CN112582782A - 壳体组件、天线组件及电子设备 - Google Patents

壳体组件、天线组件及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种壳体组件、天线组件及电子设备。壳体组件包括：壳体，用于形成所述电子设备的外壳；及设于所述壳体上的透镜，设于所述壳体上的透镜，所述透镜包括至少一个阻挡部及至少两个透过部，所述阻挡部和所述透过部依次交替设置，当所述透镜透过射频信号时，所述阻挡部阻挡所述射频信号穿过所述透镜，所述透过部透过所述射频信号，从所述至少两个透过部射出的射频信号相长叠加。本申请提供的壳体组件、天线组件及电子设备种能够提升增益。

Description

壳体组件、天线组件及电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种壳体组件、天线组件及电子设备。
背景技术
随着移动通信技术的发展，人们对于通信质量要求越来越高，但是电磁波在传播过程中逐渐损耗。因此，如何提高发射端发射的射频信号的增益提升问题，成为需要解决的问题。
发明内容
本申请提供一种能够提升增益的壳体组件、天线组件及电子设备。
第一方面，本申请提供的一种壳体组件，应用于电子设备，包括：壳体，用于形成所述电子设备的外壳；及设于所述壳体上的透镜，设于所述壳体上的透镜，所述透镜包括至少一个阻挡部及至少两个透过部，所述阻挡部和所述透过部依次交替设置，当所述透镜透过射频信号时，所述阻挡部阻挡所述射频信号穿过所述透镜，所述透过部透过所述射频信号，从所述至少两个透过部射出的射频信号相长叠加。
第二方面，本申请提供的一种天线组件，包括所述的壳体组件及天线模组，所述天线模组的辐射面与所述透镜相对且间隔设置，所述透镜位于所述天线模组的辐射范围内。
第三方面，本申请提供的一种天线组件，所述天线组件包括天线模组及与所述天线模组相对且间隔设置的透镜，所述透镜位于所述天线模组的辐射范围内，所述透镜包括至少一个阻挡部及至少两个透过部，所述阻挡部和所述透过部依次交替设置，当所述透镜透过射频信号时，所述阻挡部阻挡所述射频信号穿过所述透镜，所述透过部透过所述射频信号，从所述至少两个透过部射出的射频信号相长叠加。
第四方面，本申请提供的一种电子设备，包括所述的天线组件。
通过在壳体上设置透镜，该透镜的透过部能够透过射频信号，透镜的阻挡部阻挡射频信号，经透过部穿过透镜的射频信号能够相长叠加，进而提升射频信号的信号增益，增加射频信号的传输距离，进而提高通信传输质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种壳体组件的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种壳体组件的局部结构示意图；
图4是图3提供的壳体组件沿A-A线的截面图；
图5是本申请实施例提供的透镜的圆环处设有阻挡部和透过部的射频信号传输示意图；
图6是本申请实施例提供的透镜的圆环处未设有阻挡部和透过部的射频信号传输示意图；
图7是本申请实施例提供的射频信号的发射源、透镜及P位置的几何关系图；
图8是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的另一种透镜的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的第一种透镜与壳体的通孔相结合的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的第二种透镜与壳体的通孔相结合的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的第三种透镜与壳体的通孔相结合的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的第四种透镜与壳体的通孔相结合的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的再一种透镜的结构示意图；
图15是本申请实施例提供的一种透镜与壳体的天线缝相结合的结构示意图；
图16是本申请实施例提供的第一种透镜与壳体的设置方式的结构示意图；
图17是本申请实施例提供的第二种透镜与壳体的设置方式的结构示意图；
图18是本申请实施例提供的第三种透镜与壳体的设置方式的结构示意图；
图19是本申请实施例提供的第四种透镜与壳体的设置方式的结构示意图；
图20是本申请实施例提供的一种天线组件的结构示意图；
图21是本申请实施例提供的一种天线单元与透镜的结构示意图；
图22是本申请实施例提供的另一种天线单元与透镜的结构示意图；
图23是本申请实施例提供的未设置透镜的天线模组的反射系数曲线图；
图24是本申请实施例提供的未设置透镜的天线模组的三维方向图；
图25是本申请实施例提供的未设置透镜的天线模组在水平面和垂直面的二维方向图；
图26是本申请实施例提供的未设置透镜的天线模组的三维方向性系数图；
图27是本申请实施例提供的设有透镜的天线模组的反射系数曲线图；
图28是本申请实施例提供的设有透镜的天线模组的三维方向图；
图29是本申请实施例提供的设有透镜的天线模组在水平面和垂直面的二维方向图；
图30是本申请实施例提供的设有透镜的天线模组的三维方向性系数图；
图31是本申请实施例提供的另一种天线组件的结构示意图；
图32是图31提供的另一种天线组件的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请所列举的实施例之间可以适当的相互结合。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备100可以为电话、电视、平板电脑、手机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、基站等具有天线的设备。以电子设备100为手机为例，为了便于描述，以电子设备100处于第一视角为参照进行定义，电子设备100的宽度方向定义为X向，电子设备100的长度方向定义为Y向，电子设备100的厚度方向定义为Z向。
请参阅图2，本申请实施例提供的一种壳体组件1，应用于上述的电子设备100。壳体组件1包括壳体11及设于壳体11上的透镜12。可以理解的，所述透镜12可以贴合于所述壳体11或集成于壳体11，还可以设于壳体11外并与壳体11相间隔设置。壳体11用于形成电子设备100的外壳。换言之，当电子设备100为手机时，壳体11可以为手机的电池盖、侧边框、显示屏等。
请参阅图3及图4，所述透镜12包括至少一个阻挡部121及至少两个透过部122。所述阻挡部121和所述透过部122依次交替设置。当所述透镜12透过射频信号时，所述阻挡部121阻挡所述射频信号穿过所述透镜12，所述透过部122透过所述射频信号，从所述至少两个透过部122射出的射频信号相长叠加，以增大所述射频信号的增益。
相长叠加是指从所述至少两个透过部122射出的射频信号的复振幅方向相同，从所述至少两个透过部122射出的射频信号在叠加之后的振幅增大，进而所述射频信号的强度增大，射频信号的增益提升。
可以理解的，本申请中的透镜12并不是指透过光线的透明透镜12，而是用于透过电磁波信号的透镜12。射频信号是指经过调制的且拥有一定发射频率的电磁波。本申请中，射频信号可以为毫米波频段(例如，24.25GHz～52.6GHz)，还可以为太赫兹频段(例如，100GHz～300GHz)。在应用场景中，将天线模组与壳体11相对设置，且天线模组的辐射面正对透镜12，以使天线模组所辐射的射频信号经所述透镜12射出。
可以理解的，透过部122为对射频信号的透过率较高的结构，其中，透过部122对射频信号的透过率可以大于或等于70％。所述透过部122的材质包括但不限于空气间隙或介电常数较小(例如，介电常数小于或等于4)的材料。本实施方式中，所述透过部122可以为空气间隙。阻挡部121为对射频信号的透过率较低的结构，其中，阻挡部121对射频信号的透过率可以小于或等于30％。所述阻挡部121的材质包括但不限于金属材料、介电常数较大(介电常数大于或等于5)的材料或对于所述射频信号的吸收系数较高的材料。
通过在壳体11上设置透镜12，该透镜12的透过部122能够透过射频信号，透镜12的阻挡部121阻挡射频信号，经透过部122穿过透镜12的射频信号能够相长叠加，进而提升射频信号的信号增益，增加射频信号的传输距离，进而提高通信传输质量。通过设计透过部122或阻挡部121的尺寸，以使透过相邻的透过部122的射频信号的相位差为波长的整数倍，进而实现经透过部122穿过透镜12的射频信号的叠加作用加强。
请参阅图3，所述阻挡部121和所述透过部122皆呈环形。所述阻挡部121和所述透过部122的数量皆为多个，所述阻挡部121与所述透过部122同心设置且相交替排列。
具体的，所述阻挡部121和所述透过部122的形状包括不限于圆形环、矩形环、椭圆环等等。本申请以阻挡部121和透过部122为圆形环为例进行说明。当然，当阻挡部121和透过部122为矩形环时，其结构改进和尺寸设计可以参考圆形环的实施例的发明构思。
本实施例中，透镜12由内至外可以依次为透过部122、阻挡部121、透过部122、阻挡部121、透过部122等。换言之，透镜12可以将射频信号分隔成多个环形波带，一个透过部122遮挡一个环形波带。
具体的，请参阅图5及图6，射频信号的发射源(在后续的实施方式中也叫天线模组)位于M位置。射频信号的发射源朝向透镜12发射射频信号。通过设计多个透过部122的半径(具体的设计实施方式参考后续的详述)，以使从透过部122射出的环形波带到P位置的距离与r0之间的波程差为波长的整数倍。其中，r0为从透镜12中心射出的射频信号从与球面的相交处到P点的距离。P位置、M位置及透镜12的几何中心O共线。由于从透过部122射出的多个环形波之间的波程差为波长的整数倍，所以从多个透过部122射出的多个环形波带在P位置会相长叠加，叠加后的射频信号的强度增强；又通过设计多个阻挡部121的半径(具体的设计实施方式参考后续的详述)，以使从阻挡部121到P位置的距离与r0之间的波程差为半波长的奇数倍。由于阻挡部121阻挡了与r0之间的波程差为半波长的奇数倍的环形波带，进而射出透镜12的环形波带之间的波程差皆为波长的整数倍，故而射出透镜12的多个环形波带在P位置皆相长叠加而极少或无相互抵消作用，多个环形波带相长叠加后的振幅为多个环形带的振幅之和，所以P位置的射频信号的强度极大地增加，进而提高射频信号的增益，增加射频信号的传输距离，进而提高通信传输质量。
请参阅图3，在一实施方式中，所述透镜12还包括位于所述透镜12的几何中心O的中心透过部123。所述中心透过部123用于透过所述射频信号。所述阻挡部121围接于所述中心透过部123的外围边沿。
具体的，所述中心透过部123的材质可以与透过部122的材质相同。当所述透过部122为圆形环时，中心透过部123的形状可以为圆形。阻挡部121围接于所述中心透过部123的外围边沿。一个阻挡部121位于中心透过部123与所述透过部122之间。换言之，透镜12由几何中心O朝向外方向上分别中心透过部123、阻挡部121、透过部122、阻挡部121、透过部122、阻挡部121、……，以使射频信号经过透镜12后形成多个环形波带，多个环形波带相长叠加形成振幅较大的射频信号，进而提高射频信号的增益。可以理解的，由透镜12的几何中心O朝向外方向上，不同层的透过部122的半径逐渐增大，不同层的阻挡部121的半径也逐渐增大。
本实施例中对于多个透过部122和阻挡部121的半径进行了设计，通过以下的实施方式对于多个透过部122和阻挡部121的半径的计算进行说明。
请参阅图6，透镜12可以划分为数个同心圆环120。相邻的圆环120到P点的距离的波程差为半个波长。在对电磁波的作用方面，透镜12类似一个以M点为球心，以s为半径的球面Q，其中，s为M点到最大的透过部122边缘之间的距离。射频信号从圆环120射出的后的轨迹与球面Q相交，并从该相交处射向P位置。其中，r0为从透镜12中心射出的射频信号从与球面Q的相交处到P点的距离。r1、r3、r5分别为从第一道、第三道及第五道圆环120的位置射出的射频信号从与球面Q的相交处到P点的距离。r2、r4、r6分别为从第二道、第四道及第六道圆环120的位置射出的射频信号从与球面Q的相交处到P点的距离。由于相邻的圆环120到P点的距离的波程差为半个波长。换言之，r1至r6与r0满足一下的关系：r1＝r0+λ/2，r2＝r0+λ，r4＝r0+2λ，r3＝r0+3λ/2，r5＝r0+5λ/2，r6＝r0+3λ。其中，λ为射频信号的波长。
通过在奇数圆环120上设置阻挡部121(请参阅图5)，而在偶数圆环120上设置透过部122(请参阅图5)，以使透过透镜12的射频信号与P位置之间的波程差为波长的整数倍，这样使得透过透镜12的射频信号在P位置皆发生叠加而极少或无相互抵消作用，多个环形波带叠加后的振幅为多个环形带的振幅之和，所以P位置的射频信号的强度极大地增加，进而提高射频信号的增益，增加射频信号的传输距离，进而提高通信传输质量。
请参阅图5，透镜12上设置阴影处为阻挡部121，未设置阴影处为透过部122。透镜12背离发射源的一侧，用虚线表示阻挡部121处的射频信号在没有被阻挡时的可能轨迹。
请参阅图6，从第n个圆环120射出的射频信号与球面Q的相交处到P位置的距离rn，
Figure BDA0002223132920000061
n为正整数。根据以上的式子可以得出关系式(1)：
Figure BDA0002223132920000062
其中，s为M点到最大的透过部122边缘之间的距离，r0为从中心透过部123射出的射频信号从与球面Q的相交处到P点的距离。将s与r0之和定义为d。则关系式(1)可以转变为：
Figure BDA0002223132920000063
其中，d为M点到P点之间的距离。
请参阅图7，图7为透镜12中的圆环120的半径与M点位置、P点位置的几何关系。根据勾股定理可以得到关系式(3)：
Figure BDA0002223132920000064
其中，d1为M点到透镜12的几何中心O的距离，d2为透镜12的几何中心O到P点的距离。
将关系式(2)代入关系式(3)中得到关系式(4)：
Figure BDA0002223132920000065
由于：Rn＜＜d1，Rn＜＜d2；式(4)中等号左端部分可以近似为：
Figure BDA0002223132920000066
Figure BDA0002223132920000067
且d＝d1+d2，所以，关系式(4)简化为：
Figure BDA0002223132920000068
根据(5)可以得到Rn的表达式为：
Figure BDA0002223132920000069
由于：d2≈d，所以Rn的表达式可以进一步简化为：
Figure BDA00022231329200000610
由式(7)可知，透镜12中圆环120的半径大小与射频信号的波长、射频信号的发射源与透镜12之间的间距有关。
可以理解的，由于透过部122和阻挡部121在透镜12的径向方向上具有一定的宽度，所以，在实际设计中，奇数圆环120的半径可以为透镜12的内半径、外半径或小于外半径且大于内半径。
请参阅图8，所述至少一个阻挡部121包括第一阻挡部124及第二阻挡部125。所述第一阻挡部124围接所述中心透过部123，所述第一阻挡部124的半径为0.2mm～15mm，所述第二阻挡部125的半径为所述第一阻挡部124的半径的1.6～1.9倍。
具体的，当壳体组件1应用于手机时，射频信号的发射源与透镜12的中心之间的间距可以为0.1mm～10mm。即d1的取值为0.1mm～10mm。本实施例中，射频信号可以为毫米波频段的频段可以为24.25GHz～52.6GHz，及100GHz～300GHz。根据射频信号的频率可以计算射频信号的波长，将计算得到的射频信号的波长和d1的取值代入式(1)中，以获取透镜12中每个圆环120的半径大小，进而得到每个透过部122和每个阻挡部121的半径。
具体的，请参阅图8，透镜12包括中心透过部123、第一阻挡部124、第一透过部126及第二阻挡部125。第一透过部126的半径为
Figure BDA0002223132920000071
第二阻挡部125的半径为
Figure BDA0002223132920000072
d1的取值范围为0.1mm～10mm，射频信号的频段可以为24.25GHz～52.6GHz，及100GHz～300GHz。可以计算得到，第一阻挡部124的半径的取值范围为R1为0.316mm～11.1mm。在实际过程中，可以根据实际环境对于第一阻挡部124的半径进行调节，进而第一阻挡部124的半径可以为0.2mm～15mm。由于
Figure BDA0002223132920000073
所以，所述第一透过部126的半径约为所述第一阻挡部124的半径的1.4倍，在实际过程中，可以根据实际环境对于第一透过部126的半径进行调节，进而第一透过部126的半径可以为所述第一阻挡部124的半径的1.3～1.5倍。由于
Figure BDA0002223132920000074
所以，所述第二阻挡部125的半径约为所述第一阻挡部124的半径的1.73倍，在实际过程中，可以根据实际环境对于第二阻挡部125的半径进行调节，进而第二阻挡部125的半径可以为所述第一阻挡部124的半径的1.6～1.9倍。根据以上的思路，可以计算每个透过部122和每个阻挡部121的半径，进而设计出透镜12的结构。
可以理解的，当壳体组件1应用于基站等设备时，射频信号的发射源与透镜12的中心之间的间距可以调节为0～0.1mm之间或者大于10mm，射频信号的频率可以为小于24.25GHz、大于52.6GHz且小于100GHz或者大于300GHz。也可以根据式(7)计算得到每个阻挡部121和每个透过部122的半径。
按照以上的规则设计的透镜12，每个透过部122透过的射频信号到P位置处的振幅相长叠加，以使射频信号在P位置处的强度极大的提高，进而增加射频信号的增益。
请参阅图9，除了上述的中心为透过材质的透镜12，本申请实施例还提供了一种中心为阻挡材质的透镜12。所述透镜12还包括位于所述透镜12的几何中心的中心阻挡部127。所述中心阻挡部127阻挡射频信号穿过所述透镜12。所述透过部122(在图9中为第一透过部126)围接于所述中心阻挡部127的外围边沿。
具体的，所述中心阻挡部127的材质可以与阻挡部121的材质相同。当所述透过部122为圆形环时，中心阻挡部127的形状可以为圆形。透过部122围接于所述中心阻挡部127的外围边沿。一个透过部122(在图9中为第一透过部126)位于中心阻挡部127与所述阻挡部121(在图9中为第一阻挡部部124)之间。换言之，透镜12由几何中心O朝向外方向上分别中心阻挡部127、透过部122、阻挡部121、透过部122、阻挡部121、透过部122、……，以使射频信号经过透镜12后形成多个环形波带，多个环形波带相长叠加形成振幅较大的射频信号，进而提高射频信号的增益。
本实施方式提供的透镜12与中心为中心透过部123的透镜12结构互补，不同在于阻挡部121遮挡了偶数道圆环120处的射频信号，透过奇数道圆环120处的射频信号，以使透过透镜12的射频信号与P位置之间的波程差仍然为波长的整数倍，这样使得透过透镜12的射频信号在P位置皆发生相长叠加而极少或无相互抵消作用，多个环形波带相长叠加后的振幅为多个环形带的振幅之和，所以P位置的射频信号的强度极大地增加，进而提高射频信号的增益，增加射频信号的传输距离，进而提高通信传输质量。
请参阅图9，所述至少两个透过部122包括第一透过部126。所述至少一个阻挡部121包括第一阻挡部124。所述第一透过部126围接于所述中心阻挡部127的外围。所述第一阻挡部124围接于所述第一透过部126的外围。所述中心阻挡部127的半径为0.2mm～15mm。所述第一阻挡部124的半径为所述中心阻挡部127的半径的1.6～1.9倍。
具体的，本实施方式提供的透镜12与中心为中心透过部123的透镜12为相互补的结构。所以本实施方式中中心阻挡部127的半径可以参考上述实施方式(中心为中心透过部123的透镜12)中第一道阻挡部121的半径，本实施方式中所述第一阻挡部124的半径可以参考上述实施方式(中心为中心透过部123的透镜12)中所述第一透过部126的半径。本实施方式中第一透过部126的半径可以参考上述实施方式(中心为中心透过部123的透镜12)中第一阻挡部124的半径。依次类推，获取每个阻挡部121和每个透过部122的尺寸，在此不再赘述。
可以理解的，本申请对于透过部122及阻挡部121的内半径与外半径之间的距离不做限定，可以根据实际需求进行设计。本申请对于透过部122及阻挡部121的厚度不做限定，基于轻薄化的考虑，可以在满足透过部122及阻挡部121的基础功能的情况下设置透过部122和阻挡部121的厚度较小，例如，小于50μm。本申请对于透过部122和阻挡部121的数量不做具体的限定，可以根据实际应用场景进行合理设计。
本申请还对于透镜12与壳体11上的其他结构相结合进行了设计，以减小透镜12在壳体11上占据的空间，及实现透镜12的复用，具体实施方式包括但不限于以下的实施方式。
请参阅图10，所述壳体11还设有通孔111。所述通孔111用于透过声音信号或安装结构件。所述通孔111设于所述透镜12的几何中心，所述透过部122及所述阻挡部121环绕于所述通孔111设置。
具体的，壳体11可以为手机的后盖，通孔111包括设于手机后盖上的出音孔、耳机孔、充电孔、按键孔、摄像头盖板安装孔、闪光灯盖板安装孔等。当通孔111为出音孔时，射频信号能够穿过出音孔，所以通孔111可以作为透镜12的中心透过部123。
可以理解的，请参阅图11，当通孔111为出音孔时，射频信号的发射源可以正对出音孔，而扬声器可以避让射频信号的发射源且通过导音通道连通出音孔，或者，射频信号的发射源可以设于扬声器上。
当通孔111为耳机孔或充电孔时，射频信号的发射源可以在耳机孔、充电孔未使用时与通孔111正对，而在耳机孔、充电孔使用时偏移通孔111所正对的位置。相类似地，当通孔111为按键安装孔、摄像头盖板安装孔或闪光灯盖板安装孔时，射频信号的发射源可以正对通孔111或稍偏离通孔111的中心，与摄像头、闪光灯或其他器件相集成在一起。
通过将通孔111设于透镜12的几何中心，所述透过部122及所述阻挡部121环绕于所述通孔111设置，以使透镜12与壳体11的原本所为出音孔、耳机孔或安装上述安装件的通孔111作为透镜12的中心透过部123或中心阻挡部127，实现了通孔111的多种用途，而且，由于通孔111与透镜12的部分结构重合，所以透镜12与通孔111的所在位置相重合，进而减小了透镜12在壳体11上占据的面积。
请参阅图12，所述结构件13的材质为导电材质。所述透过部122围接于所述通孔111的外围。所述阻挡部121环绕于所述透过部122的外围。进一步地，所述结构件13包括耳机连接线插头、电源数据线插头或金属按键。可以理解的，结构件13的形状可以是圆形、矩形或椭圆形等。
通过将透镜12与通孔111相结合，及所述结构件13的材质为导电材质，以使壳体11的原本安装耳机连接线插头、电源数据线插头或金属按键的通孔111作为透镜12的中心透过部123或中心阻挡部127，实现了通孔111的多种用途，而且，由于通孔111与透镜12的部分结构重合，所以透镜12与通孔111的所在位置相重合，进而减小了透镜12在壳体11上占据的面积。
具体的，请参阅图12，当结构件13为金属按键时，结构件13阻挡射频信号，此时结构件13可以作为透镜12的中心阻挡部127。第一道透过部122围接于所述通孔111的外围。第一道阻挡部121环绕于第一道透过部122的外围。然后，其他的透过部122与其他的阻挡部121依次交替设置。换言之，多个透过部122设于透镜12中奇数圆环120(参见上述描述透镜12中圆环120的部分)的位置，将多个阻挡部121设于透镜12中偶数圆环120的位置。本实施方式形成的透镜12为中心为阻挡部121的透镜12。
具体的，请参阅图13，当结构件13为电源数据线插头(或耳机连接线插头)时，通孔111为充电孔或耳机孔。射频信号的发射源在通孔111未设置电源数据线(或耳机连接线插头)时对准通孔111。此时，通孔111为透过射频信号的部分。若将阻挡部121围接于通孔111的外围，且阻挡部121的材质为导电材质时，将会造成插入通孔111内的电源数据线插头(或耳机连接线插头)电连接阻挡部121，可以造成漏电等安全的问题。故而，通过将透过部122围接与通孔111的外围，透过部122可以将导电的阻挡部121和导电的结构件13绝缘，进而避免将透镜12与通孔111相结合之后造成的漏电等问题，提高了壳体组件1应用于电子设备100时的可靠性。
当所述结构件13对于所述射频信号的透过率大于预设透过率或所述通孔111无填充介质时，所述阻挡部121围接于所述通孔111的外围边沿。
具体的，预设透过率可以为70％，所述结构件13可以为介电常数较小(小于3)的材质。当所述结构件13对于所述射频信号的透过率大于预设透过率或所述通孔111无填充介质时，通孔111可以为透镜12的中心透过部123。第一道阻挡部121围接于所述通孔111的外围。第一道透过部122环绕于第一道阻挡部121的外围。然后，其他的透过部122与其他的阻挡部121依次交替设置。换言之，多个透过部122设于透镜12中偶数圆环120(参见上述描述透镜12中圆环120的部分)的位置，将多个阻挡部121设于透镜12中奇数圆环120的位置。本实施方式形成的透镜12为中心为透过部122的透镜12。
具体的，所述结构件13可以为非金属按键、后置摄像头盖板或后置闪光灯盖板等。
通过将透镜12与通孔111相结合，及所述结构件13对于所述射频信号的透过率大于预设透过率或所述通孔111无填充介质，以使壳体11的原本安装非金属按键、后置摄像头盖板或后置闪光灯盖板的通孔111作为透镜12的中心透过部123或中心阻挡部127，实现了通孔111的多种用途，而且，由于通孔111与透镜12的部分结构重合，所以透镜12与通孔111的所在位置相重合，进而减小了透镜12在壳体11上占据的面积。
以上的实施方式皆是透过部122和阻挡部121呈环形的具体实施方式，当然，该环形不限于圆形、矩形环、椭圆环120等。本申请实施例还提供了呈长条形的透过部122和阻挡部121，包括但不限以下的实施方式。
请参阅图14，所述阻挡部121和所述透过部122皆呈条形。所述阻挡部121和所述透过部122的数量皆为多个，所述阻挡部121与所述透过部122相平行且依次交替排列。
可以理解的，本实施例提供的呈长条形的透过部122和阻挡部121包括但不限于：中心透过部123，两侧分别为相交替排列的所述阻挡部121与所述透过部122的透镜12；及中心阻挡部127，两侧分别为相交替排列的所述透过部122与所述阻挡部121的透镜12。
本实施方式提供的透镜12的结构设计原理与环形透镜12的结构设计原理相同。本实施方式提供的透镜12可以划分成多个相平行长条，相邻的长条到P位置的波程差为半波长的整数倍。通过将阻挡部121设于以中心为起点的奇数(或偶数)个长条，将透过部122设于以中心为起点的偶数(偶奇数)个长条，以使从多个透过部122射出的射频信号在P位置可以相互叠加，进而合成振幅较大的射频信号，提升射频信号的增益。
请参阅图15，所述壳体11还设有天线缝14。所述天线缝14用于透过所述射频信号。所述透过部122包括所述天线缝14。
具体的，壳体组件1为手机的电池盖，所述天线缝14设于电池盖上，用于透过射频信号。该射频信号可以是低频的射频信号，例如，Wifi、蓝牙、GPS、NFC等。故而，通过将透镜12与壳体11的用于透过低频射频天线的天线缝14相结合，以使天线缝14作为透镜12的一个透过部122，以透过毫米波、太赫兹波的射频信号，实现了通孔111的多种用途，而且，由于通孔111与透镜12的部分结构重合，所以透镜12与通孔111的所在位置相重合，进而减小了透镜12在壳体11上占据的面积。
在具体的设计中，可以将沿壳体11的宽度方向延伸的天线缝14所为一个透过部122，透镜12的多个透过部122与多个阻挡部121沿壳体11的长度方向排列。
可以理解的，壳体11的材质可以为金属、塑料等材质。当透镜12中的阻挡部121的材质和壳体11的材质都为导电材质时，阻挡部121与壳体11是相绝缘的。
以上实施方式说明了透镜12的环形结构和长条形结构的实施方式，本申请还提供了透镜12与壳体11的位置关系的实施方式，当然，本申请包括但不限于以下的实施方式。
请参阅图16，透镜12包括基材15。阻挡部121设于基材15上。基材15贴设于壳体11的第一表面112或第二表面113。当壳体11安装于电子设备100时，第一表面112朝向电子设备100内，第二表面113朝向电子设备100外。
具体的，所述基材15可以为介电常数小的塑料薄膜。所述基材15对于本申请所涉及的射频信号的透过率大。透过部122可以为空气间隙。透镜12的结构为在基材15呈形成多个阻挡部121，相邻的阻挡部121之间的空气间隙为透过部122。
本实施方式中，通过将多个阻挡部121设于基材15上，以使透镜12模组化，便于透镜12的独立生产和贴设于壳体11上，不影响壳体11的结构和加工过程；并通过基材15贴设于壳体11的外表面或内表面以将透镜12安装于壳体11，以使透镜12安装于壳体11上的过程简单方便。
当然，在其他实施方式中，透过部122可以为介电常数小的材料层，阻挡部121为介电常数大或对射频信号吸收系数较大的材料层。透过部122与阻挡部121相互连接成一体，以形成完整的透镜12。透镜12为薄片状，以便于透镜12贴合于壳体11，且占据体积小。
请参阅图17，壳体11包括相背设置的第一表面112和第二表面113。透镜12成型于第一表面112；或者，请参阅图18，透镜12成型于第二表面113；或者，请参阅图19，透镜12成型于第一表面112与第二表面113之间。
具体的，透镜12以壳体11的外表面或内表面为载体。当阻挡层为金属时，可以将阻挡层的原料印刷于壳体11的外表面或内表面，一方面减小透镜12占据的空间，另一方面透镜12于壳体11上的成型工艺简单，可操作性强，利于量产。
具体的，壳体11有多个涂层形成，例如，底层、电镀层、高亮层、面漆等等，可以将透镜12成型于多个涂层中的任意两层之间，减小透镜12占据的空间，透镜12于壳体11上的成型工艺简单，可操作性强，利于量产；还可以隐藏透镜12，提高外观形貌，还可以保护透镜12，防止透镜12被刮破等；还可以增加透镜12与射频信号的发射源之间的距离，进而缩短射频信号的发射源与壳体11内表面之间的间距，促进电子设备100的小型化。
请参阅图20，本申请实施例还提供了一种天线组件10。所述天线组件10应用于电子设备100。天线组件10包括上述的任意一种实施方式的壳体组件1及天线模组2。天线模组2的辐射面与透镜12相对且间隔设置，透镜12位于天线模组2的辐射范围内。天线模组2为上述的射频信号的发射源。当然，可以理解的，天线模组2还经过透镜12接收射频信号。具体的，壳体组件1可以为电子设备100的外壳。透镜12设于电子设备100的外壳内。天线模组2设于电子设备100的外壳内，并电连接于电子设备100的主板、电源等，且具有收发射频信号的作用，所述射频信号可以为毫米波频段、太赫兹频段的电磁波。
通过在天线组件10的壳体11上设置透镜12，透镜12正对天线模组2，该透镜12的透过部122能够透过天线模组2收发的射频信号，透镜12的阻挡部121阻挡射天线模组2收发频信号，通过设计透过部122或阻挡部121的尺寸，以使透过相邻的透过部122的射频信号的相位差为波长的整数倍，进而实现经透过部122穿过透镜12的射频信号能够相长叠加，进而提升天线组件10收发射频信号的信号增益，增加天线组件10收发射频信号的传输距离，进而提高具有天线组件10的电子设备100通信传输质量。
具体的，所述天线模组2设于透镜12的中轴线上，且天线模组2与透镜12之间的间距可以为透镜12的焦距附近，以使天线模组2经过透镜12接收射频信号时，壳体11外的射频信号可以经过透镜12在在天线模组2的辐射面处叠加，以增加天线模组2的信号接收效率。进一步地，天线模组2与透镜12之间的间距可以为透镜12的焦距的0.8～1.2倍。
请参阅图21，天线模组2包括呈阵列排布的多个天线单元21。具体的，多个所述天线单元21可以形成相控阵，以使天线模组2以波束赋形的形式接收或发射射频信号，提高射频信号的传输距离。透镜12的数量为至少一个，一个透镜12覆盖至少一个天线单元21。具体的，请参阅图21，可以一个透镜12辐射一个天线单元21。请参阅图22，天线模组2每一个天线单元21都有一个透镜12覆盖，还可以天线模组2中的多个天线单元21共用一个透镜12。可以一个透镜12覆盖天线模组2所有天线单元21，以减小壳体11上设置透镜12数量。
本实施例以天线单元21为贴片天线为例进行说明，在其他实施方式中，所述天线单元21还可以包括偶极子天线、磁电偶极子天线、准八木天线中的任意一种。本实施例中，天线单元21包括设于所述辐射面的贴片辐射体及包围天线辐射体的隔离环。所述隔离环上设有多个金属过孔，多个金属过孔沿天线单元21的厚度方向延伸，以形成天线单元21的隔离环，用于将相邻的天线单元21之间相互隔离，减小天线单元21之间的相互干扰。
以射频信号的频段为28GHz进行举例，贴片辐射体的长度(2～3mm)、宽度(2～3mm)、贴片辐射体与接地层之间的间距(0.1～2mm)、介质层的介电常数(3～4)的范围，并对于该天线单元21的参数进行仿真，获得天线单元21的反射系数曲线图、三维方向图、水平面和垂直面的二维方向图、三维方向性系数。
请参阅图23，天线单元21具有一个谐振点，且反射系数小于-10dB的频段包括28GHz，所以天线单元21所辐射的射频信号没有发生频偏，符合天线设计规范。请参阅图24，由天线单元21在28GHz的三维方向图可知，天线单元21在28GHz频点的信号增益为6.28dB。请参阅图25，由天线单元21在28GHz的水平面和垂直面的二维方向图可知，天线单元21在水平面的波束覆盖角度为90.3°，在垂直面的波束覆盖角度为89.8°，所以天线单元21在水平面和垂直面的波束宽度相近。请参阅图26，天线单元21在28GHz的三维方向性系数为6.71dBi。
在上述的贴片天线上设置环形透镜12，设置贴片天线与透镜12之间的间距为1mm，根据射频信号的频率为28GHz和贴片天线与透镜12之间的间距确定透镜12中阻挡部121和透过部122的尺寸。对于该天线单元21和透镜12的参数进行仿真，获得具有透镜12的天线单元21的反射系数曲线图、三维方向图、水平面和垂直面的二维方向图、三维方向性系数。
请参阅图27，具有透镜12的天线单元21具有一个谐振点，且反射系数小于-10dB的频段包括28GHz，所以天线单元21所辐射的射频信号没有发生频偏，符合天线设计规范。请参阅图28，由具有透镜12的天线单元21在28GHz的三维方向图可知，具有透镜12的天线单元21在28GHz频点的信号增益为7.05dB，相较于没有设置透镜12的天线单元21时天线增益为6.28dB，在设置透镜12之后，天线单元21的增益极大地提高。请参阅图29，由具有透镜12的天线单元21在28GHz的水平面和垂直面的二维方向图可知，具有透镜12的天线单元21在水平面的波束覆盖角度为84.3°，在垂直面的波束覆盖角度为68.2°，相较于没有设置透镜12的天线单元21，在设置透镜12之后，天线单元21在垂直面的波束宽度减小，进而使得天线单元21辐射射频信号的增益增加。请参阅图30，具有透镜12的天线单元21在28GHz的三维方向性系数为7.73dBi，相较于没有设置透镜12的天线单元21，在设置透镜12之后，天线单元21的三维方向性系数增大，说明设有透镜12的天线模组2辐射的波束指向性更强，进而表明增益更大。
请参阅图31，本申请实施还提供了一种天线组件20，应用于电子设备100。所述天线组件20包括天线模组2及与所述天线模组2相对且间隔设置的透镜12。所述透镜12位于所述天线模组2的辐射范围内。所述透镜12包括依次设置的至少一个阻挡部121及至少两个透过部122。一个所述阻挡部121设于两个相邻的所述透过部122之间。当射频信号穿过所述透镜12时，所述阻挡部121阻挡射频信号穿过所述透镜12，所述透过部122透过所述射频信号，经所述至少两个透过部122透过的射频信号相互叠加，以增大所述射频信号的增益。所述透镜12的结构可以参考上述的任意一种实施方式中所述的透镜12。天线模组2可以参考上一实施方式中的提供的天线组件20中的天线单元21。
通过在天线模组2上设置透镜12，该透镜12的透过部122能够透过天线模组2收发的射频信号，透镜12的阻挡部121阻挡天线模组2收发射频信号，通过设计透过部122或阻挡部121的尺寸，以使透过相邻的透过部122的射频信号的相位差为波长的整数倍，进而实现经透过部122穿过透镜12的射频信号能够相长叠加，进而提升天线组件20收发射频信号的信号增益，增加天线组件20收发射频信号的传输距离，进而提高具有天线组件20的电子设备100通信传输质量；同时，天线模组2和透镜12能够作为一个模组安装于电子设备100。
请参阅图32，所述阻挡部121和所述透过部122皆呈环形。当所述阻挡部121和所述透过部122的数量皆为多个时，所述阻挡部121与所述透过部122同心设置且相交替排列。
请参阅图1，本申请实施例还提供了一种电子设备100，包括任意一种实施方式的天线组件。电子设备100可以为电话、电视、平板电脑、手机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、基站等具有天线的设备。
通过在电子设备100的外壳上设置透镜12，透镜12对应天线模组2，该透镜12的透过部122能够透过天线模组2收发的射频信号，透镜12的阻挡部121阻挡天线模组2收发射频信号，通过设计透过部122或阻挡部121的尺寸，以使透过相邻的透过部122的射频信号的相位差为波长的整数倍，进而实现经透过部122穿过透镜12的射频信号能够相长叠加，进而提升电子设备100收发射频信号的信号增益，增加电子设备100收发射频信号的传输距离，进而提高电子设备100的通信传输质量。
以上是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (19)

1.一种壳体组件，应用于电子设备，其特征在于，包括：
壳体，用于形成所述电子设备的外壳；及
设于所述壳体上的透镜，所述透镜包括至少一个阻挡部及至少两个透过部，所述阻挡部和所述透过部依次交替设置，当所述透镜透过射频信号时，所述阻挡部阻挡所述射频信号穿过所述透镜，所述透过部透过所述射频信号，从所述至少两个透过部射出的射频信号相长叠加。
2.如权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，所述阻挡部和所述透过部皆呈环形且同心设置。
3.如权利要求2所述的壳体组件，其特征在于，所述透镜还包括位于所述透镜的几何中心的中心透过部，所述中心透过部用于透过所述射频信号，所述阻挡部围接于所述中心透过部的外围边沿。
4.如权利要求3所述的壳体组件，其特征在于，所述至少一个阻挡部包括第一阻挡部及第二阻挡部，所述第一阻挡部围接所述中心透过部，所述第一阻挡部的半径为0.2mm～15mm，所述第二阻挡部的半径为所述第一阻挡部的半径的1.6～1.9倍。
5.如权利要求2所述的壳体组件，其特征在于，所述透镜还包括位于所述透镜的几何中心的中心阻挡部，所述中心阻挡部阻挡射频信号穿过所述透镜，所述透过部围接于所述中心阻挡部的外围边沿。
6.如权利要求5所述的壳体组件，其特征在于，所述至少两个透过部包括第一透过部，所述至少一个阻挡部包括第一阻挡部，所述第一透过部围接于所述中心阻挡部的外围，所述第一阻挡部围接于所述第一透过部的外围，所述中心阻挡部的半径为0.2mm～15mm，所述第一阻挡部的半径为所述中心阻挡部的半径的1.6～1.9倍。
7.如权利要求2所述的壳体组件，其特征在于，所述壳体还设有通孔，所述通孔用于透过声音信号或安装结构件，所述通孔设于所述透镜的几何中心，所述透过部及所述阻挡部环绕于所述通孔设置。
8.如权利要求7所述的壳体组件，其特征在于，所述结构件的材质为导电材质，所述透过部围接于所述通孔的外围。
9.如权利要求8所述的壳体组件，其特征在于，所述结构件包括耳机连接线插头、电源数据线插头或金属按键。
10.如权利要求8所述的壳体组件，其特征在于，当所述结构件对于所述射频信号的透过率大于预设透过率时，所述阻挡部围接于所述通孔的外围。
11.如权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，所述阻挡部和所述透过部皆呈条形且依次交替排列。
12.如权利要求11所述的壳体组件，其特征在于，所述壳体还设有天线缝，所述天线缝用于透过所述射频信号，所述透过部包括所述天线缝。
13.如权利要求1～12任意一项所述的壳体组件，其特征在于，所述透镜包括基材，所述阻挡部设于所述基材上，所述基材贴设于所述壳体的第一表面或第二表面，当所述壳体安装于所述电子设备时，所述第一表面朝向所述电子设备内，所述第二表面朝向所述电子设备外。
14.如权利要求1～12任意一项所述的壳体组件，其特征在于，所述壳体包括相背设置的第一表面和第二表面，所述透镜设于所述第一表面；或者，所述透镜设于所述第二表面；或者，所述透镜设于所述第一表面与所述第二表面之间。
15.一种天线组件，其特征在于，包括如权利要求1～14任意一项所述的壳体组件及天线模组，所述天线模组的辐射面与所述透镜相对且间隔设置，所述透镜位于所述天线模组的辐射范围内。
16.如权利要求15所述的天线组件，其特征在于，所述天线模组包括呈阵列排布的多个天线单元，所述透镜的数量为至少一个，一个所述透镜覆盖至少一个所述天线单元。
17.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括天线模组及与所述天线模组相对且间隔设置的透镜，所述透镜位于所述天线模组的辐射范围内，所述透镜包括依次设置的至少一个阻挡部及至少两个透过部，所述阻挡部和所述透过部依次交替设置，当所述透镜透过射频信号时，所述阻挡部阻挡所述射频信号穿过所述透镜，所述透过部透过所述射频信号，从所述至少两个透过部射出的射频信号相长叠加。
18.如权利要求17所述的天线组件，其特征在于，所述阻挡部和所述透过部皆呈环形且同心设置。
19.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求15～18任意一项所述的天线组件。
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