CN109066055B - 一种终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种终端设备，该终端设备包括馈源、金属边框、耦合片和辐射片；金属边框的外侧面设置有至少两个凹槽，每个凹槽均设置有两个第一通孔，且每个凹槽中均设置有辐射片和耦合片，金属边框接地；每个凹槽中的耦合片设置于辐射片与凹槽的底部之间，耦合片上设置有两个第二通孔；每个辐射片上设置有两个天线馈电点，馈源通过一个第一通孔和一个第二通孔连接至一个天线馈电点，且每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应；金属边框、耦合片和辐射片之间均不接触且通过非导电材料填充，辐射片的面积小于耦合片的面积。这样，至少两个凹槽、耦合片、辐射片、馈源就相当于终端设备的毫米波阵列天线，从而减小终端设备的体积。

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。现有技术中，毫米波天线一般为一个独立天线模块的形态，从而需要在终端设备内为该独立天线模块设置一个容置空间。这样，使整个终端设备的体积尺寸比较大，导致终端设备的整体竞争力比较低。

发明内容

本发明实施例提供一种终端设备，以解决终端设备内需要为毫米波天线设置容置空间，使整个终端设备的体积尺寸比较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种终端设备，包括馈源、金属边框、耦合片和辐射片；所述金属边框的外侧面设置有至少两个凹槽，每个所述凹槽均设置有两个第一通孔，且每个所述凹槽中均设置有辐射片和耦合片，所述金属边框接地；每个凹槽中的耦合片设置于辐射片与凹槽的底部之间，所述耦合片上设置有两个第二通孔；每个所述辐射片上设置有两个天线馈电点，所述馈源通过一个第一通孔和一个第二通孔连接至一个天线馈电点，且每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应；所述金属边框、所述耦合片和所述辐射片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述辐射片的面积小于所述耦合片的面积。这样，至少两个凹槽、耦合片、辐射片及馈源就构成的毫米波阵列天线，金属边框同时也是非毫米波通信天线的辐射体，从而节省了毫米波天线的容置空间，可以减小终端设备的体积，并可更好地支持金属外观的设计，且可与外观金属作为其他天线的方案进行兼容设计，提高终端设备整体的竞争力。

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边框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边框一侧边的结构示意图之二；

图4是本发明实施例提供的金属边框一侧边的结构示意图之三；

图5是本发明实施例提供的金属边框一侧边的结构示意图之四；

图6是本发明实施例提供的金属边框一侧边的结构示意图之五；

图7是本发明实施例提供的金属边框一侧边的结构示意图之六；

图8是本发明实施例提供的单个毫米波天线的回波损耗示意图。

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，包括馈源、金属边框1、耦合片和辐射片；所述金属边框1的外侧面设置有至少两个凹槽，每个所述凹槽均设置有两个第一通孔，且每个所述凹槽中均设置有辐射片和耦合片，所述金属边框1接地；每个凹槽中的耦合片设置于辐射片与凹槽的底部之间，所述耦合片上设置有两个第二通孔；每个所述辐射片上设置有两个天线馈电点，所述馈源通过一个第一通孔和一个第二通孔连接至一个天线馈电点，且每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应；所述金属边框1、所述耦合片和所述辐射片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述辐射片的面积小于所述耦合片的面积。所述馈源为毫米波馈源。天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应可以是正对设置，也可以不是正对设置。

本实施例中，上述金属边框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，该金属边框1可以是一个首尾相连或者不相连的边框。上述金属边框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。上述耦合片和辐射片可以与金属边框1为同样的金属导体，以维持终端设备的金属外观。

本实施例中，为了更好的理解上述设置方式，请参阅图2至图7。图2至图7均为本发明实施例提供的金属边框一侧边的结构示意图。

首先，可以如图2所示，金属边框1的第三侧边13上开有多个正方形的凹槽，每个凹槽内设置一个耦合片3和辐射片4，该耦合片3和辐射片4、凹槽，毫米波馈源信号构成毫米波天线，多个毫米波天线形成毫米波阵列天线。凹槽内毫米波天线与金属边框1的空隙部分使用非导电材料填充，优选的非导电材料介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。

请再参阅图3和图4，金属边框1的第三侧边13上设置有凹槽，每个凹槽中的耦合片3设置于辐射片4与凹槽的底部之间，并且所述金属边框1、所述耦合片3和所述辐射片之间4均不接触。辐射片3和耦合片4之间存在一定间隔，优选可以为0.2mm；耦合片4与凹槽的底部之间存在一定的间隔，优选可以为0.4mm。

在图4中，辐射片4上存在两个天线馈电点，如用第一馈电点41和第二馈电点42表示。其中第一馈电点41可以接收第一馈源信号，第二馈电点42可以接收第二馈源信号。第一馈源信号和第二馈源信号均为馈源的信号。

请再参阅图5，图5表示图4去掉辐射片4的遮挡之后的结构，此时可以看到耦合片3上存在两个第二通孔。这样，馈源可以通过不同的第二通孔与辐射片4电连接，馈源与耦合片3之间并不存在电连接关系。

请参阅图6，图6中凹槽的底部设置有两个第一通孔，用于毫米波天线的馈源信号的接入，并且第一通孔5可以用于第一馈源信号的接入，第一通孔6可以用于第二馈源信号的接入。将第一馈源信号和第二馈源信号接入到辐射片3的底部，用于激励毫米波天线产生辐射信号。以支持多发多收的功能(即MIMO)。

请再参阅图7，金属边框1的第三侧边13上设置有凹槽，凹槽中的耦合片3设置于辐射片4与凹槽的底部之间，所述耦合片3上设置有两个第二通孔，耦合片3上的两个通孔与凹槽底部的两个通孔正对设置；每个辐射片4上设置有两个天线馈电点，每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应。

请再参阅图8，图8为本发明实施例提供的单个毫米波天线的回波损耗示意图。此时单个毫米波天线包括耦合片3和辐射片4。如图8所示，(S1，1)为第一馈源信号的馈电信号形成的回波反射，(S2，2)为第二馈源信号的馈电信号形成的回波反射。以(S1，1)及(S2，2)的-10dB标准来评判带宽，则此设计的带宽能够覆盖27.5-28.5GHz，37-43.5GHz。

本实施例中，金属边框1的外侧面设置有至少两个凹槽，每个凹槽中均设置有耦合片3和辐射片4，这样相当于形成毫米波阵列天线，用于辐射毫米波信号。当第三侧边13上设置有至少两个凹槽时，通信天线可以如图1中的虚线所示区域，通信天线由第三侧边13、部分第二侧边12和部分第四侧边14组成。当然，除了把至少两个凹槽设置在第三侧边13，第一侧边11、第二侧边12或者第四侧边14亦可以设置至少两个凹槽，对此本实施例不作限定。

这样，可在保有既存的天线(如蜂窝天线与非蜂窝天线)，同时兼容5G毫米波的天线的情况下，将原先分立的毫米波天线整合入终端设备内既存的非毫米波天线中以形成天线在天线内(mm-Wave Antenna in non-Wave Antennas，AiA)的解决方案设计，或将原先分立的毫米波天线整合入终端设备既存的金属结构上的解决方案设计，而不需显著增加整体系统的尺寸，并且可维持外观的金属设计(如金属环)，做到ID美观，高度对称等。且在高屏占比下，可避免当终端设备正置(即屏幕朝上时)于金属桌时，终端设备背部受金属桌遮挡，也可以避免手握等情况下使毫米波天线性能大幅下降而明显劣化用户无线体验的概率，且毫米波阵列天线可达到多频段的毫米波段覆盖的性能，天线本身可形成多入多出的天线。此外，毫米波阵列天线在波束扫描时在空间的对称或映射方向上性能可保持相同或接近。

并且，将毫米波天线融入到现有的非毫米波通信天线中，而不影响非毫米波通信天线的通信质量，本身毫米波阵列天线可以获得较好的宽频带宽，可以覆盖5G毫米波多个频段，便于全面屏的天线设计。本发明基于终端设备的金属边框设计，而不影响终端设备的金属质感，并可提升跨国甚至全球漫游时用户的多个毫米波频段的无线体验。

藉由毫米波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。使用金属边框本身作为毫米波天线的反射器，以获得较高增益。可与金属边框作为天线的非毫米波天线相整合为一体，即让毫米天线兼容在金属边框作为天线的非毫米波天线内。

本实施例中，上述终端设备可以是手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digital assistant，简称PDA)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)或可穿戴式设备(Wearable Device)等等。

可选的，每个凹槽的两个通孔位于凹槽的底部。

本实施方式中，每个凹槽的两个通孔位于凹槽的底部，便于辐射片4通过较短的路径与馈源电连接，使毫米波天线可以有比较好的性能。

可选的，耦合片3上的两个第二通孔与凹槽底部的两个第一通孔正对设置。

本实施方式中，耦合片3上的两个第二通孔与凹槽底部的两个第一通孔正对设置，亦便于辐射片4通过较短的路径与馈源电连接，使毫米波天线可以有比较好的性能。

可选的，每个凹槽底部的两个第一通孔中的其中一个第一通孔与凹槽底部的中心确定的第一直线与所述金属边框1的长度方向平行，另一个第一通孔与凹槽底部的中心确定的第二直线与所述金属边框1的宽度方向平行，所述第一直线与所述第二直线垂直；

每个耦合片3上两个第二通孔中的其中一个第二通孔与耦合片3中心确定的第三直线与所述金属边框1的长度方向平行，另一个第二通孔与耦合片3中心确定的第四直线与所述金属边框1的宽度方向平行，所述第三直线与所述第四直线垂直；

每个辐射片4上两个天线馈电点中的一个天线馈电点与辐射片4中心确定的第五直线与所述金属边框1的长度方向平行，另一个天线馈电点与辐射片4中心确定的第六直线与所述金属边框1的宽度方向平行，所述第五直线与所述第六直线垂直。

该实施方式中，使用正交馈电方式进行馈电，一方面可以形成多发多收(即MIMO)功能，以提升数据的传输速率。另一方面还可以增加毫米波天线的无线连接能力，减少通信断线的几率，提升通信效果和用户体验。

可选的，所述辐射片4远离所述耦合片3的一面，与所述金属边框1外侧壁所在的平面平齐。

该实施方式中，为了更好的理解上述设置方式，依旧可以参阅图7，所述辐射片4远离所述耦合片3的一面，与所述金属边框1外侧壁所在的平面平齐，即所述辐射片4远离所述耦合片3的一面，与所述金属边框1外侧壁所在的平面为同一个平面。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、所述耦合片3和所述辐射片4的形状为圆形或者正多边形。

该实施方式中，所述凹槽、所述耦合片3和所述辐射片4的形状为圆形或者正多边形，从而可以根据实际的需要设置不同的形状，以满足毫米波天线不同的性能，使终端设备具有更好的适应性。需要说明的是，所述凹槽、所述耦合片3和所述辐射片4的形状可以相同，也可以不同，对此本实施方式不作限定。

可选的，所述凹槽、所述耦合片3和所述辐射片4的形状均为正方形；所述耦合片3的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述辐射片4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、所述耦合片3和所述辐射片4的形状均为正方形；所述耦合片3的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述辐射片4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。

并且，上述耦合片3和所述辐射片4的边长或周长，均小于所述凹槽的边长或周长，使终端设备可以有一个比较好的外观。需要说明的是，如果凹槽不同深度的边长或周长若存在变化，此时所述耦合片3和所述辐射片4的边长或周长，均小于所述凹槽的最小边长或周长。

可选的，所述至少两个凹槽位于所述金属边框1的同一侧边。

该实施方式中，上述至少两个凹槽位于所述金属边框1的同一侧边，从而，同一侧边的凹槽内的耦合片3和辐射片4可以形成毫米波阵列天线，便于接收或者辐射毫米波信号。

可选的，所述至少两个凹槽沿所述金属边框1的长度方向排布。多个凹槽呈排分布，可以是一排，也可以是两排或多排，此处不作限定，可以根据终端设备的边框大小确定。

该实施方式中，上述至少两个凹槽沿所述金属边框1的长度方向排布，首先，可以便于在金属边框1上设置多个凹槽。其次，亦便于每个凹槽、耦合片3、辐射片4和馈源形成毫米波阵列天线，从而辐射毫米波信号或者接收毫米波信号。毫米波天线可以覆盖多个毫米波频段，且具有多发多收(即MIMO)功能。

可选的，相邻两个毫米波天线之间的间隔，由相邻两毫米波天线之间的隔离度与阵列天线的波束扫描覆盖角度的性能确定。

该实施方式中，相邻两个毫米波天线之间的间隔，由相邻两毫米波天线之间的隔离度与阵列天线的波束扫描覆盖角度的性能确定，从而可以更好的匹配毫米波信号进行工作。

可选的，凹槽沿深度方向的口径可以相同，也可以不同。所述凹槽靠近所述金属边框外壁的口径，小于所述凹槽远离所述金属边框外壁的口径。

该实施方式中，为了更好的理解上述设置方式，可以参阅图4。图4中，凹槽在Y轴方向口径大小有变化，即在金属边框1的外表面，方形的边长较短，优选的可以为4.6mm，在凹槽的内部方形的边较长，优选的可以为5.0mm，这样可以优化终端设备的金属外观。耦合片3和辐射片4的方形结构边长均小于凹槽的边长。

可选的，所述第一通孔和第二通孔均为圆孔，也可以是其他形状。此处不作限定。

该实施方式中，所述第一通孔和第二通孔均为圆孔，从而可以便于打孔。

本发明实施例的一种终端设备，包括至少两个馈源、金属边框1、耦合片和辐射片；所述金属边框1的外侧面设置有至少两个凹槽，每个所述凹槽均设置有两个第一通孔，且每个所述凹槽中均设置有辐射片和耦合片，所述金属边框1接地；每个凹槽中的耦合片设置于辐射片与凹槽的底部之间，所述耦合片上设置有两个第二通孔；每个所述辐射片上设置有两个天线馈电点，所述馈源通过一个第一通孔和一个第二通孔连接至一个天线馈电点，且每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应；所述金属边框1、所述耦合片和所述辐射片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述辐射片的面积小于所述耦合片的面积。这样，至少两个凹槽、耦合片、辐射片和馈源形成了终端设备的毫米波阵列天线，金属边框1同时也是非毫米波通信天线的辐射体，从而节省了毫米波天线的容置空间，可以减小终端设备的体积，并可更好地支持金属外观的设计，且可与外观金属作为其他天线的方案进行兼容设计，提高终端设备整体的竞争力。同时毫米波天线可以覆盖多个毫米波频段，且具有多发多收(即MIMO)功能。

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，包括馈源、金属边框、耦合片和辐射片；其中，所述金属边框为非毫米波天线；所述金属边框的外侧面设置有至少两个凹槽，每个所述凹槽均设置有两个第一通孔，且每个所述凹槽中均设置有辐射片和耦合片，所述金属边框接地；每个凹槽中的耦合片设置于辐射片与凹槽的底部之间，所述耦合片上设置有两个第二通孔；每个所述辐射片上设置有两个天线馈电点，所述馈源通过一个第一通孔和一个第二通孔连接至一个天线馈电点，且每个凹槽内的天线馈电点、第一通孔、第二通孔一一对应；所述金属边框、所述耦合片和所述辐射片之间均不接触且通过非导电材料填充，所述辐射片的面积小于所述耦合片的面积；

所述馈源为毫米波馈源。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，每个凹槽的两个通孔位于凹槽的底部。

3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，耦合片上的两个第二通孔与凹槽底部的两个第一通孔正对设置。

4.根据权利要求3所述的终端设备，其特征在于，每个凹槽底部的两个第一通孔中的其中一个第一通孔与凹槽底部的中心确定的第一直线与所述金属边框的长度方向平行，另一个第一通孔与凹槽底部的中心确定的第二直线与所述金属边框的宽度方向平行，所述第一直线与所述第二直线垂直；

每个耦合片上两个第二通孔中的其中一个第二通孔与耦合片中心确定的第三直线与所述金属边框的长度方向平行，另一个第二通孔与耦合片中心确定的第四直线与所述金属边框的宽度方向平行，所述第三直线与所述第四直线垂直；

每个辐射片上两个天线馈电点中的一个天线馈电点与辐射片中心确定的第五直线与所述金属边框的长度方向平行，另一个天线馈电点与辐射片中心确定的第六直线与所述金属边框的宽度方向平行，所述第五直线与所述第六直线垂直。

5.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述辐射片远离所述耦合片的一面，与所述金属边框外侧壁所在的平面平齐。

6.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述凹槽、所述耦合片和所述辐射片的形状为圆形或者正多边形。

7.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述凹槽、所述耦合片和所述辐射片的形状均为正方形；所述耦合片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等；所述辐射片的侧边与所述凹槽侧壁之间的各个间隙均相等。

8.根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，所述至少两个凹槽位于所述金属边框的同一侧边。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述至少两个凹槽沿所述金属边框的长度方向排布。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述凹槽靠近所述金属边框外壁的口径，小于所述凹槽远离所述金属边框外壁的口径。

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