小天才儿童智能手表天线设计分析

2014是智能手表的元年，2015年则迎来了燃发井喷的一年。依目前的趋势看，2016年儿童智能手表市场依旧红火不断！另据，相关研究报告称 “智能穿戴行业已陷入同质化怪圈”，但是我们无法否认只要有需求就会有市场，因此，依然会有更多的品牌以及团队觊觎儿童手表这个市场。这里我们来分析一款“小天才”儿童智能手表的天线设计。

一、手表功能分析

一般来讲，儿童智能手表都有着非常丰富的功能，而不同的功能又需要不同的硬件模块来实现，所以了解手表的基本功能还是十分有必要的。

该款儿童智能手表基本功能，包括双向通话、体感接听、GPS定位等功能。而定位的功能采用GPS、WIFI、基站三重定位方式进行定位。

二、天线设计分析

拿下表盘表层盖板后，可以很直观的看到天线。该天线采用了LDS工艺，置于手表外层。LDS技术早在数年前的手机天线设计上得到了采用。简单的说（对于手机天线设计与生产），在成型的塑料支架上，利用激光镭射技术直接在支架上化镀形成金属天线pattern。而今天这款手表在天线设计上也采用了类似的技术。

天线走线尽量往屏幕布，避开人手（距离底壳约为6mm）

主天线和蓝牙之间的距离是6mm，且主天线是PIFA形式，蓝牙是IFA形式，避免了同种天线形式之间的互相干扰。

主天线走线

天线宽度为7.6mm，天线长度为40mm，天线整个的面积约为311平方毫米。

进一步拆解，我们可以看到主天线馈电点、BT馈电点，以及GPS模块。

选择好的馈电点位置对天线的性能至关重要，所以现在很多产品在前期评估时，都会运用相关的仿真软件分析馈点的可行性。

GPS采用16x6x4长条形的陶瓷片

儿童智能手表当然少不了GPS定位功能。GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端，而接受信号就必须用到天线。

由于GPS卫星信号L1为开放的民用信号，频率为1575.42MHZ，信号为圆形极化，信号强度为-166DBM左右，属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。

通过进行拆解，我们发现，该手表的GPS模块采用了长条形的陶瓷片天线。通常陶瓷片大多是正方形设计，不仅最节省空间，同时又能保证在XY方向上共振基本一致，从而达到均匀收星的效果。

在这里，经我们对GPS天线的陶瓷片测量，该陶瓷片为尺寸为16mmx6mmx4mm的长条形设计。陶瓷片如此设计，即增大了陶瓷片的面积，又合理的利用了整机有限的内部空间。

三、环境处理部分

屏蔽盖上加导电泡棉确保电池接地

电池接地一般都是应对电池对天线性能产生的干扰所采取的措施，而这里使用了导电泡棉接地。

陶瓷天线的屏蔽盖用铜箔接地，陶瓷天线的屏蔽盖将铜箔当导线用作接地。

屏幕和排线使用铜箔贴进行电磁屏蔽，又通过加导电海绵确保与主板能较好的地接。

此处的屏蔽盖用于屏蔽排线的接口及马达等干扰源。

一般而言，像排线、马达这些金属面积较大的器件会对信号有很大的干扰，所以，此处使用了屏蔽盖用于屏蔽排线的接口及马达等干扰源。

四、结构设计部分

馈电点之间的距离为4.5mm

馈电和馈地之间的距离是用来调谐的，距离越近，其谐振波长越短。有时需要通过调整距离来达到阻抗匹配，这时候不一定是多少了，要以性能好为标准。有时效果还是需要与整机环境以及板长来综合评估。

蓝牙是用单极（monopole）天线，预留的接地点和馈点之间的距离是4.5mm

这里的天线高度约为4.5mm，顶针高度是3mm。

这里的顶针是双簧的，并且还是有弹性的，通过它来连接PCB板和天线馈电点。

红色区域内是天线的净空区域

手表要求全方向性都能接收到信号，如果天线底下有金属的话就形成了屏蔽。而这里设计净空区的目的在于，使金属远离天线本体（金属屏蔽）。

净空宽度4mm

净空长度为28mm

五、主天线性能

以下是对主天线性能做的无源与有源测试：

无源测试

有源测试

六、总结：

1、天线采用LDS工艺做在外壳上，有利于天线充分辐射能量。

2、该手表尽量使地形成了一个整体，各个小件之间的接地很充分。

3、天线旁边尽量净空了，同时也无产生干扰的小元器件。