陶格斯 LDS 优化可穿戴设备性能

在LDS 案例分析中，包括了陶格斯工程师协助 SmartWatch 天线的开发过程。此处概述了客户如何获得适用于 SmartWatch 的独特天线的设计、优化和执行相关的咨询服务。正如先前的案例分析“适用于汽车行业的陶格斯 LDS 解决方案”中所示，凭借陶格斯位于台湾的 LDS 中心的能力，可以实现并制造出适用于这些产品的创新解决方案。

SmartWatch 的全新设计为陶格斯提供了一个与其客户紧密合作，共同面向可穿戴设备提供高度创新解决方案的机会。其面临的挑战在于如何将两根高性能、高效率的天线集成到小尺寸的紧凑型可穿戴设备中。其中一根是用于提供个人定位信息的 1575MHz GNSS 天线，另一根是用于数据通信的 2.4GHz 蓝牙天线。

设计的第一步是对物理设备进行 3D 建模，并选择优质的 LDS 聚合物树脂。陶格斯采用 Solidworks® 对 3D 结构进行清晰的定义，并与客户沟通，确保天线可以部署在计划的产品构造中。

因为这是可穿戴设备应用，因此，选择了聚碳酸酯[PC]充当 LDS 聚合物树脂。聚碳酸酯是 LPKF 批准的 LDS 聚合物树脂之一。以下是可以使用的热门 LDS 树脂列表：

聚碳酸酯（PC）
丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）
聚丙烯（PP）
尼龙（PPA）
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）
聚苯硫醚（PPS）
液晶聚合物（LCP）

一旦完成了物理设计，并选择了正确的聚合物树脂，就可以着手开始设计天线。陶格斯使用 CST Microwave Studio® 进行完整的天线建模。这两根天线设计在塑料表面（见图）。该塑料部件通常被称为天线载体。在本案例中，天线载体的外径为38毫米，高度为3.2毫米，是一款非常紧凑的解决方案。载体还可以设计为卡到手表外壳中，提供与主电路板的连接点。

在 CST 中进行设计建模时，可以调整设计，优化天线，无需对样品执行“试错”，这反过来会降低整个设计的成本，缩短交付时间。
LDS 天线位置和布局
下图是在 CST 中开发出的优化辐射方向图

首批生产的 SmartWatch 样品通过陶格斯位于台湾的 LDS 制造中心。MicroLine 160i LDS 激光器（如图）可快速进行配置，将天线方向图的 CAD 数据准确传输到第一个模制载体表面。

当天线方向图完成时，就会使用化学镀工艺对激活的零部件区域进行金属化处理。所使用的化学镀工艺至少需要 12um 的铜镀层，然后再镀 4um 的镍层。

结论:

陶格斯可通过单个天线载体为客户提供两根高度集成的高效率天线。在这种小巧紧凑型的设备中，天线性能表现良好。陶格斯 LDS 解决方案中使用的天线可以安装在距离有源电子器件最远的位置，因此，其性能可以轻松超越传统方法。因为空间有限，传统天线很难达到空间和性能要求。LDS 可以快速地对天线方向图及其相关性能进行优化。可立随时对天线设计和方向图进行微小改动，不会增加成本，也无需进行昂贵的模具和工具更改费用。产品一旦完工，可以迅速投入批量生产。