CN115084850A - 壳体组件、天线组件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种壳体组件,所述壳体组件,包括壳体基材及改性基材;所述壳体基材对预设频段的射频信号具有第一透过率;所述改性基材的介电常数小于或大于所述壳体基材的介电常数,所述改性基材设于所述壳体基材,所述壳体基材上设有所述改性基材的区域对所述预设频段的射频信号具有第二透过率,所述第二透过率大于所述第一透过率。本申请还提供了一种天线组件、电子设备。本申请提供能够提高天线信号传输质量和数据传输速率。
Description
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,人们对于数据传输速率、天线信号频宽的要求越来越高,如何将提高电子设备的天线信号传输质量和数据传输速率,成为需要解决的问题。
发明内容
本申请提供一种提高天线信号传输质量和数据传输速率的壳体组件、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,包括:
壳体基材,所述壳体基材对预设频段的射频信号具有第一透过率;及
改性基材,所述改性基材的介电常数小于或大于所述壳体基材的介电常数,所述改性基材设于所述壳体基材,所述壳体基材上设有所述改性基材的区域对所述预设频段的射频信号具有第二透过率,所述第二透过率大于所述第一透过率。
第二方面,本申请提供的一种壳体组件,包括:
壳体基材,所述壳体基材对预设频段的射频信号具有第一透过率;及
谐振结构,所述谐振结构用于调节壳体基材对预设频段的射频信号的透过率,所述壳体组件上设置有所述谐振结构的部分对预设频段的射频信号具有第二透过率,其中,所述第二透过率大于所述第一透过率。
第三方面,本申请提供的一种天线组件,包括天线模组及如第一方面所述的壳体组件,所述天线模组用于辐射射频信号,所述壳体组件的改性基材设于所述射频信号的辐射范围内;
或者,所述天线组件包括天线模组及及如第二方面所述的壳体组件,所述天线模组用于辐射射频信号,所述壳体组件的谐振结构设于所述射频信号的辐射范围内。
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。
本申请实施例提供的一种壳体组件,通过在壳体基材上设置改性基材,以使壳体组件上设有改性基材的区域的介电常数与天线模组的辐射端口的空间特性阻抗匹配,进而使得壳体组件对于预设频段的射频信号具有第二透过率,且所述第二透过率大于壳体基材的第一透过率,以提高天线模组的信号辐射效率及提高天线模组的信号增益,从而提高电子设备中的通信传输速率和通信质量。
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是图1提供的一种电子设备的截面示意图。
图3是本申请实施例提供的第一种天线组件的截面示意图。
图4是本申请实施例提供的第二种天线组件的截面示意图。
图5是本申请实施例提供的第三种天线组件的截面示意图。
图6是本申请实施例提供的第四种天线组件的截面示意图。
图7是本申请实施例提供的第五种天线组件的截面示意图。
图8是本申请实施例提供的第一种天线组件的俯视图。
图9是图8沿A-A线的截面图。
图10是本申请实施例提供的第二种天线组件的俯视图。
图11是图10沿B-B线的截面图。
图12是本申请实施例提供的第三种天线组件的俯视图。
图13是图12沿C-C线的截面图。
图14是本申请实施例一提供的一种壳体组件的制备方法的流程示意图。
图15是本申请实施例二提供的一种壳体组件的制备方法的流程示意图。
图16是本申请实施例提供的第六种天线组件的截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1,图1为电子设备的第一视角示意图。所述电子设备100可以为平板电脑、手机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备等具有天线的产品。本申请以电子设备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轴方向,电子设备100的长度方向定义为Y轴方向,电子设备100的厚度方向定义为Z轴方向。
请参阅图2,本申请实施例提供的电子设备100包括天线组件10。请参阅图3,所述天线组件10包括壳体组件1及天线模组2。所述天线模组2用于辐射射频信号。本申请中,所述天线模组2辐射的射频信号的频段为大于20GHz的频段。进一步地,所述天线模组2辐射的射频信号的频段包括毫米波频段、亚毫米波频段、太赫兹波等。更进一步地,以电子设备100为手机为例进行说明,所述天线模组2辐射的射频信号的频段可以为毫米波频段。毫米波为波长为1~10毫米的电磁波,毫米波的频率范围是24.25GHz~52.6GHz。本实施例的设计可以使得手机在毫米波频段下进行通信,提高手机的数据传输速率和传输质量。本实施例中,壳体组件1包括电池盖11和中框12。在其他实施例中,所述壳体组件1还可以包括显示屏。所述天线模组2包括不限于相控阵天线等。
当天线模组2设于电子设备100时,天线模组2辐射的射频信号需要经壳体组件1射向外界空间。然而,就目前电子设备100上所应用的壳体组件1而言,当壳体组件1的介电常数与对预设频段的射频信号的传输阻抗不匹配时,可能会造成壳体组件1对于射频信号的反射系数较大、透射系数较小,进而所述壳体组件1对天线模组2发射的射频信号的透过率低,影响天线模组2的通信质量。
请参阅图3,图3是本申请实施例提供的一种壳体组件1。壳体组件1包括壳体基材13及改性基材14。所述壳体基材13对预设频段的射频信号具有第一透过率。所述第一透过率小于预设透过率。所述改性基材14的介电常数小于或大于所述壳体基材13的介电常数。所述改性基材14设于所述壳体基材13。所述壳体基材13上设有所述改性基材14的区域对所述预设频段的射频信号具有第二透过率。所述第二透过率大于所述预设透过率。换而言之,所述第二透过率大于所述第一透过率。
当壳体组件1的厚度为0.1~1mm之间时,根据介质的传输矩阵分析法可知,壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率需满足介电常数一,例如约为25F/m,此时,介电常数一与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配。而当壳体基材13的材质为玻璃时,壳体基材13的介电常数为6-8F/m。此时,壳体基材13对于预设频段的射频信号的透过率远远小于预设透过率。根据壳体基材13的介电常数和预设透过率确定改性基材14的介电常数,以使壳体组件1设有改性基材14的区域对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率。
可以理解的,壳体组件1的厚度为壳体基材13的外表面132及内表面133之间的厚度。
在一种可能的实施方式中,设置改性基材14的介电常数应大于介电常数一,例如,改性基材14的介电常数约为35F/m,以将壳体组件1设有改性基材14的区域介电常数调节至25F/m,以使壳体组件1设有改性基材14的区域对于预设频段的射频信号的透过率较大,例如,大于预设频率,所述预设频率可以为70%。换而言之,第二透过率大于70%。
在另一种可能的实施方式中,设置改性基材14的介电常数应小于壳体基材13的介电常数,例如,改性基材14的介电常数约为0.1-2F/m,以将壳体组件1设有改性基材14的区域介电常数调节至0.1~4F/m,通过将壳体组件1设有改性基材14的区域的介电常数调节至较小的数,可知,介电常数较小且厚度较小的情况下对于预设频率的射频信号的透过率较大,因此,通过设置改性基材14将壳体组件1的介电常数降低至较小值,以使壳体组件1对于射频信号的透过率较大,例如,大于预设频率,所述预设频率可以为70%。
通过在壳体基材13上设置改性基材14,以使壳体组件1上设有改性基材14的区域的介电常数与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配,进而使得壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
可以理解的,具有壳体基材13的天线组件10具有较高的信号辐射效率及较高的信号增益;具有该天线组件10的电子设备100能够提高通信传输速率和通信质量。
具体的,以电子设备100为手机为例进行说明,所述壳体组件1包括电池盖11,也叫背盖,设于电子设备100的背面,用于遮盖电子设备100的电池。该电池盖11可以是与电子设备100的中框12一体互连,也可以与中框12相独立存在。可以理解的,中框12为围设于电子设备100的侧边的部分。当电池盖11与中框12一体互连时,壳体组件1为电池盖11与中框12一体互连后形成的部分。
具体的,预设透过率可以为70%,也就是说,壳体基材13对于预设频段的射频信号的透过率小于70%。其中,预设频段可以参考前述的解释,在此不再说明。为了便于描述,本申请以预设频段为毫米波频段为例进行说明。可以理解的,由于壳体基材13介电常数的限制,壳体基材13对于预设频段的射频信号的透过率较低。
所述改性基材14用于调节壳体组件1的介电常数,以使射频信号穿过壳体组件1的透过率大于等于预设透过率,进而提高射频信号的发射效率。具体的,所述改性基材14的介电常数与壳体基材13的介电常数不同,所述改性基材14与壳体基材13相结合之后,射频信号经所述改性基材14与壳体基材13射出。壳体组件1上设有改性基材14的区域的介电常数与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配,以使壳体组件1上设有改性基材14的区域对预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以使电子设备100的天线辐射质量更优。
可以理解的,请参阅图3,所述改性基材14可以设于壳体组件1的第一区域141,该第一区域141位于所述射频信号的辐射范围内。所述第一区域141可以为壳体组件1的整个面或局部面。进一步地,天线模组2可以与第一区域141相对设置,且相间隔预设间距,以使天线模组2辐射的信号能够更有效地经过第一区域141射出电子设备100,提高天线增益。进一步地,所述天线模组2在所述壳体组件1上的正投影可以位于所述第一区域141所在的范围内,以使天线模组2所辐射的射频信号能够尽可能多地经第一区域141射出,提高天线辐射效率。
可以理解的,所述壳体基材13的材质为非金属材质,以避免对于天线模组2辐射的射频信号造成干扰或屏蔽。具体而言,壳体基材13的材质包括但不限于玻璃、塑料、蓝宝石、陶瓷等中的至少一种。所述壳体组件1的具体形式包括但不限于以下的举例:金属中框12+陶瓷电池盖11(电池盖11与中框12分离式)、金属中框12+蓝宝石电池盖11、金属中框12+3D塑料电池盖11、全3D陶瓷电池盖11(电池盖11与中框12一体式)、全3D玻璃、全3D塑料电池盖11。
具体的,本申请对于改性基材14的材质不做具体的限定,所述改性基材14的材质包括但不限于玻璃、塑料、蓝宝石、陶瓷等中的至少一种。
可以理解的,所述改性基材14可以以任意的方式与壳体组件1相结合,只需满足改性基材14设于天线模组2辐射信号的范围内即可。其中,本申请对于改性基材14与壳体组件1相结合的具体方式包括但不限于以下的实施方式。可以理解的,以下实施方式中,改性基材14对于壳体组件1的介电常数的调节方式有两种方式,一种是将壳体组件1的介电常数调节至在预设厚度下满足预设透过率的介电常数一,另一种是将壳体组件1的调节至很小,例如0.1~4F/m。这两种方式都可以使得壳体组件1设有改性基材14的区域对于预设频段的射频信号的透射率大于预设透射率,以提高天线模组2的辐射效率和提高电子设备100的通信质量。
在第一种可能的实施方式中,所述改性基材14呈粉末状混合于所述壳体基材13;或者,所述改性基材14与所述壳体基材13通过热熔混合而成。
第一情况下,请参阅图4,所述改性基材14可以呈微小的粉末状或颗粒状或片状或杆状等方式混合于融融的壳体基材13内,以使所述壳体组件1成型后所述改性基材14以微小的粉末状或颗粒状或片状或杆状等方式存在。可以理解的,改性基材14可以均匀分布于壳体基材13的第一区域141,以使第一区域141的介电常数均匀。当然,在其他实施方式中,改性基材14还可以于第一区域141内不均匀分布,以使第一区域141的介电常数呈渐变分布,以灵活调控所述射频信号经壳体组件1的第一区域141的透过率。
通过将改性基材14掺杂于壳体基材13的第一区域141,以使第一区域141对于射频信号具有较高的透过率,由于改性基材14呈微小颗粒状,可以在第一区域141的任意位置都设置改性基材14,即改性基材14可以对第一区域141的任意位置的介电常数都进行改进,提高第一区域141对于射频信号的透射效率。
第二种情况下,请参阅图5,所述改性基材14与所述壳体基材13通过热熔混合而成。可以理解的,制备熔融状态的改性基材14和熔融状态的壳体基材13,将熔融状态的改性基材14与熔融状态的壳体基材13混合后冷却形成壳体组件1,此时,壳体组件1设有改性基材14区域的介电常数达到预设介电常数,以使壳体组件1设有改性基材14的区域对射频信号具有较高的透过率,例如透过率大于70%。
通过将改性基材14掺杂于壳体基材13的第一区域141,以使第一区域141对于射频信号具有较高的透过率,由于改性基材14和壳体基材13经热熔混合,所以改性基材14和壳体基材13热熔后形成的壳体组件1中不会有颗粒状且材质均匀,特别是当壳体基材13为玻璃材质时,成型后的壳体组件1的第一区域141具有更好的外观面。
在第二种可能的实施方式中,请参阅图6,所述壳体基材13具有至少一个通孔131。所述改性基材14填充于所述至少一个通孔131。
在所述壳体基材13的第一区域141设置至少一个通孔131,所述改性基材14可以呈粉末状或柱状等方式填充于每个通孔131内,以使改性基材14嵌设于所述壳体基材13上,进而对壳体基材13上的第一区域141的介电常数进行改性,以使所述第一区域141的介电常数较小,例如0.1~4F/m,或者使得第一区域141的介电常数与辐射端口的空间特性阻抗相匹配,进而使得壳体组件1设有改性基材14的区域对射频信号具有较高的透过率,例如透过率大于70%。
在第三种可能的实施方式中,请参阅图7,所述壳体基材13具有相背设置的第一面132和第二面133。所述改性基材14贴设于所述第一面132;或者,所述改性基材14贴设于所述第二面133;或者,所述改性基材14设于所述第一面132与所述第二面133之间。
其中,请参阅图7,第一面132可以为壳体基材13的外表面,第二面133可以为壳体基材13的内表面,其中,壳体基材13的内表面朝向电子设备100内的电子元件。
第一种情况下,所述改性基材14可以贴设于所述第一面132上,改性基材14不会占据电子设备100内的空间,进而可以减小电子设备100的厚度。可以理解的,改性基材14的表面可以经过处理,以使改性基材14的表面与第一面132外观一致。
第二种情况下,请参阅图7,所述改性基材14贴设于所述第二面133,以使改性基材14设于电子设备100内,以使改性基材14不易受到磨损或损伤,还能确保壳体组件1的外观一致性。
第三种情况下,所述改性基材14可以密封设于第一面132与第二面133之间。换而言之,改性基材14可以作为一个整体完全内嵌于壳体基材13内,以使改性基材14与壳体基材13为一体结构,避免改性基材14和壳体基材13在Z轴方向上叠加,减小壳体组件1的厚度。当然,在其他实施方式中,改性基材14部分嵌设于壳体基材13第一面132或第二面133的凹槽内,以减小壳体组件1的厚度。
请参阅图8,改性基材14可以由谐振结构15代替,以调节壳体基材13对预设频段的射频信号的透射率。具体的,根据预设透射率调节所述谐振结构15的每个导电贴片151的尺寸及导电贴片151的结构,以满足壳体组件1上设有谐振结构15的部分的透过率大于预设透过率,相当于将壳体组件1上设有谐振结构15的“等效介电常数”调节至介电常数一。其中,谐振结构15的位置可以参考改性基材14的位置,在此不再赘述。换而言之,所述壳体基材13对预设频段的射频信号具有第一透过率。所述谐振结构15用于调节壳体基材13对预设频段的射频信号的透过率,所述壳体组件1上设置有所述谐振结构15的部分对预设频段的射频信号具有第二透过率。其中,所述第二透过率大于所述第一透过率。
请参阅图8,所述谐振结构15包括至少一层导电贴片。每层所述导电贴片151为周期性排布的栅格结构或阵列排布的导电贴片151。
请参阅图8及图9,当所述至少一层导电贴片151为单层时,所述谐振结构15为周期性排布的栅格结构,具体由一层导电层及设于所述导电层上且周期性排布的过孔形成。该过孔包括但不限于,十字形、矩形、矩形环、十字形环、圆环、三角形、圆形、多边形等。过孔等效于谐振结构15的电容,相邻的两个过孔之间的导电部分等效于谐振结构15的电感。谐振结构15在谐振频点时对入射的射频信号呈现全透射特性,而在其他频点对入射的射频信号则呈现不同程度的反射特性。当射频信号的频段为谐振频段时,射入谐振结构15的射频信号在谐振结构15上产生二次辐射,以使谐振结构15对于射频信号具有较高的透射性能。
此外,所述谐振结构15上的过孔还可以呈非周期性排列。所述谐振结构15上的过孔的形状可以相同或不同。
请参阅图10及图11,当所述至少一层导电贴片151为多层且相间隔时,所述谐振结构15包括相间隔的多层导电层,每层所述导电层包括阵列排布的导电贴片151,不同所述导电层之间的所述导电贴片151的形状相同或相异。
具体的,谐振结构15为多层相间隔设置的导电层形成,每层所述导电层可以为贴片型结构单元或孔洞型结构单元。具体的,贴片型结构单元包括多个阵列排布且相互绝缘的导电贴片151,所述导电贴片151的形状包括但不限于,十字形、矩形、矩形环、十字形环、圆环、三角形、圆形、多边形等。导电贴片151等效于谐振结构15的电感,相邻的两个导电贴片151之间的间隙等效于谐振结构15的电容,其在谐振频率对入射的射频信号呈全反射特性,而在其他频点处对入射的射频信号呈现不同程度的透射特性。栅格型结构单元包括导电层及设于所述导电层上且周期性排布的过孔。该过孔包括但不限于十字形、矩形、矩形环、十字形环、圆环、三角形、圆形、多边形等。
具体的,每一层的导电层的导电贴片151可以相同或不同,相邻层的导电层类型可以相同或不同。举例而言,当导电层为两层时,两层导电层可以采用贴片型结构单元+孔洞型结构单元;采用贴片型结构单元+贴片型结构单元;采用孔洞型结构单元+孔洞型结构单元;采用孔洞型结构单元+贴片型结构单元。
通过在壳体基材13上设置谐振结构15,以降低壳体组件1对于射频信号的反射,提高壳体组件1的透射能力,当天线组件10应用于手机时,可以改善电池盖11对于射频信号的透射率。
可以理解的,所述导电贴片151为金属材质。当然,在其他实施方式中,所述导电贴片151还可以为非金属导电材质。
本申请实施例提供的一种天线组件10,包括天线模组2及上述任意一种实施方式所述的壳体组件1。
请参阅图12及图13,所述天线模组2包括多个直线排列的辐射单元21、射频芯片22和绝缘基板23。多个辐射单元21设于绝缘基板23上,且位于朝向壳体组件1的一侧。所述射频芯片22用于产生激励信号(也称为射频信号)。所述射频芯片22可以设于电子设备100的主板上,所述射频芯片22位于绝缘基板23背离所述辐射单元21的一侧。所述射频芯片22通过内嵌于所述绝缘基板23中的传输线与多个辐射单元21电连接。
进一步地,请参阅图12及图13,每一个辐射单元21包括至少一个馈电点24,每一个所述馈电点24均通过所述传输线与所述射频芯片22电连接,每一个所述馈电点24与所述馈电点24对应的辐射单元21的中心之间的距离大于预设距离。调整所述馈电点24的位置可以改变辐射单元21的输入阻抗,本实施方式中通过设置每一个所述馈电点24与对应的辐射单元21的中心之间的距离大于预设距离,从而调整辐射单元21的输入阻抗。调整辐射单元21的输入阻抗以使得辐射单元21的输入阻抗与所述射频芯片22的输出阻抗匹配,当辐射单元21与所述射频芯片22的输出阻抗匹配时,所述射频信号产生的激励信号的反射量最小。
可以理解地,所述天线模组2可以为贴片天线、叠层天线、偶极子天线、磁电偶极子天线、准八木天线至少一种或者多种的组合。
本申请实施例提供的一种电子设备100,包括上述任意一种实施方式所述的天线组件10。
本申请提供的电子设备100,通过在壳体基材13上设置改性基材14,以使壳体组件1上设有改性基材14的区域的介电常数与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配,进而使得壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
请参阅图14,图14是本申请第一实施例还提供的一种壳体组件1的制备方法300。所述制备方法300所能够制备的壳体组件1包括但不限于以上的壳体组件1。所述制备方法300包括以下的操作。
操作101、获取第一目标参数。
具体的,第一目标参数可以为待成型的壳体基材13的厚度或介电常数。也就是说,首先获取待成型的壳体基材13的厚度或原材料,原材料对应于介电常数。
操作102、根据所述第一目标参数制备第一壳体基材13。
在一种实施方式中,第一目标参数为厚度,例如1mm。当然,第一目标参数的厚度可以为0.1~1mm。选取第一壳体基材13的原材料为玻璃,采用玻璃材质的原材料制备厚度为1mm的第一壳体基材13。当然,所述第一壳体基材13的原材料还可以其他非金属材质,例如,塑料、陶瓷等。当所述第一壳体基材13的材质为玻璃时,所述第一壳体基材13的介电常数为6-8F/m。
操作103、获取所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率。
具体的,预设频段的射频信号为大于20GHz的射频信号。本实施例中,所述壳体组件1应用于电子设备100,以预设频段的射频信号为毫米波频段的射频信号。具体的,毫米波频段的主要应用频段可以为26.5~29.5GHz,24.25~27.5GHz,27.5~28.35GHz和37~40GHz。
在一种实施方式中,可以采用加装有功率放大器的矢量信号发射器作为发射源发射预设频段的射频信号,通过频谱分析仪接收射频信号。收发天线采用相同型号的辐射端口天线,均采用垂直极化方式、均采用水平极化方式或采用双极化的方式。将所述将第一壳体基材13设于发射器和接收器之间,其中,第一壳体基材13靠近于发射器,与所述发射器相间隔预设间距,所述预设间距可以为0.1-2mm。通过频谱分析仪检测穿透第一壳体基材13的射频信号的频谱分布,获取穿透第一壳体基材13的射频信号的透过率,以获取第一透过率。
在另一种实施方式中,通过介质传输矩阵分析法建模,并对于射频信号频段为24-40GHz,厚度为1mm,介电常数为6-8F/m的壳体基材13进行建模,仿真出厚度为1mm,介电常数为6-8F/m的壳体基材13对于射频信号频段为24-40GHz的透过率,以获取第一透过率。
通过以上的方式皆可以获取到所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率。在其他实施方式,还可以采用其他方式获取所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率。
操作104、当所述第一透过率小于预设透过率时,则根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数。所述第一目标参数为介电常数且所述第二目标参数为厚度。或者,所述第一目标参数为厚度且所述第二目标参数为介电常数。
比较第一透过率与预设透过率,所述预设透过率可以为70%。70%是当壳体组件1应用于手机等电子设备100时射频信号的穿透率相对较高的一个值,当然,在其他实施方式中,预设透过率还可以为60%、65%、75%、80%、85%等等,所述预设透过率可以根据壳体组件1的实际应用情况而定。本实施方式中,壳体组件1应用于手机,预设透过率为70%。
所述第一透过率小于预设透过率,也就是说,第一透过率小于70%,例如第一透过率为20%、30%、40%等,此时,壳体组件1应用于电子设备100中,壳体组件1对于天线模组2的射频信号的反射较大而透射小,以使天线模组2的信号辐射效率低。
在一种实施方式中,根据所述第一目标参数和预设透过率获取第二目标参数,包括但不限于:通过介质传输矩阵分析方法,计算当壳体组件1的厚度为第一目标参数,例如1mm,且满足壳体组件1对于预设频段(例如24-40GHz)的射频信号的透过率大于或等于预设透过率(例如70%)时,壳体组件1的理论介电常数,该理论介电常数为第二目标参数。
在另一种实施方式中,所述第二目标参数可以为较小的介电常数,例如0.1~4F/m。由于壳体组件1的厚度较小,通过设置壳体组件1的介电常数较小,以使壳体组件1对于预设频段的射频信号的反射率较小,透射率较大。
当然,在其他实施方式中,所述第一目标参数为介电常数且所述第二目标参数为厚度。
可以理解的,当所述第一透过率大于预设透过率时,可以直接采用第一壳体基材13成型壳体组件1。
操作105、根据所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13,使所述第二壳体基材13对所述射频信号的透过率大于所述预设透过率。
在一实施方式中,根据获取的第二目标参数,也是壳体组件1的理论介电常数,例如~39F/m,将第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13,以使第二壳体基材13的全面区域或局部区域的介电常数为14~39F/m。当第二壳体基材13的介电常数为14~39F/m时,显然地,第二壳体基材13对于预设频段(例如24-40GHz)的射频信号的透过率大于或等于预设透过率(例如70%)。此时,壳体组件1应用于电子设备100,以使壳体组件1对于天线模组2的透射率较大,提高天线组件10的辐射效率,提高电子设备100的通信质量。
操作106、将所述第二壳体基材13形成壳体组件1。
将第二壳体基材13进行进一步的打磨、涂布色漆、形成logo等工艺步骤后形成壳体组件1。可以理解的,所述壳体组件1的具体形式包括但不限于以下的举例:金属中框12+陶瓷电池盖11(电池盖11与中框12分离式)、金属中框12+蓝宝石电池盖11、金属中框12+3D塑料电池盖11、全3D陶瓷电池盖11(电池盖11与中框12一体式)、全3D玻璃、全3D塑料电池盖11。
该壳体组件1应用于电子设备100,形成电子设备100的外壳的一部分。
本申请实施例获取第一目标参数;根据所述第一目标参数制备第一壳体基材13;获取所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率;当所述第一透过率小于预设透过率时,则根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数;所述第一目标参数为厚度且所述第二目标参数为介电常数;根据所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13,以调整待成型的壳体组件1的介电常数,以使所述第二壳体基材13对所述射频信号的透过率大于所述预设透过率;将所述第二壳体基材13形成壳体组件1。以使壳体组件1的介电常数与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配,进而使得壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
当第一目标参数可以为介电常数,且第二目标参数为厚度时,对应于操作101-106,获取第一目标参数,其中,第一目标参数为介电常数。例如,获取待加工的第一壳体基材13的材质为玻璃,第一目标参数为6-8F/m;根据第一目标参数制备厚度为1mm的第一壳体基材13;获取所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率;当所述第一透过率小于预设透过率时,则所述根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数,第二目标参数为壳体组件1能够达到该预设透过率的理论厚度,该理论厚度可能大于1mm或小于1mm,可以调整于第一壳体基材13的局部区域的厚度,以形成第二壳体基材13,此时,第二壳体基材13局部区域的厚度为理论厚度,以使第二壳体基材13对预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
请参阅图15,图15是本申请第二实施例还提供的一种壳体组件1的制备方法400。所述制备方法400所能够制备的壳体组件1包括但不限于以上的壳体组件1。所述制备方法400包括以下的操作。
操作201、获取第一目标参数。
本操作的具体步骤可以具体参考操作101,在此不再赘述。
操作202、根据所述第一目标参数制备第一壳体基材13。
本操作的具体步骤可以具体参考操作102,在此不再赘述。
操作203、获取所述第一壳体基材13对预设频段的射频信号的第一透过率。
本操作的具体步骤可以具体参考操作103,在此不再赘述。
操作204、当所述第一透过率小于预设透过率时,建立第一特征参数、第二特征参数与透过率之间的预设映射关系。
具体的,所述建立第一特征参数、第二特征参数与透过率之间的预设映射关系,包括但不限于:根据所述预设频段的射频信号在介质中的传输矩阵建立第一特征参数、第二特征参数与透过率之间的预设映射关系。
具体的,传输矩阵法是将磁场在实空间的格点位置展开,将麦克斯韦方程组化成传输矩阵形式,变成本征值求解。具体为:利用麦克斯韦方程组求解两个紧邻层面上的电场和磁场,从而可以得到传输矩阵,然后将单层结论推广到整个介质空间,由此即可计算出整个多层介质的透射系数和反射系数。建立第一特征参数、第二特征参数与透过率之间的预设映射关系也就是建立传输矩阵模型。
具体的,多层介质层中第m层对于射频信号的传输矩阵Trans(m)为:
其中,δ(m)为第m层介质的相位厚度;η(m)为第m层介质的等效波阻抗。其中,δ(m)的表达式为:
其中,Dk(m)为第m层介质的介电常数;λ为预设频段的电磁波的波长;d(m)为第m层介质的厚度;θ(m)为入射至第m层介质的入射角。
其中,相邻的介质层之间的折射率关系式:
其中,θ(m-1)为入射至第(m-1)层介质的入射角;Dk(m-1)为第(m-1)层介质的介电常数。
对于垂直极化的天线模组2辐射的射频信号而言,第m层介质的等效波阻抗为:
对于水平极化的天线模组2辐射的射频信号而言,第m层介质的等效波阻抗为:
因此对于n层介质层,总的传输矩阵为n个传输矩阵的乘积:
n层介质层的等效波阻抗Y为:
其中,η0=120π为自由空间波阻抗。
n层介质层的反射系数r为:
n层介质层的透射系数t为:
n层介质层的反射率R为:
R=r*conj(r) (10)
n层介质层的透射率T为:
T=t*conj(t) (11)
n层介质层的反射率R和透射率T满足以下的关系:
T+R=1 (12)
将关系式(1)-(5)代入关系式(6)中,得到总的传输矩阵。根据总的传输矩阵,得到等效波阻抗Y和反射系数r,根据反射系数r得到反射率R,根据总的传输矩阵,得到透射系数t,进而得到透射率T,在满足反射率R与透射率T之和为1的情况下,使得R最小,T最大,可得到对于预设频段的射频信号,介质的介电常数、透射率及厚度之间的预设映射关系。
根据该预设映射关系,当确定介质的介电常数时,可以在满足透射率大于预设透射率的区间内,获取到介质的厚度的值域范围;或者,当确定了介质的厚度时,可以在满足透射率大于预设透射率的区间内,获取到介质的介电常数的值域范围。
操作205、当在所述第一特征参数中获取所述第一目标参数,且所述透过率大于或等于所述预设透过率时,根据所述预设映射关系确定所述第二特征参数的取值范围,确定为第一目标范围。
具体的,将第一目标参数输入至传输矩阵模型中,在满足透射率大于预设透射率的条件下,可以获取到所述第二特征参数的取值范围。例如,第一目标参数为1mm,设置透过率大于70%,获取第二特征参数的取值范围为14-39F/m。
操作206、在所述第一目标范围内获取所述第二目标参数。
具体的,所述在所述第一目标范围内获取所述第二目标参数,包括但不限于:获取所述第一目标范围中最大的所述透过率所对应的第二特征参数,确定为所述第二目标参数。
根据传输矩阵模型,将第一目标参数输入至传输矩阵模型中,获取透过率最大(例如100%)时的第二特征参数的值域,确定为所述第二目标参数。
通过以上的方法可以根据第一目标参数获取对预设频段的射频信号最大透过率时的第二目标参数。根据第一目标参数和第二目标参数制备而成的壳体组件1,对于预设频段的射频信号的透过率最大,以使天线组件10的天线辐射效率最大,提高电子设备100的通信质量。
操作207、所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13。
下面将从两个方面对此步骤进行说明。第一方面为第一目标参数为厚度及第二目标参数为介电常数,此方面可以根据电子设备100的背盖的厚度和透射率调节背盖的介电常数,此时,天线模组2朝向电子设备100的背盖辐射信号。第二方面为第一目标参数为介电常数及第二目标参数为厚度,此方面可以根据电子设备100的中框12的介电常数、中框12上的注塑基材的介电常数及中框12的厚度,调节中框12上的注塑基材的厚度,此时,天线模组2朝向电子设备100的中框12辐射信号。
在第一种实施方式中,所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13包括但不限于:当所述第二目标参数为介电常数时,获取所述第一壳体基材13的介电常数。比较所述第一壳体基材13的介电常数与所述第二目标参数。当所述第二目标参数不等于所述第一壳体基材13的介电常数时,根据所述第二目标参数和所述第一壳体基材13的介电常数获取第三目标参数,所述第三目标参数的类型为介电常数。根据所述第三目标参数制备改性基材14。将所述改性基材14设于所述第一壳体基材13,以成型第二壳体基材13,所述第二壳体基材13的介电常数与所述第一壳体基材13的介电常数不同。
具体的,当所述第二目标参数为介电常数时,以第一壳体基材13为玻璃进行举例说明。获取所述第一壳体基材13的介电常数。第一壳体基材13的介电常数为6-8F/m。比较所述第一壳体基材13的介电常数与所述第二目标参数。根据操作104可知,满足透过率大于预设透过率的两种情况下,在第一种情况下,第二目标参数根据矩阵传输模型计算,此时,第二目标参数约为14~39F/m;在第二种情况下,第二目标参数还可以取较小的值域,例如0.1-4F/m。
在第一种情况下,当所述第二目标参数大于所述第一壳体基材13的介电常数时,根据所述第二目标参数和所述第一壳体基材13的介电常数获取第三目标参数。所述第三目标参数的类型为介电常数。根据所述第三目标参数制备改性基材14。所述改性基材14的介电常数大于所述第二目标参数。将所述改性基材14设于所述第一壳体基材13,以成型第二壳体基材13,以使所述第二壳体基材13的介电常数为第二目标参数。
举例而言,当第一壳体基材13的介电常数为6-8F/m,第二目标参数约为14~39F/m时,可以在第一壳体基材13上设置改性基材14,该改性基材14的介电常数可以为高介电常数,例如,45-60F/m。
通过设置高介电常数的改性基材14对于第一壳体基材13进行改性,可以理解的,改性基材14可以对第一壳体基材13的全面区域或局部区域进行改性。通过在第一壳体基材13上设置高介电常数的改性基材14,以使壳体组件1的介电常数满足透过率大于预设透过率时的介电常数,以使壳体组件1的介电常数与天线模组2的辐射端口的空间特性阻抗匹配,进而使得壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
在第二种情况下,当所述第二目标参数小于所述第一壳体基材13的介电常数时,根据所述第二目标参数和所述第一壳体基材13的介电常数获取第三目标参数,所述第三目标参数的类型为介电常数。根据所述第三目标参数制备改性基材14。所述改性基材14的介电常数小于所述第二目标参数。将所述改性基材14设于所述第一壳体基材13,以成型第二壳体基材13,所述第二壳体基材13的介电常数较小。
举例而言,当第一壳体基材13的介电常数为6-8F/m,第二目标参数约为0.1-4F/m时,可以在第一壳体基材13上设置改性基材14,该改性基材14的介电常数可以为低介电常数,例如,0.1-2F/m。
可以理解的,改性基材14可以对第一壳体基材13的全面区域或局部区域进行改性。
通过在第一壳体基材13上设置低介电常数的改性基材14,以使壳体组件1的介电常数较小,以使壳体组件1的介电常数满足透过率大于预设透过率时的介电常数,进而使得壳体组件1对于预设频段的射频信号的透过率大于预设透过率,以提高天线模组2的信号辐射效率及提高天线模组2的信号增益,从而提高电子设备100中的通信传输速率和通信质量。
可以理解的,本申请对于改性基材14的材质不做具体的限定,包括但不限于:塑料、陶瓷、玻璃、有机材料等。
本申请对于改性基材14设于第一壳体基材13上的具体形式不做限定,以下几个实施例对改性基材14设于第一壳体基材13上的具体形式进行举例。当然,改性基材14设于第一壳体基材13上的具体形式包括但不限于以下的实施方式。
在第一种情况中,请一并参阅图5,所述将所述改性基材14设于所述第一壳体基材13,以成型第二壳体基材13的操作,包括:
将所述改性基材14与所述第一壳体基材13通过热熔混合后成型第二壳体基材13。
可以理解的,制备熔融状态的改性基材14和熔融状态的壳体基材13,将熔融状态的改性基材14与熔融状态的壳体基材13混合后冷却形成壳体组件1,此时,壳体组件1设有改性基材14区域的介电常数达到预设介电常数,以使壳体组件1设有改性基材14的区域对射频信号具有较高的透过率,例如透过率大于70%。
通过将改性基材14掺杂于壳体基材13的第一区域141,以使第一区域141对于射频信号具有较高的透过率,由于改性基材14和壳体基材13经热熔混合,所以改性基材14和壳体基材13热熔后形成的壳体组件1中不会有颗粒状且材质均匀,特别是当壳体基材13为玻璃材质时,成型后的壳体组件1的第一区域141具有更好的外观面。
还可以的,所述改性基材14可以呈微小的粉末状或颗粒状或片状或杆状等方式混合于融融的壳体基材13内,以使所述壳体组件1成型后所述改性基材14以微小的粉末状或颗粒状或片状或杆状等方式存在。可以理解的,改性基材14可以均匀分布于壳体基材13的第一区域141,以使第一区域141的介电常数均匀。当然,在其他实施方式中,改性基材14还可以于第一区域141内不均匀分布,以使第一区域141的介电常数呈渐变分布,以灵活调控所述射频信号经壳体组件1的第一区域141的透过率。
在第二种情况中,请一并参阅图6,所述将所述改性基材14设于所述第一壳体基材13,以成型第二壳体基材13,包括:
在所述第一壳体基材13上形成至少一个通孔;
将所述改性基材14填充于所述至少一个通孔中,以成型第二壳体基材13。
在所述壳体基材13的第一区域141设置至少一个通孔,所述改性基材14可以呈粉末状或柱状等方式填充于每个通孔内,以使改性基材14嵌设于所述壳体基材13上,进而对壳体基材13上的第一区域141的介电常数进行改性,以使所述第一区域141的介电常数较小,例如0.1~4F/m,或者使得第一区域141的介电常数与辐射端口的空间特性阻抗相匹配,进而使得壳体组件1设有改性基材14的区域对射频信号具有较高的透过率,例如透过率大于70%。
在第三种情况中,请一并参阅图7,所述根据所述第三目标参数制备改性基材14,包括:根据所述第三目标参数制备出呈片状的改性基材14。则,在所述第一壳体基材13成型所述改性基材14,包括:将呈片状的所述改性基材14贴设于所述第一壳体基材13。
具体的,所述壳体基材13具有相背设置的第一面132和第二面133。其中,第一面132可以为壳体基材13的外表面,第二面133可以为壳体基材13的内表面,其中,壳体基材13的内表面朝向电子设备100内的电子元件。所述改性基材14贴设于所述第一面132;或者,所述改性基材14贴设于所述第二面133;或者,所述改性基材14设于所述第一面132与所述第二面133之间。
举例而言,所述改性基材14为与所述壳体基材13相贴合的介质层,所述壳体基材13的介电常数大于2F/m,所述壳体基材13的厚度范围为0.05~0.95mm,所述改性基材14的介电常数大于6F/m,所述改性基材14的厚度为0.05~0.95mm。
在第二种实施方式中,所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13,包括但不限于:当所述第二目标参数为介电常数时,获取所述第一壳体基材13的介电常数;比较所述第一壳体基材13的介电常数与所述第二目标参数;当所述第二目标参数小于所述第一壳体基材13的介电常数时,在所述第一壳体基材13上加工成型多个掏空部,以成型第二壳体基材13。
通过在第一壳体基材13上成型多个掏空部,以使第一壳体基材13内的介质由空气替代,以使第一壳体基材13的介电常数降低至较小的介电常数,例如2F/m。此时,在厚度较小(例如1mm)的情况下,具有较小的介电常数的第一壳体基材13对于射频信号的反射率小,透射率大,进而使第一壳体基材13的透射率大于预设透过率。
在第三种实施方式中,所述根据所述第一目标参数制备第一壳体基材13,包括:当所述第一目标参数为第一介电常数和第二介电常数时,基于第一介电常数成型第一厚度的第一基材。在所述第一基材上基于第二介电常数成型第二厚度的第二基材,以成型第一壳体基材13。
举例而言,第一基材为中框12,第一介电常数为中框12的介电常数;第二基材为中框12上的注塑基材,第二介电常数为注塑基材的介电常数。可以理解的,当中框12为玻璃时,第一介电常数为6~8F/m。注塑基材为塑料时,第二介电常数为2.5~5F/m。
以下有两种情况根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数。
第一种情况下,“所述根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数”,包括:基于第一介电常数、所述第一厚度、第二介电常数和所述预设透过率获取第三厚度,所述第三厚度为第二目标参数。
则“根据所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13”,包括:将所述第二基材的厚度加工成所述第三厚度,以成型所述第二壳体基材13。
具体的,请参阅图16,中框12的内表面上设有注塑基材17。注塑基材17用于形成收容电子器件的腔室,注塑基材17为塑料材质。基于传输矩阵模型,根据中框12的介电常数、注塑基材17的介电常数、中框12的厚度及透过率,可以获取注塑基材17的厚度。中框12的介电常数为6~8F/m,注塑基材17的介电常数为2.5~5F/m,中框12的厚度为0.3-2mm,在预设透射率大于70%下,可以获取注塑基材17的厚度大于5mm。
具体的,中框12的厚度为中框的外表面121与中框12的内表面122之间的厚度,相应地,注塑基材17的厚度为设于单边的中框12的厚度。
通过设置正对天线模组2的注塑基材17的厚度为大于5mm,以使天线模组2辐射的射频信号的效率最高,提高天线组件10的辐射效率,提高电子设备100的通信质量。
第二种情况下,所述根据所述第一目标参数和所述预设透过率获取第二目标参数,包括:基于第一介电常数、所述第二厚度、第二介电常数和所述预设透过率获取第三厚度,所述第三厚度为第二目标参数。
则“根据所述第二目标参数将所述第一壳体基材13加工成型第二壳体基材13”,包括:将所述第一基材的厚度加工成所述第三厚度,以成型所述第二壳体基材13。
与第一种情况不同的是,基于传输矩阵模型,根据注塑基材17的厚度、中框12的介电常数、注塑基材17的介电常数及透过率,可以获取中框12的厚度,以使天线模组2辐射的射频信号的效率最高,提高天线组件10的辐射效率,提高电子设备100的通信质量。
在其他实施方式中,还可以通过基于传输矩阵模型,根据注塑基材17的厚度、中框12的厚度、注塑基材17的介电常数及透过率,可以获取中框12的介电常数;或者根据注塑基材17的厚度、中框12的厚度、中框12的介电常数及透过率,可以获取注塑基材17的介电常数。
通过以上的设计可以优化设计出天线辐射效率最高的整机环境,提高电子设备100的通信质量。
操作208、将所述第二壳体基材13形成壳体组件1。
可以理解的,本实施例提供的楷体组件的制备方法不仅仅可以设计单层的介电常数或厚度,还可以设计多层的介电常数或厚度,以使复杂的整机环境下,多层介质的相结合后的透过率最大。
本申请实施例提供的一种壳体组件1。所述壳体组件1通过上述任意一种实施方式所述的壳体组件1的制备方法制得。
以上所述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 (18)
1.一种壳体组件,其特征在于,包括:
壳体基材,所述壳体基材对预设频段的射频信号具有第一透过率;及
改性基材,所述改性基材的介电常数小于或大于所述壳体基材的介电常数,所述改性基材设于所述壳体基材,所述壳体基材上设有所述改性基材的区域对所述预设频段的射频信号具有第二透过率,所述第二透过率大于所述第一透过率。
2.如权利要求1所述的壳体组件,其特征在于,所述改性基材呈粉末状混合于所述壳体基材;或者,所述改性基材与所述壳体基材通过热熔混合而成。
3.如权利要求2所述的壳体组件,其特征在于,所述改性基材均匀分布于所述壳体基材的第一区域。
4.如权利要求2所述的壳体组件,其特征在于,所述改性基材于所壳体基材的第一区域非均匀分布,以使所述第一区域的介电常数呈渐变分布。
5.如权利要求2所述的壳体组件,其特征在于,所述壳体基材具有至少一个通孔,所述改性基材填充于所述至少一个通孔。
6.如权利要求5所述的壳体组件,其特征在于,所述改性基材呈粉末状或柱状等方式填充于每个通孔内。
7.如权利要求2所述的壳体组件,其特征在于,所述壳体基材具有相背设置的第一面和第二面,所述改性基材贴设于所述第一面;或者,所述改性基材贴设于所述第二面;或者,所述改性基材设于所述第一面与所述第二面之间。
8.如权利要求1所述的壳体组件,其特征在于,所述射频信号的预设频段大于20GHz,所述第二透过率大于70%。
9.如权利要求1所述的壳体组件,其特征在于,所述壳体基材的材质包括玻璃、塑料、蓝宝石、陶瓷中的至少一种。
10.如权利要求1所述的壳体组件,其特征在于,所述壳体基材的介电常数为6-8F/m,所述改性基材的介电常数为45-60F/m。
11.如权利要求1所述的壳体组件,其特征在于,所述壳体基材的介电常数为6-8F/m,所述改性基材的介电常数为0.1-2F/m。
12.一种壳体组件,其特征在于,包括:
壳体基材,所述壳体基材对预设频段的射频信号具有第一透过率;及
谐振结构,所述谐振结构用于调节壳体基材对预设频段的射频信号的透过率,所述壳体组件上设置有所述谐振结构的部分对预设频段的射频信号具有第二透过率,其中,所述第二透过率大于所述第一透过率。
13.如权利要求12所述的壳体组件,其特征在于,所述谐振结构包括至少一层导电贴片。
14.如权利要求13所述的壳体组件,其特征在于,每层所述导电贴片为周期性排布的栅格结构或阵列排布的导电贴片。
15.如权利要求13所述壳体组件,其特征在于,当所述至少一层导电贴片为单层时,所述谐振结构为周期性排布的栅格结构,所述栅格结构包括一层导电层及设于所述导电层上且周期性排布的过孔。
16.如权利要求12所述的壳体组件,其特征在于,所述至少一层导电贴片为多层且相间隔时,所述谐振结构包括相间隔的多层导电层,每层所述导电层包括阵列排布的导电贴片,不同所述导电层之间的所述导电贴片的形状相同或相异。
17.一种天线组件,其特征在于,包括天线模组及如权利要求1~11任意一项所述的壳体组件,所述天线模组用于辐射射频信号,所述壳体组件的改性基材设于所述射频信号的辐射范围内;
或者,所述天线组件包括天线模组及及如权利要求12~16任意一项所述的壳体组件,所述天线模组用于辐射射频信号,所述壳体组件的谐振结构设于所述射频信号的辐射范围内。
18.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求17所述的天线组件。
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