CN207303337U - 电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电子设备。具体涉及一种具有相对的正面和背面的电子设备，其包括具有覆盖背面的后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间且具有开口的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，基板的至少一部分朝后外壳壁突出穿过开口。

Description

电子设备
技术领域
本文整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
背景技术
该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。
可能期望支持毫米波通信频带中的无线通信。有时被称为极高频(EHF)通信的毫米波通信涉及频率大约为10-400GHz的通信。在这些频率的操作可支持高带宽，但可能产生显著的挑战。例如，可能很难将毫米波通信电路并入到包括其他类型的通信电路以及包括金属外壳结构的电子设备中。
实用新型内容
本文公开了可设置有无线电路的电子设备。该无线电路可包括一个或多个天线。天线可包括由毫米波天线阵列基板上的毫米波天线的阵列形成的毫米波天线阵列。天线也可包括无线局域网天线、卫星导航系统天线、蜂窝电话天线和其他天线。
电路诸如升频器电路和降频器电路可安装在毫米波天线阵列的基板上。升频器电路和降频器电路可利用中频信号路径耦接到无线通信电路诸如基带处理器电路。
电子设备可具有相对的正面和背面。显示器可覆盖正面。后外壳壁可覆盖背面。金属中间板可插置在显示器和后外壳壁之间。后外壳壁可由电介质诸如玻璃(例如玻璃层)、塑料等形成。毫米波天线阵列可穿过后外壳壁发射和接收天线信号。
毫米波天线阵列可插置在中间板和后外壳壁之间，可安装到插置在中间板和显示器之间的印刷电路使得毫米波天线阵列的基板突出穿过中间板中的开口，和/或可位于中间板和显示器之间使得毫米波天线信号可穿过中间板中的开口以及穿过后外壳壁发射和接收。
根据一实施方案，一种具有相对的正面和背面的电子设备包括具有覆盖背面的后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间且具有开口的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，基板的至少一部分朝后外壳壁突出穿过开口。
根据另一实施方案，后外壳壁的至少一部分包括电介质层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过电介质层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，倒F形天线谐振元件通过间隙与金属中间板的充当天线接地平面的部分分开。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据另一实施方案，倒F形天线谐振元件被配置为发射和接收频率介于700MHz和3.8GHz之间的蜂窝电话信号，并且显示器覆盖正面全部。
根据一实施方案，提供了一种具有相对的正面和背面的电子设备，其包括具有覆盖背面的电介质后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，毫米波天线插置在金属中间板和后外壳壁之间并且被配置为穿过后外壳壁发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列具有基板中的电耦接到金属中间板的接地迹线。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，金属中间板具有充当天线接地平面的部分，倒F形天线谐振元件通过间隙与天线接地平面分开，并且倒F形天线谐振元件和天线接地平面形成蜂窝电话天线。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括安装在基板上的至少一个集成电路。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据一实施方案，提供了一种具有相对的正面和背面的电子设备，其包括具有覆盖背面的后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间且具有开口的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，毫米波天线阵列插置在显示器和金属中间板之间并且被配置为穿过金属中间板中的开口发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁的至少一部分包括电介质，并且毫米波天线阵列被配置为穿过电介质发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中的被配置为形成通过间隙与金属中间板分开的倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
附图说明
图1为根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的透视图。
图2为根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。
图3为根据实施方案的示例性收发器电路和天线的图示。
图4为根据实施方案的示例性偶极子天线的图示。
图5为根据实施方案可在电子设备中使用的示例性贴片天线的透视图。
图6为根据实施方案包括倒F形天线谐振元件的示例性天线诸如蜂窝电话天线的图示。
图7为根据实施方案的毫米波天线阵列基板上毫米波天线的示例性阵列的透视图。
图8为根据实施方案的示例性电子设备的横截面侧视图。
图9和图10为根据实施方案的具有天线的示例性电子设备的内视顶视图。
图11为根据实施方案的具有天线的示例性电子设备的横截面侧视图。
具体实施方式
本专利申请要求2016年9月23日提交的美国专利申请15/275,183的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
电子设备诸如图1的电子设备10可包含无线电路。该无线电路可包括一个或多个天线。天线可包括蜂窝电话天线、无线局域网天线(例如2.4GHz和5GHz的天线以及其他合适的无线局域网天线)、卫星导航系统信号、和近场通信天线。天线也可包括用于处理毫米波通信的天线。例如，天线可包括毫米波相控天线阵列。有时被称为极高频(EHF)通信的毫米波通信涉及在60GHz以及介于约10GHz和400GHz之间的其他频率的信号。
电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可穿戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备中两者或更多者的功能的设备、或其他电子设备。在图1的示例性配置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、或者其他便携式计算设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅是示例性的。
如图1所示，设备10可包括显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在外壳诸如外壳12中。例如，设备10可具有相对的正面和背面，并且显示器14可安装在外壳12中使得显示器14覆盖设备10的正面，如图1所示。有时可被称为壳体(enclosure or case)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构型形成，在该一体式构型中，一些或全部外壳12被加工或模制成单一结构，或者可使用多个结构(例如，内框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。如果需要，外壳12的不同部分可由不同材料形成。例如，外壳侧壁可由金属形成，并且外壳12的后壁的一部分或全部可由电介质诸如塑料、玻璃、陶瓷、蓝宝石等形成。(例如)诸如这些的电介质后外壳壁材料如果需要可通过与金属板和/或其他金属结构层压来增强后外壳壁的强度。
显示器14可为结合了导电电容触摸传感器电极层或者其他触摸传感器部件(例如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。
显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的像素阵列、电泳像素阵列、等离子体像素阵列、有机发光二极管像素阵列、电润湿像素阵列、或者基于其他显示器技术的像素。
可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃、透光塑料、蓝宝石或其他透明电介质的层来保护显示器14。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳按钮诸如按钮16。按钮诸如按钮16也可由电容触摸传感器、基于光的触摸传感器、或其他能在不形成开口的情况下通过显示器覆盖层操作的结构形成。
如果需要，可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳端口诸如扬声器端口18。可在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔、数字数据端口等)。外壳12中的开口还可被形成，以用于音频部件诸如扬声器和/或麦克风。填充以电介质的开口20诸如填充以塑料的开口可形成在外壳12的金属部分中，诸如在金属侧壁结构中(例如以充当天线窗口和/或充当将天线的部分彼此分开的间隙)。
天线可被安装在外壳12中。如果需要，天线中的一些天线(例如可实施波束控制的天线阵列等等)可安装在设备10的电介质部分(例如显示器覆盖层的部分、外壳12的金属外壳侧壁部分中的塑料天线窗口的部分等等)下方。利用一种示例性构型，设备12的背面的一部分或全部可由电介质形成。例如，外壳12的后壁可由玻璃、塑料、陶瓷、其他电介质形成。在这种类型的布置中，天线可在允许天线穿过设备10的后壁(并且如果需要，穿过外壳12中的可选电介质侧壁部分)发射和接收天线信号的位置中安装在设备10的内部内。天线也可由外壳12中的金属侧壁结构形成，并且可位于设备10的周边部分中。
为了避免在外部物体诸如用户的人手部或其他身体部分阻挡一个或多个天线时通信中断，天线可安装在外壳12中的多个位置处。传感器数据诸如接近传感器数据、实时天线阻抗测量、信号质量测量诸如接收信号强度信息、和其他数据可用于确定一个或多个天线何时由于外壳12的取向、用户手部或其他外部物体的阻挡、或其他环境因素而受到不利影响。设备10于是可将一个或多个替代天线切换使用以代替受到不利影响的天线。
天线可安装在外壳的角部处、沿外壳12的周边边缘、在外壳12的背部、在用于在设备10的前部覆盖和保护显示器14的显示器覆盖层(例如玻璃覆盖层、蓝宝石覆盖层、塑料覆盖层、其他电介质覆盖层结构等)下方、在外壳12的背面或外壳12的边缘上的电介质窗口下方、在外壳12的电介质后壁下方、或者在设备10中的其他地方。例如，天线可安装在设备10的一个或两个端部50处(例如沿外壳12的上边缘和下边缘、在外壳12的角部处等等)。
图2中示出了可在设备10中使用的示例性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括存储和处理电路诸如控制电路28。控制电路28可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。控制电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。
控制电路28可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支撑与外部设备进行交互，控制电路28可用于实施通信协议。可使用控制电路28来实施的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议—有时被称为)、用于其他近程无线通信链路的协议诸如协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议、毫米波通信协议等。
设备10可包括输入输出电路44。输入输出电路44可包括输入输出设备32。输入输出设备32可用于允许将数据供应到设备10并且允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入输出部件。例如，输入输出设备可包括触摸屏、不具有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、加速度计或可检测运动和相对于地球的设备取向的其他部件、电容传感器、接近传感器(例如，电容接近传感器和/或红外接近传感器)、磁性传感器、以及其他传感器和输入输出部件。
输入输出电路44可包括用于与外部设备进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路34可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(RF)部件、一个或多个天线40、发射线和用于处理RF无线信号的其他电路形成的RF收发器电路。无线信号也可使用光(例如，使用红外通信)来发送。
无线通信电路34可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路90。例如，电路34可包括收发器电路36、38、42和46。
收发器电路36可以是无线局域网收发器电路。收发器电路36可以处理用于(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，并且可以处理2.4GHz通信频带。
电路34可使用蜂窝电话收发器电路38用于处理诸如从700至960MHz的通信频带、从1710至2170MHz的频带、从2300至2700MHz的频带、介于700和2700MHz之间的其他频带、更高频带诸如LTE频带42和43(3.4-3.6GHz)、或其他蜂窝电话通信频带的频率范围中的无线通信。电路38可处理语音数据和非语音数据。
毫米波收发器电路46(有时称为极高频收发器电路)可支持极高频(例如毫米波频率，诸如10GHz至400GHz的极高频或者其他毫米波频率)的通信。例如，电路46可支持60GHz的IEEE 802.11ad通信。电路46可由一个或多个集成电路(例如系统级封装设备中安装在公共印刷电路上的多个集成电路、安装在不同基板上的一个或多个集成电路等等)形成。
无线通信电路34可包括卫星导航系统电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路42以用于接收1575MHz的GPS信号或者用于处理其他卫星定位数据(例如1609MHz的GLONASS信号)。用于接收器42的卫星导航系统信号是从绕地球轨道飞行的一群卫星接收的。
在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。在2.4和5GHz的和链路以及其他近程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。极高频(EHF)无线收发器电路46可在这些短距离上传送在发射器和接收器之间通过视线路径行进的信号。为了增强毫米波通信的信号接收，可使用相控天线阵列和波束控制技术(例如阵列中每个天线的天线信号相位和/或幅值被调节以执行波束控制的方案)。也可使用天线分集方案以确保已变成被阻挡或者由于设备10的工作环境而以其他方式劣化的天线可被切换不使用，而替代地切换使用更高执行的天线。
如果需要，无线通信电路34可包括用于其他近程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括用于接收电视和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等。
无线通信电路34中的天线40可使用任何合适的天线类型形成。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、单极、偶极子、螺旋形天线结构、八木(八木宇田)天线结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线40中的一个或多个天线可为背腔式天线。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。专用天线可用于接收卫星导航系统信号，或者如果需要，天线40可被配置为接收卫星导航系统信号和用于其他通信频带的信号(例如无线局域网信号和/或蜂窝电话信号)二者。天线40可包括用于处理毫米波通信的相控天线阵列。
在外壳12具有由金属形成的部分的设备10构型中，开口可形成在金属部分中以容纳天线40。例如，金属外壳壁中的开口可用于形成蜂窝电话天线中谐振元件结构与接地结构之间的缝隙(间隙)。这些开口可填充有电介质诸如塑料。如图1所示，例如，填充以塑料的开口20的一部分可向上延伸外壳12的侧壁中的一者或多者。
耦接到收发器电路90(例如毫米波收发器电路46和/或其他收发器电路90)的毫米波天线或其他天线40的示意图在图3中示出。如图3所示，射频收发器电路90可使用传输线92耦接到天线40的天线馈电部102。天线馈电部102可包括正天线馈电端子(诸如正天线馈电端子98)，并且可具有接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子100。传输线92可由印刷电路上的金属迹线或其他导电结构形成，并且可具有正传输线信号路径诸如耦接到端子98的路径94，和接地传输线信号路径诸如耦接到端子100的路径96。传输线路径诸如路径92可用于在设备10内路由天线信号。例如，传输线路径可用于将天线结构诸如天线阵列中的一个或多个天线耦接到收发器电路90。设备10中的传输线可包括同轴电缆路径、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线组合形成的传输线等。滤波器电路、开关电路、阻抗匹配电路及其他电路可被插置到传输线92内和/或诸如这些的电路可被结合到天线40中(例如以支持天线调谐、以支持期望频带中的操作等等)。
如果需要，用于毫米波天线的信号可利用中频(例如大约5-15GHz、而非60Hz的频率)在设备10内分配。中频信号例如可从位于设备10中间附近的基带处理器或其他无线通信电路分配到设备10的角部处的毫米波天线的一个或多个阵列。在每个角部处，升频器电路和降频器电路可耦接到中频路径。升频器电路可将从基带处理器接收的中频信号转变成毫米波信号(例如60GHz的信号)以用于由毫米波天线阵列发射。降频器电路可将来自毫米波天线阵列的毫米波天线信号降频成中频信号，该中频信号然后通过中频路径被传送至基带处理器。
设备10可包含多个天线40。这些天线可一起使用，或者这些天线中的一个天线可被切换使用，而其他天线可被切换不使用。如果需要，控制电路28可被用于实时选择最佳天线以在设备10中使用和/或被用于选择与天线40中的一个多个天线相关联的可调节无线电路的最佳设置。可进行天线调节以调谐天线来在期望频率范围中执行、以相控天线阵列执行波束控制、和以其他方式优化天线性能。传感器可结合到天线40中，以实时采集用于调整天线40的传感器数据。
在一些构型中，天线40可包括天线阵列(例如用于实施波束控制功能的相控天线阵列)。例如，用于处理极高频无线收发器电路46的毫米波信号的天线可被实施为相控天线阵列。用于支持毫米波通信的相控天线阵列中的辐射元件可以是贴片天线、偶极子天线、除了偶极子天线谐振元件之外还具有引向器和反射器的偶极子天线(有时称为八木天线或波束天线)、或其他合适的天线元件。收发器电路可与相控天线阵列一体化形成集成的相控天线阵列和收发器电路模块。
图4中示出了示例性偶极子天线。如图4所示，偶极子天线40可具有第一臂和第二臂诸如臂40-1和40-2，并且可在天线馈电部102处被馈电。如果需要，偶极子天线诸如图4的偶极子天线40可结合到八木天线中(例如通过将反射器和引向器并入到图4的偶极子天线40中)。
图5中示出了示例性贴片天线。如图5所示，贴片天线40可具有与接地平面诸如天线接地平面40G分开且与之平行的贴片天线谐振元件40P。臂40A可耦接在贴片天线谐振元件40P和天线馈电部102的正天线馈电端子98之间。馈电部102的接地天线馈电端子100可耦接到接地平面40G。
图4和图5所示类型的天线和/或其他天线40可用于形成毫米波天线。图4和图5的示例仅仅是例示性的。
图6为基于倒F形天线谐振元件的示例性天线40的图示。图6的天线40可以是例如倒F形天线或混合倒F形隙缝天线。图6的天线40可用于形成蜂窝电话天线、无线局域网天线、卫星导航系统天线、和/或设备10中的其他天线。
如图6中所示，天线40可包括天线谐振元件诸如天线谐振元件110，和天线接地部诸如天线接地部112。天线谐振元件110可具有一个或多个分支诸如低频臂116和高频臂114。元件110中不同长度的臂可为元件110提供在多个感兴趣的频带谐振的能力。返回路径118(有时称为短路路径)可耦接在谐振元件110和接地部112之间。天线馈电部102可包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100，并且可平行于返回路径118耦接在元件110和接地部112之间。一个或多个部件120(开关、可调谐电路诸如可调谐电容器、可调谐电感器等)可耦接在天线接地部112和谐振元件臂114和116之间。部件120可被调节以调谐天线40。
如果需要，天线谐振元件臂114和116可通过充当隙缝天线谐振元件的电介质间隙(例如图6的隙缝122)与接地部112分开。在这种类型的布置中，天线40可以是混合倒F形隙缝天线，并且可从倒F形天线谐振元件臂114和116二者以及从由隙缝122形成的隙缝天线接收谐振贡献。在其他示例性构型中，隙缝122不为天线40贡献任何隙缝谐振(例如天线40可作为倒F形天线操作)。天线诸如图6的天线40(例如倒F形天线、隙缝天线、混合倒F形隙缝天线等)和/或其他类型的天线(例如贴片天线、环形天线等)可用于支持蜂窝电话通信、无线局域网通信(例如2.4和5GHz的通信等等)和/或其他无线通信。
天线40可由金属片零件(例如嵌入在模制塑料中或利用粘合剂附接到电介质支撑件的金属片条)形成，可由线材形成，可由导电外壳结构的部分(例如外壳12中的金属壁)形成，和/或可由印刷电路或其他基板上的导电结构诸如金属迹线形成。设备10中的印刷电路可以是由刚性印刷电路板基板材料(例如玻璃纤维填充的环氧树脂)形成的刚性印刷电路板，和/或可以是柔性印刷电路板(例如由聚酰亚胺片或其他柔性聚合物层形成的印刷电路)。在一些构型中，天线基板可由其他电介质(例如陶瓷、玻璃等)形成。
图7为由毫米波天线阵列基板124上天线谐振元件形成的示例性毫米波天线阵列40A的透视图。阵列40A可包括毫米波天线(诸如由贴片天线谐振元件40P形成的贴片天线40和由臂40-1和40-2形成的偶极子天线40)的阵列。利用一种示例性构型，偶极子天线40可围绕基板124的周边形成，贴片天线40可形成基板124的中心表面上的阵列。在阵列40A中可以有任意合适数量的毫米波天线40。例如，可以有10-40个、32个、多于5个、多于10个、多于20个、多于30个、少于50个、或其他合适数量的毫米波天线(贴片天线和/或偶极子天线等)。基板124可由一层或多层电介质(聚合物、陶瓷等)形成，并且可包括用于形成毫米波天线和信号路径的图案化金属迹线。信号路径可将毫米波天线耦接到安装在基板124上的电路诸如一个或多个电气设备126。设备126可包括一个或多个集成电路、分立部件、升频器电路、降频器电路(例如形成收发器的部件的升频器电路和降频器电路)、用于调节信号幅值和/或相位以执行波束控制的电路、和/或其他用于操作天线阵列40A的电路。
在设备10包括覆盖设备10正面的显示器并且在设备10背面上具有天线可穿过其操作的后外壳壁的示例性构型中设备10的横截面侧视图在图8中示出。如图8所示，设备10可具有外壳侧壁诸如外壳侧壁12W。外壳侧壁12W可具有(沿维度Z)竖直延伸的平坦形状，或者可具有从后壁12R朝显示器14向上延伸的弯曲横截面形状。外壳侧壁12W可由金属或其他合适材料形成。显示器14可包括透明的显示器覆盖层诸如显示器覆盖层150。显示器覆盖层150可由透明玻璃、结晶材料诸如蓝宝石、透光塑料、或其他合适材料形成。显示器覆盖层150可与显示模块(显示器)152重叠。显示器152可以是有机发光二极管显示器、液晶显示器、或其他合适的显示器，并且可与设备10的正面的一部分、几乎全部或者全部重叠(例如，显示器152可覆盖设备10的正面的80％或更多、设备10的正面的90％或更多、设备10的正面的95％或更多、或者设备10的正面的99％或更多)。显示器152可利用粘合剂附接到显示器覆盖层150的下侧，或者可通过气隙与显示器覆盖层150分开。如果需要，触摸传感器层(例如覆盖在具有电容触摸传感器电极的一侧或两个相对侧上的聚合物层)可插置在显示器152和显示器覆盖层150之间。触摸传感器电极也可形成在显示器152内。
设备10可具有结构支撑构件诸如内部外壳框架结构和/或其他帮助确保设备10足够稳固的结构。设备10可例如具有一个或多个内部金属片零件(例如冲压金属片零件)诸如中间板154。中间板154可例如通过焊接耦接到金属外壳侧壁12W。中间板154可插置在显示器152和后外壳壁12R之间。与中间板154相邻的气隙诸如气隙156可填充以电池、集成电路、印刷电路板、和/或其他设备部件(参见例如图2的控制电路28和输入输出电路44)。
后外壳壁12R可由任何合适材料形成。利用一种示例性布置，后外壳壁12R(例如外壳壁12R的外层)的一部分、几乎全部或者全部可由电介质诸如玻璃、塑料、蓝宝石或其他晶体电介质等形成。后外壳壁12R的可选内部外壳壁部分可具有由不同材料(例如不同电介质材料、金属等)形成的部分。后外壳壁12R的电介质材料可例如覆盖设备10的背部的80％或更多、设备10的背部的90％或更多、设备10的背部的95％或更多、或者设备10的背部的99％或更多。利用这种类型的布置，设备10的背面的外表面可覆盖以玻璃或塑料。
由于在后外壳壁12R中存在电介质，所以天线40可穿过壁12R的至少这个部分发射和接收天线信号。例如，天线40可穿过壁12R的玻璃或塑料部分发射和/或接收蜂窝电话信号、无线局域网信号、卫星导航系统信号、近场通信信号、和毫米波信号和/或其他天线信号。
图9和图10为设备10的示例性端部部分(在端部50处)的内部顶视图。如图9所示，金属外壳侧壁12W可具有填充有塑料或其他电介质的间隙20。沿设备10的周边边缘在间隙20之间延伸的金属外壳侧壁12W的区段可形成倒F形天线谐振元件(参见例如图6的臂114和116)，并且可利用在倒F形天线谐振元件和天线接地部之间延伸的天线馈电部诸如天线馈电部102来馈电。天线接地部可由印刷电路板接地迹线、设备10中的内部金属结构、和/或接地平面结构诸如金属中间板构件154形成。间隙28可填充有空气、塑料和/或其他电介质。中间板154的突出部分154P可位于间隙208的主体部分和间隙208的端部210之间，该间隙可在中间板部分154P和中间板154的其余部分之间延伸。
毫米波天线阵列40A可安装在突出部分154P上。在图9的示例中，天线阵列40A安装在设备10的右上角部中。这仅是例示性的。天线阵列40A可安装在设备10的四个角部中的一些或全部中，和/或安装在设备10中的其他地方。
升频器电路和降频器电路204和其他电路(例如参见图7的电路126)可经由中频(IF)路径202耦接到基带处理器200。天线阵列40A可包括毫米波天线元件诸如贴片元件和/或偶极子等(参见例如图7的天线40)的阵列。天线阵列40A的基板124可具有与中间板154的边缘214对齐的边缘，或者可相对于边缘214凹入距离W(例如小于1mm、小于0.5mm、大于0.1mm等等的距离)。间隙208可具有0.1-4mm、大于0.3mm、大于0.6mm、大于0.9mm、小于2.4mm、小于2.0mm、小于1.6mm、小于1.2mm、或小于0.8mm的宽度G。
在图9的构型中，隙缝208的端部诸如隙缝(间隙)端部部分210(平行于X维度)从侧壁12W向内延伸，并且可将中间板154的部分(诸如中间板突出部154P)和毫米波天线40A与中间板154的更中心部分分开。图10示出了设备10的示例性构型，其中隙缝208的端部210不从侧壁12W向内延伸。在该布置中，毫米波天线阵列40A可定位为与隙缝端部210相邻，使得隙缝端部210将阵列40A与壁12W分开。如果需要，可使用天线40A的其他位置。图9和图10所示出的设备10的构型仅为示例性的。
如图11的设备10的示例性横截面侧视图所示，毫米波天线阵列诸如图7的阵列40A可安装在中间板154下方(参见例如示例性阵列40A-1)，可安装在中间板154上方(参见例如示例性阵列40A-2)，或者可安装为使得基板124突出穿过中间板154中的开口(参见例如示例性天线阵列40A-3)。
基板124可包括接地平面迹线，诸如阵列40A-1的接地平面迹线160。导电路径可将接地平面迹线160短接到金属中间板154。例如，一个或多个金属螺杆或其他紧固件诸如螺杆162可用于将接地平面迹线160电耦接到中间板154，同时将阵列40A-1的基板124安装到中间板154的后表面308。部件诸如电路126可安装到基板124，并且可面向后外壳壁12R的内表面。后外壳壁12R可由电介质(例如厚度T介于0.1和5mm之间、介于0.4和1.2mm之间、介于0.5和0.9mm之间、小于1mm等等的玻璃、蓝宝石、或其他材料)和/或其他材料层形成(例如，壁12R的部分可在不阻挡天线信号的区域中由金属片层支撑等等)。如果需要，基板124可耦接到印刷电路板(例如插置在中间板154和基板124之间的印刷电路)。图11的构型是示例性的。
示例性毫米波天线阵列诸如天线阵列40A-2和天线阵列40A-3可分别安装在基板诸如印刷电路306和304上。中间板154可具有开口诸如开口302和300。天线阵列40A-2可位于显示器152和中间板154之间，使得阵列40A-2和阵列40A-2上的天线40可穿过开口302操作。开口302可具有大约0.5-2mm、大于0.2mm、大于0.8mm、大于1.4mm、大于1.8mm、小于3mm、小于2.6mm、小于2.2mm等等的直径(侧向尺寸)D，其大到足以允许天线40穿过开口302(以及穿过后壁12R的重叠部分)发射和/或接收毫米波天线信号。中间板154中的开口300可具有适应天线阵列40A-3的基板124的尺寸。具体地，开口300可大到足以允许基板124的至少一部分向上突出进入(并且如果需要的话，穿过)开口300，使得阵列40A-3的天线40可穿过后壁12R的重叠部分发射和接收信号。
根据一实施方案，一种具有相对的正面和背面的电子设备包括具有覆盖背面的后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间且具有开口的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，基板的至少一部分朝后外壳壁突出穿过开口。
根据另一实施方案，后外壳壁的至少一部分包括电介质层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过电介质层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，倒F形天线谐振元件通过间隙与金属中间板的充当天线接地平面的部分分开。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据另一实施方案，倒F形天线谐振元件被配置为发射和接收频率介于700MHz和3.8GHz之间的蜂窝电话信号，并且显示器覆盖正面全部。
根据一实施方案，提供了一种具有相对的正面和背面的电子设备，其包括具有覆盖背面的电介质后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，毫米波天线插置在金属中间板和后外壳壁之间并且被配置为穿过后外壳壁发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列具有基板中的电耦接到金属中间板的接地迹线。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，金属中间板具有充当天线接地平面的部分，倒F形天线谐振元件通过间隙与天线接地平面分开，并且倒F形天线谐振元件和天线接地平面形成蜂窝电话天线。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括安装在基板上的至少一个集成电路。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
根据一实施方案，提供了一种具有相对的正面和背面的电子设备，其包括具有覆盖背面的后外壳壁的外壳、外壳中的覆盖正面的显示器、插置在显示器和后外壳壁之间且具有开口的金属中间板以及具有基板和在基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，毫米波天线阵列插置在显示器和金属中间板之间并且被配置为穿过金属中间板中的开口发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁的至少一部分包括电介质，并且毫米波天线阵列被配置为穿过电介质发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，后外壳壁包括玻璃层，并且毫米波天线阵列被配置为穿过玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
根据另一实施方案，电子设备包括外壳中的被配置为形成通过间隙与金属中间板分开的倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
根据另一实施方案，毫米波天线阵列包括基板上的升频器电路和降频器电路，并且毫米波天线的阵列包括基板上贴片天线的阵列。
前述内容仅仅是示例性的，并且可对所述实施方案进行各种修改。上述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，所述电子设备具有相对的正面和背面，其特征在于所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有覆盖所述背面的后外壳壁；
所述外壳中覆盖所述正面的显示器；
插置在所述显示器和所述后外壳壁之间并且具有开口的金属中间板；和
具有基板和在所述基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，其中所述基板的至少一部分朝所述后外壳壁突出穿过所述开口。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中：
所述后外壳壁的至少一部分包括电介质层；并且
所述毫米波天线阵列被配置为穿过所述电介质层发射和接收毫米波天线信号。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中：
所述后外壳壁包括玻璃层；并且
所述毫米波天线阵列被配置为穿过所述玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
4.根据权利要求1所述的电子设备，还包括所述外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述倒F形天线谐振元件通过间隙与所述金属中间板的充当天线接地平面的部分分开。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列包括所述基板上的升频器电路和降频器电路，并且其中所述毫米波天线的阵列包括所述基板上贴片天线的阵列。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述倒F形天线谐振元件被配置为发射和接收频率介于700MHz和3.8GHz之间的蜂窝电话信号，并且其中所述显示器覆盖所述正面的全部。
8.一种电子设备，所述电子设备具有相对的正面和背面，其特征在于所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有覆盖所述背面的电介质后外壳壁；
所述外壳中覆盖所述正面的显示器；
插置在所述显示器和所述后外壳壁之间的金属中间板；和
具有基板和在所述基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，其中所述毫米波天线插置在所述金属中间板和所述后外壳壁之间并且被配置为穿过所述后外壳壁发射和接收毫米波天线信号。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述后外壳壁包括玻璃层，并且其中所述毫米波天线阵列被配置为穿过所述玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列具有所述基板中电耦接到所述金属中间板的接地迹线。
11.根据权利要求10所述的电子设备，还包括所述外壳中被配置为形成倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述金属中间板具有充当天线接地平面的部分，所述倒F形天线谐振元件通过间隙与所述天线接地平面分开，并且所述倒F形天线谐振元件和所述天线接地平面形成蜂窝电话天线。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列包括所述基板上的升频器电路和降频器电路，并且其中所述毫米波天线的阵列包括所述基板上贴片天线的阵列。
14.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列包括安装在所述基板上的至少一个集成电路。
15.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列包括所述基板上的升频器电路和降频器电路，并且其中所述毫米波天线的阵列包括所述基板上贴片天线的阵列。
16.一种电子设备，所述电子设备具有相对的正面和背面，其特征在于所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有覆盖所述背面的后外壳壁；
所述外壳中覆盖所述正面的显示器；
插置在所述显示器和所述后外壳壁之间并且具有开口的金属中间板；和
具有基板和在所述基板上的毫米波天线的阵列的毫米波天线阵列，其中所述毫米波天线阵列插置在所述显示器和所述金属中间板之间并且被配置为穿过所述金属中间板中的所述开口发射和接收毫米波天线信号。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述后外壳壁的至少一部分包括电介质，并且其中所述毫米波天线阵列被配置为穿过所述电介质发射和接收所述毫米波天线信号。
18.根据权利要求16所述的电子设备，其中：
所述后外壳壁包括玻璃层；并且
所述毫米波天线阵列被配置为穿过所述玻璃层发射和接收毫米波天线信号。
19.根据权利要求18所述的电子设备，还包括所述外壳中被配置为形成通过间隙与所述金属中间板分开的倒F形天线谐振元件的至少一个金属侧壁。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中所述毫米波天线阵列包括所述基板上的升频器电路和降频器电路，并且其中所述毫米波天线的阵列包括所述基板上贴片天线的阵列。
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