CN215579049U - 一种天线组件及其终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种天线组件和终端设备，天线组件应用于终端设备，所述天线组件包括：边框，配置所述边框为第一天线，用于无线收发第一频段信号，多层石墨烯与所述边框耦合，用于无线接收所述第一频段信号；其中，所述多层石墨烯与所述终端设备的音腔箱的至少部分贴合。设置多层石墨烯，减小终端设备的体积，满足终端设备对全面屏、尺寸薄的外形追求；多层石墨烯设置与边框耦合且与音腔箱贴合，多层石墨烯不仅可以无线收发第一频段信号，增加终端设备的覆盖范围，使终端设备同时兼容2G、3G、4G和5G；还可以同时起到散热的功能。

Description

一种天线组件及其终端设备

技术领域

本公开涉及无线通讯设备领域，尤其涉及一种天线组件及其终端设备。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对智能终端设备的要求也越来越高。而与此同时，作为通信技术升级的重要节点，第五代无线通信系统(5G)将进入商业化使用，5G将全面提升网络的速率、稳定性、可靠性和低延时，实现4G时代无法完成的多种应用场景，因此在全面屏，尺寸薄等外形追求的过程中，5G天线虽然增加了更多的频段，但与2G/3G/4G天线共存的设计面临着巨大挑战。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线组件和终端设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线组件，应用于终端设备，所述天线组件包括：边框，配置所述边框为第一天线，用于无线收发第一频段信号；多层石墨烯与所述边框耦合；其中，所述多层石墨烯与所述终端设备的音腔箱的至少部分贴合。

在一些实施例中，所述边框上设有馈电点；所述多层石墨烯通过与所述边框耦合，用于无线收发第二频段信号。

在一些实施例中，所述多层石墨烯与所述边框的间距大于或等于1/40λ，且小于或等于1/10λ；其中，λ为所述多层石墨烯收发所述第二频段信号的工作波长。

在一些实施例中，所述多层石墨烯平行于所述边框的长度方向为所述多层石墨烯的长度方向，所述多层石墨烯的长度基于所述第二频段信号的收发范围设置。

在一些实施例中，所述多层石墨烯垂直于所述间距的方向为长度方向，长度L＝0.2λ～0.3λ；其中，λ为所述多层石墨烯收发所述第二频段信号的工作波长。

在一些实施例中，所述边框上设有断缝，所述第一天线包括：第二天线，配置为无线收发第三频段信号；以及第三天线，配置为无线收发第四频段信号；所述第二天线和所述第三天线分别位于所述断缝的两侧。

在一些实施例中，所述馈电点设置于所述第二天线上；其中，所述馈电点与所述第二天线靠近所述断缝的端部之间配置为第四天线，用于无线收发所述第五频段信号。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，包括：如第一方面所述的天线组件；中框，所述中框与所述天线组件的边框连接；音腔箱，所述音腔箱设置于所述多层石墨烯与所述中框之间。

在一些实施例中，所述终端设备还包括导电泡棉，所述导电泡棉设置于所述音腔箱与所述中框之间，并分别与所述音腔箱和所述中框贴合。

在一些实施例中，所述终端设备还包括后壳，所述后壳与所述多层石墨烯相对设置。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：设置多层石墨烯，减小终端设备的体积，满足终端设备对全面屏、尺寸薄的外形追求；多层石墨烯与边框耦合，多层石墨烯是由多层单层的石墨烯堆叠而成的自支撑薄膜材料，其电导率可达10⁶S/m，可比拟金属电导率，可以使整个天线组件的有效口径变大，可以提高天线组件的辐射效率。多层石墨烯与音腔箱贴合，还可以起到散热的功能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种天线组件的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种终端设备局部的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种天线组件的电路结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

5G无线通信系统将使用下面两个不同的主要频段：6GHz以下和6GHz以上的毫米波频段。由于6GHz以下具有可操作性强和技术成熟的优点，所以6GHz以下的5G天线系统被优先使用。3GPP公布了5G Sub-6GHz的三个频段为：N77(3.3～4.2GHz)，N78(3.3～3.8GHz)以及N79(4.4～5.0GHz)。各国可以根据具体情况在上述三个频段中选取各自要使用的具体频段。2017年11月9日，我国国家工信部公布下述三个频段：3.3GHz～3.4GHz，3.4～3.6GHz和4.8GHz～5.0GHz频段为我国5G系统的工作频段。2018年12月6日，工信部公布了运营商5G试验频率，5G频段包括N1、N3、N7、N41、N78、N79等，其中，中国移动分配得到N41(2.515GHz～2.675GHz)、N79(4.8GHz～4.9GHz)频段、中国联通为N78(3.4GHz～3.5GHz)频段、中国电信为N78(3.5GHz～3.6GHz)频段，全网通手机则涵盖N41、N78、N79频段，5G频段数量确定性增加。

但是传统Sub6G天线方案只有两个谐振，针对目前移动终端天线需求频段越来越多，通常选择通过匹配来满足多频段的带宽，但这会导致天线需求频段的辐射效率降低。并且，常用的匹配方式例如添加调谐器等方式，还会增加项目开发的成本。另外，为了满足终端对天线辐射频段的需求，当前终端中天线布局多达十几根，空间成了布局天线的一个难点。在有限的空间下如何增加天线性能成为大家研究的重点和热点。

本公开实施例提供一种天线组件，应用于终端设备。其中，终端设备可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理、翻译机、手表、手环等可穿戴设备等。在本实施例中，终端设备为手机。目前手机对于我们来说已是随身必带的物品，而且我们对手机功能要求越来越多，GPS，蓝牙，WIFI目前都已集成在手机上，手机中的天线个数也就随之增加。

天线组件应用于手机，用于接收信号的组件，是手机通信的最重要的部件。天线的体积一直以来都是决定天线的带宽的一个至关重要的因素，天线尺寸越小，高度越低，带宽也就越窄，天线效率也就越低，如何在有限的空间里，在不增大天线体积的前提下，如何拓展天线的带宽是当今对天线设计的难点，也是主要工作任务。天线作为手机的一个器件，其性能受到它的周边的喇叭，摄像头，LCD，金属外壳等因素的影响，以及PCB板的布局，每款手机的布局都是不一样，所以每款手机的天线必须要量身打造。

在本实施例中，如图1所示，天线组件包括多层石墨烯1和边框2。多层石墨烯1与边框2耦合。边框2上设有馈电点21，终端设备中的信号线通过馈电点21与天线组件连接，从而用于接收和发射信号。

其中，边框2被配置为第一天线，用于无线收发第一频段信号。在本实施例中，第一频段信号为1.9GHz～5.0GHz。在多层石墨烯1体积小且薄，可以减小终端设备的体积，满足终端设备对全面屏、尺寸薄的外形追求。

进一步地，多层石墨烯1通过与边框2耦合，用于无线收发第二频段信号，第二频段信号为1.7GHz～1.9GHz，属于2G覆盖的全部频段以及3G和4G覆盖的部分频段。

多层石墨烯1与边框2耦合后，使整个天线组件可以无线收发的频段信号为1.7GHz～5.0GHz，如此，增加了终端设备的覆盖范围，使终端设备同时兼容2G、3G、4G和5G。

另外，多层石墨烯1与终端设备的音腔箱5至少部分贴合。多层石墨烯1与音腔箱5的至少部分贴合，还可以同时起到散热的功能。

此外，多层石墨烯1作为边框2的耦合分支天线，不同于普通石墨散热片电导率低导致天线辐射效率低，损耗大，多层石墨烯1是由多层单层的石墨烯堆叠而成的自支撑薄膜材料，其电导率可达10⁶S/m，可比拟金属电导率，从而可以增加整个天线组件的辐射效率(辐射效率＝辐射功率/输入功率)。

需要说明的是，多层石墨烯1无线收发的第二频段信号是可以根据实际需求进行调整，可以调整为其他频段，多层石墨烯1也可以配置为覆盖其他频段，例如可以是覆盖3G或4G的全部频段。这样的设置，使得终端设备既可以应用于2G，也可以用于3G、4G和5G。以上只是示例性的，并不作此限定。

在一些实施例中，边框2的材质可以为金属。金属边框2有着良好的质感且可以增强设备的机械强度。并且，具有金属边框2的终端整机外形美观，且具有非常优越的握持手感，能够提升终端设备的竞争力。另外，利用金属作为边框2，可以将天线组件的馈电点21、接地点设置在边框2上，使得边框2作为终端设备天线的辐射体，即金属边框2可以作为天线的一部分。边框2作为天线组件的一部分，可以减少在终端内部天线的布局数量，节省终端是设备的空间。

另外，在本实施例中，终端设备为手机，因此边框2可以为方形结构。需要说明的是，本公开中边框2的形状并不限于此，在其他实施例中，边框2也可以是其他形状。例如可以是正方形、圆形、或者其他的不规则形状。

在一些实施例中，多层石墨烯1与边框2之间具有间距d。多层石墨烯1与边框2之间设置间距d，通过调节间距d的距离，从而满足整体的散热需求和效果。在一些实施例中，多层石墨烯与边框2的间距d大于或等于1/40λ，且小于或等于1/10λ；其中，λ为多层石墨烯1收发第二频段信号的工作波长。在应用时，可以先选取多层石墨烯1收发的第二频段信号的其中一个频段信号的波长，根据上述公式得到多层石墨烯1与边框2的间距d的其中一个具体数值，定义为第一数值，之后再结合终端设备整体的散热要求和效果，在第一数值的基础上进行调整。

在一些实施例中，多层石墨烯1的形状也可以为方形、圆形、梯形或根据PCB板、手机内部空间的要求所设计的其他任意形状，在此不作限定。在本实施例中，多层石墨烯1可以为方形。方形的多层石墨烯1包括长边和短边，长边是指与边框2平行的一边，短边是指与边框2垂直的一边。

在一个实施例中，多层石墨烯1平行于边框2的长度方向为多层石墨烯1的长度方向，多层石墨烯1的长度基于第二频段信号的收发范围设置。具体地，多层石墨烯1垂直于间距d的方向为长度方向，为保证散热多层石墨烯1片对天线的正向收益，需要满足长度L＝0.2λ～0.3λ；其中，λ为多层石墨烯1收发第二频段信号的工作波长。

长度方向的确定与间距d的距离的确定方法原理相同。首先，在多层石墨烯1所覆盖的第二频段信号内选取其中一个频段的波长，根据公式计算多层石墨烯1的长度，选定长度后，再根据多层石墨辐射的面积，与音腔箱5的重合面积以及手机内部空间的设置调试多层石墨烯1的长度。在一个具体地实施例中，多层石墨烯1的长度L＝0.25λ。

由上可知，多层石墨烯1的长度的不同，使得天线组件的辐射面积不同，相应的达到的辐射效果也不同。在实际的生产应用中，可以根据所需设置的天线的频段和辐射范围，具体地设置多层石墨烯1的长度。

在一些实施例中，如图1所示，边框2上设有断缝3，断缝3沿边框2的宽度方向贯穿边框2。在金属边框2上设置断缝3，避免金属边框2形成一个回路。并且利用断缝3可以形成天线净空，这样天线可以完成发射并接受信号的功能。因此，断缝3的设置，需要根据天线的设置具体的限定。本公开并不限定断缝3具体的设置数量。

在一些实施例中，可以在边框2上仅设置一个断缝3，或者多个断缝3非对称地设置。需要说明的是，在一些实施例中，边框2的断缝3处还可以设置有一些填充物质，例如泡面、塑料制品等非金属部件。

这样的设置，可以在不影响终端天线的设置的情况下，利用这些填充物质维持边框2的整体的完整，达到无缝化效果，增加边框2的美观性。同时可以避免边框2被断缝3分布多个单独的部件。填充物质也可以增强边框2的结构强度，有利于边框2结构的稳定。

在本公开的实施例中，终端设备的金属边框2和其内部结构通常不是一体的，存在有一定的距离，围绕移动终端内部结构与金属边框2之间形成了导通结构，可以近似的等同于一个波导。金属边框2上设置一个开口，考虑到金属边框2具有一定的厚度，该开口可以看成一个缝隙。当从馈电单元输入的信号流在波导中传播时，当遇到开后可以将波导内的部分信号辐射出去，即可以认为形成了一个缝隙天线。

在本实施例中，再如图1所示，边框2(又称第一天线)包括：第二天线22和第三天线23。其中第二天线22配置为无线收发第三频段信号；第三天线23配置为无线收发第四频段信号，第二天线22和第三天线23分别位于断缝3的两侧。在本实施例中，第三频段信号为1.9GHz～2.7GHz(属于3G和4G覆盖的频段)。第四频段信号为：3.3GHz～4.2GHz(N77，属于5G覆盖的频段)。

在一些实施例中，馈电点21设置于第二天线22上。其中，馈电点21与第二天线22靠近断缝3的端部之间配置为第四天线24，用于无线收发所述第五频段信号。具体地，馈电点21设置于第二天线22上，将第二天线22多出一个谐振，从而能满足更多的天线频段需求。其中，馈电点21至断缝3处，形成第四天线24，用以无线收发第五频段信号，其中第五频段信号为4.4GHz～5.0GHz(N79，属于5G覆盖的频段)。

如图3所示，图3为天线组件的电路结构示意图。其中，ANT表示整个天线组件，GND表示总接地点，C1、C2和C3表示电容，L1和L2表示电感线圈，L1与C1并联组成L-C并联谐振电路，L2处连接总馈电点。其中，本公开中的多层石墨烯、第二天线和第三天线与图3中的电容C1、C2和C3顺序并非一一对应。

基于相同的发明构思，提供一种终端设备，如图2所示，终端设备可以包括：如上述的天线组件、中框4和音腔箱5。其中，中框4与天线组件的边框2连接；音腔箱5设置于多层石墨烯1与中框4之间。

多层石墨烯1体积小且薄，可以减小终端设备的体积，满足终端设备对全面屏、尺寸薄的外形追求；多层石墨烯1不仅可以无线收发第二频段信号，增加终端设备的天线组件的频段接收的覆盖范围，使终端设备同时兼容2G、3G、4G和5G。

多层石墨烯1与音腔箱5贴合，还可以同时起到散热的功能。音腔箱5在使用过程中，产生的热量可以通过多层石墨烯1散发，从而避免音腔箱5产生的热量传递给终端设备的其他电器元件，从而导致终端设备的自然或电器元件的损坏。另外，本公开中的终端设备，仅需要分立元件，较为简单，成本低且对控制系统要求也低。

在一些实施例中，终端设备还包括导电泡棉6，导电泡棉6设置于音腔箱5与中框4之间，并分别与音腔箱5和中框4贴合。具体地，导电泡棉6是指在阻燃海绵上包裹导电布，经过一系列的处理后，使其具有良好的表面导电性，可以很容易用胶粘带固定在需屏蔽器件上。导电泡棉6具有良好的导电性和阻燃性。

在本实施例中，导电泡棉6设置于音腔箱5与中框4之间，导电泡棉6可以阻止音腔箱5发热导致终端设备的自然，导电泡棉6的屏蔽性能够有效的屏蔽电磁波对多层石墨烯1的干扰。同时还能有效的屏蔽和阻止辐射的散发，保护使用者的身体健康不被电子产品所带来的辐射伤害。另外，导电泡棉6材质轻巧，阻抗低，能够有效的起到导电的效果。

在一些实施例中，终端设备还包括后壳(图中未显示)。在本实施例中，后壳即手机的后壳，后壳用于保护终端设备内的所有的电子器件，同时避免电子器件受外界灰尘、水汽的干扰。后壳与多层石墨烯1相对设置。其中，多层石墨烯1可以与后壳的内表面抵接，也可以与后壳的内表面不抵接，即相互间隔。当多层石墨烯1与后壳的内表面抵接时，可以将热量又通过后壳散发到终端外部。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：设置多层石墨烯1，减小终端设备的体积，满足终端设备对全面屏、尺寸薄的外形追求；多层石墨烯1设置为边框2的耦合分支天线且与音腔箱5贴合，多层石墨烯1不仅可以无线收发第二频段信号，增加终端设备的天线组件的频段信号的覆盖范围，使终端设备同时兼容2G、3G、4G和5G；还可以同时起到散热的功能。

另外，多层石墨烯1作为耦合分支天线，不同于普通石墨散热片电导率低导致天线辐射效率损耗较大，多层石墨烯1是由单层的石墨烯堆叠而成的自支撑薄膜材料，其电导率可达10⁶S/m，可比拟金属电导率，从而可以作为天线提提供更好的辐射效率(辐射功率/输入功率)。

此外，天线组件覆盖可以在保证天线单独频段性能的同时，还能有效兼顾CA/ENDC组合。其中，E：表示E-UTRA，属于3GPP LTE的空中界面，是3GPP的第八版本。“OFDMA无线接入给下行连接，SC-FDMA给上行连接”；N：表示N radio 5G；D：表示LTE和5G双连接，可以理解为4G和5G双连接的相互兼容。根据3GPP(Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)标准文档，ENDC允许用户设备连接到充当主节点的LTE enodeB和充当辅助节点的5G gnodeB。ENDC将允许设备在相同的频段上同时接入LTE和5G：频段41/2.5GHz。以上涉及到的ENDC为本领域人员熟知的技术，并非对其作出的改进。

需要说明的是，本公开实施例所示例的天线组件还包括有本领域人员熟知的完成天线功能的其他必要设备，在此不赘述。另外，本公开实施例所示例的还包括矩形的PCB板(图中未显示)，上述多频段天线与PCB板的电性连接。

可以理解的是，本公开实施例提供的终端设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。

关于上述实施例中的终端设备，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关天线组件的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利范围指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。

Claims (10)

1.一种天线组件，其特征在于，应用于终端设备，所述天线组件包括：

边框，配置所述边框为第一天线，用于无线收发第一频段信号；

多层石墨烯，与所述边框耦合；

其中，所述多层石墨烯与所述终端设备的音腔箱的至少部分贴合。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，

所述边框上设有馈电点；

所述多层石墨烯通过与所述边框耦合，无线收发第二频段信号。

3.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述多层石墨烯与所述边框之间具有间距，所述间距大于或等于1/40λ，且小于或等于1/10λ；

其中，λ为所述多层石墨烯收发所述第二频段信号的工作波长。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述多层石墨烯平行于所述边框的长度方向为所述多层石墨烯的长度方向，所述多层石墨烯的长度基于所述第二频段信号的收发范围设置。

5.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，所述多层石墨烯的长度L＝0.2λ～0.3λ；

其中，λ为所述多层石墨烯收发所述第二频段信号的工作波长。

6.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述边框上设有断缝，所述第一天线包括：

第二天线，配置为无线收发第三频段信号；以及

第三天线，配置为无线收发第四频段信号；

所述第二天线和所述第三天线分别位于所述断缝的两侧。

7.根据权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述馈电点设置于所述第二天线上；

其中，所述馈电点与所述第二天线靠近所述断缝的端部之间配置为第四天线，用于无线收发第五频段信号。

8.一种终端设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-7中任一项所述的天线组件；

中框，所述中框与所述天线组件的边框连接；

音腔箱，所述音腔箱设置于所述多层石墨烯与所述中框之间。

9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括导电泡棉，所述导电泡棉设置于所述音腔箱与所述中框之间，并分别与所述音腔箱和所述中框贴合。

10.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括后壳，所述后壳与所述多层石墨烯相对设置。

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