CN114583436A - 一种电子设备 - Google Patents

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胡文龙
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Abstract

本申请实施例提供了一种电子设备，包括一种天线结构，通过NMT工艺进行二次注塑的工艺以改变其辐射体在不同位置对应的介质层的介质参数，可以达到改变天线辐射特性，提高天线辐射效率的目的。电子设备可以包括：边框和介质层；所述边框具有第一位置和第二位置，其中，所述第一位置和所述第二位置间的边框作为天线辐射体；除所述第一位置和所述第二位置间的边框外，所述边框的至少部分内表面设置有第一介质；所述天线辐射体的至少部分表面设置有第二介质；所述第一介质和所述第二介质不同。

Description

一种电子设备
技术领域
本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种电子设备。
背景技术
目前，电子设备普遍采用基于纳米成型技术(nano molding technology，NMT)金属结构件做外观件。NMT是金属与塑料以纳米技术结合的工法。NMT是先将金属表面经过纳米化处理后，塑料直接射出在金属表面成型，让金属与塑料可以一体成型。通过这项技术的建立实现了兼顾金属外观质感，也可以让产品更轻薄。
通过NMT注塑可以将金属外观件分别为多个部分，其中，电子设备可以采用部分金属外观件作为天线的辐射体，可以为电子设备布局更多的天线单元。
发明内容
本申请实施例提供一种电子设备，包括一种天线结构，通过NMT工艺进行二次注塑的工艺以改变其辐射体在不同位置对应的介质层的介质参数，可以达到改变天线辐射特性，提高天线辐射效率的目的。
第一方面，提供了一种电子设备，包括：边框和介质层；所述边框具有第一位置和第二位置，其中，所述第一位置和所述第二位置间的边框作为天线辐射体；除所述第一位置和所述第二位置间的边框外，所述边框的至少部分内表面设置有第一介质；所述天线辐射体的至少部分表面设置有第二介质；所述第一介质和所述第二介质不同。
根据本申请实施例的技术方案，第一介质和第二介质的介电常数或介质损耗因子不同可以认为是其中一个介质参数不同，或者，也可以是两个介质参数均不相同，可以根据实际的生产或设计进行选择，本申请对此并不进行限制。例如，可以将高DK值的介质填充在天线辐射体的激励单元和寄生单元之间形成的缝隙中，改善的激励单元产生的谐振和寄生单元产生的谐振之间的耦合，以提升天线辐射效率，或者，也可以设置在将高介电常数的介质设置在天线辐射体远离馈电点的一侧，使地板的激励变得相对更充分，以提升天线辐射效率，或者，可以在天线辐射体对应的介质层区域采用低DF值的介质，减小电介质的塑胶粒子的损耗，以提升天线辐射效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数；其中，所述边框的第一位置处开设有第一缝隙，所述第一缝隙由所述第二介质填充，使得所述边框在开设第一缝隙后仍然作为一个完整的结构件，所述第一缝隙中的所述第二介质的介电常数大于可以第一介质，因此可以等效为与所述天线辐射体并联的分布式电容，所述分布式电容的电容值与所述第二介质的介电常数有关。
根据本申请实施例的技术方案，采用高介电常数的第二介质填充第一辐射体与边框之间形成的缝隙，缝隙中填充第二介质可以等效为分布式的电容。随着的介电常数越高，在频率不变的情况下，形成的分布式电容的容值也会越大。填充高介电常数的介质后的天线结构，其对应的辐射效率的提升可以理解成对电子设备内地板的激励变得相对更充分，导致提升天线结构的辐射效率。同时，由于等效的分布式电容的容值也取决与缝隙的宽度及缝隙两侧金属的重合面积等，因此，对于不同的天线结构中电介质的介电常数可能变化较大，可以根据实际的生产或设计进行调整，本申请对此并不进行限制。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述边框的第二位置处开设有第二缝隙，所述第二缝隙由所述第一介质填充，所述第二缝隙中的所述第一介质用于使得开设所述第二缝隙后的所述边框为完整的结构件。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二介质的介电常数小于所述第一介质的介电常数，其中，所述边框的第一位置处开设有第一缝隙，所述第一缝隙由所述第二介质填充。
根据本申请实施例的技术方案，在一些情况下，也可以在天线结构件的对应部位填充介电常数更低的电介质，也可以达到相同的技术效果。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电子设备还包括馈电单元；所述天线辐射体上设置有馈电点，所述馈电单元在所述馈电点为所述天线辐射体馈电；所述馈电点与所述边框的所述第一位置之间的距离大于所述馈电点与所述边框的所述第二位置之间的距离。
根据本申请实施例的技术方案，如果把第二介质设置的位置向馈电点移动，该天线结构的辐射效率仍然高于其他的常规填充粒子的方案，但辐射效率相对于传统方案，随着第二介质填充的位置向首端(馈电点)移动，相对降低。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线结构包括第一辐射体和第二辐射体；所述第一辐射体和所述第二辐射体相对设置并形成第三缝隙；所述第三缝隙由所述第二介质填充，使得所述边框在开设第三缝隙后仍然作为一个完整的结构件，所述第三缝隙中的所述第二介质等效为所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的分布式电容，所述分布式电容的电容值与所述第二介质的介电常数有关；所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数。
根据本申请实施例的技术方案，第一辐射体作为激励单元，第二辐射体作为寄生单元，通过第二次注塑在第一辐射体和第二辐射体之间形成缝隙中注塑与第一介质不同的第二介质引入变化，导致同天线设计的天线效率有较明显的变化。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述介质层用于将所述天线辐射体固定在所述电子设备中。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一介质和所述第二介质的介质损耗因子值相同
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二介质的介质损耗因子小于所述第一介质的介质损耗因子。
根据本申请实施例的技术方案，可以根据实际的生产或设计对第二介质的介质损耗因子进行调整，本申请对此并不进行限制。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一介质的和所述第二介质的介电常数相同，所述第二介质的介质损耗因子小于所述第一介质的介质损耗因子。
根据本申请实施例的技术方案，天线结构通过第二次注塑与第一介质不同的电介质引入变化，可以认为是减小了电介质的介质损耗因子，因此减小电介质的塑胶粒子的损耗，所以效率会有相对的提升。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线辐射体的至少全部表面由所述第二介质填充，其中，所述第一介质为电介质，所述第二介质为磁介质；或者，所述第一介质为磁介质，所述第二介质为电介质。
根据本申请实施例的技术方案，天线结构在填充高损耗的磁材料例子条件下，在同样的天线环境下，天线的辐射效率仍然较高。天线结构的辐射体对应区域的介质层来说，如果需要选择较高介质损耗因子的介质时，第二次注塑工艺的介质可以选择磁介质，可以得到较好的辐射效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线辐射体的至少部分内表面设置有所述第二介质。
根据本申请实施例的技术方案，所述天线辐射体的至少部分内表面可以包括天线辐射体靠近电子设备内部的PCB或电池的表面，以及天线辐射体一端的端面。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线辐射体的至少部分外表面设置有所述第二介质；所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数。
根据本申请实施例的技术方案，第二介质可以用于作为天线辐射体的延伸，以提升天线结构的效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一介质形成的第一介质层的一端与所述第二介质形成的第二介质层的一端连接。
根据本申请实施例的技术方案，第一介质层和第二介质层可以邻接。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
图2示例性示出了基于NMT金属结构件的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的二次注塑工艺的示意图。
图5是传统的天线结构的示意图。
图6是图3所示的天线结构的S11参数仿真结果示意图。
图7是图3所示的天线结构的辐射效率和***效率的仿真结果示意图。
图8是图3所示的天线结构的电流分布示意图。
图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图10是本申请实施例提供的S11参数仿真结果示意图。
图11是本申请实施例提供的辐射效率和***效率的仿真结果示意图。
图12是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图13是图12所示的天线结构的辐射效率的仿真结果示意图。
图14是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图15是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图16是图14所示的天线结构的辐射效率的仿真结果示意图。
图17是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图18是图17所示的天线结构的S11参数仿真结果示意图。
图19是图17所示的天线结构的史密斯仿真结果示意图。
图20是图17所示的天线结构的辐射效率和***效率的仿真结果示意图。
图21是图17所示的天线结构的电流分布示意图。
图22是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图23是采用不同DF值的电介质的辐射效率的仿真结果示意图。
图24是采用不同损耗因子的磁介质的辐射效率的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
应理解，在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通信连接”可以指电信号传输，包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介，且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，例如A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。
本申请提供的技术方案适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备：蓝牙(blue tooth，BT)通信技术、全球定位***(global positioning system，GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity，WiFi)通信技术、全球移动通讯***(global system formobile communications，GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution，LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop，WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备，5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。
图1示例性示出了本申请提供的电子设备内部环境，以电子设备为手机进行说明。
如图1所示，电子设备10可以包括：玻璃盖板(cover glass)13、显示屏(display)15、印刷电路板(printed circuit board，PCB)17、中框(housing)19和后盖(rear cover)21。
其中，玻璃盖板13可以紧贴显示屏15设置，可主要用于对显示屏15起到保护防尘作用。
在一个实施例中，显示屏15可以是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，发光二极管(light emitting diode，LED)或者有机发光半导体(organic light-emittingdiode，OLED)等，本申请对此并不做限制。
其中，印刷电路板PCB17可以采用耐燃材料(FR-4)介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板一种高频板。印刷电路板PCB17靠近中框19的一侧可以设置一金属层，该金属层可以通过在PCB17的表面蚀刻金属形成。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地，以防止用户触电或设备损坏。该金属层可以称为PCB地板。不限于PCB地板外，电子设备10还可以具有其他用来接地的地板，可例如金属中框。
其中，电子设备10还可以包括电池，在此未示出。电池可以设置于中框19内，电池可以将PCB17分为主板和子板，主板可以设置于中框19和电池的上边沿之间，子板可以设置于中框19和电池的下边沿之间。
其中，中框19主要起整机的支撑作用。中框19可以包括边框11，边框11可以由金属等传导性材料形成。边框11可以绕电子设备10和显示屏15的***延伸，边框11具体可以包围显示屏15的四个侧边，帮助固定显示屏15。在一种实现中，金属材料制成的边框11可以直接用作电子设备10的金属边框，形成金属边框的外观，适用于金属ID。在另一种实现中，边框11的外表面还可以为非金属材料，例如塑料边框，形成非金属边框的外观，适用于非金属ID。
其中，后盖21可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。
图1仅示意性的示出了电子设备10包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。
目前，电子设备普遍采用基于NMT金属结构件做外观件。NMT是金属与塑料以纳米技术结合的工法。NMT是先将金属表面经过纳米化处理后，塑料直接射出在金属表面成型，让金属与塑料可以一体成型。通过这项技术的建立实现了兼顾金属外观质感，也可以让产品更轻薄。
NMT注塑金属外观件的电子设备，电子设备的天线都采用金属外观件作为天线的辐射体。例如，金属结构件可以是如图2所示电子设备的后盖。可以通过NMT工艺在形成的直线缝隙里填充的塑胶粒子，把完整的金属后盖分层两部分。天线辐射体部分位于塑胶缝隙底部，例如电子设备的顶部或底部。
应理解，对于电子设备内的天线来说，其与边框或者中框之间形成的缝隙需要通过塑胶粒子进行填充，从而将天线辐射体固定在电子设备内，使其与边框或者中框形成完整的结构件。通过NMT工艺，可以通常塑胶粒子在预先设计的区域内完成与一次性的金属结构件的注塑。通过NMT工艺形成的介质层的作用是把天线辐射体固定于电子设备中，例如，当金属边框开设缝隙以复用为天线辐射体时，介质层可以将开设了缝隙的金属边框成为一个完整结构件，当天线辐射体设置于边框内且与中框之间形成有缝隙时，介质层可以将天线支节与中框作为一个完整结构件结合在一起。因为天线辐射体也作为金属结构外观件的一部分，纳米注塑的塑胶粒子的属性需要同时满足纳米注塑工艺的要求，且同时其粒子的电特性也需要满足天线设计相关的要求。电子设备需支持2G/3G/4G/5G的通信规格，天线设计需要对应的满足不同通信***制试的频段要求，通信需要覆盖700MHz-6000MHz的频段。用在这些频段的塑胶粒子的介电常数(dielectric constant，DK)和介质损耗因子(dissipation factor，DF)值可以反映出粒子的电介质参数。通常DK＝3.5和DF＝0.015为典型的射频频段的纳米注塑粒子的电介质参数。通常情况来说，DK和DF值变大(理想材料DK＝1，DF＝0)，天线辐射效率都会不同程度降低。DK比DF相比，DF对天线辐射效率影响更大。DK变大，天线的电尺寸会随之相应变小。天线的带宽也会随之相应变窄。
本申请实施例提供了一种天线结构，通过NMT工艺进行二次注塑以改变其辐射体在不同位置对应的介质层的介质，可以达到改变天线辐射特性，提高天线辐射效率的目的，例如，可以将高DK值的介质填充在天线辐射体的激励单元和寄生单元之间形成的缝隙中，改善的激励单元产生的谐振和寄生单元产生的谐振之间的耦合，以提升天线辐射效率，或者，也可以设置在将高DK值的介质设置在天线辐射体远离馈电点的一侧，使地板的激励变得相对更充分，以提升天线辐射效率，或者，可以在天线辐射体对应的介质层区域采用低DF值和/或低DK值的介质，减小电介质的塑胶粒子的损耗，以提升天线辐射效率。
应理解，在本申请中，介质可以为固体介质，可以为电介质或者磁介质，本申请对此并不做限制，可以根据实际的生产或者设计进行选择。
图3是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
应理解，在本申请实施例中，天线结构可以是倒置的L型天线(inverted Lantenna，ILA)，倒置的F型天线(inverted F antenna，IFA)或平面倒置的F型天线(plannerInverted F antenna，PIFA)，也可以是其他形式的天线结构，本申请对此并不做限制。
如图3中的(a)所示，电子设备10可以包括边框11，介质层120。边框11可以包括第一位置1231和第二位置1232，第一位置1231和第二位置1232间的边框作为天线辐射体110。在本实施例中，第一位置1231和第二位置1232间的边框是如图3中的(a)所示的，在边框左侧边上的位置1231和位置1232之间的边框。
如图3中的(b)所示，介质层120设置在边框11的表面。介质层120可以包括相接的第一介质层121和第二介质层122，第一介质层121包括第一介质，第二介质122层包括第二介质，第一介质和第二介质不同。除第一位置1231和第二位置1232间的边框外，边框11的至少部分内表面设置有包括第一介质的第一介质层121。除第一位置1231和第二位置1232间的边框可以如图3中的(a)所示的，在边框左侧边上位置1231之上或位置1232之下的边框，或者其他侧边上的边框。天线辐射体110的至少部分表面设置有包括第二介质的第二介质层122。
其中，第一位置1231和第二位置1232间的边框11可以认为是第一位置1231和第二位置1232之间沿边框距离最短的路径对应的边框。除第一位置1231和第二位置1232间的边框外可以认为是第一位置1231和第二位置1232之间沿边框距离最长的路径对应的边框。
应理解，第一介质层121和第二介质层122可以并列设置，例如第一介质层121和第二介质层122均与边框11接触，第一介质层121的一端与第二介质层122的一端连接。同时，边框11的内表面可以认为是，边框靠近电子设备内PCB，电池的表面，或者，也可以认为是边框11上形成缝隙的端面。
在一个实施例中，介质层120在1231第一位置和第二位置1232之间包括第一介质层121和第二介质层122，例如在天线辐射体110对应的介质层设置第一介质层121和第二介质层122，第一介质层121和第二介质层122可以相邻设置。
应理解，介质层120也可以覆盖其他位置的全部或部分边框11，为了说明的简洁，下述实施例中，仅以天线辐射体110对应区域的介质层为例进行说明，例如第一位置1231和第二位置1232之间的介质层进行说明，在该区域以外的介质层可以包括第一介质的第一介质层121，或者，其他介质，本申请对此并不做限制。
在一个实施例中，天线辐射体110作为边框11的一段，可以和边框11以及电子设备10的后盖共同形成电子设备10的外壳。应理解，边框11上也可以设置其他天线结构，以满足用户进行通信的需要。
在一个实施例中，第一介质和第二介质不同可以理解为第一介质和第二介质均为电介质，第一介质和第二介质的DK或DF不同。第一介质和第二介质的DK或DF不同可以认为是其中一个介质参数不同，或者，也可以是两个介质参数均不相同，可以根据实际的生产或设计进行选择，本申请对此并不进行限制。
在一个实施例中，第二介质层122的DK值可以大于第一介质层121。在这种情况下，第二介质层122的DF值可以与第一介质层121相同。
在一个实施例中，第一介质层121和第二介质层122不同可以理解为第一介质层121和第二介质层122其中一个为磁介质，另一个为电介质。
在一个实施例中，电子设备10还可以包括馈电单元130。第一辐射体110上设置有馈电点131，馈电单元130在馈电点131与第一辐射体110电连接或耦合连接，为天线辐射体110提供电信号。应理解，在实施例中，馈电点131仅作为示意，并不作为限制，可以根据实际的生产或设计进行调整，本申请对此并不进行限制。
在一个实施例中，天线辐射体110形成的天线结构可以工作在四分之一波长模式。第一辐射体的长度L1可以根据实际的工作频段进行设计调整。
在一个实施例中，所述第二介质设置在所述介质层远离所述馈电点一侧。
在一个实施例中，如图第一辐射体110与相邻的边框111的一端相对设置并形成第一缝隙140，相邻的边框11的一端可以是边框11的第一位置1231或第二位置1232，第一缝隙140可以由第二介质填充，以形成第二介质层122的至少一部分。
应理解，本申请实施例以相邻的边框111的第一位置1231处开设有由第二介质填充的缝隙140为例进行说明。在相邻的边框112的第二位置1232处开设的缝隙141，可以由第一介质填充，缝隙141中的第一介质用于使得开设有缝隙的边框11仍然作为完整的结构件。
在一个实施例中，电子设备10还可以包括PCB17和电池18。介质层120可以位于第一辐射体110和PCB17或电池18之间。
应理解，本申请实施例提供的技术方案可以通过二次注塑工艺改变介质层的结构，介质层可以设置于与天线辐射体相邻或相连的结构件(中框，电池或PCB)之间，使介质层包括两种不同的介质材料，在天线辐射体110的对应部位填充DK值更高的电介质层，以满足天线结构的需要。或者，在一些情况下，也可以在天线辐射体110的对应部位填充DK值更低的电介质，也可以达到相同的技术效果。
图4是本申请实施例提供的二次注塑工艺的示意图。
如图4所示，可以根据工艺步骤将第一介质的粒子和第二介质的粒子通过不同的母模依次注塑到介质层对应的位置，以实现改变其辐射体在不同位置对应的介质层的介质参数，可以达到改变天线辐射特性，提高天线辐射效率的目的。例如，可以通过如下步骤实现二次注塑：一次合模，一次射出，开模，二次合模，二次射出，顶出。也可以通过其它步骤实现二次注塑，本申请在此仅作为举例。
应理解，本申请实施例仅提供了二次注塑的工艺来实现天线结构的方案，也可以通过其他技术以实现相同的天线结构，本申请对此并不做限制。
图5是用于与本申请实施例进行对比的天线结构的示意图。
如图5中的(a)所示的天线结构，边框上开设的缝隙，例如辐射体和相邻的边框之间形成的缝隙由第一介质填充，介质层也仅包括第一介质层，例如，天线结构为原始状态的ILA。
如图5中的(b)所示的天线结构，边框上开设的缝隙，例如辐射体和相邻的边框之间形成的缝隙由金属件连接，例如通过金属件将辐射体与相邻边框连接，介质层也仅包括第一介质层。应理解，当辐射体通过金属件与相邻的边框连接后，天线结构为左手天线(composite right and left hand，CRLH)。
图6和图7是本申请实施例提供的图3和图5所示天线辐射体形成的天线结构的仿真对比结果示意图。其中，图6是本申请实施例提供的S11参数仿真结果示意图。图7是本申请实施例提供的辐射效率(radiation efficiency)和***效率(total efficiency)的仿真结果示意图。应理解，在图3图5所示的天线结构中，天线类型不同，因此对每个不同的天线类型做了不同的匹配，图6和图7所示结果为加入匹配后的仿真结果图。
在实施例中，天线结构可以工作在低频，在这种情况下，对应的第一辐射体的长度L1可以为38mm。同时，第一介质的DK值可以为3.5，第二介质的DK值可以为100。第一介质和第二介质的DF值可以相同，均为0.015。应理解，上述介质参数仅是为了举例使用，本申请实施例对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计进行调整。
如图6所示，图3和图5所示天线结构在馈电单元馈电时，均可以激励起在800MHz附近的谐振，其谐振点均在800MHz，均可以满足通信的需求。
如图7所示，本申请实施例提供的天线结构在相同环境情况下，天线结构的辐射效率及***效率相比于图5所示天线结构提升超过4dB，效率提升收益非常明显。
图8是本申请实施例提供的图3和图5所示天线结构的电流分布示意图。
如图8中的(a)所示，为图5(a)所示的原始状态的ILA对应的电流分布示意图。如图8中的(b)所示，为图5(b)所示的辐射体通过金属件与相邻的边框连接的CRLH天线对应的电流分布示意图。如图8中的(c)所示，为本申请实施例提供的天线结构的电流分布示意图。
如图8所示，可以得出，本申请实施例提供的天线结构在工作时，相较于传统的天线结构，地板上更大的电流被激励起来，也可以说明，给定的天线空间下，本申请实施例提供的天线结构能得到更优的天线效率。
应理解，本申请实施例提供的天线结构中，采用第二介质填充边框上的缝隙，能够使得边框在开设第一缝隙后仍然作为一个完整的结构件；采用高DK值的第二介质填充开设在边框上的缝隙，缝隙中填充第二介质可以等效为分布式的电容。电容值的计算公式如下：
Figure BDA0002807920270000081
其中，ε为介电常数，为本申请实施例中的DK值；δ为真空中的绝对介电常数；k为静电力常量；S为两极板正对面积，为本申请实施例中的缝隙两侧的边框(例如天线辐射体与相邻边框)的相对面积；d为两极板间垂直距离，为本申请实施例中的缝隙的宽度。
如上述公式所示，随着DK值越高，在频率不变的情况下，形成的分布式电容的容值也会越大。填充高DK介质后的天线结构，其对应的辐射效率的提升可以理解成对电子设备内地板的激励变得相对更充分，导致提升天线结构的辐射效率。同时，由于等效的分布式电容的容值也取决于缝隙的宽度及缝隙两侧金属的重合面积等，因此，对于不同的天线结构中电介质的DK值可能变化较大，可以根据实际的生产或设计进行调整，本申请对此并不进行限制。
在一个实施例中，上述实施例中的地板可以是电子设备的PCB，中框或其他金属层，本申请对此并不做限制。
应理解，在该实施例中，如果把介质层中的第二介质的DK和/或DF中的一个介质参数或者同时两个介质参数相对于第一介质对应的DK和/或DF进行减小，在极限情况下第二介质的DK和/或DF会趋近1(极限值)，在这种情况下，天线结构的辐射效率也会有提升。
同时，本申请实施例为方便与传统的天线结构进行对比，因此采用第一介质与第二介质的DF值相同，而DK值不同。在实际的生产或设计中，可以对第一介质与第二介质的DF值或DK值同时进行调整，本申请对此并不做限制。
图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
如图9所示，天线辐射体110也可以设置在电子设备的底部。
在一个实施例中，天线辐射体110形成的天线结构的工作频段可以覆盖1500MHz-1600MHz的全球定位***(global positioning system，GPS)频段。
图10和图11是本申请实施例提供的图9所示天线结构的仿真结果示意图。其中，图10是本申请实施例提供的S11参数仿真结果示意图。图11是本申请实施例提供的辐射效率和***效率的仿真结果示意图。
与图3所示的天线结构相比，在该实施例中，天线结构也可以工作在高频，在这种情况下，对应的第一辐射体的长度L1可以为23mm。同时，第一介质的DK值可以为3.5，第二介质的DK值可以为30。第一介质和第二介质的DF值可以相同，均为0.015。应理解，上述介质参数仅是为了举例使用，本申请实施例对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计进行调整。
如图10所示，图9所示天线结构和图5所示天线结构在馈电单元馈电时，工作频段均可以覆盖GPS频段，可以满足通信的需求。
如图11所示，本申请实施例提供的天线结构在相同环境情况下，天线结构的辐射效率及辐射效率相比于图5所示天线结构提升超过1dB，效率提升收益非常明显。
应理解，本申请实施例提供的天线结构中，采用高DK值的第二介质填充第一辐射体与相邻的边框之间形成的缝隙，缝隙中填充第二介质可以等效为与天线辐射体并联的分布式电容。填充高DK介质后的天线结构，其对应的辐射效率的提升可以理解成对电子设备内地板的激励变得相对更充分，导致提升天线结构的辐射效率。
同时，本申请实施例为方便与传统的天线结构进行对比，因此采用第一介质与第二介质的DF值相同，而DK值不同。在实际的生产或设计中，可以对第一介质与第二介质的DF值或DK值同时进行调整，本申请对此并不做限制。
图12是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
如图12中的(a)所示的本申请实施例提供的天线结构，天线辐射体和相邻的边框之间形成的缝隙由第二介质填充，第二介质的DK值可以大于第一介质，第二介质的DF值可以与第一介质相同。或者，第二介质的DF值可以与第一介质不同，例如，第二介质的DF值可以小于第一介质，可以根据实际的生产或设计进行调整，本申请对此并不进行限制。
如图12中的(b)所示的对比天线结构，辐射体和相邻的边框之间形成的缝隙由第一介质填充，介质层也仅包括第一介质层，例如，天线结构为原始状态的ILA。
如图12中的(c)所示的对比天线结构，在图12中的(b)所示的天线结构的基础上在辐射体的部分外侧表面覆盖了第二介质。
如图12中的(d)所示的对比天线结构，在图12中的(b)所示的天线结构的基础上在辐射体的全部外侧表面覆盖了第二介质。
图13是图12所示的天线结构的辐射效率的仿真结果示意图。
在该实施例中，天线结构也可以工作在低频，第一介质的DK值可以为3.5，第二介质的DK值可以为100。第一介质和第二介质的DF值可以相同，均为0.015。应理解，上述介质参数仅是为了举例使用，本申请实施例对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计进行调整。
本申请提供的通过NMT工艺进行二次注塑来改变天线辐射体对应的介质层的材料，是与二次注塑的第二介质所处的位置密切相关的，通过优化设计，选择填充位置，天线效率在低频频段(700MHz-1000MHz)可以得到显著提升。
如图13所示，相较于图12中(b)至(d)所示的天线结构，本申请实施例提供的天线结构经过二次注塑后，辐射效率在低频频段内提升幅度4-10dB左右。
应理解，本申请实施例提供的天线结构中，采用高DK值的第二介质填充辐射体与相邻的边框之间形成的缝隙，缝隙中填充第二介质可以等效为分布式的电容。填充高DK介质后的天线结构，其对应的辐射效率的提升可以理解成对电子设备内地板的激励变得相对更充分，导致提升天线结构的辐射效率。
同时，本申请实施例为方便与传统的天线结构进行对比，因此采用第一介质与第二介质的DF值相同，而DK值不同。在实际的生产或设计中，可以对第一介质与第二介质的DF值或DK值同时进行调整，本申请对此并不做限制。
在一个实施例中，图12中的(a)所示的天线结构中第二介质填充在辐射体末端(可以将馈电点所在端部认为是首端)，例如远离馈电点一侧。如果把第二介质设置的位置向馈电点移动，该天线结构的辐射效率仍然高于其他的常规填充粒子的方案，但辐射效率相对于图12中的(a)所示的位置，随着第二介质填充的位置向首端(馈电点)移动，相对降低。
图14是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
应理解，上述实施例中天线结构均采用ILA，本申请实施例提供的方案也可以应用于其他天线形式，例如，可以是闭合槽缝天线，如图14所示。
如图14中的(a)所示的本申请实施例提供的天线结构，边框的第一位置和第二位置之间的介质层可以仅包括低DF值的第二介质，第二介质的DF值可以小于第一介质，第二介质的DK值可以与第一介质相同。
应理解，本申请实施例提供的通过NMT工艺进行二次注塑来改变天线辐射体对应的介质层的材料以提升天线结构的辐射效率的方法，也可以采用低DF值的第二介质对介质层进行填充。
如图15所示，在边框11内侧(靠近PCB17或电池18)均可以设置介质层，在边框的第一位置和第二位置之间的介质层采用第二介质层220，其余介质层均采用第一介质层210。因此，对于整个介质层来说，第二介质220通过二次注塑改变天线结构的辐射体对应的介质层的材料以提升天线结构的辐射效率。
同时，在实际的生产或设计中，可以根据实际的情况对第二介质220填充的区域进行调整，使第二介质220填充的区域的面积大于或小于边框的第一位置和第二位置之间的介质层的面积，本申请对此并不做限制。
如图14中的(b)所示的天线结构，辐射体对应的介质层为第一介质层，例如，天线结构为原始状态的闭合槽缝天线。
如图14中的(c)所示的天线结构，辐射体对应的介质层为第三介质层，第三介质层包括的第三介质的DK值可以大于第一介质，第三介质的DF值可以与第一介质相同。
如图14中的(d)所示的天线结构，在图14中的(b)所示的天线结构的基础上在辐射体的全部外侧表面覆盖了第三介质层，第三介质层包括的第三介质的DK值可以大于第一介质，第三介质的DF值可以与第一介质相同。
图16是图14所示的天线结构的辐射效率的仿真结果示意图。
在该实施例中，天线结构也可以工作在低频，对应的辐射体的长度可以为41mm。第一介质的DK值可以为3.5，DF值可以为0.015，第二介质的DK值可以为3.5，DF值可以为0.001，第三介质的DK值可以为100，DF值可以为0.015。应理解，上述介质参数仅是为了举例使用，本申请实施例对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计进行调整。
天线结构通过第二次注塑与第一介质不同的电介质引入变化，导致同天线设计的天线效率有较明显的变化。如图16所示，为本申请提供的天线结构与常规设计的效率对比，从结果可以明显看出，采用本申请提供的天线结构可以有效提升辐射效率；可以认为是减小了电介质的DF，因此减小电介质的塑胶粒子的损耗，所以效率会有相对的提升。
同时，图14中的(d)所示的天线结构也可以提高天线的辐射效率，这个效率的提升可以认为是高DK的电介质作为闭合槽缝天线外导体的延伸，且外导体向外延伸越多，天线的辐射效率提升越多。
图17是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
如图17中的(a)和(b)所示，天线辐射体可以包括第一辐射体310，第二辐射体320，介质层330和馈电单元350。
其中，第一辐射体310和第二辐射体320可以设置在边框11的第一位置3231和第二位置3232之间，第一辐射体310和第二辐射体320之间形成缝隙360。缝隙360可以被第二介质332填充，在边框11的第一位置3231和第二位置3232之间的介质层的其他部分可以由第一介质331填充，第二介质332的DK值大于第一介质331。第一辐射体310上可以设置有馈电点，馈电单元350可以在馈电点与第一辐射体310电连接，为天线结构馈电。
在一个实施例中，第二辐射体320上可以设置有接地点，第二辐射体320可以在接地点进行接地。
应理解，本申请实施例提供的天线结构中，第一辐射体310作为激励单元，第二辐射体320作为寄生单元，通过第二次注塑在第一辐射体310和第二辐射体320之间形成缝隙360中注塑与第一介质不同的第二介质引入变化，导致同天线设计的天线效率有较明显的变化。
图18至图20是图17所示的天线结构的仿真结果示意图。其中，图18是图17所示的天线结构的S11参数仿真结果示意图。图19是图17所示的天线结构的史密斯仿真结果示意图。图20是图17所示的天线结构的辐射效率和***效率的仿真结果示意图。
应理解，在本申请实施例中，用于对比的天线结构(原始状态)，与本申请图17所示的实施例天线结构类似，其区别在于第一辐射体和第二辐射体之间形成缝隙360仍然由第一介质填充。
在该实施例中，第一介质的DK值可以为3.5，第二介质的DK值可以为15。第一介质和第二介质的DF值可以相同，均为0.015。应理解，上述介质参数仅是为了举例使用，本申请实施例对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计进行调整。
如图18所示，天线结构在馈电单元馈电时，激励单元和寄生单元可以分别激励起在800MHz和1100MHz附近的谐振，均可以满足通信的需求。应理解，可以根据不同的设计或生产需要调整介质层的介质参数或者辐射体的长度以改变天线单元产生的谐振频率，本申请对此并不做限制。
如图19和20所示，本申请提供的通过NMT工艺进行二次注塑来改变天线结构的第一辐射体和第二辐射体之间形成缝隙填充的介质层的材料，例如改变第一位置和第二位置之间的介质层结构，具体地是改变介质层中电介质的介质参数，在激励单元和寄生单元的缝隙处填充的高DK值的电介质，有效的改善的激励单元产生的谐振和寄生单元产生的谐振之间的耦合，天线效率在低频频段(700MHz-1000MHz)可以得到约3dB左右的提升。
图21是图17所示的天线结构的电流分布示意图。
如图21所示，为天线结构在800MHz时，采用本申请实施例提供的天线结构和对比的天线结构的电流分布图。
馈电单元馈电时，更大的电流从激励单元耦合到寄生单元上，导致电子设备的地板的电流激励的更加充分，如图21中的(b)所示，从而相应的提升天线结构的辐射效率和***效率。
同时，本申请实施例为方便与传统的天线结构进行对比，因此采用第一介质与第二介质的DF值相同，而DK值不同。在实际的生产或设计中，可以对第一介质与第二介质的DF值或DK值同时进行调整，本申请对此并不做限制。
图22是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
在一个实施例中，在第一位置4231和第二位置4232之间的介质层420可以由磁介质填充。
应理解，磁介质与电介质相应的材料射频属性的参数为相对磁导率(relativepermeability，μ)和损耗因子(μF)。在相同的天线结构中，采用不同的介质材料作为介质层会对天线效率有非常大的差异。
图23和图24是图22所示天线结构中介质层采用电介质或磁介质的辐射效率的仿真结果示意图。其中，图23是采用不同DF值的电介质的辐射效率的仿真结果示意图。图24是采用不同μF的磁介质的辐射效率的仿真结果示意图。
如图23所示，在天线辐射体对应的介质层的DK值固定为3.5时，随着DF值的从小变大，天线结构的辐射效率恶化会越来越明显，这是由于DF为电介质材料的损耗值，DF值越大，损耗越明显。
如图24所示，针对磁介质材料的μ和μF，在天线辐射体对应的介质层的μ值固定为3.5时，磁介质的μF的变化，对天线结构的辐射效率的恶化非常的不明显。因此，天线辐射体对应区域的介质层来说，如果需要选择较高DF值的介质时，第二次注塑工艺的介质可以选择磁介质，可以得到较好的辐射效率。
天线结构在填充高损耗的磁材料粒子条件下，在同样的天线环境下，天线的辐射效率仍然较高。这里可以认为是本申请实施例提供的天线结构为ILA，ILA主要是通过相对非常集中的电场把能量耦合到电子设备的地板上。当电场通过磁介质时，不受影响，但当电场通过电介质时，电介质材料的DK和DF都是会减弱电场耦合到电子设备的地板的能量。因此，从图23看ILA在电介质DF加大时，天线结构的辐射效率降低的非常快。而从图24看ILA方案在μF加大时，天线结构的辐射效率相对影响非常小。
应理解，在本申请实施例提供的天线结构中，可以通过二次注塑的工艺在辐射体对应的介质层的区域内注入其他介质以改变其辐射体在不同位置对应的介质层的参数，可以达到改变天线辐射特性，提高天线辐射效率的目的。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：
边框和介质层；
所述边框具有第一位置和第二位置，其中，所述第一位置和所述第二位置间的边框作为天线辐射体；
除所述第一位置和所述第二位置间的边框外，所述边框的至少部分内表面设置有第一介质；
所述天线辐射体的至少部分表面设置有第二介质；
所述第一介质和所述第二介质不同。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数；
其中，所述边框的第一位置处开设有第一缝隙，所述第一缝隙由所述第二介质填充，所述第一缝隙中的所述第二介质等效为与所述天线辐射体并联的分布式电容，所述分布式电容的电容值与所述第二介质的介电常数有关。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述边框的第二位置处开设有第二缝隙，所述第二缝隙由所述第一介质填充，所述第二缝隙中的所述第一介质用于使得开设所述第二缝隙后的所述边框为完整的结构件。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述第二介质的介电常数小于所述第一介质的介电常数，
其中，所述边框的第一位置处开设有第一缝隙，所述第一缝隙由所述第二介质填充。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电子设备，其特征在于，
所述电子设备还包括馈电单元；
所述天线辐射体上设置有馈电点，所述馈电单元在所述馈电点为所述天线辐射体馈电；
所述馈电点与所述边框的所述第一位置之间的距离大于所述馈电点与所述边框的所述第二位置之间的距离。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述天线辐射体包括第一辐射体和第二辐射体；
所述第一辐射体和所述第二辐射体相对设置并形成第三缝隙；
所述第三缝隙由所述第二介质填充，所述第三缝隙中的所述第二介质等效为所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的分布式电容，所述分布式电容的电容值与所述第二介质的介电常数有关；
所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述介质层用于将所述天线辐射体固定于所述电子设备中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一介质和所述第二介质的介质损耗因子相同。
9.根据权利要求2至7中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第二介质的介质损耗因子小于所述第一介质的介质损耗因子。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一介质的介电常数和所述第二介质的介电常数相同，所述第二介质的介质损耗因子小于所述第一介质的介质损耗因子。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述天线辐射体的至少全部表面由所述第二介质填充，其中，
所述第一介质为电介质，所述第二介质为磁介质；
或者，所述第一介质和所述第二介质都为电介质，所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述天线辐射体的至少部分内表面设置有所述第二介质。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述天线辐射体的至少部分外表面设置有所述第二介质；
所述第二介质的介电常数大于所述第一介质的介电常数。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述第一介质形成的第一介质层的一端与所述第二介质形成的第二介质层的一端连接。
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