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1. CN106415427 - Wearable wireless electronic devices and methods of providing communications via wearable wireless electronic devices

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可穿戴无线电子装置和提供通信的方法


技术领域
本发明构思总体上涉及通信领域,更具体地,涉及天线以及包含所述天线的无线电子装置。
背景技术
无线电子装置之间的无线通信可受到人体削弱。例如,当一些无线电子装置与人的手或脸联接时,这种联接可能由于削弱发送和/或接收质量而损害通信。因此,一些无线电子装置被设计为减小或补偿人体对无线通信的影响。此外,在空中提供无线通信可消耗无线电子装置的可观的电量,并且可能具有安全漏洞。
发明内容
本发明构思的各种实施方式包括一种可穿戴第一无线电子装置。该可穿戴第一无线电子装置可包括用户可穿戴发送器。该用户可穿戴发送器可包括彼此间隔开的第一电极和第二电极。当用户可穿戴发送器被用户穿戴时,所述第一电极和第二电极可分别包括第一弯曲部分和第二弯曲部分。此外,所述第一电极和第二电极可被配置为当用户可穿戴发送器被用户穿戴时经由第一弯曲部分和第二弯曲部分通过用户的人体向在用户的人体上或者与用户的人体相邻的第二无线电子装置发送通信。
在各种实施方式中,所述第一电极和第二电极可被配置为通过将电场施加在用户的人体上来通过用户的人体发送通信。在一些实施方式中,所述第一电极和第二电极可被配置为施加电场以使得当用户可穿戴发送器被用户穿戴在用户的人体的肢体上时,电场沿着肢体的长度延伸。此外,用户的人体的肢体可沿着肢体的长度提供传输介质以用于从用户可穿戴发送器到第二无线电子装置的通信。
在各种实施方式中,所述第一电极和第二电极可分别是第一部分金属环和第二部分金属环。所述第一部分金属环和第二部分金属环可被配置为当用户可穿戴发送器被用户穿戴时围绕用户的人体的肢体的外周的大部分延伸。另选地,所述第一电极和第二电极可分别是第一金属环和第二金属环,当用户可穿戴发送器被用户穿戴时,所述第一金属环和第二金属环围绕用户的人体的肢体的外周连续地延伸。
根据各种实施方式,所述用户可穿戴发送器可包括导电板(例如,PCB的接地平面)。所述第一电极和第二电极可被配置为电联接至所述导电板。所述第一电极和第二电极可分别具有第一宽度和第二宽度,所述第一宽度和第二宽度可选地可窄于导电板的第三宽度。此外,所述第一电极可电短接至导电板,所述第二电极可经由天线馈线连接至导电板。在一些实施方式中,可穿戴无线电子装置可包括匹配网络,该匹配网络在所述导电板上并且联接至第一电极和第二电极中的至少一个。
在各种实施方式中,所述导电板可介于第一电极与第二电极之间。在一些实施方式中,所述导电板、第一电极和第二电极可分别包括基本上共面的第一表面、第二表面和第三表面。此外,所述第一电极的一部分可紧邻所述导电板并且电短接至所述导电板,所述第二电极的一部分可与所述导电板间隔开并且经由天线馈线连接至所述导电板。
根据各种实施方式,所述第一电极和第二电极被配置为通过穿戴着用户可穿戴发送器的用户的人体向第二无线电子装置发送的通信可以是使用约100.0千赫至100.0 兆赫之间的频率的体联接通信。在一些实施方式中,所述可穿戴第一无线电子装置可包括处理器,该处理器被配置为测量通过用户的人体的通信通道,并且响应于测量到用户的人体的通信通道,对第一电极和第二电极被配置为通过用户的人体发送的通信的调制进行控制。此外,可穿戴无线电子装置可包括收发器电路,该收发器电路在所述导电板上并且被配置为将所述导电板电联接至第一电极和第二电极以发送通信。
根据各种实施方式,可穿戴第一无线电子装置可包括用户可穿戴发送器,该用户可穿戴发送器包括彼此间隔开的第一电极和第二电极。所述第一电极和第二电极可被配置为当用户可穿戴发送器被用户穿戴在用户的人体的肢体上时围绕该肢体的外周的至少大部分延伸。此外,所述第一电极和第二电极可被配置为通过用户的人体所提供的传输介质向在用户的人体上或者与用户的人体相邻的第二无线电子装置发送通信。
在各种实施方式中,所述用户可穿戴发送器可包括导电表面。所述第一电极和第二电极可被配置为电联接至该导电表面。所述导电表面可以是导电板,第二无线电子装置可以是移动电话,第一电极可电短接至所述导电板,第二电极可经由天线馈线连接至所述导电板。此外,所述第一电极和第二电极被配置为通过穿戴着用户可穿戴发送器的用户的人体所提供的传输介质向移动电话发送的通信可以是使用约100.0千赫至100.0兆赫之间的频率的体联接通信。
可提供根据各种实施方式的、在可穿戴第一无线电子装置与第二无线电子装置之间提供体联接通信的方法。该方法可包括:当可穿戴第一无线电子装置的用户可穿戴发送器被用户穿戴时,从所述用户可穿戴发送器的第一电极和第二电极通过用户的人体向在用户的人体上或者与用户的人体相邻的第二无线电子装置发送体联接通信。当用户可穿戴发送器被用户穿戴在用户的人体的肢体上时,所述第一电极和第二电极可围绕该肢体的外周的至少大部分延伸。此外,所述第一电极和第二电极可彼此间隔开。
在各种实施方式中,所述用户可穿戴发送器可包括导电表面。所述第一电极和第二电极可被配置为电联接至该导电表面。该导电表面可以是导电板,所述第一电极可电短接至所述导电板,所述第二电极可经由天线馈线连接至所述导电板,并且发送所述体联接通信可包括利用约100.0千赫至100.0兆赫之间的频率通过穿戴着用户可穿戴发送器的用户的人体所提供的传输介质向第二无线电子装置发送体联接通信。此外,所述第二无线电子装置可以是移动电话,用户穿戴着用户可穿戴发送器的所述肢体可以是用户的手臂,所述移动电话可被连接至用户的所述手臂的手持握,并且发送体联接通信可包括通过用户穿戴着用户可穿戴发送器的手臂向连接至所述手臂的手所持握的移动电话发送体联接通信。
对于本领域技术人员而言,通过研究以下附图和详细描述,根据本发明构思的实施方式的其它装置和/或系统将显而易见或变得显而易见。所有这些附加装置和/或系统旨在被包括在本说明书内,在本发明构思的范围内,并且通过所附权利要求书保护。此外,本文所公开的所有实施方式旨在可单独地实现或者按照任何方式和/或组合来组合。
附图说明
[图1]图1是根据本发明构思的各种实施方式的可通过人类用户的身体彼此通信的可穿戴无线电子装置和另一无线电子装置的示意图。
[图2]图2示出根据本发明构思的各种实施方式的可穿戴无线电子装置的发送器的示图。
[图3]图3示出根据本发明构思的各种实施方式的可在可穿戴无线电子装置的发送器的导电材料上/与之集成的部件/电路的示图。
[图4]图4示出根据本发明构思的各种实施方式的第一电极和第二电极包括与导电材料的表面共面的相应表面的发送器的示图。
[图5]图5示出根据本发明构思的各种实施方式的在可穿戴无线电子装置与所述另一无线电子装置之间提供体联接通信的操作的流程图。
[图6]图6示出根据本发明构思的各种实施方式的由所述另一无线电子装置接收的体联接通信信号的电压的曲线图。
[图7A]图7A示出根据本发明构思的各种实施方式的参照图6描述的不同发送器的结构。
[图7B]图7B示出根据本发明构思的各种实施方式的参照图6描述的不同发送器的结构。
[图7C]图7C示出根据本发明构思的各种实施方式的参照图6描述的不同发送器的结构。
[图8A]图8A示出根据本发明构思的各种实施方式的参照图6描述的不同发送器的S参数。
[图8B]图8B示出根据本发明构思的各种实施方式的参照图6描述的不同发送器的S参数。
[图9A]图9A示出根据本发明构思的各种实施方式的当接触面积减小时双环电极发送器和差分电极发送器的曲线图。
[图9B]图9B示出根据本发明构思的各种实施方式的当接触面积减小时双环电极发送器和差分电极发送器的曲线图。
[图10]图10示出根据本发明构思的各种实施方式的平面双环电极以及参照图6描述的双环电极的曲线图。
[图11A]图11A示出根据本发明构思的各种实施方式的当可穿戴无线电子装置包括匹配网络时由所述另一无线电子装置接收的体联接通信信号的S参数和电压的曲线图。
[图11B]图11B示出根据本发明构思的各种实施方式的当可穿戴无线电子装置包括匹配网络时由所述另一无线电子装置接收的体联接通信信号的S参数和电压的曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述本发明构思,附图中示出了本发明构思的实施方式。然而,本申请不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反,提供这些实施方式以使得本公开将彻底和完整,并且向本领域技术人员充分传达实施方式的范围。相似的标号始终指代相似的元件。
本文所使用的术语仅是用来描述特定实施方式,并非旨在限制实施方式。如本文所用,除非上下文另外清楚地指示,否则单数形式旨在也包括复数形式。还将理解,术语“包括”当在本文中使用时表明存在所述的特征、步骤、操作、元件和/或部件,但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
将理解,当元件被称为“联接到”、“连接到”、或“响应于”另一元件时,它可直接联接到、连接到、或响应于所述另一元件,或者也可存在中间元件。相反,当元件被称为“直接联接到”、“直接连接到”、或“直接响应于”另一元件时,不存在中间元件。如本文所用,术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何及所有组合。
为了易于描述,本文中可使用诸如“上面”、“下面”、“上”、“下”等的空间相对术语来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解,除了图中所描绘的取向之外,空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如,如果图中的装置翻转,则被描述为在其它元件或特征“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此,术语“下面”可涵盖上面和下面两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向),并且本文所使用的空间相对描述也要相应解释。为了简明和/或清晰,可不详细描述熟知功能或构造。
将理解,尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件与另一元件。因此,在不脱离本发明实施方式的教导的情况下,第一元件也可称为第二元件。
除非另外定义,否则本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有这些实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还将理解诸如常用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义,并且将不从理想化或过于形式化的意义上解释,除非本文中明确地如此定义。此外,如本文所述,术语“约”表示所说的数或值可最多变化+/-25%。
尽管一些通信可通过人体而非在空中提供,通过人体的这些通信可能相对弱且不可靠。然而,本文所述的可穿戴无线电子装置的各种实施方式可通过使用包括电极的发送器来改进体内通信的性能,所述电极至少部分地围绕身体的手臂延伸。该发送器因此可增大电极与身体之间的接触面积,这可增大从可穿戴无线电子装置的发送器发送至由用户持握或者另行在用户的身体上或非常靠近用户的身体的另一无线电子装置的信号的电压。
现在参照图1,示意图示出了根据本发明构思的各种实施方式的可通过人类用户110的身体彼此通信的可穿戴无线电子装置100和另一无线电子装置120。用户110 是可穿戴无线电子装置100和所述另一无线电子装置120二者的用户。可穿戴无线电子装置100可以是腕带、手表(例如,智能手表)或者臂带,其包括被配置为通过用户110的身体向另一无线电子装置120提供通信的发送器130(例如,天线发送器)。具体地,当可穿戴无线电子装置100被用户110穿戴时并且当另一无线电子装置120 在用户110的身体上或邻近用户110的身体时,发送器130被配置为通过用户110的身体向另一无线电子装置120提供通信。例如,可穿戴无线电子装置100可部分地或完全地缠绕在用户110的肢体上或者以其它方式附着到用户110,而另一无线电子装置120可同时被用户110的手持握或者在用户110所穿的衣服的口袋中。
在一些实施方式中,另一无线电子装置120可以是移动电话、平板计算机或者任何其它无线电子装置,其被配置为通过用户110的身体从可穿戴无线电子装置100接收通信。例如,另一无线电子装置120可以是被用户110持握或者在用户110的裤袋中的移动电话。作为示例,如图1所示,当可穿戴无线电子装置100是用户110穿戴在与正持握移动电话的手相邻的手腕上的腕带(或手表)时,移动电话可与可穿戴无线电子装置100分离开约220.0毫米(mm)。此外,如果移动电话与用户110的身体分离远超过裤袋(例如,如果用户110将移动电话放在附近的桌子上),则移动电话可能无法接收到通过用户110的身体的通信。
现在参照图2,根据本发明构思的各种实施方式提供可穿戴无线电子装置100的发送器130的示图。具体地,发送器130可包括导电材料131,导电材料131在本文中可被称作接地平面、导电表面、导电层、导电片或导电板。发送器130还可包括彼此间隔开(例如,水平间隔开)的第一电极132和第二电极133。第一电极132和第二电极133的相应顶表面可共面。此外,第一电极132和第二电极133的相应底表面可共面。导电材料131可与第一电极132和第二电极133交叠(例如,可与之垂直地间隔开)。具体地,第一电极132和第二电极133与交叠的导电材料131之间可具有距离d,其可包括间隙(例如,气隙或者其它类型的空隙)或者介电材料。例如,距离d可为约10.0mm。
可穿戴无线电子装置100的发送器130的第一电极132和第二电极133可被配置为电联接至导电材料131。例如,第一电极132和第二电极133可被布置/设置为使得当电压被施加到发送器130(例如,施加到导电材料131和/或通过导电材料131施加) 时,第一电极132和第二电极133提供可被施加于用户110的身体上的电场。处理器电路(例如,图3所示的处理器163)和/或可穿戴无线电子装置100的其它电路可用于向发送器130施加电压。此外,由于发送器130可被用户110穿戴在腕带、手表或臂带中,所以发送器130可被称作用户可穿戴发送器。
第一电极132和第二电极133的部分可弯曲以使得第一电极132和第二电极133 部分地或完全地缠绕在用户110的身体的肢体上。例如,第一电极132和第二电极 133可各自具有一个或更多个弯曲(例如,刚性弯曲/弯折或者其它非平面部分),而不管用户110是否正穿戴着无线电子装置100。另外地或另选地,第一电极132和第二电极133可包括柔性材料以使得第一电极132和第二电极133与用户110的身体的肢体的形状相吻合。换言之,第一电极132和第二电极133可在其预先存在的弯曲部分处固有地弯曲,和/或可在可穿戴无线电子装置100被用户110穿戴时在其柔性部分处弯曲。因此,通过第一电极132和第二电极133的预先存在的弯曲部分和/或通过第一电极132和第二电极133的柔性部分,第一电极132和第二电极133被配置为当可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的身体的肢体上时具有弯曲部分。
第一电极132和第二电极133可各自为导电板。例如,在一些实施方式中,导电材料131与第一电极132和第二电极133可各自为金属板。然而,当可穿戴无线电子装置100被用户110穿戴时,第一电极132和第二电极133的金属板可各自包括一个或更多个非平面(例如,弯曲/弯折)部分。另一方面,导电材料131的金属板基本上为平面的和/或不延伸以缠绕在用户110的身体的肢体的超过一侧(例如,顶侧或底侧)上。具体地,导电材料131的长度l 1 可短于第一电极132和第二电极133中的任一个的相应长度l 2 、l 3 。作为示例,第一电极132和第二电极133可各自比导电材料131长至少25%。在一些实施方式中,第一电极132和第二电极133可各自比导电材料131长至少50%。此外,当可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的身体的肢体上时,如果第一电极132和第二电极133围绕用户110的身体的肢体连续地延伸,则第一电极132和第二电极133可各自为导电材料131的长度l 1 的至少两倍。
发送器130可通过将电场施加于身体上来通过用户110的身体发送通信。具体地,第一电极132和第二电极133可被配置为通过将电场施加于身体上来通过用户110的身体发送通信。此外,第一电极132和第二电极133可被配置为施加电场以使得电场沿着用户110的身体的肢体的长度(例如,在宽度w 1 -w 3 的方向上)延伸,而不是仅仅正交地(例如,在距离d的方向上)将电场辐射至穿戴有可穿戴无线电子装置100 的肢体的表面。具体地,用户110的肢体沿着肢体的长度提供传输介质以用于从发送器130至另一无线电子装置120的通信。具体地,用户110的身体中的/用户110的身体的导电流体、组织(例如,血管、内部组织、皮肤等)可用作通信通道。此外,第一电极132和第二电极133的结构可通过施加沿着肢体的长度延伸(例如,与肢体平行延伸,而不是仅仅垂直于肢体)的电场来改进经由肢体的通信的传输。
如本文所述,第一电极132和第二电极133的相应长度l 2 、l 3 可比导电材料131 的长度l 1 长。具体地,第一电极132和第二电极133可延伸以提供围绕用户110的肢体的相应部分金属环。例如,当可穿戴无线电子装置100被用户110穿戴在肢体上(例如,穿戴在用户110的手臂的手腕或其它部位上)时,第一电极132和第二电极133 可围绕用户110的肢体的外周的大部分延伸。此外,在一些实施方式中,当可穿戴无线电子装置100被用户110穿戴在肢体上时,第一电极132和第二电极133可提供围绕用户110的肢体的外周连续地延伸的相应第一金属环和第二金属环。
仍参照图2,第一电极132和第二电极133的相应宽度w 2 和w 3 可比导电材料131 的宽度w 1 窄。此外,第一电极132和第二电极133中的一个可电短接至导电材料131,而第一电极132和第二电极133中的另一个可经由天线馈线134连接至导电材料131。将第一电极132和第二电极133中的一个电短接至导电材料131可有助于将电场施加到用户110的身体上,而非向空中辐射。
尽管图2中将导电材料131的宽度w 1 示出为比导电材料131的长度l 1 长的距离,在一些实施方式中,导电材料131的宽度w 1 可以是比导电材料131的长度l 1 短的距离。例如,导电材料131的宽度w 1 可为约30.0mm,导电材料131的长度l 1 可为约 80.0mm。
现在参照图3,根据本发明构思的各种实施方式,各种部件/电路可在导电材料131上/与导电材料131集成。例如,可穿戴无线电子装置100可包括匹配网络161,匹配网络161在导电材料131上并且联接至第一电极132和第二电极133中的至少一个。作为示例,匹配网络161可包括电容器和电感器。
仍参照图3,收发器电路162可在可穿戴无线电子装置100的导电材料131上。在一些实施方式中,收发器电路162和/或匹配网络161可在包括/提供导电材料131 的印刷电路板(PCB)160上。换言之,导电材料131可以是PCB 160的接地平面。
收发器电路162可被配置为将导电材料131电联接至第一电极132和第二电极 133以发送BCC信号。例如,收发器电路162的发送器部分在与可穿戴无线电子装置100的处理器163的工作协作中可将可穿戴无线电子装置100要发送的信息转换为适合于向所述另一无线电子装置120的通信的电磁信号。此外,收发器电路162可经由天线馈线134将信号供应给可穿戴无线电子装置100的发送器130。可选地,收发器电路162(或者单独的收发器电路)的接收器部分可将(在一些实施方式中)可由可穿戴无线电子装置100从另一无线电子装置120接收到的电磁信号解调,以按照可穿戴无线电子装置100的处理器163可理解的格式提供包含在信号中的信息。收发器电路162可包括放大器。此外,在一些实施方式中,处理器163可被配置为测量用户 110的身体中的/穿过用户110的身体的通信通道(例如,测量信号质量等),并且响应地控制由发送器130提供的通信的调制(例如,发送功率的调制等)
现在参照图4,根据本发明构思的各种实施方式,导电材料131/PCB 160可介于第一电极132与第二电极133之间,而非与第一电极132和第二电极133垂直地间隔开并且与第一电极132和第二电极133交叠。例如,导电材料131、第一电极132和第二电极133的相应顶表面和/或底表面可基本上共面。此外,如本文所述,第一电极132和第二电极133中的一个的一部分可电短接至导电材料131,而第一电极132 和第二电极133中的另一个可经由天线馈线134连接至导电材料131。在一些实施方式中,第一电极132和第二电极133中的一个的电短接至导电材料131的部分可比第一电极132和第二电极133中的另一个更靠近导电材料131(例如,紧邻导电材料 131)。具体地,第一电极132和第二电极133中的另一个可与导电材料131间隔开以在它们之间提供用于天线馈线134的空间。
由可穿戴无线电子装置100的发送器130提供的通信可以是体联接通信(例如,旨在用于/被约束为体内的导电通路的通信)。体联接通信(BCC:Body CouplingCommunication)传输通过人体发送数据。换言之,与蓝牙、Wi-Fi、蜂窝、近场通信 (NFC)或射频识别(RFID)传输相比,很少或没有BCC传输的数据会从发送器130 通过空中发送(或者从身体辐射以通过空中发送)。因此,与主要或仅仅通过空中的传输相比,使用通过用户110的身体的BCC传输可提高所发送的信息的安全性(例如,通过防御第三方装置的拦截)。
此外,与主要或仅仅通过空中的传输相比,BCC传输可降低可穿戴无线电子装置100和另一无线电子装置120的功耗。因此,BCC技术可有利于经由可穿戴装置 (例如,可穿戴无线电子装置100)的体内通信。
具体地,可穿戴无线电子装置100的发送器130可被配置为利用BCC技术通过用户110的身体发送通信。具体地,发送器130的第一电极132和第二电极133可被配置为通过穿戴着可穿戴无线电子装置100的用户110的身体向另一无线电子装置 120发送非蓝牙、非Wi-Fi、非蜂窝、非NFC和/或非RFID通信。作为示例,发送器 130的第一电极132和第二电极133可被配置为使用约100.0千赫(kHz)至100.0兆赫(MHz)之间的频率来通过用户110的身体发送通信。例如,约10.0-20.0MHz的 BCC信号可在用户110的身体所提供的通道中提供良好控制的通信链路,使得从身体辐射极少信号或不辐射信号。
利用BCC传输发送的数据可以是通过可穿戴无线电子装置100确定/测量的用户110的健身/健康数据,但不限于这些健身健康数据。例如,所述数据可以是可由另一无线电子装置120接收并且随后被存储在另一无线电子装置120中、被转发给另一无线电子装置或服务器/云、和/或经由另一无线电子装置120的用户接口被呈现给用户 110的任何类型的数据。此外,可穿戴无线电子装置100可包括可检测/提供关于用户 110的身体的信息和/或关于用户110的身体外部的装置/环境的信息的各种类型的传感器当中的一个或更多个。
在一些实施方式中,可穿戴无线电子装置100可发送BCC信号以向另一无线电子装置120(和/或向用户110的身体上的附加无线电子装置)暴露它自己。因此, BCC信号可由用户110的身体上的装置用来相互识别。在利用BCC信号识别彼此之后,装置可建立空中的无线通信。例如,在另一无线电子装置120基于可穿戴无线电子装置100所发送的BCC信号识别可穿戴无线电子装置100之后,另一无线电子装置120和可穿戴无线电子装置100可利用蓝牙、Wi-Fi等来建立通信。在空中建立起无线通信之前使用BCC信号,可降低另一无线电子装置120和可穿戴无线电子装置 100的功耗。此外,不管在另一无线电子装置120与可穿戴无线电子装置100之间是否在空中建立无线通信之前使用BCC信号或者是否仅仅使用BCC信号来发送数据而根本不使用蓝牙、Wi-Fi等,使用BCC信号可比使用空中的无线通信更安全。
现在参照图5,流程图示出根据本发明构思的各种实施方式的在可穿戴无线电子装置100与无线电子装置120之间提供体联接通信的操作。具体地,所述操作可包括当用户可穿戴发送器130被用户110穿戴时从可穿戴无线电子装置100的用户可穿戴发送器130的第一电极132和第二电极133通过用户110的身体向另一无线电子装置 120发送(框510)体联接通信,另一无线电子装置120在用户110的身体上或者与用户110的身体相邻(例如,距身体不远于裤袋)。然而,如果在用户可穿戴发送器 130被用户110穿戴时另一无线电子装置120不在用户110的身体上或者不与用户110 的身体相邻,则可穿戴无线电子装置100可能无法可靠地向另一无线电子装置120 发送BCC信号。(框500和框505)。
在一些实施方式中,框510中的发送体联接通信的操作可包括通过用户110穿戴着用户可穿戴发送器130的手臂向连接至该手臂的手所持握的另一无线电子装置120 (例如,移动电话)发送体联接通信。当可穿戴无线电子装置100和另一无线电子装置120在用户110的身体的同一侧时,体联接通信的性能可改善。例如,如图1所示,当可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的右手腕上并且另一无线电子装置120 被持握在用户110的右手中时,性能可改善。
具体地,当可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的右手腕上并且另一无线电子装置120被持握在用户110的右手中时的性能可比另一无线电子装置120被持握在用户110的另一只手(左手)中时或者另一无线电子装置120在用户110的右裤袋中时的性能更好(例如,好约25.0-45.0分贝(dB))。此外,尽管图1示出可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的手臂上的示例,一些实施方式可提供这样的可穿戴无线电子装置100,当可穿戴无线电子装置100被穿戴在用户110的腿上或用户110 的头上(例如,使用头带式或头戴式耳机)时可向另一无线电子装置120发送BCC 信号。
仍参照图5,可选地,可穿戴无线电子装置100的操作可包括在空中向另一无线电子装置120/从另一无线电子装置120发送和/或接收(框520)非BCC信号。例如,框510的操作可用于经由BCC信号向另一无线电子装置120表明可穿戴无线电子装置100的身份,框520的操作可随即/响应地用于在可穿戴无线电子装置100与另一无线电子装置120之间建立和/或提供蓝牙或Wi-Fi通信。另选地,框520的操作可被省略,可穿戴无线电子装置100和另一无线电子装置120之间的通信可仅为体联接通信。
现在参照图6,曲线图示出根据本发明构思的各种实施方式的由另一无线电子装置120接收的BCC信号的电压(dB)。这些电压可被称作耦合电压。具体地,图6 示出了具有双环电极的发送器可提供比具有差分电极的发送器或者具有单电极的发送器更好的性能。可穿戴无线电子装置100的发送器130可被称作具有双环电极的发送器,因为发送器130的两个电极132、133可提供围绕用户110的手腕的至少部分环。单电极发送器仅具有一个电极,并且该仅有电极不提供围绕用户110的手腕的至少部分环。此外,尽管差分电极发送器具有两个电极,这两个电极均不提供围绕用户 110的手腕的至少部分环。图6示出了具有其双环电极结构的发送器130可使另一无线电子装置120所接收的BCC信号的电压与差分电极发送器相比增大约4.0dB,与单电极发送器相比增大约10.0db。
现在参照图7A至图7C,根据本发明构思的各种实施方式示出了参照图6描述的不同类型的发送器的结构。具体地,图7A示出了具有第一电极132和第二电极133 的发送器(例如,双环电极发送器),图7B示出具有差分电极(例如,两个电极)的发送器,图7C示出具有单电极的发送器。图7A至图7C的发送器沿着用户110上的手臂与另一无线电子装置120间隔开。具体地,图7A至图7C示出另一无线电子装置120被持握在用户110的手中的用户110的手臂的模型。具体地,用户110的手臂被建模为包括例如在x-y平面和x-z平面中的多个面的立方体。
现在参照图8A和图8B,根据本发明构思的各种实施方式针对参照图6描述的不同发送器示出S参数。具体地,图8A和图8B的S参数示出当使用具有双环电极的发送器时更多能量进入用户110的身体。
现在参照图9A和图9B,根据本发明构思的各种实施方式当接触面积减小时针对双环电极发送器和差分电极发送器分别示出由另一无线电子装置120接收到的 BCC信号的电压(dB)和S参数的曲线图。具体地,图9A和图9B示出当两种类型的发送器共有的电极的平面(例如,非弯曲、非延伸)部分与用户110的身体分离开约2.0mm的较小间隙时的性能。具体地,图9A和图9B示出由于电极132、133的弯曲/延伸部分所提供的更大的触摸/接触面积而使得双环电极发送器对与用户110的身体接触的变化适应性更强/更鲁棒。相比之下,如图9A所示,差分电极发送器可能根本不触摸到用户110的身体,因此可能提供差了约17dB的性能。此外,图9B示出由于不接触身体而使得差分电极发送器的阻抗匹配显著差于双环电极发送器。因此,双环电极发送器(例如,发送器130)可提供更可靠的设计。
在一些实施方式中,电极132、133的表面可暴露于用户110的身体。另选地,可穿戴无线电子装置100可包括覆盖电极132、133的材料。具体地,尽管与使用将介入电极132、133与身体之间的覆盖物相比,使用具有与用户110的身体直接接触的电极132、133的发送器130可提供更好的性能,但是可选地可使用这种覆盖物。例如,包括发送器130的腕带(或手表)可在电极132、133上方设置橡胶、有机硅或其它材料。因此,可穿戴无线电子装置100的发送器130的电极132、133可暴露于用户110的身体或者可选地被覆盖。
现在参照图10,提供了曲线图,该曲线图示出根据本发明构思的各种实施方式的当使用具有平面双环电极的发送器时以及当使用具有参照图6描述的双环电极的发送器时由所述另一无线电子装置120接收到的BCC信号的电压(dB)。图4所示的发送器130的结构可被称作平面双环电极,因为导电材料131/PCB 160具有基本上与电极132、133的相应表面共面的表面。换言之,平面双环电极的导电材料131相对于电极132、133没有升高(例如,图2所示的距离d可为约零(0.0)mm)。
此外,平面双环电极的导电材料131可小于图2所示的发送器130的导电材料 131。因此,平面双环电极的导电材料131可包括较少量的金属,这可使得损失较少,因此得到电压更高的BCC信号。换言之,平面双环电极可将更强的电场施加于用户 110的身体上。例如,图10示出了平面双环电极可将电压更高的BCC信号提供给另一无线电子装置120。然而,平面双环电极的阻抗匹配性能可能约与参照图6描述的双环电极相同。
现在参照图11A和图11B,根据本发明构思的各种实施方式针对使用(i)具有匹配网络161和(ii)没有匹配网络161的可穿戴无线电子装置100分别示出了由所述另一无线电子装置120接收的BCC信号的S参数和电压(dB)的曲线图。具体地,图11A 和图11B二者示出了当可穿戴无线电子装置100包括匹配网络161时改善的性能。具体地,当电极132、133根本不直接接触用户110的身体时,匹配网络161可改善性能。例如,当电极132、133被一层衣物、作为可穿戴无线电子装置100的部件包括的覆盖物或者介入电极132、133与用户110的身体表面之间的另一材料覆盖时,匹配网络161可改善性能。
本文所描述的各种实施方式提供了包括弯曲/延伸部分(例如,部分/开放或连续/闭合环)的第一电极132和第二电极133,与图7B所示的差分电极或者图7C所示的单电极相比,第一电极132和第二电极133接触用户110的身体的更大区域。第一电极132和第二电极133因此可改善体联接通信的性能。具体地,由第一电极132和第二电极133的弯曲/延伸部分提供的增大的接触/导电区域可增大发送器130与用户 110的身体的肢体的表面之间的电容,结果,可在用户110的身体上激发更大的电位,这可增大由另一无线电子装置120接收到的信号的电压。此外,尽管本文中将两个电极(第一电极132和第二电极133)描述为包括相应的弯曲/延伸部分,一些实施方式可提供包括具有弯曲/延伸部分的单电极的发送器、或者包括具有相应弯曲/延伸部分的三个、四个或更多个电极的发送器。
本文中结合以上描述和附图公开了许多不同的实施方式。将理解,逐字地描述和示出这些实施方式的每一种组合和子组合将是过于重复和混淆的。因此,本说明书(包括附图)将被解释为构成本文所述的实施方式及其制造和使用方式和处理的所有组合和子组合的完整撰写的描述,将支持对任何这样的组着或子组合要求保护。
在附图和说明书中,公开了各种实施方式,尽管采用了特定术语,它们仅在一般性和描述性意义上使用,而非用于限制。