CN210724902U - 电子设备的后盖及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电子设备的后盖及电子设备，所述电子设备的后盖包括叠加设置的N层介质层，所述N层介质层的介电常数不同，所述N为大于或等于三的正整数，所述N层介质层的介电常数递增。通过本实用新型实施例提出的电子设备的后盖，可以减少后盖对天线性能的影响，使得后盖透射的天线信号的能力提升。

Description

电子设备的后盖及电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电子设备的后盖及电子设备。

背景技术

对于5G毫米波电子设备来说，目前主流的方案是采用封装天线(Antenna inpackage，AIP)的形式，即把毫米波的阵列天线、射频集成电路(Radiao FrquencyIntergarted Circuit，RFIC)以及电源管理集成电路(Power Management IntergartedCircuit，PMIC)集成在一个模块内，然后把一个或多个集成的模块置入手机等移动终端内部。这时候，手机等电子设备的后盖对毫米波天线的性能影响很大，如后盖材质的介电常数、介质损耗角正切、天线到后盖的距离、以及后盖的厚度等均影响毫米波天线的性能。特别是后盖的厚度，对毫米波的透射性能的影响至关重要，一般要求后盖的厚度为毫米波的导波波长的一半或者其整数倍。

因此，为了使得置入手机等电子设备的毫米波天线的透射性能最佳，往往需要把后盖的厚度设计成毫米波导波波长的一半或者其整数倍，但存在如下缺陷：手机等电子设备会有外观设计的参数要求，这时候后盖的设计往往没办法达到毫米波天线透射性能最佳的厚度，从而严重影响毫米波天线的辐射性能。此外，即使后盖的厚度设计成毫米波导波半波长或者其整数倍，其能透射的毫米波频率范围往往较窄，而目前第三代伙伴组织计划定义的主流毫米波频段的频率范围从24.25GHz-40GHz，频率范围很宽，不能同时满足所有频段毫米波天线的辐射性能最佳，即某一个频段性能较好，另一个频段的性能可能严重恶化。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电子设备的后盖及电子设备，解决电子设备后盖导致的毫米波天线的透射性能减弱的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备的后盖，所述后盖包括叠加设置的N层介质层，所述N层介质层的介电常数不同，所述N为大于或等于三的正整数，所述N层介质层的介电常数递增。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括天线和如第一方面所述的后盖。

在本实用新型实施例中，通过设置包括N层介质层的后盖，N层介质层的介电常数不同，且N层介质层的节点常数递增，该种后盖可以减少后盖对天线性能的影响，使得后盖透射的天线信号的能力提升。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1所示为移动终端的天线阵列模块与后盖的结构示意图；

图2所示为电磁波垂直入射介质时的能量传输示意图；

图3所示为电磁波斜入射介质时折射与反射示意图；

图4所示为本实用新型实施例提供的一种电子设备后盖的构示意图；

图5A为本实用新型一实施例的后盖的介质层的介电常数在靠近天线的厚度方向上递增的示意图；

图5B为本实用新型另一实施例的后盖的介质层的介电常数在远离天线的方向上递增的示意图；

图6所示为传统后盖与本实用新型后盖的毫米波阵列天线反射系数示意图；

图7所示为远场的最大辐射方向的毫米波阵列天线的实际增益示意图。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，说明书以及权利要求中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B，表示包含单独A，单独B，以及A和B都存在三种情况。

在本实用新型实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

请参见图1，图1为移动终端的天线阵列模块与后盖的示意图。将一个或多个天线阵列模块置入终端内部，其上覆盖后盖，后盖距离天线阵列模块的距离为D。

要使得天线信号(例如毫米波信号)最大化，后盖的厚度一般要设置成天线信号导波波长的一半或者导波波长一半的整数倍，例如：毫米波信号为28GHz(吉赫)，其自由空间的波长λ为10.7mm(毫米)。当后盖为玻璃，其介电常数ε_r为7，介质损耗角正切为0.027，其导波波长λ的一半为2.02mm，而实际上目前玻璃后盖的厚度要求为0.5mm-0.7mm，但这样的厚度要求无法满足半波长的标准，导致毫米波信号的反射功率较大，传输的功率较小，从而降低通信质量，影响用户的无线体验。

请参见图2，图2为电磁波垂直入射介质时的能量传输示意图。当电磁波从空气中垂直入射介质的边界时，电磁波能量将会发生反射和传输，一部分电磁波能量会被反射，另一部分能量穿过介质继续传播。

请参见图3，图3为电磁波斜入射介质时折射与反射示意图。当电磁波从空气斜入射介质的边界时，会发生反射和折射，其入射角为θ，反射角为φ，折射角为ψ。

天线信号传输过程，为了保证信号质量，要使得尽可能多的电磁波能量不被后盖反射而透射穿过后盖继续传播，后盖要达到对电磁波低反射高透射的效果。现有技术采用同一介电常数的单层介质后盖无法满足上述要求。

为解决上述问题，请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的一种电子设备的后盖。如图4所示，本实用新型的实施例中，所述后盖40包括叠加设置的N层介质层41，所述N层介质层41的介电常数不同，所述N为大于或等于三的正整数，所述N层介质层的介电常数递增。

图4中以后盖包括七层介质层为例，本实用新型的后盖包含的介质层的个数并不限于此。

该N层后盖的介电常数例如可以分别为ε_r1、ε_r2、ε_r3……ε_rN，其中，ε_r1、ε_r2、ε_r3……ε_rN递增。

本实用新型的实施例中，由于每层介质层的介电常数决定了每层两个界面的反射系数和透射系数，而每个界面的反射系数和透射系数决定每个界面的等效波阻抗。当N层介质层的介电常数逐层增大，相应的，使得反射系数和透射系数逐层变化，进而使得该N层介质层的等效波阻抗逐渐变化，由于电磁波穿过了多层介质，这种等效波阻抗变化就不像电磁波从空气到单层介质那样，非常突然，经由多层介质传播的电磁波的等效波阻抗变化是比较平缓的，相当于引入了一种空间宽带匹配层的结构。

该N层介质层的等效波阻抗随着介电常数逐层变化好处是，电磁波经由后盖向外界传输，反射的电磁波能量逐渐减少，而透射的电磁波能量逐渐增加，从而减少后盖对毫米波天线或者太赫兹天线性能的影响。因为介电常数越大，电磁波在空气与天线罩界面的反射就越大，介电常数越小，电磁波在空气与后盖界面的反射就变小，而折射就越大。

本实用新型实施例中，可选的，从所述后盖的内表面至外表面的方向上，所述N层介质层的介电常数递增。或者，从所述后盖的外表面至内表面的方向上，所述N层介质层的介电常数递增。

请参考图5A和图5B，图5A所示的实施例中，后盖的介质层的介电常数为在靠近天线的厚度方向上(即从后盖的外表面至内表面的方向上)递增。图5B所示的实施例中，后盖的介质层的介电常数为在远离天线的方向上(即从后盖的内表面至外表面的方向上)递增。

本实用新型的实施例中，可选的，所述N层介质层的介电常数按照第一函数变化。所述第一函数为线性函数或非线性函数。

在本实用新型的实施例中，N层介质层的材质可以相同，或者，N层介质层中至少两层介质层的材质是不同的。可选的，所述介质层的材质为非金属材质。相同材质的至少两层介质层可能由于材质中各组分的配比不同，导致每层的介电常数不同。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述N层介质层的厚度相同，每层的厚度均匀。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述N层介质层中，至少部分介质层的厚度不同。所述部分介质层的厚度不同，是为了尽可能的降低后盖的厚度，对不必要的厚度尺寸，可以尽量缩小尺寸，某一介电常数值需要对应较大尺寸的厚度时，相应增加厚度，因此，部分介质层的厚度可能是相同或不同的。

在本实用新型的一些实施例中，厚度的变化规律可以是线性函数，也可以是非线性函数。可选的，从所述后盖的内表面至外表面的方向上所述N层介质层的厚度递增或递减。

因为手机等电子设备会有外观设计的参数要求，这时候后盖的厚度往往没办法达到毫米波天线透射性能最佳的厚度，每层采用不同厚度和介电常数εr互为补充，可以将后盖对毫米波天线的辐射性能的影响降到最低，又不会使得后盖的总厚度过厚。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，可以在现有后盖本体上贴覆所述N层介电常数不同的介质层。在现有后盖上贴覆N层介电常数不同的介质层既可以降低后盖对毫米波信号的反射，提升对毫米波信号的透射的能力，提升通信质量，又能降低制造成本低且易于实现。

可选的，N层介质层的介质损耗角正切tanδ也随着介电常数ε_r的变化而变化。

可选的，所述N层介质层的介质损耗角正切值不同。或者，所述N层介质层中至少两层的介质损耗角正切值不同。

进一步可选的，所述N层介质层的介质损耗角递增。

每层介质层的介质损耗角正切tanδ随着介电常数ε_r的线性变化和非线性变化而变化，可以使得电磁波在传输的过程中的空间阻抗的变化更平缓，空间阻抗的变化越平缓，阻抗匹配越好，使得反射的电磁波能量减少，而透射的电磁波能量增加，减少后盖对毫米波天线或者太赫兹天线性能的影响，相当于引入了一种空间匹配层的结构，类似于传输线阻抗匹配，使得阻抗匹配更好。

请参见图6，图6为传统后盖与本实用新型后盖的毫米波阵列天线反射系数对比示意图。对比实验采用三维全波电磁仿真软件验证，阵列天线在自由空间谐振为28GHz。

如传统后盖为陶瓷后盖，其介电常数ε_r为25，介质损耗角正切tanδ为0.0007，其厚度为1.5mm，后盖离天线的距离为1.5mm，传统的后盖天线的反射系数很差，电磁波基本被全反射。

采用本实用新型的具有N层介电常数变化的介质层的后盖，反射系数指标大幅提升，在28GHz可以达到-10dB左右。优选的，本实用新型后盖的总厚度和离天线的距离均为1.5mm，本实用新型实施例的后盖包括5层结构，每一层的厚度为0.3mm，每一层的介电常数线性变化，例如：第一层的介电常数为5、第二层的介电常数为10、第三层的介电常数为15、第四层的介电常数为20和第五层的介电常数为25，介质损耗角正切tanδ也会随着介电常数ε_r的变化而变化。每层介质层的介电常数ε_r的线性变化可以使得电磁波在传输的过程中的空间阻抗的变化更平缓，空间阻抗的变化越平缓，阻抗匹配越好，使得反射的电磁波能量减少，而透射的电磁波能量增加，反射系数指标大幅提升，减少后盖对毫米波天线或者太赫兹天线性能的影响。

请参见图7，图7为远场的最大辐射方向的毫米波阵列天线的实际增益对比示意图。如上述所述5层结构的后盖，自由空间(无后盖)毫米波阵列天线的实际增益为10.6dBi，传统后盖自由空间毫米波阵列天线的实际增益为-1.18dBi，而采用本实用新型实施例后盖的自由空间毫米波阵列天线的实际增益提升为6.8dBi，大幅提升了毫米波天线的性能，优选的，如果采用更多的介电常数变化的多层介质结构的后盖，提升效果会更好。

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。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型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实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种电子设备的后盖，其特征在于：所述后盖包括叠加设置的N层介质层，所述N层介质层的介电常数不同，所述N为大于或等于三的正整数，所述N层介质层的介电常数递增。

2.如权利要求1所述的后盖，其特征在于，所述N层介质层的厚度相同。

3.如权利要求1所述的后盖，其特征在于，所述N层介质层中，至少部分介质层的厚度不同。

4.如权利要求3所述的后盖，其特征在于，从所述后盖的内表面至外表面的方向上所述N层介质层的厚度递增或递减。

5.如权利要求1所述的后盖，其特征在于，还包括：后盖本体，所述N层介质层贴覆在所述后盖本体上。

6.如权利要求1所述的后盖，其特征在于，所述N层介质层的介质损耗角正切值不同。

7.如权利要求6所述的后盖，其特征在于，所述N层介质层的介质损耗角递增。

8.一种电子设备，其特征在于，包括天线和如权利要求1-7中任一项所述的后盖。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，在远离所述天线的方向上所述N层介质层的介电常数递增。

10.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，在靠近所述天线的方向上所述N层介质层的介电常数递增。

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