CN110034391A - 一种终端设备 - Google Patents

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CN110034391A CN201910346080.9A CN201910346080A CN110034391A CN 110034391 A CN110034391 A CN 110034391A CN 201910346080 A CN201910346080 A CN 201910346080A CN 110034391 A CN110034391 A CN 110034391A
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Abstract

本发明提供一种终端设备，该终端设备包括金属框体，所述金属框体上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；所述金属框体、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。本发明实施例的终端设备可以覆盖三个频段。

Description

一种终端设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种终端设备。
背景技术
随着通信技术的迅速发展，多天线通讯已经成为终端设备的主流和未来的发展趋势，并且在此过程中，毫米波天线逐渐被引入到终端设备上。毫米波天线模组一般为一个独立天线模组的形态，需要在终端设备内为毫米波天线模组设置一个容置空间。现有技术中，存在毫米波天线模组的终端设备仅能覆盖两个频段，带宽较窄。
发明内容
本发明实施例提供一种终端设备，以解决存在毫米波天线模组的终端设备仅能覆盖两个频段，带宽较窄的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种终端设备，包括金属框体，所述金属框体上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；
所述导电件包括第一导电件、第二导电件、第三导电件和第四导电件，所述第一导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第一馈电点，所述第二导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第二馈电点，所述第三导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第三馈电点连接，所述第四导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第四馈电点连接；所述金属框体、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一导电件和第二导电件均与所述凹槽的槽底、所述第二金属片绝缘设置，所述第三导电件和第四导电件均与所述凹槽的槽底绝缘设置，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。
本发明实施例的一种终端设备，包括金属框体，所述金属框体上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；所述导电件包括第一导电件、第二导电件、第三导电件和第四导电件，所述第一导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第一馈电点，所述第二导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第二馈电点，所述第三导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第三馈电点连接，所述第四导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第四馈电点连接；所述金属框体、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一导电件和第二导电件均与所述凹槽的槽底、所述第二金属片绝缘设置，所述第三导电件和第四导电件均与所述凹槽的槽底绝缘设置，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。本发明实施例的终端设备至少可以覆盖三个频段。本发明基于通过选择不同的馈源信号，且可在不改变总体天线尺寸的情况下覆盖、大于等于三个频段，从而提升了毫米波的无线漫游能力与产品的竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的终端设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图之一；
图3是本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图之二；
图4是本发明实施例提供的单个天线单元的回波损耗示意图；
图5是本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图之三；
图6是本发明实施例提供的第二金属片的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图之四。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的终端设备的结构示意图，如图1所示，包括金属框体1，所述金属框体1上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体1上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；所述导电件包括第一导电件、第二导电件、第三导电件和第四导电件，所述第一导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第一馈电点，所述第二导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第二馈电点，所述第三导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第三馈电点连接，所述第四导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第四馈电点连接；所述金属框体1、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一导电件和第二导电件均与所述凹槽的槽底、所述第二金属片绝缘设置，所述第三导电件和第四导电件均与所述凹槽的槽底绝缘设置，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。
本实施例中，上述金属框体1可以是边框或者中框。上述金属框体1可以包括第一侧边11、第二侧边12、第三侧边13和第四侧边14，该金属框体1可以是一个首尾相连或者不相连的框体。上述金属框体1接地，可以与终端设备内的地板2电连接，该地板2可以是电路板或者金属中壳等等。通信天线可以由第二侧边12的部分、第四侧边14的部分与第三侧边13组合而成，该通信天线可以是蜂窝天线与非蜂窝天线。至少两个天线单元组成的毫米波天线阵列可以融入现有的通信天线中，例如2G/3G/4G/sub 6G通信天线，或者也可以单独设置。
本实施例中，所述第一金属片2的面积小于所述第二金属片3的面积，第一金属片产生高频的谐振，第二金属片产生低频的谐振。
本实施例中，上述第一馈电点、第二馈电点第三馈电点和第四馈电点可以连接相同的馈源，或者也可以连接不同的馈源。并且，该馈源可以是毫米波馈源。为了更好的理解上述结构，请参阅图2和图3，图2和图3均为本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图。
如图2所示，第三侧边13上开有多个正方形凹槽，每个凹槽内设置一个毫米波天线单元，多个毫米波天线单元形成阵列，凹槽内天线单元与金属框体的空隙部分用非导电材料填充，优选的非导电材料介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。两个天线单元之间具有一定间隔，根据天线单元之间的隔离度以及阵列的扫描角度的性能来确定。
如图3所示，第三侧边13上开有多个凹槽，在凹槽内叠层设置一方形的第一金属片3和一方形的第二金属片4。第一金属片3和第二金属片4为金属导体，第一金属片3和第二金属片4优选与金属框体同样的金属导体以维持终端设备的金属外观。第一金属片3在第二金属片4的正上方，一般来讲，第一金属片3的面积小于第二金属片4的面积，且第一金属片3和第二金属片4的中心可以正对。凹槽的深度小于第三侧边13的壁厚。金属框体1本身可以作为天线单元的反射器，可以获得较高的增益。
请再参阅图4，图4为本发明实施例提供的单个天线单元的回波损耗示意图。每个天线单元的第一馈电点可以连接第一馈源，第二馈电点可以连接第二馈源，第三馈电点可以连接第三馈源，第四馈电点可以连接第四馈源。S11为第三馈源或者第四馈源工作时的反射系数(此时关闭第一馈源和第二馈源)。此时可以如曲线A所示，可以覆盖24.25GHz-27.5GHz，即n258的频率范围。
图4中，S22为第一馈源或者第二馈源工作时的反射系数(此时关闭第三馈源和第四馈源)，此时可以如曲线B所示，可以覆盖27.5GHz-28.35GHz，37GHz-40GHz，即n261和n260的频率范围。
这样，通过选择不同的馈源信号，可以覆盖n258、n261、n260三个频段，提升了毫米波天线的漫游能力，在不改变天线结构尺寸的情况下，从而提升了产品的竞争力。
可选的，每个第一金属片上的第一馈电点与所述第一金属片中心确定的第一直线与所述金属框体的长度方向平行，第二馈电点与所述第一金属片中心确定的第二直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第一直线与所述第二直线垂直。
该实施方式中，每个第一金属片上的第一馈电点与所述第一金属片中心确定的第一直线与所述金属框体的长度方向平行，第二馈电点与所述第一金属片中心确定的第二直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第一直线与所述第二直线垂直。这样，构成双极化可以减少无线连接断线率，或者可以达到MIMO(多入多出)功能。
可选的，每个第二金属片上的第三馈电点与所述第二金属片中心确定的第三直线与所述金属框体的长度方向平行，第四馈电点与所述第二金属片中心确定的第四直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第三直线与所述第四直线垂直。
该实施方式中，每个第二金属片上的第三馈电点与所述第二金属片中心确定的第三直线与所述金属框体的长度方向平行，第四馈电点与所述第二金属片中心确定的第四直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第三直线与所述第四直线垂直。这样，构成双极化可以减少无线连接断线率，或者可以达到MIMO(多入多出)功能。
可选的，所述导电件为金属圆柱。
该实施方式中，为了更好的理解金属圆柱，请参阅图5至图7。图5为本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图，图6为本发明实施例提供的第二金属片的结构示意图，图7为本发明实施例提供的金属框体一侧边的结构示意图。
首先，如图5所示，第一金属片3和第二金属片4处在凹槽的正中间位置，与凹槽的各边缘等间距。第一金属片3处在第二金属片4的正上方，第一金属片3的面积小于第二金属片4的面积，第一金属片3和第二金属片4间有一定间距，优选可以为0.2mm，第二金属片4与凹槽的底部间有一定间隔，优选可以为0.4mm。第一金属片3上的两个馈电点分别与不同的金属圆柱5连接，第二金属片4上的两个馈电点分别与不同的金属圆柱5连接。
请再参阅图6，四个金属圆柱可以分别为金属圆柱51、金属圆柱52、金属圆柱53和金属圆柱54。金属圆柱51在沿着X方向所对应的第二金属片4中心线上，而金属圆柱52所在的在沿着Z方向所对应的第二金属片4中心线上，金属圆柱51和金属圆柱2构成双极化可以减少无线连接断线率，或者可以达到MIMO功能。例如，金属圆柱51为水平极化，金属圆柱2为垂直极化，或者两者同时独立工作构成MIMO，从而可以降低因转动终端设备导致的掉线的几率(双极化)，或者可以提升***的通信容量(吞吐量)。金属圆柱51与第二金属片4右边沿的距离为H1，金属圆柱2与第二金属片4的下边沿的距离也为H1。
在第二金属片4上设置两个小孔，金属圆柱51和金属圆柱52穿过第二金属片4上对应的小孔和第一金属片3之间相连，第二金属片4上的小孔直径大于金属圆柱的直径，使得金属圆柱51和金属圆柱52不直接与第二金属片4连接。金属圆柱53和金属圆柱54分别在沿着X方向和Z方向所对应第二金属片4的中心线上，金属圆柱53和金属圆柱54之间分别和第二金属片4直接相连，金属圆柱53和金属圆柱54构成双极化或者MIMO功能。例如，金属圆柱53为水平极化，金属圆柱54为垂直极化。或者，两者同时独立工作构成MIMO功能，从而降低因转动终端设备而导致的掉线的几率(双极化)，或者提升***的通信容量(吞吐量)。金属圆柱53与第二金属片4左边沿的距离为H2，金属圆柱54与第二金属片4的上边沿的距离也为H2。
请再参阅图7，在凹槽的底部，设置有四个小孔6，用于毫米波天线单元的四个金属圆柱的接入，四个金属圆柱分别穿过对应的四个小孔6接到对应的射频集成电路的相应的pin脚上。
可选的，每个天线单元中，第一金属片上的第一馈电点和第二馈电点与所述第一金属片的侧边之间的最小距离相等；第二金属片上的第三馈电点和第四馈电点与所述第二金属片的侧边之间的最小距离相等。
该实施方式中，第一金属片上的第一馈电点和第二馈电点与所述第一金属片的侧边之间的最小距离相等。第二金属片上的第三馈电点和第四馈电点与所述第二金属片的侧边之间的最小距离相等，且可以均为H2。
可选的，所述第一金属片远离所述第二金属片的一面，与所述金属框体外壁所在的平面平齐。
该实施方式中，为了更好的理解上述结构，亦可以参阅图5。如图5所示，所述第一金属片3远离所述第二金属片4的一面，与所述金属框体外壁所在的平面平齐。通过这种设置方式，可以保证终端设备具有较优的外观。
可选的，所述凹槽的形状为正方形；所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形。
该实施方式中，所述凹槽的形状为正方形；所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形。除此之外，上述凹槽的形状为圆形或者正多边形；上述第一金属片和所述第二金属片的形状均为圆形或者正多边形。正多边形可以是正三角形、正五边形或者正六边形等等，对此本实施方式不作限定。
可选的，所述凹槽、所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形；所述第一金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述第二金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等。
该实施方式中，所述凹槽、所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形；所述第一金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述第二金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等。从而可以保证比较好的对称性，亦能使终端设备的外观比较美观。
可选的，所述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。
该实施方式中，为了更好的理解上述结构，可以参阅图2。如图2所示，上述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。
可选的，所述至少两个天线单元沿所述金属框体的长度方向排布。
该实施方式中，上述至少两个天线单元沿所述金属框体的长度方向排布，从而便于在金属框体上上设置多个凹槽。并且所述至少两个天线单元沿所述金属框体的长度方向排布可以形成毫米波天线阵列，从而辐射毫米波信号或者接收毫米波信号。
本发明实施例的一种终端设备，金属框体1，所述金属框体1上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体1上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；所述导电件包括第一导电件、第二导电件、第三导电件和第四导电件，所述第一导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第一馈电点，所述第二导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第二馈电点，所述第三导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第三馈电点连接，所述第四导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第四馈电点连接；所述金属框体1、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一导电件和第二导电件均与所述凹槽的槽底、所述第二金属片绝缘设置，所述第三导电件和第四导电件均与所述凹槽的槽底绝缘设置，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。本发明实施例的终端设备至少可以覆盖三个频段。本发明基于通过选择不同的馈源信号，且可在不改变总体天线尺寸的情况下覆盖、大于等于三个频段，从而提升了毫米波的无线漫游能力与产品的竞争力。
并且，选择不同的馈源信号，可以覆盖n258、n261、n260三个频段，提升了毫米波天线的漫游能力，在不改变天线结构尺寸的情况下，从而提升了产品的竞争力。且基于终端设备的金属框体设计，而不影响终端设备的金属质感，提升全球漫游时用户的多个毫米波频段的无线体验。
藉由天线外形的对称式设计，可使终端设备具有较好且具有较强竞争力的金属外观。在电气性能上，对同一个天线单元可以使用正交馈电方式，一可形成MIMO功能，以提升数据的传输速率。二可构成双极化，增加天线的无线连接能力，减少通信断线的机率，提升通信效果和用户体验。三可使用金属框体本身作为天线的反射器，以获得较高增益。四可与金属框体或金属壳做为天线的非毫米波天线整合为一体，即让毫米天线兼容在金属框体或金属壳做为天线的非毫米波天线内。五可有利天线馈线的走布自由度及其与金属框体的低剖面高度的紧密贴合(因为在此设计下，金属框体内侧皆可用于天线馈线的走布)。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种终端设备，其特征在于，包括金属框体，所述金属框体上设置有至少两个天线单元；每个天线单元包括设置于所述金属框体上的凹槽、第一金属片、第二金属片和导电件，所述第一金属片和所述第二金属片均设置于所述凹槽内，且所述第二金属片设置于所述第一金属片与所述凹槽的底部之间；所述第一金属片上设置有第一馈电点和第二馈电点，所述第二金属片上设置有第三馈电点和第四馈电点；
所述导电件包括第一导电件、第二导电件、第三导电件和第四导电件，所述第一导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第一馈电点，所述第二导电件穿透所述凹槽的槽底和所述第二金属片连接至所述第二馈电点，所述第三导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第三馈电点连接，所述第四导电件穿透所述凹槽的槽底与所述第四馈电点连接；所述金属框体、所述第一金属片和所述第二金属片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述第一导电件和第二导电件均与所述凹槽的槽底、所述第二金属片绝缘设置，所述第三导电件和第四导电件均与所述凹槽的槽底绝缘设置，所述第一金属片的面积小于所述第二金属片的面积。
2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，每个第一金属片上的第一馈电点与所述第一金属片中心确定的第一直线与所述金属框体的长度方向平行，第二馈电点与所述第一金属片中心确定的第二直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第一直线与所述第二直线垂直。
3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，每个第二金属片上的第三馈电点与所述第二金属片中心确定的第三直线与所述金属框体的长度方向平行，第四馈电点与所述第二金属片中心确定的第四直线与所述金属框体的宽度方向平行，所述第三直线与所述第四直线垂直。
4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述导电件为金属圆柱。
5.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，每个天线单元中，第一金属片上的第一馈电点和第二馈电点与所述第一金属片的侧边之间的最小距离相等；第二金属片上的第三馈电点和第四馈电点与所述第二金属片的侧边之间的最小距离相等。
6.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第一金属片远离所述第二金属片的一面，与所述金属框体外壁所在的平面平齐。
7.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述凹槽的形状为正方形；所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形。
8.根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，所述凹槽、所述第一金属片和所述第二金属片的形状均为正方形；所述第一金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述第二金属片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等。
9.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述至少两个天线单元的凹槽开口朝向相同。
10.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述至少两个天线单元沿所述金属框体的长度方向排布。
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