CN114665265A - 电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电子设备。该电子设备包括:壳体,收容于壳体内的天线,和设置于天线的辐射路径上的第一透射结构,其中,第一透射结构包括并排相邻设置的第一透射单元组和第二透射单元组,第一透射单元组和第二透射单元组并排设置的方向与该辐射路径中的主要辐射路径相交;第一透射单元组包括一个或多个第一透射单元,第二透射单元组包括一个或多个第二透射单元,第一透射单元和第二透射单元用于天线辐射的电磁波穿过,第一透射单元与第二透射单元的形状和/或大小不同。上述技术方案中第一透射结构能够调整电磁波的方向,减少天线周围金属件对天线辐射性能的影响,提升天线的辐射性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及天线技术领域,并且更具体地,涉及一种电子设备。
背景技术
天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备。多数电子设备内都设有天线来实现电子设备的通信功能。
电子设备的内部空间一般比较狭小,天线容易受到周围金属件例如金属中框、金属边框的影响,而发生辐射波束的阻断和偏移。这样天线在原本的辐射方向上的增益下降,导致电子设备天线的整体辐射覆盖性能下降。
发明内容
本申请提供一种电子设备,能够减少天线周围金属件对天线辐射性能的影响,提升天线的辐射性能。
第一方面,提供了一种电子设备,包括:壳体;天线,收容于所述壳体中;第一透射结构,设置于所述天线的辐射路径上;其中,所述第一透射结构包括第一透射单元组和第二透射单元组,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排相邻设置,其中,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排设置的方向与所述辐射路径中的主要辐射路径相交;所述第一透射单元组包括一个或多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括一个或多个第二透射单元,所述第一透射单元和所述第二透射单元用于所述天线辐射的电磁波穿过,其中所述第一透射单元与所述第二透射单元的形状和/或大小不同。
本申请实施例中,电子设备中设置有第一透射结构,第一透射结构的第一透射单元组和第二透射单元组具有不同的形状和/或大小,可以使电磁波穿过第一透射结构时具有不同的透射相位,可以达到远场上波束赋形的效果,将天线的辐射波束进行偏转,例如调整到目标方向上来,从而增强天线在目标方向上的增益,提升天线整体辐射覆盖性能。
第一透射结构的设置不仅在一定程度上解决了天线因周围金属件例如中框和边框影响而产生的辐射性能恶化的问题,在一些情况下,还可以为天线辐射增加新的谐振点,从而拓宽天线的工作阻抗带宽。
应理解,本申请实施例中,第一透射单元与第二透射单元的形状,可以认为是第一透射单元与第二透射单元的边缘走势。第一透射单元组和第二透射单元组用于天线辐射的电磁波穿过。
还应理解,第一透射结构设置于天线的辐射路径上,也可以理解为所述第一透射结构设置于所述天线辐射电磁波的方向上。第一透射结构可以为实施例中图6至图20中所描述的任意一种透射结构。
这里,将天线的辐射路径中,辐射强度大于一定阈值的辐射路径称为主要辐射路径。第一透射单元组和第二透射单元组并排设置的方向与辐射路径中的主要辐射路径相交,以使天线辐射的大部分电磁波能够穿过透射结构。第一透射结构设置于天线辐射电磁波的路径上,可以认为天线与第一透射结构之间可以没有其他***件或射频器件。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述天线辐射的电磁波分别穿过所述第一透射结构的所述第一透射单元或所述第二透射单元后具有不同的相位。
第一透射单元和第二透射单元的形状和/或大小不同,使得天线辐射的电磁波在穿过第一透射结构后具有不同的相位,可以在远场形成波束赋形。
应理解,这里所说的“分别穿过”指的是天线辐射的部分电磁波穿过第一透射单元,部分电磁波穿过第二透射单元。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述一个或多个第一透射单元在第一排列方向上呈线性阵列排布,所述一个或多个第二透射单元在第二排列方向上呈线性阵列排布,所述第一排列方向平行于所述第二排列方向,且所述第一排列方向和所述第二排列方向与所述天线的辐射路径相交。
这里“平行”可以理解为大致平行或基本平行,允许误差存在,即第一排列方向与第二排列方向之间的平行度误差小于一定阈值时,就可以认为第一排列方向与第二排列方向平行。这里“相交”可以理解为第一排列方向所在的透射结构的主体上的平面与天线的辐射路径相交,第二排列方向所在的透射结构的主体上的平面与天线的辐射路径相交。
这样天线辐射的电磁波穿过第一透射结构后,可以具有不同的相位,从而达到远场上波束赋形的效果。并且加工简单,成本较低。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,相邻的两个透射单元的中心之间的距离不小于三分之一个目标波长,且不大于二分之一个目标波长;其中所述相邻的两个透射单元包括以下至少一种:相邻的两个所述第一透射单元,相邻的两个所述第二透射单元,相邻的所述第一透射单元和所述第二透射单元,其中所述目标波长为所述天线的工作波长。
这里,目标波长为天线的工作波长λ,天线的工作波长λ可以根据天线的设计频率f得到。具体地,辐射信号在空气中的工作波长λ可以如下计算:波长λ=光速/频率f。辐射信号在介质中的工作波长λ可以如下计算:其中,ε为该介质的相对介电常数。
应理解,本申请实施例中所描述的透射单元的中心可以根据透射单元的具体形状确定,例如透射单元呈圆环型,则透射单元中心可以认为是圆环的圆心,或者透射单元的中心可以认为是能够包围透射单元的矩形的中心或者能够包围透射单元的圆形的中心。
本申请实施例中,透射单元间距(即相邻两个透射单元的中心之间的距离)可以小于1/2个目标波长,第一透射结构的整体尺寸可以减小,因而第一透射结构可以应用于空间狭小的电子设备内部,降低了第一透射结构应用难度。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述相邻的两个透射单元的中心之间的距离均相等。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构包括主体,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组为在所述主体上开槽形成的槽缝。
这里,以第一透射单元组为例,第一透射单元组包括一个第一透射单元时,该第一透射单元组即为一个槽缝;第一透射单元组包括多个第一透射单元时,第一透射单元组可以理解为多个槽缝的集合。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述主体包括金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属主体部分上镂空形成的槽缝。
第一透射结构所包括的透射单元可以是直接在金属主体部分上镂空(即开槽)形成的槽缝。这样,第一透射结构可以是全金属结构。在天线辐射电磁波的路径上设置全金属的透射结构,可以有效避免其他射频器件以及外部干扰对天线辐射性能的影响。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述主体包括涂覆有金属材料的非金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属材料上镂空形成的槽缝。
第一透射结构所包括透射单元可以设置于非金属主体部分上,使得第一透射结构的设计更为灵活。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述槽缝为以下形状中的任意一种:C型,H型,I型,O型,T型,圆环型。
第一透射单元组中的透射单元与第二透射单元组中的透射单元的形状可以相同,也可以不同,便于灵活设计。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射单元组包括多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括多个第二透射单元,其中,所述多个第一透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上;所述多个第二透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上。
第一透射结构上的透射单元可以设置于一个或多个主体部分上,便于灵活设置透射单元的位置。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述壳体包括边框和与所述边框相连的后盖,所述边框沿所述电子设备的***延伸;其中,所述主体由所述边框和/或所述后盖形成。
第一透射结构的主体可以为电子设备上现有的部件,可以不占用额外的空间,避免破坏电子设备的原有设计结构,降低第一透射结构的应用难度。另外,在电子设备的壳体上开槽形成第一透射结构的透射单元,能够使电磁波透射出电子设备外,增强电磁波在端射方向上的辐射强度。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射单元组为在所述边框上开槽形成的槽缝,所述第二透射单元组为在所述后盖上开槽形成的槽缝。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述壳体包括中框,所述天线设置于所述中框之上;其中在所述电子设备的厚度方向上,所述第一透射单元组位于所述第一透射结构上靠近所述中框的一侧,所述第二透射单元组位于所述第一透射结构上远离所述中框的一侧。
应理解,天线设置于中框之上,可以是直接设置于中框之上,也可以是通过其他部件例如电路板等设置于中框之上。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构包括弯折区域,所述弯折区域对应的弯折角的角度大于90°且小于180°,且所述弯折角朝向所述天线。
换句话说,第一透射结构朝向天线呈弯折状态。
第一透射结构可以是平面结构,也可以发生一定角度的弯折,因此能够适配不同的内部空间形状,加工工艺简单。发生一定角度弯折的第一透射结构,不仅在保证控制天线辐射波束方向功能的同时降低了垂直方向的高度,而且可以更好地适配电子设备超薄机身和曲面屏结构。
应理解,第一透射结构的弯折区域的角度不同,第一透射结构实现的效果不同。第一透射结构的弯折区域角度可以根据天线的辐射方向与目标方向之间的角度差值确定。第一透射结构在弯折区域的角度越大,天线的辐射波束方向调整的角度越大。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述弯折区域同所述第一透射单元组与所述第二透射单元组之间的相邻侧平行。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述弯折区域位于所述第一透射单元组与所述第二透射单元组之间。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述天线辐射的电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位落后于所述电磁波穿过所述第二透射单元组时对应的相位。
这样,第一透射结构能够将天线辐射的电磁波方向向远离后盖方向调整,使电磁波朝电子设备边框方向射出,提高天线的端射性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述电子设备包括设置于所述天线的辐射路径上的至少两个所述第一透射结构,其中,所述至少两个所述第一透射结构沿所述天线的辐射路径依次排列。
在电子设备中设置多个第一透射结构时,该多个第一透射结构对天线辐射波束的调整角度可以叠加,使天线电磁波射出电子设备后的辐射方向更接近目标方向,从而增强天线辐射在目标方向上的增益。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,任意两个相邻的第一透射结构的中心之间的距离均相等。
示例性的,所述电子设备包括与所述第一透射结构相同的第二透射结构和第三透射结构,其中,所述第一透射结构、所述第二透射结构、所述第三透射结构在电磁波的辐射方向上依次排列,所述第一透射结构与所述第二透射结构之间的距离等于所述第二透射结构与所述第三透射结构之间的距离。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述天线为端射天线。
应理解,端射天线可以理解为朝向电子设备侧面辐射电磁波的天线。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述端射天线辐射的电磁波穿过所述第一透射结构后,从所述电子设备的厚度方向上设置的壳体部分射出。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述天线辐射的电磁波穿过所述第一透射结构后,所述电磁波在远场的波束赋形方向为目标方向。
这里目标方向不同于未设置第一透射结构时天线的辐射方向。即电子设备中未设置第一透射结构时,天线射出电子设备的电磁波在远场的方向为第一方向,在电子设备中设置了第一透射结构后,天线辐射的电磁波穿过第一透射结构后再射出电子设备,电磁波在远场的方向为目标方向,该目标相同与第一方向不同。
也就是说,第一透射结构能够改变天线的辐射方向。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组单侧相邻。
这里所涉及的单侧相邻可以理解为第一透射单元组整体与第二透射单元组整体只有一侧相邻。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构还包括单侧相邻的第三透射单元组和第四透射单元组,其中所述第三透射单元组与所述第一透射单元组单侧相邻,所述第四透射单元组与所述第二透射单元组单侧相邻,所述第二透射单元组与所述第一透射单元组单侧相邻;所述第三透射单元组包括一个或多个第三透射单元,所述第四透射单元组包括一个或多个第四透射单元,所述第三透射单元与所述第四透射单元的形状和/或大小不同,使得所述电磁波穿过所述第三透射单元组时对应的相位与穿过所述第四透射单元组时对应的相位之间的差值,等于所述电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位与穿过所述第二透射单元组时对应的相位之间的差值;所述第一透射单元与所述第三透射单元的形状和/或大小不同,且所述第二透射单元与所述第四透射单元的形状和/或大小不同,使得所述电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位与穿过所述第三透射单元组时对应的相位之间的差值,等于所述电磁波穿过所述第二透射单元组时对应的相位与穿过所述第四透射单元组时对应的相位之间的差值。
本申请实施例提供的第一透射结构可以调整天线的辐射波束在两个方向上的指向。因此,根据天线周围金属件的布置情况,通过设计合适的透射结构可以很好地弥补天线周围金属件所引起的增益损失。
第二方面,提供了一种天线模组,包括:天线和第一透射结构,所述第一透射结构设置于所述天线的辐射路径上;其中,所述第一透射结构包括第一透射单元组和第二透射单元组,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排相邻设置,其中,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排设置的方向与所述辐射路径中的主要辐射路径相交;所述第一透射单元组包括一个或多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括一个或多个第二透射单元,所述第一透射单元和所述第二透射单元用于所述天线辐射的电磁波穿过,其中所述第一透射单元与所述第二透射单元的形状和/或大小不同。
本申请实施例中,第一透射结构的第一透射单元组和第二透射单元组具有不同的形状和/或大小,可以使电磁波穿过第一透射结构时具有不同的透射相位,可以达到远场上波束赋形的效果,将天线的辐射波束进行偏转,例如回调到目标方向上来,从而增强天线在目标方向上的增益,提升天线整体辐射覆盖性能。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述天线辐射的电磁波分别穿过所述第一透射结构的所述第一透射单元或所述第二透射单元后具有不同的相位。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述一个或多个第一透射单元在第一排列方向上呈线性阵列排布,所述一个或多个第二透射单元在第二排列方向上呈线性阵列排布,所述第一排列方向平行于所述第二排列方向,且所述第一排列方向和所述第二排列方向与所述天线的辐射路径相交。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,相邻的两个透射单元的中心之间的距离不小于三分之一个目标波长,且不大于二分之一个目标波长;其中所述相邻的两个透射单元包括以下至少一种:相邻的两个所述第一透射单元,相邻的两个所述第二透射单元,相邻的所述第一透射单元和所述第二透射单元,其中所述目标波长为所述天线的工作波长。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述相邻的两个透射单元的中心之间的距离均相等。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构包括主体,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组为在所述主体上开槽形成的槽缝。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述主体包括金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属主体部分上镂空形成的槽缝。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述主体包括涂覆有金属材料的非金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属材料上镂空形成的槽缝。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述槽缝为以下形状中的任意一种:C型,H型,I型,O型,T型,圆环型。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射单元组包括多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括多个第二透射单元,其中,所述多个第一透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上;所述多个第二透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构包括弯折区域,所述弯折区域对应的弯折角的角度大于90°且小于180°,且所述弯折角朝向所述天线。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述弯折区域同所述第一透射单元组与所述第二透射单元组之间的相邻侧平行。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述弯折区域位于所述第一透射单元组与所述第二透射单元组之间。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述天线辐射的电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位落后于所述电磁波穿过所述第二透射单元时对应的相位。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组单侧相邻。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述天线模组包括设置于所述天线的辐射路径上的至少两个所述第一透射结构,其中所述至少两个所述第一透射结构沿所述天线的辐射路径依次排列。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,任意两个相邻的第一透射结构的中心之间的距离均相等。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述天线为端射天线。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一透射结构还包括单侧相邻的第三透射单元组和第四透射单元组,其中所述第三透射单元组与所述第一透射单元组单侧相邻,所述第四透射单元组与所述第二透射单元组单侧相邻,所述第二透射单元组与所述第一透射单元组单侧相邻;所述第三透射单元组包括一个或多个第三透射单元,所述第四透射单元组包括一个或多个第四透射单元,所述第三透射单元与所述第四透射单元的形状和/或大小不同,使得所述电磁波穿过所述第三透射单元组时对应的相位与穿过所述第四透射单元组时对应的相位之间的差值,等于所述电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位与穿过所述第二透射单元组时对应的相位之间的差值;所述第一透射单元与所述第三透射单元的形状和/或大小不同,且所述第二透射单元与所述第四透射单元的形状和/或大小不同,使得所述电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位与穿过所述第三透射单元组时对应的相位之间的差值,等于所述电磁波穿过所述第二透射单元组时对应的相位与穿过所述第四透射单元组时对应的相位之间的差值。
第三方面,提供了一种电子设备,包括如上述第二方面以及第二方面的任一种实现方式中的天线模组。
附图说明
图1是一种电子设备的示意性结构图;
图2是图1中的电子设备的示意性分解图;
图3是图1中的电子设备沿A-A剖开的截面示意图;
图4是一种降低边框对端射天线影响的设计示意图;
图5是另一种降低边框对端射天线影响的设计示意图;
图6是本申请实施例提供的一种透射结构的示意图;
图7是本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的安装位置示意图;
图8是本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的安装位置示意图;
图9是本申请实施例提供的透射单元的形状的示意图;
图10是本申请实施例提供的透射单元组排布的示意图;
图11是本申请实施例提供的透射结构设置的示意图;
图12是本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的安装位置示意图;
图13是是本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的位置示意图;
图14是本申请实施例提供的透射结构在天线工作时的电流分布示意图;
图15是本申请实施例提供的一种天线的S参数示意图;
图16是本申请实施例提供的一种天线的辐射场示意图;
图17是本申请实施例提供的一种透射结构的示意图;
图18是本申请实施例提供的一种天线与透射结构设置位置示意图;
图19是本申请实施例提供的一种天线与透射结构设置位置示意图;
图20是本申请实施例提供的一种天线与透射结构设置位置示意图。
附图标记:
10-壳体;11-边框;12-中框;13-后盖;101-第一表面;102-第二表面;20-显示屏;30-印刷电路板;40-天线;103-第一空腔;104-第二空腔;501-主体;501a-第一区域;501b-第二区域;501c-第三区域;501d-第四区域;510-第一透射单元组;511-第一透射单元;520-第二透射单元组;521-第二透射单元;530-第三透射单元组;540-第四透射单元组;531-第三透射单元;541-第四透射单元。
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。
本申请实施例中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为相对于附图中的部件示意放置的方位或位置来定义的,应当理解到,这些方向性术语是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,而不是指示或暗示所指的装置或元器件必须具有的特定的方位、或以特定的方位构造和操作,其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化,因此不能理解为对本申请的限定。
图1示出了一种电子设备100的示意性结构图。图2示出了电子设备100的分解示意图。应理解,图1和图2仅示意性的示出了电子设备100包括的一些部件,这些部件的形状、大小和构造不受图1和图2限定。在其他一些实施例中,电子设备100还可以包括比图示更多或更少的部件,本申请实施例不作限定。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信技术的电子设备,通信技术包括但不限于蓝牙(bluetooth,BT)通信技术、全球定位***(global positioning system,GPS)通信技术、无线保真(wirelessfidelity,Wi-Fi)通信技术、全球移动通讯***(globalsystem for mobile communications,GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband codedivision multiple access,WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution,LTE)通信技术、第五代(5th-generation,5G)通信技术、SUB-6G通信技术(也称低到中频段频谱通信技术或厘米波通信技术,其中SUB-6G是指5G中小于6GHz频段)、毫米波(millimetre wave,mmW)通信技术、无线千兆比特(wireless gigabit,WiGig)(也称IEEE 802.11.ad(60GHzWiGig))通信技术、超高速近远程毫米波无线传输标准Q-LINKPAN(也称IEEE 802.11.aj(45GHz Q-Link-Pan))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100为具有移动通信或无线通信功能的设备,包括但不限于手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。例如可以包括蜂窝电话(cellular phone)、智能手机(smart phone)、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)电脑、平板型电脑、手提电脑、膝上型电脑(laptopcomputer)、智能手表(smart watch)、智能手环(smart wristband)、车载电脑以及其他具有移动通信或无线通信功能的电子设备等。
本申请实施例对电子设备100的具体形式不作特殊限制,以下为了方便说明和理解,是以电子设备100为终端设备例如手机为例进行的说明。
参考图1和图2,电子设备100可以包括壳体10、显示屏(display panel,DP)20、印刷电路板(printed circuit board,PCB)30。
壳体10形成有容纳空间,用于收容电子设备100的元器件。壳体10还可以起到保护电子设备100和支撑整机的作用。显示屏20和印刷电路板30设置于壳体10的容纳空间中,并与壳体10相连接。
具体地,壳体10可以包括边框11、中框12和后盖13。
图3示出了图1中的电子设备100沿A-A剖开的截面示意图。参考图3,中框12为位于电子设备100内部的支撑框架,一般由金属材料形成,可以用作电子设备100的地板。显示屏20与后盖13设置于中框12的两侧。中框12包括相对设置的第一表面101和第二表面102,第一表面101靠近后盖13,第二表面102靠近显示屏20的背面。后盖13与中框12之间可以形成第一空腔103,显示屏20与中框12之间可以形成第二空腔104,第一空腔103和第二空腔104形成上文所述的容纳空间。第一空腔103可以用于安装电池、印刷电路板30、摄像头、天线等内部元件,第二空腔104可以布置用于屏幕发声的振动元件或其他需要设置在中框12与显示屏20之间的元件等。
需要说明的是,显示屏20具有能够显示画面的出光面,本申请实施例中所涉及的显示屏20的背面是指该显示屏20上与上述出光面相对设置的一侧表面,也即显示屏20靠近中框12的一侧表面,也即显示屏20上与中框12的第二表面102相对的面。
边框11为环绕电子设备100外周的结构。参考图1和图2,边框11可以绕电子设备100和显示屏20的***延伸,具体可以包围显示屏20的四个侧边,以帮助固定显示屏20。在一些实施例中,边框11可以是金属边框,该金属边框采用金属材料例如铜、镁合金、不锈钢等金属制成。在另一些实施例中,边框11还可以为非金属边框(即绝缘边框),该非金属边框包括塑料边框、玻璃边框、陶瓷边框等。
后盖13是电子设备100上与显示屏20相对设置的结构,与边框11相连接,用于将电子设备100的元器件封于电子设备内部,同时还能够防灰尘、防碰撞、防硬件划伤。后盖13可以是金属材料制成的后盖(即金属后盖),也可以是非导电材料制成的后盖(即非金属后盖),如玻璃后盖、塑料后盖等。
中框11和边框12可以为分离式结构,也可以是一体式结构,本申请实施例不作限定。中框11与边框12为分离式结构时,中框11和边框12是壳体10的两个不同的部件,二者可以通过卡接、扣合等方式组装在一起,在需要拆卸的时候二者可被分离。中框11与边框12为一体式结构时,中框11与边框12之间的连接关系无法被分割,例如中框11与边框12采用一体成型方式加工制成,或者采用焊接等永久性连接方式组装制成等。一体式的中框和边框,可以认为是中框外周充当了电子设备100的边框。
边框12与后盖13可以为分离式结构,也可以为一体式结构,本申请实施例不作限定。边框12与后盖13为分离式结构时,边框12与后盖13为壳体10的两个不同的部件,二者可以通过卡接、扣合等方式组装在一起,在需要拆卸的时候二者可被分离。边框12与后盖13为一体式结构时,边框12与后盖13之间的连接关系无法被分割,例如边框12与后盖13采用一体成型方式加工制成,或者采用焊接等永久性连接方式组装制成等。一体式的边框和后盖,可以认为是后盖13外周充当了电子设备100的边框。
以上是对电子设备100的壳体10的详细介绍,下面继续对其他部件进行说明。
继续参考图1和图2,电子设备100的显示屏20用于显示图像。显示屏20可以为液晶显示(liquid crystal display,LCD)屏、有机发光二极管(organic light emittingdiode,OLED)显示屏等,其中OLED显示屏可以为柔性显示屏或硬质显示屏。显示屏20可以是普通的规则屏幕,也可以为异形屏幕、折叠屏幕等,例如显示屏20可相对自由转动或折叠形成弧形、多棱柱等等。显示屏20可以设置于电子设备100的正面和/或背面。电子设备100的正面可以理解为用户使用该电子设备100时面向用户的一侧,电子设备100的背面可以理解为用户使用电子设备100时背向用户的一侧。在电子设备100的正面和背面均设置有显示屏的情况下,主显示屏所在一侧认为是电子设备的正面,副显示屏所在一侧认为是电子设备的背面。连接电子设备100的正面和背面的面可以称为电子设备的侧面。
印刷电路板30是电子元件的支撑体,也作为电子元件电气连接的载体,在一些实施例中也可以称为主板。其中电子元件包括但不限于电容、电感、电阻、处理器、摄像头、闪光灯、麦克风、电池、天线等。印刷电路板30可以采用FR-4介质板、罗杰斯(rogers)介质板、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介质板是一种高频板。印刷电路板30靠近壳体10(具体为后盖13)的一侧可以设置金属层,该金属层可以通过在印刷电路板30的表面蚀刻金属形成。该金属层可用于印刷电路板30上承载的电子元件接地,以防止用户触电或设备损坏。在一些实施例中,该金属层可以称为PCB地板。本申请实施例中不限于PCB地板,电子设备100还可以具有其他用来接地的地板,例如金属中框、金属边框、金属后盖等。
电子设备100内部可以设置多个与印刷电路板30相连接的功能模块(图中未示出)以实现相应的功能,例如充电管理模块用于从充电器接收充电输入,电源管理模块用于为显示屏等供电,无线通信模块和移动通信模块用于实现电子设备的通信功能,音频模块用于实现音频功能等。通信功能是电子设备100的基本功能之一。在发射信号时,电子设备100主要通过无线电发射机输出射频信号功率,然后通过馈线输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。在接收信号时,由天线接收空间中的电磁波,并通过馈线送到无线电接收机。天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备。
示例性的,天线的设置方式如图1所示,中框12的第一表面101上设置有印刷电路板30,印刷电路板30上设置有天线40,天线40即用于实现电磁波的发射和接收。应理解,电子设备100中设置的天线40的数量可以为一个或多个。特别地,随着第五代移动通信技术(the 5th generation mobile communication technology)(简称5G)和毫米波(millimeter wave)技术的发展,电子设备内部一般设置多个毫米波天线,以实现不同方向上信号的宽覆盖。
为了使电子设备能够更好地收发信号,电子设备100中的天线40可以包括端射天线和边射天线,以同时覆盖端射方向和边射方向上的辐射。本申请实施例中,端射天线指的是向电子设备侧面辐射(即侧向辐射)的天线。端射方向为端射天线在不受干扰的情况下理想的辐射方向,本申请实施例中指的是朝向电子设备100侧面的方向。类似地,边射天线指的是非侧向辐射的天线,例如向电子设备100背面辐射的天线。边射方向为边射天线在不受干扰的情况下理想的辐射方向,本申请实施例中将除了端射方向之外的方向均可以理解为边射方向。
具体地,参考图1和图2,本申请实施例将电子设备100显示屏20所在的一侧定义为电子设备100的正面,将电子设备100的后盖13所在的一侧定义为电子设备100的背面,将连接电子设备100的正面和背面的面定义为电子设备100的侧面。图中所示的电子设备100的侧面即边框11所在的一侧。端射方向可以理解为是指向边框11的方向,或者可以理解为是指向电子设备侧面的方向,或者可以理解为是与显示屏20所在平面平行的方向,例如图1所示的黑色宽箭头方向。端射天线是指辐射覆盖端射方向的天线,或者可以理解为在不受干扰的情况下辐射方向为指向电子设备100侧面的天线。边射方向可以理解为是指向显示屏20所在平面法向的方向,本申请实施例中将辐射指向偏离端射方向的方向均认为是边射方向,例如包括指向后盖13的方向。边射天线是指辐射覆盖边射方向的天线。
更为具体地,仍参考图1和图2,将电子设备100的长度方向定义为X方向,宽度方向定义为Y方向,厚度方向定义为Z方向。其中电子设备100的显示屏20所在的平面为XY平面,垂直于显示屏20所在平面的方向为Z方向。本申请实施例中端射方向为XY平面内的方向,边射方向为除了XY平面外其他平面内的方向。为方便描述,X、Y、Z方向的定义同样适用于后文将要描述的各幅附图。需要说明的是,上述对X、Y、Z方向的定义仅仅是为了方便描述本申请实施例中的各零部件之间的位置关系和连接关系,不应理解为对本申请实施例的限定。
电子设备100的内部空间狭小,天线容易受到天线周围金属件例如金属中框、金属边框的影响。特别地,对于侧向辐射的端射天线而言,金属边框和电子设备内部的金属中框对电磁波有反射和阻挡作用,会使端射天线的辐射波束向电子设备100的背面(即后盖方向)侧偏移,天线在侧向上的增益下降,造成电子设备天线的整体辐射覆盖性能下降。
如图4和图5所示的两种方案可以减小边框对端射天线的影响。
图4所示实施例的方案是在金属边框的上下两侧引入寄生元件,以补偿天线因金属边框阻断影响而造成的增益损失。具体地,图4示出了电子设备按照图1所示B-B方向剖开的截面图,如图4所示,在边框11(具体可为金属边框)于厚度方向上的两侧引入了寄生元件P1和P2,这样天线40(具体为端射天线)发射的电磁波可以绕过边框11后再向电子设备侧面发射,实现电磁波在正常方向(即端射方向)上的传播。
图5所示实施例的方案是在天线与边框之间增加光栅条,以补偿天线因金属边框阻断影响而造成的增益损失。具体地,图5示出的是电子设备在正面或背面角度的视图。如图5所示,天线40(具体可为端射天线)与边框11(具体可为金属边框)之间设置有光栅条G,光栅条G能够增强天线在端射方向上的增益,从而补偿了端射方向的增益损失。
上述方案有利于减少金属边框对端射天线辐射的影响,在设计中,还需要考虑金属中框对端射天线的影响。
因此,本申请实施例提出一种既能够解决侧面金属边框对端射天线辐射波束的影响,又能够解决水平面金属中框对端射天线辐射波束的影响的方案。
本申请实施例提供了一种透射结构,应用于电子设备上,能够减少端射天线周围的金属件例如金属中框、金属边框等对端射天线的影响,从而提升天线整体辐射覆盖性能。下面将结合附图进行详细介绍。
为方便理解和描述,下面先对天线涉及的若干个方向进行说明。
辐射方向,指的是天线在受到周围金属件影响的情况下,电磁波的实际传播方向。在一些实施例中也可以称为波束方向。天线的辐射方向可能不是固定的,例如在受到金属件的干扰时,天线的辐射方向就可能发生变化。本申请实施例主要关注电磁波射出电子设备时的辐射方向。
端射方向,指的是天线在不受周围金属件影响的情况下,电磁波本来要传播的方向。端射方向也可以理解为是电子设备中端射天线本身要辐射的方向。
目标方向,指的是天线在受到周围金属件影响以及透射结构的作用下,电磁波的传播方向。目标方向也可以理解为设计的电磁波传播方向。
在一些实施例中,目标方向可以为端射方向。
图6示出了本申请实施例提供的一种透射结构的示意图。
如图6所示,透射结构50包括主体501、第一透射单元组510和第二透射单元组520,主体501为可导电主体,例如为金属材质,其中第一透射单元组510和第二透射单元组520为在主体501上开设的槽缝。第一透射单元组510和第二透射单元组520并排相邻设置。具体地,主体501包括相邻的第一区域501a和第二区域501b,其中第一区域501a用于形成第一透射单元组510,第二区域501b用于形成第二透射单元组520。第一透射单元组510包括至少一个第一透射单元511,第二透射单元组520包括至少一个第二透射单元521,第一透射单元511与第二透射单元521不同。
即,透射结构50包括单侧相邻的第一透射单元组510和第二透射单元组520。第一透射单元组510和第二透射单元组520为在主体501上开设的槽缝,用于天线辐射的电磁波穿过。第一透射单元组510包括一个或多个第一透射单元511,第二透射单元组520包括一个或多个第二透射单元521,第一透射单元511和第二透射单元521均为在主体上开设的槽缝,因此第一透射单元组510和第二透射单元组520可以视为多个槽缝的组合。
第一透射单元511和第二透射单元521不同可以包括:第一透射单元511和第二透射单元521形状不同,和/或,第一透射单元511和第二透射单元521大小不同。第一透射单元511与第二透射单元521的形状和/或大小不同,使得天线辐射的电磁波在分别穿过透射结构50的第一透射单元511或第二透射单元521后具有不同的相位。本申请实施例所说的形状指的是透射单元所对应的开槽的走势。应理解,申请实施例中提及的透射单元可以理解为第一透射单元和第二透射单元中的任意一个,本申请实施例中提及的透射单元组可以理解为第一透射单元组和第二透射单元组中的任意一个。另外,本申请实施例中提及的透射单元可以理解为是在主体上开设的槽缝,透射单元组则可以理解为是多个槽缝的组合。
这里,天线辐射的电磁波在分别穿过透射结构50的第一透射单元511或第二透射单元521,可以理解为天线辐射的部分电磁波可以穿过透射结构50的第一透射单元511,部分电磁波可以穿过透射结构50的第二透射单元521。因此天线辐射的电磁波在分别穿过透射结构50的第一透射单元511或第二透射单元521后具有不同的相位,也可以理解为天线辐射的电磁波在穿过透射结构50后具有不同的相位。
图7示出了本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的安装位置示意图。
如图7所示,天线40设置于中框12与后盖13之间形成的第一空腔103中,天线40设置于中框12之上。透射结构50则设置于天线40与边框11之间。具体地,透射结构50设置于天线40的辐射路径上,例如设置于天线40的辐射口径前方,且透射结构50与天线40之间留有间隙。
本申请实施例中,天线的辐射口径可以理解为天线上辐射电磁波的部分,例如天线的辐射体。若天线具有特定的辐射方向,天线的辐射口径还与天线的辐射方向具有关联关系,透射结构则设置于天线辐射电磁波的路径上,以使天线辐射的大部分电磁波能够穿过透射结构。因此,天线与透射结构之间应没有其他射频器件或***件。
天线的辐射路径可以有很多,不同的辐射路径的辐射强度可以大致相同(例如全向天线为360°均匀辐射),也可以是在特定辐射路径(或主要辐射路径)的辐射强度远大于其他辐射路径的辐射强度(例如定向天线向特定方向辐射)。为了使天线辐射的大部分电磁波能够穿过透射结构,则需要使辐射强度较大的辐射路径的电磁波能够穿过透射结构。为方便描述,本申请实施例中将天线的辐射路径中,辐射强度大于一定阈值的辐射路径称为主要辐射路径。
图7还示出了透射结构与天线位置的局部放大图。如图所示,印刷电路板30设置于中框12之上,且与中框12相连接。天线40设置于印刷电路板30之上。天线40上设置有射频芯片301,射频芯片301例如为射频集成电路(radio frequency integrated circuit,RFIC)芯片,用于将信号馈给天线40。射频芯片301与天线40相连接。在一些实施例中可通过倒装焊、回流焊等焊接方式将射频芯片301与天线连接在一起。射频芯片301与印刷电路板30之间相连接。在一些实施例中可通过连接线例如软板传输线将射频芯片301与印刷电路板30连接在一起,其中连接线用于将信号从印刷电路板30传输到射频芯片301上。射频芯片301可以为无封装裸片或带封装的芯片,本申请实施例不作限定。
也就是说,射频芯片301可通过倒装焊或回流焊方式安装于天线40的底面,天线40的底面还可以焊接必要的元件例如去耦电容、滤波器等,以确保射频芯片301的收发机良好工作。射频芯片301通过软板信号线与印刷电路板30连接。这样,射频信号、数字控制信号等可以由印刷电路板30传输至射频芯片301,进而传输至天线40。
透射结构50设置于中框12之上。在一些实施例中,透射结构可以直接与中框12相连接,或通过印刷电路板30与中框12间接连接。
图8示出了本申请实施例提供的透射结构在电子设备中的安装位置示意图。图8为图7中天线40与透射结构50的局部放大示意图。应理解,图8仅示意性示出了天线40、透射结构50和中框12之间的相对位置关系,未示出其他元件,因此图8未示出各部件之间的连接关系。下文将结合其他附图对连接关系作详细说明,在此暂不详述。
参考图8中的(a),透射结构50面向天线40设置。具体地,透射结构50面向天线40的辐射口径设置。其中第一透射单元组510和第二透射单元组520并排相邻设置,第一透射单元组510和第二透射单元组520并排设置的方向与天线40的辐射路径中的主要辐射路径相交。这样天线40辐射的大部分电磁波能够穿过透射结构50。
换言之,第一透射单元组510与第二透射单元组520沿电子设备的厚度方向设置。第一透射单元组510位于透射结构50上靠近中框12的一侧,第二透射单元组520位于透射结构50上靠近后盖(图8未示出,参见图7中的后盖13,即远离中框)的一侧。在一些实施例中,该透射结构50相对中框12垂直设置。
参考图8中的(b),透射结构50设置于天线40的辐射口径前方。具体地,天线40位于透射结构50在垂直于端射方向上的投影内。换句话说,在垂直于端射方向的方向上,天线40与透射结构50不是完全错开的。
在一个实施例中,在垂直于端射方向的方向上,天线40的位置对应透射结构50上的第一透射单元组510和/或第二透射单元组520,和/或第一透射单元组510与第二透射单元组520之间的区域。
本申请实施例中,透射结构50与天线40之间的间隙可以根据电子设备内部空间大小灵活确定。
在一个实施例中,透射结构50与天线40之间的间隙大于或等于1/10个目标波长,且小于或等于1个目标波长。这里目标波长可以为天线40的工作波长。
本申请实施例中,第一透射单元组510中的透射单元大小相同,第二透射单元组520中的透射单元大小相同,但第一透射单元组510和第二透射单元组520中的透射单元大小不同。以第一透射单元组510中的一个第一透射单元511和第二透射单元组520中的一个第二透射单元521为例,第一透射单元511和第二透射单元521的尺寸配置能够使天线40辐射的电磁波穿过透射结构时具有不同的相位,且电磁波穿过第一透射单元511时的相位落后于电磁波穿过第二透射单元521时的相位。也即,电磁波穿过第一透射单元组510时对应的相位落后于穿过第二透射单元组520时对应的相位。
本申请实施例中,第一透射单元511对应的透射相位相比第二透射单元521对应的透射相位的落后角度(即相位差),可以根据第一透射单元511和第二透射单元521的开槽形状和开槽大小确定。例如,可以通过仿真控制调整第一透射单元511和第二透射单元521的形状,使得天线在远场辐射的电磁波较好地辐射在端射方向上,也就是使天线在远场具有波束赋形效果。在给定的天线40与透射结构50(例如,给定的天线40与透射结构50的相对位置关系)下,在确定了第一透射单元511和第二透射单元521的形状后,在不考虑其他介质对天线辐射的影响的情况下,可以根据透射单元的形状确定第一透射单元511对应的透射相位与第二透射单元521对应的透射相位,则第一透射单元511对应的透射相位相比第二透射单元521对应的透射相位的落后角度即为二者的透射相位之差。也即,电磁波穿过第一透射单元组510时对应的相位与穿过第二透射单元组520时对应的相位之间的差值,可以根据在不设置透射结构时天线的辐射方向与目标方向之间的角度差值确定。
天线40为端射天线,本申请实施例对端射天线的工作性质、工作波长、结构形式、工作原理、维数、使用场合等不作限定,只要电磁波的辐射方向指向电子设备侧面即可。示例性,天线40可以为偶极子天线、Vivaldi天线或其他形式的缝隙天线或微带贴片天线等。
在一个实施例中,天线40的实现方式可以为金属边框、模式装饰天线(modedecoration antenna,MDA)、激光直接成型(laser direct structuring,LDS)、基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)等。
天线40容易受到周围金属件例如金属边框和金属中框的影响。具体而言,金属边框会对天线40辐射的电磁波有阻挡和反射作用,降低天线40在侧向上的增益。金属中框会对天线40辐射的电磁波具有阻挡和反射作用,使天线40的辐射波束向电子设备背面偏移,降低天线40在侧向上的增益。
本申请实施例中,透射结构50的第一透射单元组510和第二透射单元组520具有不同的尺寸。通过控制透射结构50上透射单元组的尺寸可以控制电磁波透过透射结构的相位差,使电磁波穿过透射结构时具有不同的透射相位,可以达到远场上波束赋形的效果,将天线的因受金属件影响而发生偏转的辐射波束调整到目标方向上来,从而增强天线在目标方向上的增益,提升天线整体辐射覆盖性能。
在一个实施例中,当目标方向为端射方向时,透射结构50可以增强天线在侧向上的增益,弥补由于金属边框和金属中框阻挡、反射电磁波所引起的增益损失。具体而言,在不设置透射结构50的情况下,金属中框的反射作用会使电磁波向电子设备背面偏转,金属边框会阻挡、反射电磁波,这使得端射天线辐射的电磁波在侧向上的增益下降。在设置透射结构50的情况下,由于目标方向为端射方向,即透射结构50被配置为可以将受金属中框和金属边框影响的辐射波束调整到端射天线本来要辐射的方向(即端射方向)上来。端射天线辐射的电磁波在穿过透射结构50之前已发生偏转,在穿过透射结构后,辐射方向调整到端射方向。从电子设备外部看,天线是向电子设备侧面辐射电磁波的。因此,相比不设置透射结构的情况,设置透射结构50可以增强天线在侧向上的增益。
本申请实施例中,透射结构50上镂空形成的透射单元的结构有多种形式。
在一些实施例中,第一透射单元组510中的透射单元与第二透射单元组520中的透射单元的形状可以相同,也可以不同。以第一透射单元组510中的一个第一透射单元511和第二透射单元组520中的一个第二透射单元521为例,即第一透射单元511与第二透射单元521的形状可以相同,也可以不同。
例如,第一透射单元511的形状可以为C型、H型、I型、O型、T型、圆环型中的一种,第二透射单元521的形状为C型、H型、I型、O型、T型、圆环型中的另外一种。由于第一透射单元511与第二透射单元521均为开槽形成的槽缝,本申请实施例中第一透射单元511与第二透射单元521形状可以理解为是槽缝的形状,第一透射单元511与第二透射单元521形状不同,可以理解为第一透射单元511与第二透射单元521的边缘走势不同或槽缝走势不同。图9示出了透射单元的部分可选形状的示意图,应理解,第一透射单元511和第二透射单元521还可以为其他规则的或者不规则的形状,例如为多个相连通的C型、多个相连通的T型、或者多个相连通的不同形状等,具体可以根据实际需求确定,在此不再一一列举。
又如,第一透射单元511和第二透射单元521的形状可以相同,例如均为C型、H型、I型、O型、T型或圆环型中的一种,但第一透射单元511与第二透射单元521的尺寸不同。换句话说,第一透射单元511与第二透射单元521的边缘走势可以相同,但第一透射单元511与第二透射单元521的开槽尺寸不完全相同。
示例性的,参考图9中的(a),第一透射单元511和第二透射单元521可以均为C型的开槽,但第一透射单元511和第二透射单元521的槽宽不同。图9中的(a)标注了能够定义C型槽的参数a1-a3,第一透射单元511和第二透射单元521对应的参数a2的数值相同,参数a1的数值不同,或者第一透射单元511和第二透射单元521对应的参数a1的数值相同,参数a2的数值不同。第一透射单元511和第二透射单元521对应的参数a3的数值可以相同,也可以不同。
参考图9中的(b),第一透射单元511和第二透射单元521可以均为H型的开槽,但第一透射单元511和第二透射单元521相对应的三段槽的宽度不完全相同。例如第一透射单元511与第二透射单元521所对应的参数b1、b2、b3中的至少一个参数的数值不同。
参考图9中的(c),第一透射单元511和第二透射单元521可以均为T型的开槽,但第一透射单元511和第二透射单元521相对应的两段槽的宽度不完全相同。例如第一透射单元511与第二透射单元521所对应的参数c1和/或c2的数值不同。
参考图9中的(d),第一透射单元511和第二透射单元521可以均为圆环型的槽,但第一透射单元511和第二透射单元521相对应的槽宽不同。例如第一透射单元511与第二透射单元521所对应的参数d2与参数d1的差值不同。
应理解,本申请实施例中,透射单元的尺寸(例如透射单元的边缘长度、开槽宽度等)可以根据实际需要确定,例如根据天线的工作频段(即天线的工作频段对应的工作波长)确定。具体地,可以通过理论计算和/或计算机仿真调整透射单元的尺寸使透射结构在工作频段上实现波束赋形的效果。为方便理解,下面举例说明,例如当天线的工作频段为20GHz时,透射结构的尺寸如图6中所示,能够具有波束赋形的效果。天线的工作频段为30GHz时,透射结构的尺寸缩小,才能在当前的工作频段具有波束赋形的效果。
本申请实施例中,透射单元在透射结构上的设置方位可以根据实际需要确定,例如根据天线的极化方向确定。示例性的,假设透射单元的开槽为C型,则当天线40为水平极化天线时,C字开口(即C字槽的连接部分)朝向电子设备背面或正面,当天线40为垂直极化天线时,C字开口(即C字槽的连接部分)朝向边框的延伸方向。更为具体的,参考图6,天线为水平极化天线时,C字开口可以设置于上侧或下侧;参考图9中的(a),天线为垂直极化天线时,C字开口可以设置于左侧或右侧。
本申请实施例中,相邻的两个透射单元不连通,即相邻的槽缝不连通,也即相邻的两个第一透射单元不连通,相邻的两个第二透射单元不连通,相邻的第一透射单元和第二透射单元不连通。
在一些实施例中,第一透射单元组510包括r*m个第一透射单元,第二透射单元组520包括s*n个第二透射单元,其中r为第一透射单元组中每列所包括的第一透射单元的个数,m为第一透射单元组中每行所包括的第一透射单元的个数,s为第二透射单元组中每列所包括的第二透射单元的个数,n为第二透射单元组中每行所包括的第二透射单元的个数,r、m、s、n均为正整数。
当r*m>1时,第一透射单元组510中的r*m个第一透射单元呈阵列式排布,本申请实施例称为第一阵列。其中r为第一阵列的行数,也即第一阵列中每列所包括的第一透射单元的个数,m为第一阵列的列数,也即第一阵列中每行所包括的第一透射单元的个数。
当s*n>1时,第二透射单元组520中的s*n个第二透射单元呈阵列式排布,本申请实施例称为第二阵列。其中s为第二阵列的行数,也即第二阵列中每列所包括的第二透射单元的个数,n为第二阵列的列数,也即第二阵列中每行所包括的第二透射单元的个数。
应理解,本申请实施例中将透射结构上与电子设备的厚度方向对应的方向定义为列方向,将与边框的延伸方向对应的方向定义为行方向。
例如,参考图10中的(a),r=m=s=n=1,即第一透射单元组510包括一个第一透射单元511,第二透射单元组520包括一个第二透射单元521。
例如,参考图10中的(b),r=s=1且m=n>1,即第一透射单元组510包括1*n(也即1*m)个第一透射单元511,第二透射单元组520包括1*n(也即1*m)个第二透射单元521,n为大于1的整数。第一透射单元组510和第二透射单元组520整体呈阵列式,包括2*n个透射单元。示例性地,图10中的(b)所示的透射结构包括2*2个透射单元,具体地该透射结构包括1*2个第一透射单元511和1*2个第二透射单元521。
例如,参考图10中的(c),r=s>1且m=n=1,即第一透射单元组510包括r*1(也即s*1)个第一透射单元511,第二透射单元组520包括r*1(也即s*1)个第二透射单元521,r为大于1的整数。第一透射单元组510和第二透射单元组520整体呈阵列式,包括2r*1个透射单元。示例性地,图10中的(c)所示的透射结构包括4*1个透射单元,具体地该透射结构包括2*1个第一透射单元511和2*1个第二透射单元521。
例如,参考图10中的(d),r≠s且m=n>1,即第一透射单元组510形成的第一阵列的行数与第二透射单元组520形成的第二阵列的行数可以不相等。示例性的,图10中的(c)所示的透射结构包括3*2个透射单元,具体地该透射结构包括1*2个第一透射单元511和2*2个第二透射单元521。
应理解,在另一些实施例中,第一透射单元组510形成的第一阵列的列数与第二透射单元组520形成的第二阵列的列数可以不相等。例如透射结构包括3*3个第一透射单元和2*2个第二透射单元,具体可以根据实际需要设计,在此不再一一列举。
应理解,透射结构在行方向上设置的m、n(即透射结构所包括的透射单元的列数)可以根据实际需要确定,例如可以根据天线的尺寸确定,本申请实施例对此不作限定。透射结构在列方向上设置的r、s(即透射结构所包括的透射单元的行数)可以根据实际需要确定,例如可以根据中框与后盖之间的空腔高度确定,本申请实施例对此不作限定。
换言之,透射结构上,第一透射单元组510所包括的一个或多个第一透射单元511在第一排列方向上呈线性阵列排布,第二透射单元组520所包括的一个或多个第二透射单元521在第二排列方向上整体呈线性阵列排布。第一排列方向平行于第二排列方向,且第一排列方向和第二排列方向与天线的辐射路径相交。
这里第一排列方向和第二排列方向可以均为行方向,也可以均为列方向。这里“平行”可以理解为大致平行或基本平行,允许误差存在,即第一排列方向与第二排列方向之间的平行度误差小于一定阈值时,就可以认为第一排列方向与第二排列方向平行。这里“相交”可以理解为第一排列方向所在的透射结构的主体上的平面与天线的辐射路径相交,第二排列方向所在的透射结构的主体上的平面与天线的辐射路径相交。
也即,第一透射单元组510所包括的一个或多个第一透射单元511和第二透射单元组520所包括的一个或多个第二透射单元521在整体上呈线性阵列排布。这里线性阵列排布的方向包括行方向和列方向。
当第一透射单元组510包括多个第一透射单元511时,该多个第一透射单元511呈线性阵列排布。
当第二透射单元组520包括多个第二透射单元521时,该多个第二透射单元521呈线性阵列排布。
在一个实施例中,当第一透射单元组510中的第一透射单元511阵列排布时,在行方向上,任意两个相邻的第一透射单元511之间的距离均相等。
在一个实施例中,当第一透射单元组510中的第一透射单元511阵列排布时,在列方向上,任意两个相邻的第一透射单元511之间的距离均相等。
在一个实施例中,当第一透射单元组510中的第一透射单元511阵列排布时,在行方向上的任意两个相邻的第一透射单元511之间的距离与在列方向上的任意两个相邻的第一透射单元511之间的距离相等。
在一个实施例中,当第二透射单元组520中的第二透射单元521阵列排布时,在行方向上,任意两个相邻的第二透射单元521之间的距离均相等。
在一个实施例中,当第二透射单元组520中的第二透射单元521阵列排布时,在列方向上,任意两个相邻的第二透射单元521之间的距离均相等。
在一个实施例中,当第二透射单元组520中的第二透射单元521阵列排布时,在行方向上的任意两个相邻的第二透射单元521之间的距离与在列方向上的任意两个相邻的第二透射单元521之间的距离相等。
在一个实施例中,当透射结构所包括的透射单元(包括第一透射单元和第二透射单元)呈阵列排布时,在列方向上任意两个相邻的透射单元之间的距离均相等。换句话说,在列方向上相邻的第一透射单元与第二透射单元之间的距离与在列方向上相邻的两个第一透射单元(或相邻的两个第二透射单元)之间的距离相等。
应理解,本申请实施例中所描述的两个透射单元之间的距离,可以理解为是两个透射单元的中心之间的距离。透射单元的中心可以根据透射单元的具体形状确定,例如透射单元呈圆环型,则透射单元中心可以认为是圆环的圆心,或者透射单元的中心可以认为是能够包围透射单元的矩形的中心或者能够包围透射单元的圆形的中心。
在一个实施例中,相邻的两个透射单元的中心之间的距离不小于三分之一个目标波长,且不大于二分之一个目标波长。其中相邻的透射单元包括以下至少一种:相邻的两个第一透射单元;相邻的两个第二透射单元;相邻的第一透射单元和第二透射单元。需要说明的是,本申请实施例中所涉及的相邻均理解为在行方向上的相邻或在列方向上的相邻。
这里,目标波长为天线40的工作波长λ,天线40的工作波长λ可以根据天线40的设计频率f得到。具体地,辐射信号在空气中的工作波长λ可以如下计算:波长λ=光速/频率f。辐射信号在介质中的工作波长λ可以如下计算:其中,ε为该介质的相对介电常数。本申请实施例以天线的工作频段为24.5GHz~29.5GHz为例,则天线的设计频率f(即中心频率)可以为27GHz。
本申请实施例中,透射单元间距(即相邻两个透射单元的中心之间的距离)可以在1/3到1/2个目标波长之间,透射结构的整体尺寸可以减小,因而透射结构可以应用于空间狭小的电子设备内部,降低了透射结构应用难度。
应理解,上述实施例中所提及的透射单元均理解为主体上开设的槽缝,透射单元组均理解为多个槽缝的组合。
本申请实施例中,天线与边框之间可以设置一个透射结构,也可以设置多个透射结构。当设置多个透射结构时,该多个透射结构设置在天线的辐射路径上,且沿天线的辐射路径依次排列。
在设置多个透射结构时,该相邻的两个透射结构之间可以存在空气间隙,也可以填充介质,本申请实施例对此不作限定。
示例性的,参考图11,当电子设备内设置多个透射结构时,该多个透射结构相同。该多个透射结构在天线的端射方向上依次设置,且任意两个相邻的透射结构之间的距离l相等。应理解,本申请实施例中所涉及的多个透射结构相同,指的是透射结构主体上设置的透射单元组相同,透射结构的主体大小可以根据电子设备内部空间或其他需要设计为不同的尺寸。例如一个透射结构上的开槽区之外的留白区较小,另一个透射结构上的开槽区之外的留白区较大,但两个透射结构上开槽区内的透射单元组以及透射单元的结构相同。为方便理解,本申请实施例中将上文描述的透射结构称为第一透射结构,则天线与边框之间还可以设置与第一透射结构相同的第二透射结构和第三透射结构,第一透射结构、第二透射结构、第三透射结构在天线的辐射路径上依次排列,第一透射结构与第二透射结构之间的距离等于第二透射结构与第三透射结构之间的距离。
在电子设备中设置多个透射结构时,该多个透射结构对天线辐射波束的调整角度可以叠加,使天线电磁波射出电子设备后的辐射方向更接近目标方向,从而增强天线辐射在目标方向上的增益。更为详细地,天线辐射的电磁波在金属中框的影响下会发生偏转,偏转后的电磁波穿过第一个透射结构后,第一透射单元对应的透射相位与第二透射单元对应的透射相位具有一定差值。当电磁波再次穿过第二个透射结构后,从第一透射单元射出的电磁波所对应透射相位与从第二透射单元射出的电磁波所对应的透射相位之间的差值更大。当电磁波穿过全部的透射结构后,第一透射单元对应的透射相位相比第二透射单元对应的透射相位的落后角度叠加,能够将电磁波的辐射方向调整至目标方向或目标方向附近,从而提高了天线在目标方向的增益,提升了天线的整体覆盖性能。
在一个实施例中,该多个透射结构中任意两个透射结构在垂直端射方向上的投影重合。这样相距天线较远的透射结构不会将已经穿过相距天线较近的透射结构的电磁波阻挡回去。
本申请实施例中,第一透射单元组所在的平面(例如上文所述第一区域501a)与第二透射单元组所在的平面(例如上文所述第二区域501b)之间的夹角大于90°,且不超过180°。
也就是说,透射结构可以发生弯折,弯折线的延伸方向与弯折位置附近的电子设备边框的延伸方向相同。透射结构上弯折线所连接的两部分之间的夹角大于90°,且不超过180°。也即,透射结构可以包括弯折区域,以使透射结构朝向天线呈弯折状态。该弯折区域同第一透射单元组510与第二透射单元组520之间的相邻侧平行。
例如,参考图8中的(a),第一区域501a与第二区域501b之间的夹角为180°,即透射结构50没有弯折,第一透射单元组510与第二透射单元组520位于同一平面。
例如,参考图12,透射结构50的主体501呈弯折状态,第一透射单元组510与第二透射单元组520位于不同平面,其中第二透射单元组520的至少一部分相对于第一透射单元组510的至少一部分向天线40一侧靠近。即第一透射单元组510所在平面与第二透射单元组520所在平面形成的90°到180°之间的夹角朝向天线40。
在一个实施例中,透射结构50的弯折位置可以位于第一透射单元组510和第二透射单元组520之间,即透射结构50的弯折位置两侧分别为第一透射单元组510和第二透射单元组520。
在一个实施例中,透射结构50的弯折位置可以位于第一透射单元组510所在的第一区域501a,即透射结构50中在临近弯折位置处均为第一透射单元。
在一个实施例中,透射结构50的弯折位置可以位于第二透射单元组520所在的第二区域501b,即透射结构50中在临近弯折位置处均为第二透射单元。
参考图12中的(b)所示,透射结构50弯折后,在厚度方向上的高度减小,可适用于电子设备厚度较小的场景,例如窄边框、3D玻璃曲面屏、全面屏等环境,同样能够解决端射天线因电子设备的金属中框、金属边框等外部环境而造成的辐射性能恶化的问题。
应理解,透射结构50的弯折区域的角度不同,透射结构实现的效果不同。透射结构50的弯折区域角度可以根据天线40的辐射方向与目标方向之间的角度差值确定。具体地,可以通过仿真调整透射结构50的弯折区域的角度,使得天线的波束方向与目标方向相同。
示例性的,对于同一天线来说,若透射结构50上的透射单元的形状和大小固定,则透射结构50在弯折区域的角度越大,天线的辐射波束方向调整的角度越大。换句话说,透射结构50在弯折区域的角度越大,天线从电子设备射出的辐射波束方向越接近天线的端射方向,即越接近天线在不受周围金属部件干扰时的辐射方向。
本申请实施例中,透射结构在弯折区域的角度可以理解为是弯折线所连接的两部分之间的夹角。为方便理解,下面举例说明,例如若透射结构50在弯折区域的角度为180°(即没有弯折),则透射结构50能够将天线40的辐射波束拉回到目标方向(如端射方向),若透射结构50在弯折区域的角度为120°,则透射结构50的作用能够使天线40的辐射波束拉回到目标方向附近,但与目标方向仍存在偏角,即天线40辐射的电磁波穿过透射结构50后,其辐射方向相对于端射方向而言,仍向电子设备背面偏转。
本申请实施例中,透射结构可以是全金属结构,透射单元直接在全金属结构上镂空形成。这样,在天线的辐射口径前方设置全金属的透射结构,可以有效避免其他射频器件以及外部干扰对天线辐射性能的影响。
也就是说,透射结构的主体可以包括金属主体部分,该第一透射单元组510所包括的一个或多个第一透射单元511和第二透射单元组520所包括的一个或多个第二透射单元521为在金属主体部分上开槽形成的槽缝。
在一些其他实施例中,透射结构也可以做在介质上,例如在介质上印刷金属材料,其中透射单元对应的位置不印刷金属材料或印刷金属材料后再去除。
也就是说,透射结构的主体可以包括涂覆有金属材料的非金属主体部分,该第一透射单元组510所包括的一个或多个第一透射单元511和第二透射单元组520所包括的一个或多个第二透射单元521为在金属材料上开槽形成的槽缝。
在另一些实施例中,透射结构的主体可以部分为金属主体,部分为非金属主体,则在金属主体部分上可以直接镂空形成透射单元,在非金属主体部分上可以印刷、涂覆金属材料形成透射单元。
也就是说,透射结构的主体可以包括金属主体部分和涂覆有金属材料的非金属主体部分。该一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或该一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在金属主体部分上镂空形成的槽缝。该一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或该一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在涂覆的金属材料上镂空形成的槽缝。
本申请实施例中,透射结构上起到支撑作用的部分(也可以认为是透射结构的主体)可以是金属的,也可以是非金属的,但在主体上开槽形成透射单元的部分应为金属材质。
透射单元的设置方式灵活,可以根据电子设备内部的元器件布置方式和空间选择合适的透射结构设置方式。
应理解,本申请实施例中透射单元的形状与透射结构的主体材料有关。具体实现中可以根据透射结构的主体为全金属结构或介质而设计相应的透射单元的形状,例如C型、H型、I型等。
在一些实施例中,透射结构作为独立的元器件设置在天线40和边框11之间。
在一些实施例中,透射结构的主体可以采用电子设备已有的部件,例如边框、后盖,而透射单元直接在电子设备已有的部件上形成。
参考图13中的(a)所示,若边框11为金属边框,则透射结构50可以直接在边框11上制成,即透射结构50的主体包括边框11,直接在边框11上开槽可以形成第一透射单元组510和第二透射单元组520。若边框11为非金属边框,则可以在边框11上印刷金属材料,透射结构50的主体包括印刷有金属材料的边框11,在金属材料上开槽可以形成第一透射单元组510和第二透射单元组520。
参考图13中的(b)所示,若边框11为金属边框,后盖13为金属后盖,则可以直接在边框11和后盖13上开槽形成第一透射单元组510和第二透射单元组520。若边框11为非金属边框,后盖13为玻璃后盖、陶瓷后盖等非金属后盖,则可以在边框11和后盖13上印刷金属材料,在金属材料上开槽形成第一透射单元组510和第二透射单元组520,其中第一透射单元组510位于边框11上,第二透射单元组520位于后盖上。若边框11和后盖13中一个为金属材质,另一个为涂覆有金属材料的非金属材质,则在金属材质上直接开槽形成透射单元,在非金属材质上的金属材料上开槽形成透射单元。
在一些实施例中,透射结构可以制作在其他介质例如印刷电路板、介质基板、塑胶支架上,通过在介质上印刷金属材料或贴附金属片,并在金属部分开槽,槽缝即为透射单元。
也就是说,电子设备包括壳体和天线,天线收容于壳体中,在天线的辐射口径的前方的壳体部分上开设槽缝,形成透射结构。
若壳体包括金属材料部分,则第一透射单元组510和/或第二透射单元组520为在金属材料部分上开槽形成的槽缝。
若壳体包括非金属材料部分,则第一透射单元组510和/或第二透射单元组520为在非金属材料部分上涂覆金属材料形成后,再金属材料上开槽形成的槽缝。
因此,透射结构的透射单元可以全部设置于金属材料部分上,也可以部分设置于金属材料部分上,部分设置于非金属材料部分上。
本申请实施例中,壳体可以包括边框11和后盖13,则透射结构的主体可以包括边框11和/或后盖13。
在一个实施例中,当透射结构的主体包括边框11和后盖13时,透射结构的第一透射单元组510可以是在边框11上开槽形成的槽缝,透射结构的第二透射单元组520可以是在后盖13上开槽形成的槽缝。
本申请实施中,在电子设备边框和/或后盖上制成透射结构,可以不占用额外的空间,避免破坏电子设备的原有设计结构,降低透射结构的应用难度。边框上开窗形成透射单元,能够使电磁波透射出电子设备外,增强电磁波在端射方向上的辐射强度。并且透射结构的存在能够将天线的辐射方向向端射方向调整,增强天线的端射性能。
本申请实施例中,透射结构上的透射单元可以是同一个实体材料上的槽缝,例如透射单元均是在电子设备的金属边框或同一个金属片上开槽形成的槽缝。透射结构上的透射单元也可以是制备在多个实体部分上,该多个实体部分之间可以没有间隙,也可以有间隙。例如透射单元中的部分(如上述第一透射单元)在电子设备的边框上形成,透射单元中的另一部分(如上述第二透射单元)在电子设备的后盖上形成。
示例性的,透射结构上的第一透射单元组510与第二透射单元组520可以设置在相同的主体部分上,也可以设置在不同的主体部分上。例如第一透射单元组510与第二透射单元组520设置在同一个完整的导电件上(例如边框),或者设置在分开设置的两个导电件上(如边框和后盖)。若第一透射单元组510与第二透射单元组520设置在两个不同的导电件上时,该两个导电件之间可以有缝隙,也可以没有缝隙,本申请实施例不作限定。
本申请实施例中,当第一透射单元组510包括多个第一透射单元511,第二透射单元组520包括多个第二透射单元521时,该多个第一透射单元511可以设置在相同的主体部分上,也可以设置在不同的主体部分上,类似地,该多个第二透射单元521可以设置在相同的主体部分上,也可以设置在不同的主体部分上。若该多个第一透射单元511或该多个第二透射单元521设置在不同的主体部分上时,该不同的主体部分之间可以有缝隙,也可以没有缝隙,本申请实施例不作限定。
总而言之,透射结构中除了透射单元的槽缝,还可以具有横向缝或纵向缝或其他方向的缝隙。例如,横向缝和纵向缝可以是不同导电件之间相间隔形成的间隙(例如填充绝缘材料的间隙),或者是在非金属介质上间隔涂覆金属材料时形成的未涂覆的间隙,等,本申请实施例对此不作特殊限定。
本申请实施例以天线40为图13中的(b)所示的单层SIW结构端射水平极化电偶极子天线,以透射结构50为图13中的(b)所示的透射结构为例,结合附图14至16描述透射结构的性能验证结果。
本申请实施例设定天线的工作频段为24.5GHz-29.5GHz,则天线的工作的中心频点为27GHz。透射结构上透射单元的形状(即槽缝形状)设置为C字型。
图14中的(a)示出了天线工作在26.2GHz时透射结构上的电流分布示意图,图14中的(b)示出了天线工作在27.5GHz时透射结构上的电流分布示意图。从图中可以看出,透射结构的引入,为天线增加了新的谐振点。不同频点下,透射结构上的电流分布不同,频点较高时透射结构上的电流更强,谐振更强。本申请的示例中相对低频的谐振点(即26.2GHz)为端射天线固有谐振点,相对高频的谐振点(即27.5GHz)为透射结构主导的谐振点,即相对高频的谐振点是由于引入了透射结构而增加的。
图15示出了天线的S参数示意图。如图15所示,在未引入透射结构的情况下,天线的S11只有一个低点,即只有一个谐振点。在引入透射结构的情况下,天线的S11有两个低点,即有两个谐振点,分别为相对低频的谐振点26.2GHz和相对高频的谐振点27.5GHz。
本申请实施例引入透射结构后,不仅能够解决电子设备中端射天线会因金属中框影响而导致的辐射波束发生偏转的问题,以及金属边框对端射天线辐射波束的阻塞问题,还能够拓宽天线的工作带宽。
图16示出了天线的辐射场示意图。图中实线表示未设置透射结构的情况下天线在工作频点下的远场,虚线表示设置透射结构的情况下天线在工作频点下的远场。天线方向图中的0°方向表示指向电子设备背面的方向,90°方向表示指向电子设备侧面的方向,即端射方向。从图中可以看出,在未设置透射结构的情况下,天线的最大增益方向在图中所示的30°-60°方向附近。因此可以认为天线的辐射方向为30°-60°方向,相比端射方向,天线的辐射方向向电子设备背面偏转。在设置透射结构之后,天线的最大增益方向在图中所示的90°方向附近。因此可以认为天线的辐射方向在端射方向附近。换句话说,通过设置透射结构,天线射出电子设备后的辐射方向向端射方向调整,相较未设置透射结构的情况具有更好的端射性能。
图17示出了本申请实施例提供的另一种透射结构的示意图。
如图17所示,透射结构包括主体501、第一透射单元组510、第二透射单元组520、第三透射单元组530和第四透射单元组540,其中第一透射单元组510、第二透射单元组520、第三透射单元组530和第四透射单元组540为在主体501上开设的槽缝的组合。第一透射单元组510和第二透射单元组520、第三透射单元组530和第四透射单元组540分别在列方向上相邻,第一透射单元组510和第三透射单元组530、第二透射单元组520和第四透射单元组540分别在行方向上相邻。
具体地,主体501包括相邻的第一区域501a和第二区域501b,其中第一区域501a用于形成第一透射单元组510,第二区域501b用于形成第二透射单元组520。主体501还包括相邻的第三区域501c和第四区域501d,其中第三区域501c用于形成第三透射单元组530,第四区域501d用于形成第四透射单元组540。第二区域501b与第四区域501d相邻,第一区域501a与第三区域501c相邻。也即,第三透射单元组530和第四透射单元组540单侧相邻,第三透射单元组530与第一透射单元组510单侧相邻,第四透射单元组540与第二透射单元组520单侧相邻。
第一透射单元组510包括至少一个第一透射单元511,第二透射单元组520包括至少一个第二透射单元521,第一透射单元511与第二透射单元521的形状和/或大小不同。
第三透射单元组530包括至少一个第三透射单元531,第四透射单元组540包括至少一个第四透射单元541,第三透射单元531与第四透射单元541的形状和/或大小不同。
第一透射单元组510与第三透射单元组530位于主体501的同一侧,第二透射单元组520与第四透射单元组540位于主体501的同一侧。
第一透射单元511、第二透射单元521、第三透射单元531和第四透射单元541均为在主体上开槽形成的槽缝,其尺寸配置能够使天线辐射的电磁波穿过透镜结构时具有不同的透射相位。其中第一透射单元511和第二透射单元521对应的透射相位差、第三透射单元531和第四透射单元541对应的透射相位差能够影响天线的波束在列方向上的指向。第一透射单元511和第三透射单元531对应的相位差、第二透射单元521与第四透射单元541对应的相位差能够影响天线的波束在行方向上的指向。
换句话说,第一透射单元511与第二透射单元521的形状和/或大小不同,使得电磁波穿过第一透射单元组510时对应的相位落后于穿过第二透射单元组520时对应的相位。第三透射单元530与第四透射单元540的形状和/或大小不同,使得电磁波穿过第三透射单元组530时对应的相位落后于穿过第四透射单元组540时对应的相位。电磁波穿过第三透射单元组530时对应的相位与穿过第四透射单元组540时对应的相位之间的差值,等于电磁波穿过第一透射单元组510时对应的相位与穿过第二透射单元组520时对应的相位之间的差值。
此外,第一透射单元511与第三透射单元531的形状和/或大小不同,且第二透射单元531与第四透射单元541的形状和/或大小不同,使得电磁波穿过第一透射单元组510时对应的相位与穿过第三透射单元组530时对应的相位之间的差值,等于电磁波穿过第二透射单元组520时对应的相位与穿过第四透射单元组540时对应的相位之间的差值。
具体地,各个透射单元的形状、尺寸可以根据天线的辐射方向与目标方向的偏离程度,通过理论计算和/或仿真得出,在此不再详述。
应理解,上述实施例中,第一透射单元511、第二透射单元521、第三透射单元531和第四透射单元541的形状和/或大小的配置仅仅是示例性的。在一些其他实施例中,根据辐射方向与目标方向的偏离方向,也可以将第一透射单元511与第二透射单元521的形状和/或大小配置为使得电磁波穿过第二透射单元组520时对应的相位落后于穿过第一透射单元组510,或者将第三透射单元531与第四透射单元541的形状和/或大小配置为使得电磁波穿过第四透射单元组540时对应的相位落后于穿过第三透射单元组530时对应的相位,等等。例如,目标方向为天线在不受干扰时的辐射方向,则透射结构所包括的透射单元组(包括第一透射单元组510、第二透射单元组520、第三透射单元组530、第四透射单元组540等)中,靠近目标方向的透射单元组对应的透射相位落后于远离目标方向的透射单元组对应的透射相位,这样透射结构才能够将天线因受干扰而发生偏转的波束调整到目标方向上或目标方向附近。
本申请实施例提供的透射结构不仅可以调整天线的辐射波束在纵向上的指向,还可以调整在横向上的指向。因此,根据天线周围金属件的布置情况,通过设计合适的透射结构可以很好地弥补天线周围金属件所引起的增益损失。
本申请实施例中的天线40可以包括一个天线单元,也可以包括多个天线单元。一个透射结构可以对应一个或多个天线单元。图18至图20示出了本申请实施例提供的一种天线与透射结构设置位置示意图。
参考图18,天线40包括一个天线单元,透射结构50对应该一个天线单元。示例性的,透射结构50采用图13中的(b)所示的透射结构,透射结构50例如可以包括2*2个透射单元,或者2*3个透射单元等。
参考图19,天线40包括多个天线单元,透射结构50对应该多个天线单元。示例性的,透射结构50采用图13中的(b)所示的透射结构,透射结构50例如可以包括2*4个透射单元,或者包括2*8个透射单元等。透射结构50所包括的透射单元的个数可以根据该多个天线单元的大小相应确定。其中在行方向上任意两个相邻的透射单元的中心之间的距离均为p(即在行方向上透射单元间距为p),1/3个工作波长≤p≤1/2个工作波长。
本申请实施例中,天线40的位置可以根据信号覆盖需求相应确定,本申请实施例不作限定。示例性的,天线40可以设置于电子设备四周或电子设备背面。天线40的形式可以为贴附式、支架式或缝隙天线。天线40为缝隙天线(即开槽天线)时,可以直接在波导、金属板、同轴线或谐振腔上开缝隙,电磁波通过缝隙向外部空间辐射。其中金属板可以为印刷电路板PCB地板、电子设备的金属中框、电子设备的金属后盖等。
应理解,天线40的位置应避免设置在电子设备被用户握持的部位,防止用户在使用电子设备过程中,由于手的握持而影响天线的辐射性能。
本申请实施例中,天线40所包括的天线单元的数量可以根据覆盖需求相应确定,本申请实施例不作限定。示例性的,若需要较大的信号覆盖范围或较强的信号覆盖,可以设置多组天线单元。
需要说明的是,当天线包括多个天线单元时,该天线可以称为天线模组。在一个实施例中,天线模组还包括一些其他部件例如去耦电容、滤波器、软板接口等,在此不再一一详述。
应理解,本申请实施例的天线可以应用于蓝牙频段、无线保真Wi-Fi频段、长期演进LTE频段、5G频段、毫米波频段、IEEE 802.11.ad(60GHz WiGig)频段、IEEE 802.11.aj(45GHz Q-Link-Pan)频段以及其他可用于通信的低频段、中频段、高频段等。天线的工作频段不同,天线的尺寸不同,本申请实施例提供的透射结构可以根据天线的工作频段相应设计。
综上,本申请实施例提供了一种多单元透射结构,通过适当调整透射单元的结构尺寸,使得天线辐射波通过透射结构后有相位差,能够实现天线辐射波束的偏转,实现高性能的天线端射方向图。透射结构的引入不仅在一定程度上解决了端射天线因周围金属件例如中框和边框影响而产生的辐射性能恶化的问题,并且为天线辐射增加了新的谐振点,拓宽了天线的工作阻抗带宽。
另一方面,透射结构可以是平面结构,也可以发生一定角度的弯折,因此能够适配不同的内部空间形状,加工工艺简单。发生一定角度弯折的透射结构放置在端射天线的辐射口径前方,在保证控制天线辐射波束方向功能的同时降低了垂直方向的高度,而且可以更好地适配电子设备超薄机身和曲面屏结构。
进一步地,透射结构做在电子设备现有部件例如金属边框、金属后盖上时,透射结构可以直接在边框上开窗实现,避免破坏电子设备的原有设计结构,并且金属边框可以直接采用现有可实现的工艺。
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 (19)
1.一种电子设备,其特征在于,包括:
壳体;
天线,收容于所述壳体中;
第一透射结构,设置于所述天线的辐射路径上;其中,
所述第一透射结构包括第一透射单元组和第二透射单元组,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排相邻设置,其中,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组并排设置的方向与所述辐射路径中的主要辐射路径相交;
所述第一透射单元组包括一个或多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括一个或多个第二透射单元,所述第一透射单元和所述第二透射单元用于所述天线辐射的电磁波穿过,其中所述第一透射单元与所述第二透射单元的形状和/或大小不同。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述天线辐射的电磁波分别穿过所述第一透射结构的所述第一透射单元或所述第二透射单元后具有不同的相位。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,所述一个或多个第一透射单元在第一排列方向上呈线性阵列排布,所述一个或多个第二透射单元在第二排列方向上呈线性阵列排布,所述第一排列方向平行于所述第二排列方向,且所述第一排列方向和所述第二排列方向与所述天线的辐射路径相交。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备,其特征在于,相邻的两个透射单元的中心之间的距离不小于三分之一个目标波长,且不大于二分之一个目标波长;
其中所述相邻的两个透射单元包括以下至少一种:相邻的两个所述第一透射单元,相邻的两个所述第二透射单元,相邻的所述第一透射单元和所述第二透射单元,
其中所述目标波长为所述天线的工作波长。
5.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,所述相邻的两个透射单元的中心之间的距离均相等。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一透射结构包括主体,所述第一透射单元组和所述第二透射单元组为在所述主体上开槽形成的槽缝。
7.根据权利要求6所述的电子设备,其特征在于,所述主体包括金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属主体部分上镂空形成的槽缝。
8.根据权利要求6或7所述的电子设备,其特征在于,所述主体包括涂覆有金属材料的非金属主体部分,所述一个或多个第一透射单元中的至少一个第一透射单元,和/或所述一个或多个第二透射单元中的至少一个第二透射单元为在所述金属材料上镂空形成的槽缝。
9.根据权利要求7或8所述的电子设备,其特征在于,所述槽缝的形状为以下形状中的任意一种:
C型,H型,I型,O型,T型,圆环型。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一透射单元组包括多个第一透射单元,所述第二透射单元组包括多个第二透射单元,其中,
所述多个第一透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上;
所述多个第二透射单元设置在相同的主体部分上,或者设置在不同的主体部分上。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述壳体包括边框和与所述边框相连的后盖,所述边框沿所述电子设备的***延伸;其中,
所述主体由所述边框和/或所述后盖形成。
12.根据权利要求11所述的电子设备,其特征在于,所述第一透射单元组为在所述边框上开槽形成的槽缝,所述第二透射单元组为在所述后盖上开槽形成的槽缝。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述壳体包括中框,所述天线设置于所述中框之上;
其中在所述电子设备的厚度方向上,所述第一透射单元组位于所述第一透射结构上靠近所述中框的一侧,所述第二透射单元组位于所述第一透射结构上远离所述中框的一侧。
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,所述第一透射结构包括弯折区域,所述弯折区域对应的弯折角的角度大于90°且小于180°,且所述弯折角朝向所述天线。
15.根据权利要求14所述的电子设备,其特征在于,所述弯折区域位于所述第一透射单元组与所述第二透射单元组之间。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述天线辐射的电磁波穿过所述第一透射单元组时对应的相位落后于所述电磁波穿过所述第二透射单元组时对应的相位。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括设置于所述天线的辐射路径上的至少两个所述第一透射结构,其中,所述至少两个所述第一透射结构沿所述天线的辐射路径依次排列。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述天线为端射天线。
19.根据权利要求18所述的电子设备,其特征在于,所述端射天线辐射的电磁波穿过所述第一透射结构后,从所述电子设备的厚度方向上设置的壳体部分射出。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN202011530505.0A CN114665265A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 电子设备 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115473044A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-13 | 广东中元创新科技有限公司 | 一种具有滤波功能的WiFi全向天线 |
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2020
- 2020-12-22 CN CN202011530505.0A patent/CN114665265A/zh active Pending
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