一種可穿戴設備及其控制方法與流程

本發明涉及天線信號的處理領域，特別涉及一種可穿戴設備及其控制方法。

背景技術：

在智能手表的天線設計過程中，通常基于自由空間模式設計天線的性能，即將智能手表放置在自由空間內，獲得設計天線所需的各種參數，基于這些參數設計智能手表的天線。這樣，通常智能手表中的天線設計完成后，智能手表的天線性能也是確定的。

然而，智能手表的使用過程中，智能手表的使用環境與自由空間環境有顯著的差異，如在使用智能手表的時候，用戶手腕、身體等外部因素會造成天線性能惡化，最終影響用戶體驗。

技術實現要素：

鑒于上述描述，基于本發明的一個目的，本發明提供了一種可穿戴設備及其控制方法，以解決智能手表的天線受手腕、身體等外部因素造成的天線性能惡化的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一方面，本發明提供了一種可穿戴設備的控制方法，該方法包括：

檢測可穿戴設備的天線接收到的信號強度，天線包括與信號源連接的饋電激勵單元和多個寄生單元，多個寄生單元分別設置在可穿戴設備的殼體的不同位置處；

根據信號強度控制切換單元選擇一種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元形成相應的天線輻射體進行信號的收發。

另一方面，本發明還提供了一種可穿戴設備，包括殼體、天線、微處理器和切換單元；

天線包括與信號源相連接的饋電激勵單元和多個寄生單元，多個寄生單元分別設置在殼體的不同位置處；

微處理器連接切換單元，切換單元還分別與主地和多個寄生單元連接，微處理器控制主地與寄生單元相連通；

微處理器能夠檢測天線接收到的信號強度，并根據信號強度控制切換單元選擇一種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元形成相應的天線輻射體進行信號的收發。

本發明的有益效果是：本發明通過設置多個寄生單元，在檢測到天線接收信號的強度惡化時，通過合理的切換邏輯選擇相應的寄生單元，完成天線在不同狀態下的性能切換，從而保證可穿戴設備的天線一直工作在性能最優的狀態；并通過選擇與寄生單元對應的阻抗匹配電路對信號進行阻抗匹配處理，提高天線信號傳輸的穩定性，進一步優化天線性能，保證可穿戴設備使用的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的可穿戴設備的控制方法流程圖；

圖2為本發明實施例提供的可穿戴設備的結構框圖；

圖3為本發明實施例提供的智能手表的整體結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的智能手表的殼體內部結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的智能手表的控制電路示意圖；

圖6為本發明實施例提供的智能手表的控制流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

目前，智能手表越來越向著輕薄、小巧等方向發展，受限于智能手表的體積，在設計智能手表的天線系統時，通常只設計一根天線，一根天線很難兼顧不同佩戴狀態。因此，智能手表設計完成后，天線性能是確定的，在不同的佩戴狀態下天線性能不佳。

針對上述情況，本發明的整體設計思想為：在可穿戴設備中設置天線的多個寄生單元，在檢測到天線接收信號的強度惡化時，通過合理的切換邏輯選擇相應的寄生單元完成天線在不同狀態下的性能切換，選擇最優性能的天線供可穿戴設備的用戶使用。

圖1為本發明實施例提供的可穿戴設備的控制方法流程圖，如圖1所示，該方法包括：

s100，檢測可穿戴設備的天線接收到的信號強度，該天線包括與信號源連接的饋電激勵單元和多個寄生單元，多個寄生單元分別設置在可穿戴設備的殼體的不同位置處。

示例性地，可以由可穿戴設備內置的微處理器中的信號檢測模塊檢測天線接收到射頻信號的強度值，并存儲在可穿戴設備本地的存儲器中；本實施例中可以用rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信號強度指示)表示信號強度。

s110，根據信號強度控制可穿戴設備的切換單元選擇一種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元形成相應的天線輻射體進行信號的收發。

對于步驟s110中提及的“選擇一種寄生單元與主地的連接方式”可以理解為：切換單元選擇一個寄生單元與主地連接，則相應的，所選擇的該寄生單元與饋電激勵單元形成相應的天線輻射體；或者，切換單元選擇多個寄生單元中兩個以上的寄生單元與主地連接，則所選擇的兩個以上的寄生單元與饋電激勵單元形成相應的天線輻射體；或者，切換單元未選擇寄生單元與主地連接，則饋電激勵單元作為天線輻射體進行信號的收發。

示例性地，若本實施例的可穿戴設備中設置三個寄生單元，則切換單元可以選擇三個寄生單元中的任一個寄生單元與主地連接，此時有三種選擇方式；切換單元也可以選擇三個寄生單元中的任兩個寄生單元與主地連接，此時有兩種選擇方式，切換單元還可以選擇這三個寄生單元均與主地連接，此時有一種選擇方式，當然，切換單元還可以不選擇寄生單元與主地連接，此時有一種選擇方式，共可形成八種天線輻射體。

需要說明的是，所形成的多種天線輻射體對應于多種射頻性能，每種天線輻射體適用不同場景，達到定制化的設計天線性能的目的，使得可穿戴設備在各種使用場景下其天線性能最優。

本實施例通過設置多個寄生單元，在檢測到天線接收信號的強度惡化時，通過合理的切換邏輯選擇相應的寄生單元，完成天線在不同狀態下的性能切換，使可穿戴設備的天線一直工作在性能最優的狀態。

本實施例的各步驟可由可穿戴設備的微處理器執行。

本實施例為每種天線輻射體設置對應的阻抗匹配電路，以進一步提高天線的工作性能。

具體的，本實施例的可穿戴設備包括多個阻抗匹配電路，一個阻抗匹配電路對應于一種寄生單元與主地的連接方式，即一個阻抗匹配電路對應于一種天線輻射體；相應的，圖1中的方法還包括：在切換單元選擇一種寄生單元與主地的連接方式時，控制切換單元選擇對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間，對接收到的信號或待發射的信號進行阻抗匹配處理。

本實施例切換單元的切換邏輯不但包括寄生單元的切換選擇，還包括阻抗匹配電路的切換選擇，使得不同的天線輻射體對應不同的阻抗匹配電路，從而得到最優的天線性能。

在本實施例的一個實現方案中，通過下述方法控制切換單元選擇對應的寄生單元與主地連接：

實時檢測天線接收到的信號強度，比較當前信號強度與基準信號強度之間的差值；在當前信號強度與基準信號強度之間的差值達到設定閾值時，按照設定的控制策略控制切換單元選擇一種寄生單元與主地的連接方式。

示例性地，當接收信號的強度惡化5db時，按照以下控制策略控制切換單元選擇對應的寄生單元與主地連接：

設定切換單元選擇寄生單元與主地的連接方式的選擇順序，其中當前的天線輻射體為第一種天線輻射體，對應第一種寄生單元與主地的連接方式；

在當前信號強度與基準信號強度之間的差值達到設定閾值(如上述的5db)時，根據選擇順序控制切換單元選擇第二種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元形成第二種天線輻射體，同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間；

檢測第二種天線輻射體接收到的信號強度，并與基準信號強度進行比較，若小于基準信號強度，則控制切換單元選擇第三種寄生單元與主地的連接方式，并同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間；若不小于基準信號強度，

判斷切換單元的選擇次數是否達到設定值，若未達到設定值，則利用第二種天線輻射體接收到的信號強度更新基準信號強度，并控制切換單元選擇第三種寄生單元與主地的連接方式，同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間；若達到設定值，則繼續以第二種天線輻射體進行信號的收發，并檢測該第二種天線輻射體接收到的信號強度。

其中，切換單元的選擇次數對應的設定值與可形成的天線輻射體的種類數有關，該設定值能夠保證切換單元將每種寄生單元與主地的連接方式都能夠被選擇到。若可穿戴設備能夠形成八種天線輻射體，則切換單元的選擇次數對應的設定值為七。

與前述可穿戴設備的控制方法的實施例相對應，本發明還提供了可穿戴設備的實施例。

圖2為本發明實施例提供的可穿戴設備的結構框圖，圖3為本發明實施例提供的智能手表的整體結構示意圖,圖4為本發明實施例提供的智能手表的殼體內部結構示意圖。

如圖2-4所示，該可穿戴設備，包括：殼體1、天線、微處理器3和切換單元4；

天線包括與信號源7連接的饋電激勵單元21和多個寄生單元，參考圖2中的第一寄生單元、第二寄生單元和第n寄生單元，n為大于2的自然數，多個寄生單元分別設置在殼體1的不同位置處；

微處理器3連接切換單元4，切換單元4還分別與主地和多個寄生單元連接，微處理器3控制主地與寄生單元相連通；

微處理器3能夠檢測天線接收到的信號強度，并根據信號強度控制切換單元4選擇一種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元21形成相應的天線輻射體進行信號的收發。

實際應用中，可利用微處理器中的信號檢測模塊檢測天線接收到射頻信號的強度值，并存儲在可穿戴設備本地的存儲器中；本實施例中可以用rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信號強度指示)表示信號強度。

其中，微處理器3控制切換單元4選擇寄生單元與主地的連接方式的說明可參見方法實施例步驟s110的相關說明，在此不再贅述。

需要說明的是，所形成的多種天線輻射體對應于多種射頻性能，每種天線輻射體適用不同場景，從而達到定制化的設計天線性能的目的，使得可穿戴設備在各種使用場景下其天線性能最優。

本實施例通過在可穿戴設備的殼體的不同位置設置多個寄生單元，在微處理器檢測到天線接收信號的強度惡化時，通過合理的切換邏輯選擇相應的寄生單元，完成天線在不同狀態下的性能切換，使可穿戴設備的天線一直工作在性能最優的狀態。

本實施例為每種天線輻射設置對應的阻抗匹配電路，以進一步提高天線的工作性能。

在本實施例的一個實現方案中，該可穿戴設備還包括多個阻抗匹配電路，一個阻抗匹配電路對應于一種寄生單元與主地的連接方式，多個阻抗匹配電路分別與饋電激勵單元的饋電點連接；切換單元4在微處理器3的控制下可與相應的阻抗匹配電路連接；

微處理器3在控制切換單元4選擇一種寄生單元與主地的連接方式時，同時控制切換單元4選擇對應的阻抗匹配電路與信號源連接，對接收到的信號或待發射的信號進行阻抗匹配處理。

實際應用中，微處理器3實時檢測天線接收到的信號強度，比較當前信號強度與基準信號強度之間的差值；在當前信號強度與基準信號強度之間的差值達到設定閾值時，按照設定的控制策略控制切換單元4選擇一種寄生單元與主地的連接方式。

示例性地，微處理器3設定切換單元選擇寄生單元與主地的連接方式的選擇順序，其中當前的天線輻射體為第一種天線輻射體，對應第一種寄生單元與主地的連接方式；在當前信號強度與基準信號強度之間的差值達到設定閾值時，根據選擇順序控制切換單元4選擇第二種寄生單元與主地的連接方式，使所選擇的連接方式對應的寄生單元與饋電激勵單元21形成第二種天線輻射體，同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元21的饋電點和信號源7之間；檢測第二種天線輻射體接收到的信號強度，并與基準信號強度進行比較，若小于基準信號強度，則控制切換單元4選擇第三種寄生單元與主地的連接方式，并同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元21的饋電點和信號源7之間；若不小于基準信號強度，判斷切換單元4的選擇次數是否達到設定值，若未達到設定值，則利用第二種天線輻射體接收到的信號強度更新基準信號強度，并控制切換單元4選擇第三種寄生單元與主地的連接方式，同時控制對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元21的饋電點和信號源7之間；若達到設定值，則繼續以第二種天線輻射體進行信號的收發，并檢測該第二種天線輻射體接收到的信號強度。

示例性的，切換單元4包括第一開關，該第一開關包括第一控制端、第一接地端和多個第一輸出端；第一控制端與微處理器3連接，第一接地端與主地連接，每個第一輸出端對應連接一個寄生單元22；微處理器3控制第一開關的接地端與相應的第一輸出端口連接，實現相應的寄生單元與主地的連接。

切換單元4還包括第二開關，該第二開關包括第二控制端、第二信號端和多個第二輸出端；第二控制端與微處理器3連接，第二信號端連接信號端，每個第二輸出端與相應的阻抗匹配電路連接；微處理器3控制第二開關的第二信號端與相應的第二輸出端連接，實現相應的阻抗匹配電路與信號源的連接。其中，第一開關和第二開關集成在一起，或者獨立封裝。

優選地，天線包括第一寄生單元和第二寄生單元，第一寄生單元設置在殼體外側，第二寄生單元設置在殼體內側。示例性地，如圖4所示，第一寄生單元為環繞安裝在可穿戴設備顯示屏周圍的環狀結構，此時第一寄生單元可以為殼體的一部分，也可以為組裝到殼體上的分離部件；第二寄生單元為安裝在微處理器電路板的邊角位置處，且遠離顯示屏的l型結構。

本發明可穿戴設備實施例的各單元的具體工作方式可以參見本發明可穿戴設備的控制方法實施例，在此不再贅述。

為便于理解本發明對可穿戴設備的控制過程，下面以對智能手表的控制為例進行說明。應理解的是，不發明的可穿戴設備也可以為智能手環，智能眼鏡等可穿戴設備，并不僅限于智能手表。

理論上寄生單元為天線的一部分，合理地切換寄生單元形成不同的天線輻射體，天線性能就有可能得到提升，多個寄生單元提供了提升天線性能的可能，因此在實際應用中可以設置多個寄生單元。受限可穿戴設備的體積，優選地設置1～5個寄生單元，本實施例以設置兩個寄生單元為例。

假設本實施例的智能手表共設置兩個寄生單元，參考圖3和圖4，第一寄生單元221為環繞智能手表顯示屏的環狀結構，第二寄生單元222為設置在殼體1內部的l型結構，其中第一寄生單元221通過第一接地點223可控地與主地連接，第二寄生單元222通過第二接地點224可控地與主地連接；饋電激勵單元21設置在殼體1內部，其饋電點211與四種阻抗匹配電路連接。

由于本實施例共設置了兩個寄生單元，則可形成四種天線輻射體，相應的，本實施例設置四種阻抗匹配電路，每種阻抗匹配電路對應于一種天線輻射體。其中，圖5中示出的四種阻抗匹配電路均為由電阻和電容構成的π型結構，每種阻抗匹配電路的電阻值和電容值可能互不相同。顯然，在實際應用中，可根據需要設計每種阻抗匹配電路的電路結構，即每種阻抗匹配電路的元器件種類、元器件參數、元器件間的連接方式可根據需要進行設計，本實施例不做任何限制。

為便于描述，在天線輻射體僅由饋電激勵單元21構成時，此時的天線輻射體對應第一阻抗匹配電路51，標記此時的天線輻射體對應于切換單元的選擇方式1(即選擇第一種寄生單元與主地的連接方式)；在天線輻射體由饋電激勵單元21和第一寄生單元221構成時，此時的天線輻射體對應第二阻抗匹配電路52，標記此時的天線輻射體對應于選擇方式2(即選擇第二種寄生單元與主地的連接方式)；在天線輻射體由饋電激勵單元21和第二寄生單元222構成時，此時的天線輻射體對應第三阻抗匹配電路53，標記此時的天線輻射體對應于選擇方式3(即選擇第三種寄生單元與主地的連接方式)；在天線輻射體由饋電激勵單元21，第一寄生單元221和第二寄生單元222構成時，此時的天線輻射體對應第四阻抗匹配電路54，標記此時的天線輻射體對應于選擇方式4(即選擇第四種寄生單元與主地的連接方式)。

需要說明的是，圖3和圖4只是示例性示出各寄生單元，饋電激勵單元的形狀和位置，本發明各寄生單元的大小、形狀、與饋電激勵單元的距離等結構特征需要在設計天線時，根據天線的性能做具體調試。

示例性的，選擇方式1對應的天線輻射體的射頻性能適用于自由空間模式，即在自由空間模式下設計饋電激勵單元21和第一阻抗匹配電路51；選擇方式2～4則分別對應不同的使用場合，綜合各種使用場合對天線輻射體的射頻性能的要求設計第一寄生單元221、第二寄生單元222第二阻抗匹配電路52、第三阻抗匹配電路53和第四阻抗匹配電路54。如設計選擇方式2對應于智能手表的手戴模式，選擇方式3對應于智能手表的手戴且由另一只手操作顯示屏的模式，選擇方式4對應于智能手表的其他常用模式。

如圖4和5所示，切換單元4包括第一開關41和第二開關42，第一開關41的第一控制端與微處理器3連接，第一接地端與主地連接，一個第一輸出端連接第一寄生單元221的第一接地點223，另一個第一輸出端連接第二寄生單元222的第二接地點224；第二開關42的第二控制端與微處理器3連接，第二信號端連接信號源7，其四個第二輸出端分別與第一阻抗匹配電路51、第二阻抗匹配電路52、第三阻抗匹配電路53和第四阻抗匹配電路54連接，第一阻抗匹配電路51、第二阻抗匹配電路52、第三阻抗匹配電路53和第四阻抗匹配電路54均連接饋電激勵單元21的饋電點211。

基于上述描述，假設切換單元4，即第一開關41和第二開關42的開關邏輯如下表所示：

上表中，微處理器3生成的控制命令由兩字節構成，com1表示第一字節值，com2表示第二字節值，兩個字節可組合形成四種命令內容。當然，在實際應用中，可以用其他方式表示控制名，上表僅做參考。其中，微處理器3發送給第一開關41和第二開關42的命令可以相同，也可以不同。

假設當前智能手表的天線工作在選擇方式1下，即第一種天線輻射體僅由饋電激勵單元21構成，第一開關41未將第一寄生單元221和第二寄生單元222與主地接通，而第二開關42將信號源7與第一阻抗匹配電路51接通；微處理器3設定的切換單元選擇寄生單元與主地的連接方式的選擇順序為：選擇方式2，選擇方式3和選擇方式4。此時，智能手表的微處理器3按照圖6所示的控制方式控制智能手表。

如圖6所示，智能手表的控制過程如下：

s600，微處理器檢測接收信號的強度值。

即利用由饋電激勵單元21構成的第一種天線輻射體接收信號，檢測該接收信號的強度值，假設該接收信號的強度值為rssi1。

s601，判斷接收信號的強度值是否惡化，若未惡化，執行步驟s602，否惡化，則執行步驟s603。

即判斷接收信號的強度值rssi1與基準信號強度值rssiref的差值△rssi是否達到設定閾值，如△rssi是否大于5db，若大于執行步驟s603，否則執行步驟s602。

s602，微處理器控制天線繼續當前的天線輻射體接收信號，并返回步驟s600，使微處理器檢測下一時刻接收信號的強度值。

s603，微處理器控制第一開關選擇下一種寄生單元與主地連接，同時控制第二開關選擇對應的阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間，并執行步驟s604。

假設此前微處理器控制第一開關選擇未選擇第一寄生單元和第二寄生單元與主地連接，則微處理器此時需控制第一開關選擇第一寄生單元與主地連接，并控制第二開關選擇第二阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間。

s604，微處理器檢測新形成的天線輻射體接收信號的強度值rssi2，并執行步驟s605。

即微處理器檢測形成的第二種天線輻射體接收信號的強度值rssi2。

s605，判斷接收信號的強度值rssi2是否大于接收信號的強度值rssi1，若大于，則執行步驟s606，否則執行步驟s603，使微處理器控制第一開關斷開第一寄生單元與主地的連接，并選擇第二寄生單元與主地連接，同時控制第二開關選擇第三阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間。

s606，判斷切換單元的選擇次數是否達到三次，若達到，則執行步驟s602，繼續以饋電激勵單元和第一寄生單元形成的天線輻射體接收信號；否則，執行步驟s607。

判斷切換單元的選擇次數是否達到三次，可以理解為判斷第一開關或第二開關的控制次數是否達到三次。

s607，利用接收信號的強度值rssi2更新基準信號強度值rssiref，并返回步驟s603，使微處理器控制第一開關斷開第一寄生單元與主地的連接，并選擇第二寄生單元與主地連接，同時控制第二開關選擇第三阻抗匹配電路連接在饋電激勵單元的饋電點和信號源之間。

由上，基于步驟s600～s607實現了微處理器對智能手表的控制，使智能手表的天線一直以最優性能工作。

為了便于清楚描述本發明實施例的技術方案，在發明的實施例中，采用了“第一”、“第二”等字樣對功能和作用基本相同的相同項或相似項進行區分，本領域技術人員可以理解“第一”、“第二”等字樣并不對數量和執行次序進行限定。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，在本發明的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行其他的改進或變形。本領域技術人員應該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發明的目的，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。