CN112582783A - 一种集成aip组件、终端设备及终端设备外壳 - Google Patents

一种集成aip组件、终端设备及终端设备外壳 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳，包括超材料结构及AIP组件本体，超材料结构间隔设置在AIP组件本体的上方；超材料结构采用金属结构层，金属结构层设置在设备外壳表面，且靠近AIP组件本体一侧设置；设有金属结构层的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配；本发明通过在AIP组件本体的上方间隔设置超材料结构，利用电磁超材料理论，降低设备外壳的等效介电常数，确保了AIP组件本体在终端设备中的性能与自由空间的性能接近，实现对AIP组件本体性能的补偿，天线辐射近似透明的效果，有效恢复天线在工作频带内的匹配性能及在自由空间内的法向增益，提高天线的扫描角度，有效提高了集成AIP组件的通用型，设计制作过程简单。

Description

一种集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳。
背景技术
在5G终端设备中，毫米波天线已经成为一项显著的发展趋势；而由于在毫米波频段，天线需要以高增益和可调波束对抗相较于sub-6GHz频段更大的传播损耗，因而毫米波天线必须设计成有源阵列的形式；考虑到大规模生产的精度控制以及成本需求，在不同型号的终端设备中采用通用的集成AIP(Antenna-in-Package)组件是当前流行的解决方案。
由于终端工业设计的需求，不同型号的终端设备中设备外壳的材料有非常大的差异，例如不同材料和厚度的玻璃、陶瓷甚至金属，都被广泛的使用在设备外壳的设计中；然而上述设备外壳对于毫米波阵列天线的性能会产生影响，一般包括：回波损耗增高、增益降低、扫描角度减小及天线副瓣升高等，上述影响对于高增益、窄波束的毫米波阵列天线的性能是致命的。
在sub-6GHz频段，可以通过在不同型号的手机中考虑设备外壳的影响，订制设计不同形式的天线，来达到最佳的辐射效果；而在毫米波频段，毫米波阵列天线通常采用集成AIP组件实现，要求对于不同的终端设备型号具有一定的通用性，以便于大规模设计、生产和调试，从而降低成本；受到集成AIP组件的限制，终端设备天线设计的自由度大大下降，很难满足不同终端设备型号的需求，如果针对每一款终端设备设计单独的集成AIP组件，将极大的提高成本，延长设计周期。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳，以解决现有技术中毫米波阵列天线易受设备外壳的影响，导致其回波损耗增高，增益降低，扫描角度减小，通用性较差的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种集成AIP组件，包括超材料结构及AIP组件本体，超材料结构间隔设置在AIP组件本体的上方；超材料结构设置在设备外壳表面，且靠近AIP组件本体一侧设置；通过在设备外壳的表面设置超材料结构，使设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配。
进一步的，超材料结构采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元，若干金属结构单元周期性排布在设备外壳的表面。
进一步的，金属结构单元采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种。
进一步的，超材料结构与AIP组件本体之间的距离为0.2-1.0mm。
进一步的，设置有超材料结构的设备外壳的等效介电常数为1-3。
进一步的，超材料结构采用镀膜或喷涂工艺设置在设备外壳表面。
进一步的，AIP组件本体包括若干毫米波天线单元，若干毫米波天线单元呈阵列结构设置；每个毫米波天线单元包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一介质结构、第二介质结构及金属地；第一辐射片设置在第一介质结构的上表面，第二辐射片设置在第一介质结构的下表面，且位于第二介质结构的上表面，金属地设置在第二介质结构的下表面。
本发明还提供了一种终端设备，所述终端设备中设置有集成AIP组件，其中，AIP组件本体集成在终端设备中，超材料结构设置在所述终端设备的设备外壳上。
本发明还提供了一种终端设备外壳，包括超材料结构及设备外壳，超材料结构设置在设备外壳表面，设有超材料结构的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配；超材料结构采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元，若干金属结构单元周期性排布在设备外壳的表面。
进一步的，金属结构单元采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种；设备外壳为玻璃、陶瓷、塑料或金属材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种集成AIP组件，通过在AIP组件本体的上方间隔设置超材料结构，利用电磁超材料理论，将超材料结构等效为谐振电路进行分析，利用将超材料结构设置在设备外壳上，等效为在设备外壳上引入电容、电感及电阻等电路元件，实现了对设有超材料结构的设备外壳的谐振频率及输入阻抗的调节；同时，利用超材料结构，能够有效改变电磁波在设备外壳中的传播路径，改变电磁波在设备外壳表面的折射率；通过调节超材料结构的尺寸，改变设备外壳的S参数，通过S参数反演出设备外壳的等效介电常数，使设有超材料结构的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配，确保了AIP组件本体在终端设备中的性能与自由空间的性能接近，实现对AIP组件本体性能的补偿，天线辐射近似透明的效果，有效恢复天线在工作频带内的匹配性能及在自由空间内的法向增益，提高天线的扫描角度，有效提高了集成AIP组件的通用型，设计制作过程简单，使用方便。
进一步的，金属结构层采用若干金属结构单元周期性排布形成，周期性的金属结构单元能够等效为谐振电路模型进行分析，调整金属结构单元的结构尺寸，即可改变谐振电路模型中谐振电路的寄生电感、耦合电容及电阻大小，通过调节谐振电路的谐振频率，改变设备外壳的S参数；利用其S参数反演出设备外壳的等效介电常数，使得设有金属结构层的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配，有效恢复AIP组件本体的天线匹配带宽以及法向增益，调节天线的工作频率，补偿天线性能。
进一步的，金属结构单元采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种，金属结构单元结构简单，便于通过调节金属结构单元的结构尺寸，调节谐振电路的谐振频率，改变设备外壳的S参数，进而反演出设备外壳的等效介电常数，设计过程简单，结果可靠性高。
进一步的，将超材料结构与AIP组件本体之间的距离为0.2-1.0mm，能够有效地补偿天线性能，使AIP组件本体的性能与在自由空间的性能相近，具有一定的稳定性与容差性。
进一步的，设置有金属结构层的设备外壳的的等效介电常数在1-3，使得加载金属结构层后的设备外壳等效为真空，有效恢复天线的匹配带宽及法向增益，增强了天线的扫描能力。
进一步的，金属结构层采用镀膜或喷涂工艺制作，制作过程简单，成本较低；镀膜工艺能够有效提高金属结构层的防腐蚀性、耐磨性及导电性。
进一步的，AIP组件本体采用若干毫米波天线单元阵列结构，毫米波天线单元的双层辐射单元的设计拓宽了天线的带宽，使得AIP组件本体的带宽覆盖24-29.5GHz，方向图满足边射特性。
本发明还提供了一种终端设备，通过将集成AIP组件设置在终端设备中，在设备外壳上设置金属结构层，利用电磁超材料理论，改变设备外壳的等效介电常数，实现对AIP组件本体性能的补偿，确保了集成AIP组件在终端设备中的性能与自由空间性能相近，有效提高了天线在工作频带内的匹配性能及在自由空间内的法向增益，增强了天线的扫描能力，提高了AIP组件本体的通用性。
本发明还提供了一种终端设备外壳，通过在设备外壳上设置超材料结构，利用电磁超材料理论，降低设备外壳的等效介电常数，使设有超材料结构的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配，确保了安装该终端设备外壳的终端设备中的AIP组件本体的性能与自由空间的性能接近，实现对AIP组件本体性能的补偿，天线辐射近似透明的效果，有效恢复天线在工作频带内的匹配性能及在自由空间内的法向增益，提高天线的扫描角度，有效提高了集成AIP组件的通用型，设计制作过程简单，使用方便。
综上所述，本发明所述的一种集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳，通过在设备外壳上设置金属结构层，有效降低了设备外壳的等效介电常数，使AIP组件本体达到与原自由空间的天线性能相当，恢复天线在原工作频带内的匹配性能，恢复天线在自由空间内的法向增益，有效提高AIP组件本体的天线的扫描能力；在通用AIP组件本体的基础上，仅需对超材料结构进行匹配设计，使通用AIP组件本体能够适用于不同的终端设备，极大地节约成本，缩短设计周期。
附图说明
图1为本发明所述的集成AIP组件的剖面结构示意图；
图2为本发明所述的集成AIP组件的平面结构示意图；
图3为本发明所述的集成AIP组件中的AIP组件本体的平面结构示意图；
图4为本发明所述的集成AIP组件中的AIP组件本体的剖面结构示意图；
图5为本发明所述的集成AIP组件的设计原理框图；
图6为本发明所述的终端设备外壳结构示意图；
图7为实施例1中所述的集成AIP组件中的超材料结构示意图；
图8为实施例1中所述的集成AIP组件中的超材料结构的局部结构示意图；
图9为实施例1中所述的集成AIP组件中的金属结构单元的结构示意图；
图10为实施例1中所述的设置金属结构层的设备外壳的等效介电常数的反演结果；
图11为实施例1中所述的AIP组件本体在真空中及加载不同设备外壳后S参数的仿真结果对比曲线；
图12为实施例1中25.5GHz时，AIP组件本体垂直入射下在真空中和加载超材料结构后的辐射方向图；
图13为实施例2中所述的集成AIP组件中的超材料结构的结构示意图；
图14为实施例3中所述的集成AIP组件中的超材料结构的结构示意图；
图15为实施例4中所述的集成AIP组件中的超材料结构的结构示意图；
图16为实施例5中所述的集成AIP组件中的超材料结构的结构示意图。
其中，1超材料结构，2AIP组件本体，3设备外壳；11金属结构单元；21毫米波天线单元；211第一辐射贴片，212第二辐射贴片，213第一介质结构，214第二介质结构，215金属地。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1-5所示，本发明提供了一种集成AIP组件，包括超材料结构1及AIP组件本体2，超材料结构1间隔设置在AIP组件本体2的上方；超材料结构1与AIP组件本体2之间的距离为0.2-1.0mm；将超材料结构1与AIP组件本体2之间的距离为0.2-1.0mm，能够有效地补偿天线性能，使AIP组件本体2的性能与其在自由空间的性能相近，具有一定的稳定性与容差性；超材料结构1采用金属结构层，金属结构层设置在设备外壳3表面，且靠近AIP组件本体2一侧设置；通过在设备外壳3的表面设置超材料结构1，使设备外壳3的等效介电常数与真空的介电常数相匹配；优选的，设置有金属结构层的设备外壳3的等效介电常数为1-3；金属结构层采用镀膜或喷涂工艺设置在设备外壳3的表面。
金属结构层包括若干金属结构单元11，若干金属结构单元11周期性排布在设备外壳3的表面；金属结构单元11采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种。
AIP组件本体2包括若干毫米波天线单元21，若干毫米波天线单元21呈阵列结构设置；每个毫米波天线单元21包括第一辐射贴片211、第二辐射贴片212、第一介质结构213、第二介质结构214及金属地215；第一辐射片211设置在第一介质结构213的上表面，第二辐射片212设置在第一介质结构213的下表面，且位于第二介质结构214的上表面，金属地215设置在第二介质结构214的下表面；本发明中，AIP组件本体2采用若干毫米波天线单元21阵列结构，毫米波天线单元21的双层辐射单元的设计拓宽了天线的带宽，使得AIP组件本体2的带宽覆盖为24-29.5GHz，方向图满足边射特性。
本发明还提供了一种终端设备，所述终端设备中设置有集成AIP组件；集成AIP组件包括超材料结构1及AIP组件本体2，AIP组件本体2集成在终端设备中；超材料结构1采用金属结构层，金属结构层设置在设备外壳的内表面，金属结构层与AIP组件本体2间隔设置，且置于AIP组件本体2的上方0.2mm-1mm处；优选的，设备外壳为玻璃、陶瓷、塑料或金属材质。
如附图6所示，本发明还提供了一种终端设备外壳，包括超材料结构1及设备外壳3，超材料结构1设置在设备外壳3表面；超材料结构1采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元11，若干金属结构单元11周期性排布在设备外壳3的表面；金属结构单元11采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种；设备外壳为3玻璃、陶瓷、塑料或金属材质；本发明中，通过在设备外壳上设置超材料结构，利用电磁超材料理论，降低设备外壳的等效介电常数，使设有超材料结构的设备外壳的等效介电常数与真空的介电常数相匹配，确保了安装该终端设备外壳的终端设备中的AIP组件本体的性能与自由空间的性能接近，实现对AIP组件本体性能的补偿，天线辐射近似透明的效果，有效恢复天线在工作频带内的匹配性能及在自由空间内的法向增益，提高天线的扫描角度，有效提高了集成AIP组件的通用型，设计制作过程简单，使用方便。
设计原理
现有的终端设备的设备外壳通常采用玻璃、陶瓷、塑料或金属材质，其介电常数通常为6-10；当AIP组件本体集成在现有的终端设备中，其高介电常数的设备外壳通常会极大地影响AIP组件本体的天线匹配和辐射性能；本发明所述的集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳，通过在设备外壳上设置金属结构层，利用周期性排布的金属结构单元对设备外壳的等效介电常数进行调整，以减小不同设备外壳对AIP组件本体天线性能影响。
本发明中，通过在AIP组件本体的上方间隔设置超材料结构，利用电磁超材料理论，超材料结构等效为谐振电路；利用将超材料结构设置在设备外壳上，等效为在设备外壳上引入电容、电感及电阻等电路元件，实现了对设有超材料结构的设备外壳的谐振频率及输入阻抗的调节；同时，利用超材料结构，能够有效改变电磁波在设备外壳中的传播路径，改变电磁波在设备外壳表面的折射率；通过镀膜或喷涂工艺，获得超材料结构，以贴膜形式将金属结构层的超材料结构设置在不同类型的设备外壳表面；超材料结构中周期性的金属结构单元能够等效为谐振电路模型，调整金属结构单元的结构尺寸，即可改变谐振电路模型中的寄生电感、耦合电容及电阻大小，通过调节谐振电路的谐振频率，改变设备外壳的S参数；利用设备外壳的S参数反演出设备外壳的等效介电常数，降低设备外壳的等效介电常数，使设备外壳的等效介电常数接近于真空的介电常数，从而达到对天线辐射近似透明的效果，减小设备外壳对天线匹配、辐射性能的影响。
本发明通过将金属结构层设置在设备外壳上，且置于AIP组件本体的上方0.2-1.0mm处，当金属结构层与天线之间距离保持在0.2-1.0mm范围内时，均可以有效地补偿天线性能，使其与自由空间性能相近，具有一定的稳定性与容差性；AIP组件本体中的若干毫米波天线单元为阵列天线，通过对比发现，加载超材料结构的天线的匹配和辐射性能都相较于不加载超材料结构的原始模型有了较大的改善。
本发明利用在设备外壳上设置金属结构层，对现有设备中由于直接加玻璃或陶瓷外壳导致的天线失配进行了优化，改善天线性能，使其可达到与原自由空间天线性能相当；有效恢复天线在原工作频带内的匹配性能、恢复天线在自由空间内的法向增益，提高阵列天线的扫描性能；
本发明通过金属结构层的方式，有效补偿通用AIP组件本体中天线的匹配与辐射性能，相较于针对每一款终端设备，例如在手机上设计单独的AIP组件本体，针对不同型号的设备外壳设计不同的金属结构层贴膜，可以极大地节约成本、缩短设计周期；本发明中金属结构层的设计方法具有通用性，设计过程简单，设计结果有效。
实施例1
如附图1-9所示，本实施例1提供了一种集成AIP组件，包括超材料结构1及AIP组件本体2，超材料结构1间隔设置在AIP组件本体2上方，超材料结构1与AIP组件本体2之间的距离为0.2-1.0mm，且靠近AIP组件本体一侧设置；超材料结构1采用金属结构层，金属结构层设置在设备外壳3表面，且靠近AIP组件本体2一侧设置；设有金属结构层的设备外壳3的等效介电常数与真空的介电常数相匹配；设置有金属结构层的设备外壳3的等效介电常数为1-3。
金属结构层采用镀膜或喷涂工艺设置在设备外壳3的表面，金属结构层包括N×N＝9×9的金属结构单元11，金属结构单元11周期性排布在设备外壳3的表面，金属结构单元11采用十字型金属线结构；其中，金属结构单元11的尺寸为长×高＝2.5mm×2.5mm，十字型金属线结构的线宽为L＝0.1mm。
AIP组件本体2包括若干毫米波天线单元21，若干毫米波天线单元21呈阵列结构设置；每个毫米波天线单元21包括第一辐射贴片211、第二辐射贴片212、第一介质结构213、第二介质结构214及金属地215；第一辐射片211设置在第一介质结构213的上表面，第二辐射片212设置在第一介质结构213的下表面，且位于第二介质结构214的上表面，金属地215设置在第二介质结构214的下表面；其中，第一介质结构及第二介质结构的相对介电常数为3.55，损耗角正切为0.0027；其中，第一介质结构的尺寸为长×宽×厚＝5mm×5mm×0.4mm，第二介质结构的尺寸为长×宽×厚＝5mm×5mm×0.8mm；第一辐射贴片的尺寸为长×宽×厚＝2.4mm×2.4mm，第二辐射贴片的尺寸为长×宽＝2.5mm×2.5mm，金属地的尺寸为长×宽＝5mm×5mm。
本实施例1中，设备外壳的材料的玻璃，设备外壳的厚度为d＝0.7mm，相对介电常数为εr＝6，损耗角正切为tanδ＝0.02。
本实施例1还提供了一种终端设备，所述终端设备中设置有集成AIP组件；集成AIP组件包括超材料结构1及AIP组件本体2，AIP组件本体2集成在终端设备中；超材料结构1采用金属结构层，金属结构层设置在设备外壳的内表面，金属结构层与AIP组件本体2间隔设置，且置于AIP组件本体2的上方0.2mm-1mm处。
本发明还提供了一种终端设备外壳，包括超材料结构及设备外壳，超材料结构设置在设备外壳表面；超材料结构采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元，若干金属结构单元周期性排布在设备外壳的表面；金属结构单元采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种；设备外壳为玻璃、陶瓷、塑料或金属材质。
如附图10所示，附图10提供了设置金属结构层的设备外壳的等效介电常数的反演结果，从附图10中可以看出，AIP组件本体2的带宽覆盖在24.5-29.5GHz的范围内，设置金属结构层的设备外壳的等效介电常数在1-3的范围内变化，相较于玻璃的介电常数有所下降。
如附图11所示，附图11提供了AIP组件本体在真空中、加载设备外壳以及加载设置有超材料结构的设备外壳后S参数的仿真结果对比；从附图10中可以看出，AIP组件本体在真空中的工作频带为24-29.8GHz，加载设备外壳后工作频率向低频移动，通过在外设备壳的表面设置金属结构层的超材料结构，AIP组件本体的工作频带为24-29.3GHz，在一定程度上恢复其工作频带。
如附图12所示，附图12提供了25.5GHz时AIP组件本体垂直入射下在真空中和设置超材料结构后的辐射方向图；在真空中天线的最大增益为10.9dBi，设置超材料结构后最大增益为10.6dBi，两者结果接近，说明实施例1对于校正终端天线的匹配和方向图具有可行性。
实施例2
如附图13所示，实施例2与实施例1的结构及设计原理基本相同，不同之处在于，金属结构单元11采用正方形贴片结构，正方形贴片结构周期性排布在设备外壳3的表面。
实施例3
如附图14所示，实施例3与实施例1的结构及设计原理基本相同，不同之处在于，金属结构单元11采用矩形环金属结构，矩形环金属结构周期性排布在设备外壳3的表面。
实施例4
如附图15所示，实施例4与实施例1的结构及设计原理基本相同，不同之处在于，金属结构单元11采用双矩形环金属结构，双矩形环金属结构周期性排布在设备外壳3的表面。
实施例5
如附图16所示，实施例3与实施例1的结构及设计原理基本相同，不同之处在于，金属结构单元11采用双工字型金属结构，双工字型金属结构周期性排布在设备外壳3的表面。
表1中给出了实施例2-实施例5中，集成AIP组件的S参数及其垂直入射下的法向增益。
表1集成AIP组件的S参数及其垂直入射下的法向增益表
带宽 主瓣方向增益
实施例2 27.5-29.5GHz 6.96dBi@29GHz
实施例3 25-27.8GHz 9.89dBi@26GHz
实施例4 25.4-27GHz 8.41dBi@26GHz
实施例5 28-29.5GHz 9.12dBi@29GHz
从表1所示的结果，可以看出金属结构单元的不同结构形状，均可减小设备外壳对AIP组件本体天线性能的影响，不影响超材料结构对AIP组件本体天线性能的补偿，有效恢复AIP组件本体天线原本在真空中的匹配特性以及辐射特性。
本发明所述的集成AIP组件、终端设备及终端设备外壳，根据不同终端设备的外壳设计金属结构层，利用设备外壳作为衬底，在其内侧设计周期性金属结构单元，来改变整个设备外壳结构的等效介电常数，使之接近于真空；由于超材料结构一般为窄带谐振结构，其等效介电常数在工作频带内不可能完全等于1，通过仿真表明，只要当其等效介电常数在1-3，设置有超材料结构的设备外壳对于天线的匹配和辐射性能均具有一定的补偿作用；优选的，理论上当设备外壳等效介电常数在工作频带内完全等于1时，外壳对于天线的辐射近似于“透明”，从而不对天线的匹配和辐射产生影响；因此，在此基础上，通过对金属结构单元进行设计与仿真，利用其S参数反演设备外壳的等效介电常数，使其等效介电常数在工作频带内为1-3，即可完成超材料结构的设计。
本发明中，通过加载周期性金属结构单元的设备外壳置于AIP组件本体的上方0.2-1.0mm处，能够对于天线性能的补偿作用，包括工作频带内的匹配特性、增益以及扫描角度等指标；改变设备外壳与AIP组件本体之间的距离，使其在一定范围内变化，以此来说明该结构对于天线性能的补偿效果具有一定的稳定性与容差性。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种集成AIP组件，其特征在于，包括超材料结构(1)及AIP组件本体(2)，超材料结构(1)间隔设置在AIP组件本体(2)的上方；超材料结构(1)设置在设备外壳(3)表面，且靠近AIP组件本体(2)一侧设置；通过在设备外壳(3)的表面设置超材料结构(1)，使设备外壳(3)的等效介电常数与真空的介电常数相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种集成AIP组件，其特征在于，超材料结构(1)采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元(11)，若干金属结构单元(11)周期性排布在设备外壳(3)的表面。
3.根据权利要求2所述的一种集成AIP组件，其特征在于，金属结构单元(11)采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种集成AIP组件，其特征在于，超材料结构(1)与AIP组件本体(2)之间的距离为0.2-1.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种集成AIP组件，其特征在于，设置有超材料结构(1)的设备外壳(3)的等效介电常数为1-3。
6.根据权利要求1所述的一种集成AIP组件，其特征在于，超材料结构(1)采用镀膜或喷涂工艺设置在设备外壳(3)表面。
7.根据权利要求1所述的一种集成AIP组件，其特征在于，AIP组件本体(2)包括若干毫米波天线单元(21)，若干毫米波天线单元(21)呈阵列结构设置；每个毫米波天线单元(21)包括第一辐射贴片(211)、第二辐射贴片(212)、第一介质结构(213)、第二介质结构(214)及金属地(215)；第一辐射片(211)设置在第一介质结构(213)的上表面，第二辐射片(212)设置在第一介质结构(213)的下表面，且位于第二介质结构(214)的上表面，金属地(215)设置在第二介质结构(214)的下表面。
8.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备中设置有集成AIP组件；所述集成AIP组件采用权利要求1-7任意一项所述的集成AIP组件；其中，AIP组件本体(2)集成在终端设备中，超材料结构(1)设置在所述终端设备的设备外壳上。
9.一种终端设备外壳，其特征在于，包括超材料结构(1)及设备外壳(3)，超材料结构(1)设置在设备外壳(3)表面，设有超材料结构(1)的设备外壳(3)的等效介电常数与真空的介电常数相匹配；超材料结构(1)采用金属结构层；金属结构层包括若干金属结构单元(11)，若干金属结构单元(11)周期性排布在设备外壳(3)的表面。
10.根据权利要求9所述的一种终端设备外壳，其特征在于，金属结构单元(11)采用十字型金属线结构、正方形贴片结构、矩形环金属结构、双矩形环金属结构和双工字型金属结构中的一种；设备外壳为玻璃、陶瓷、塑料或金属材质。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080094300A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Lee Gregory S Element Reduction In Phased Arrays With Cladding
CN103296477A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 深圳光启创新技术有限公司 超材料及由超材料制成的天线罩
CN104218325A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 西安电子科技大学 一种等效介电常数和磁导率近零的人工电磁材料
CN105356054A (zh) * 2015-11-11 2016-02-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种宽角度波束扫描的超材料相控阵天线
CN105401669A (zh) * 2015-11-04 2016-03-16 苏州大学 基于阻抗匹配的对无线信号无阻挡的装置
CN106876982A (zh) * 2017-02-22 2017-06-20 西安电子科技大学 改善多天线系统性能的超表面及采用超表面的多天线系统
CN109149069A (zh) * 2018-08-12 2019-01-04 瑞声科技（南京）有限公司 Aog天线系统及移动终端
CN109786934A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 瑞声科技（南京）有限公司 封装天线系统及移动终端
KR20190090994A (ko) * 2018-01-26 2019-08-05 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 안테나 장치를 포함하는 전자 장치
CN110729549A (zh) * 2019-10-29 2020-01-24 Oppo广东移动通信有限公司 一种电子设备
WO2020073329A1 (zh) * 2018-10-12 2020-04-16 华为技术有限公司 一种低剖面封装天线
CN111293412A (zh) * 2020-02-25 2020-06-16 维沃移动通信有限公司 一种电子设备

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080094300A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Lee Gregory S Element Reduction In Phased Arrays With Cladding
CN103296477A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 深圳光启创新技术有限公司 超材料及由超材料制成的天线罩
CN104218325A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 西安电子科技大学 一种等效介电常数和磁导率近零的人工电磁材料
CN105401669A (zh) * 2015-11-04 2016-03-16 苏州大学 基于阻抗匹配的对无线信号无阻挡的装置
CN105356054A (zh) * 2015-11-11 2016-02-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种宽角度波束扫描的超材料相控阵天线
CN106876982A (zh) * 2017-02-22 2017-06-20 西安电子科技大学 改善多天线系统性能的超表面及采用超表面的多天线系统
KR20190090994A (ko) * 2018-01-26 2019-08-05 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 안테나 장치를 포함하는 전자 장치
CN109149069A (zh) * 2018-08-12 2019-01-04 瑞声科技（南京）有限公司 Aog天线系统及移动终端
WO2020073329A1 (zh) * 2018-10-12 2020-04-16 华为技术有限公司 一种低剖面封装天线
CN109786934A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 瑞声科技（南京）有限公司 封装天线系统及移动终端
CN110729549A (zh) * 2019-10-29 2020-01-24 Oppo广东移动通信有限公司 一种电子设备
CN111293412A (zh) * 2020-02-25 2020-06-16 维沃移动通信有限公司 一种电子设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾会勇等: "《复合左右手传输线在天馈线系统中的应用研究》", 31 August 2019, 西北工业大学出版社 *

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