得天线本体工作在最佳匹配状态。 [0052] 应用本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统，天线调节处理器103的工作流程可以包括：当检测模块101输入的导电性参数发生变化时，查询预存的对应关系，根据变化后的导电性参数确定天线调节参数，控制天线调谐电路102调节天线本体的阻抗。 [0053] 实施例二 [0054] 图2为本申请实施例提供的一种检测模块101的电路图。 [0055] 在上述实施例的基础上，本申请实施例提供一种检测模块101的具体实施方案。如图2所示，在本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中，检测模块101具体包括：直流电源，分压电路和至少两个测试端子； [0056] 其中，测试端子设于设备本体与穿戴配件的连接点，用于将穿戴设备接入分压电路和直流电源构成的测试回路中，测试回路中多个分压点为检测模块101的导电性参数输出端。 [0057] 在具体实施中，若智能穿戴设备为智能手表或智能手环，则穿戴配件可以指表带，一对测试端子分别设于设备本体的一个表耳的两端。表带通常会连接于设备本体两端的两个表耳上，则检测模块101可以仅连接于表带的其中一端，或者设置两对测试端子，分别连接到两个表耳的表带上，即获取两个导电性参数的测量值给到天线调节处理器103，由天线调节处理器103进行对比决策。 [0058] 如图2所示，分压电路具体可以包括：第一分压电阻和第二分压电阻； [0059] 测试端子将穿戴配件的第一端与直流电源的正极连接，将穿戴配件的第二端与第一分压电阻的第一端连接，第一分压电阻的第二端与第二分压电阻的第一端连接，第二分压电阻的第二端与直流电源的负极连接；第一电阻的第一端和第二电阻的第一端为检测模块101的导电性参数输出端。 [0060] 在实际应用中，当测试端子将穿戴配件的接入直流电源和第一分压电阻、第二分压电阻构成的串联回路时，当穿戴配件的阻值变换时，第一分压电阻的两端和第二分压电阻的两端将产生不同的电压值，将之与天线调节处理器103的导电性参数接收端的高电平电压值匹配设计，从而根据输入天线调节处理器103的导电性参数接收端的电平类型来使得天线调节处理器103识别出穿戴配件的类型，并根据预先存储的对应关系确定导电性参数(或确定穿戴配件的材质)，从而确定对应的天线调节方式。 [0061] 基于此，可以以第一电阻的第一端和第二电阻的第一端为检测模块的导电性参数输出端，记穿戴配件的导电性参数的取值具体包括：第一导电性参数、第二导电性参数和第三导电性参数。 [0062] 记第一分压电阻的阻值为R1，第二分压电阻的阻值为R2，导电性参数为RC(包括第一导电性参数RC1，第二导电性参数RC2，第三导电性参数RC3，记RC1＞RC2＞RC3)，直流电源的电压为V0，天线调节处理器103的导电性参数接收端的高电平电压为VH，第一分压电阻的第一端的电压为V1，第二分压电阻的第一端的电压为V2，则可以得到： [0063] [0064] [0065] 即V1＞V2； [0066] 记接入的穿戴配件的导电性参数为第三导电性参数RC3时对应天线调节处理器103的GPIO 1、GPIO 2均为高电平，则需要V2＞VH，则 [0067] 记接入的穿戴配件的导电性参数为第二导电性参数RC2时对应天线调节处理器103的GPIO 1为高电平、GPIO 2为低电平，则需要V1＞VH＞V2，则 且V0·R2＜VH·(RC+R1+R2)。 [0068] 记接入的穿戴配件的导电性参数为第一导电性参数RC1时对应天线调节处理器103的GPIO 1、GPIO 2均为低电平，则需要V1＜VH且V2＜VH。 [0069] 综上，第一分压电阻的阻值、第二分压电阻的阻值、第一导电性参数、第二导电性参数和第三导电性参数需满足以下条件： [0070] [0071] [0072] V0·R2＜VH·(RC+R1+R2)。 [0073] 以智能手表/智能手环的表带为例，其选用的材质通常为金属、皮革和橡胶三种，其中，橡胶的阻值接近无穷大，皮革的阻值为某一固定值，金属的阻值接近0，分别可以对应第一导电性参数、第二导电性参数和第三导电性参数，其对应的天线调节处理器103的GPIO 1、GPIO 2分别为00、10、11。 [0074] 在此基础上，可以设置N个分压电阻用于实现对N+1种导电性参数的测量。 [0075] 实施例三 [0076] 图3为本申请实施例提供的一种天线调谐电路102的电路图。 [0077] 在实现了对穿戴配件的导电性参数的检测后，还需要根据导电性参数的不同来控制天线调谐电路102来切换不同的天线阻抗或天线状态。天线调谐电路102在天线调节处理器103的控制下切换至不同的阻抗，使天线本体的阻抗随着穿戴配件的更换自动切换，使天线本体一直工作在效率较高的状态。 [0078] 如图3所示，在本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中，天线调谐电路102具体可以包括切换模块和多个阻抗匹配电路； [0079] 其中，切换模块的控制端与天线调节处理器103的天线调节信号输出端连接，切换模块的静触点与天线本体连接，切换模块的动触点与阻抗匹配电路的输出端一一对应连接，各阻抗匹配电路的输入端与天线信号源连接。 [0080] 以实施例二提供的预先准备三种导电性参数的检测方案为例，则可以设计第一导电性参数、第二导电性参数和第三导电性参数分别对应第一天线阻抗、第二天线阻抗和第三天线阻抗，在出厂前对天线本体进行调试时可以通过网分调试获得，将其记录成如下形式的参数表： [0081]GPIO 1 GPIO 2 天线阻抗 1 1 Z1 1 0 Z2 0 0 Z3 [0082] 则天线调节处理器103在获取到GPIO的状态时可以通过查询参数表获得此时穿戴配件对应的最优天线形式，并根据切换模块的类型通过GPIO接口或MIPI接口控制天线调谐电路102切换不同的状态。 [0083] 在具体实施中，切换模块可以采用单刀三掷开关SP3T，单刀三掷开关SP3T的一个静触点与天线本体连接，单刀三掷开关SP3T的三个动触点分别与第一阻抗匹配电路Z1、第二阻抗匹配电路Z2和第三阻抗匹配电路Z3连接。 [0084] 在此基础上，若设置N个导电性参数种类，则设置单刀N掷(SPNT)开关即可。 [0085] 实施例四 [0086] 在本申请实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统中，天线调谐电路102还可以为基于可变电容模块和/或可变电感模块搭建的电路。 [0087] 在具体实施中，通过可变电容模块和/或可变电感模块搭建阻抗可变的天线调谐电路102，并预先在天线调节处理器103中存储导电性参数类型与可变电容模块和/或可变电感模块的调节参数的对应关系，则天线调节处理器103根据导电性参数调节天线调谐电路102中的模块参数以进行阻抗匹配。 [0088] 实施例五 [0089] 上文详述了智能穿戴设备的天线调节系统对应的各个实施例，在此基础上，本申请还公开了与上述智能穿戴设备的天线调节系统对应的智能穿戴设备，该智能穿戴设备可以包括上述任一实施例提供的智能穿戴设备的天线调节系统，具体实施参见上述实施例的描述即可，这里暂不赘述。 [0090] 以上对本申请所提供的智能穿戴设备的天线调节系统及智能穿戴设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不用之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 [0092] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 |
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