WO2023142679A1 - 天线组件以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种天线组件、电子设备，天线组件包括金属壳体(51)、介质基板(52)、馈源(53)，金属壳体(51)包括相背设置的第一表面(511)和第二表面(512)、贯穿第一表面(511)和第二表面(512)的多个缝隙(513)；介质基板(52)设于金属壳体(51)的第二表面(512)的一侧，介质基板(52)靠近金属壳体(51)的一侧设有多个金属带线(521)；金属带线(521)与金属壳体(51)之间呈间隙设置，金属带线(521)与缝隙(513)一一对应设置；馈源(53)与金属带线(521)电性连接；多个缝隙(513)用于形成天线阵列，天线阵列通过金属带线(521)耦合馈电。本申请提供的天线组件通过在金属壳体上开设缝隙以形成天线阵列，减小天线组件所占用的空间。

Description

天线组件以及电子设备
本申请要求于2022年01月27日提交的申请号为202210112053.7，且发明名称为“天线组件以及电子设备”的中国专利申请的优先权，其通过引用方式全部并入本申请。
技术领域
本申请涉及电子设备结构的技术领域，具体是涉及一种天线组件以及电子设备。
背景技术
5G(第五代移动通信网络)毫米波技术是5G应用中一项重要的基础技术。相对于6GHz以下的频段，毫米波具有大带宽、低空口时延和灵活弹性空口配置等独特优势，可满足未来无线通信对系统容量、传输速率和差异化应用等方面的需求。
然而，对于电子设备(例如手机)而言，由于毫米波天线阵列工作频率较高、波长较小，其辐射性能容易受电子设备的金属壳体的干扰，且其辐射的能量可能会由于金属壳体的屏蔽而无法辐射出去。
发明内容
本申请实施例一方面提供了一种天线组件，所述天线组件包括金属壳体、介质基板以及馈源，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
本申请实施例另一方面还提供了一种天线组件，所述天线组件包括金属壳体、介质基板以及馈源，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板上设有多个分别一一对应且间隔设置的金属带线以及寄生带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
本申请实施例另一方面还提供了一种电子设备，所述电子设备包括金属壳 体、介质基板以及电路板，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述电路板设有馈源，所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
本申请实施例提供的天线组件以及电子设备，通过在金属壳体上开设多个缝隙以形成天线阵列，可以减小天线组件在电子设备内部所占用的空间，同时可以有效避免金属壳体对天线阵列辐射带来的阻挡和干扰，从而避免天线增益下降以及方向图畸变的缺陷，进而提升天线阵列的性能。此外，通过在介质基板上设置与金属壳体呈间隙设置的金属带线，并将该金属带线与溃源电性连接，从而使得天线阵列可以通过金属带线进行耦合馈电以实现毫米波信号的发射或者接收。可以理解的，本申请实施例提供的天线组件以及电子设备，通过将天线阵列和馈电模块剥离，并通过非接触式耦合馈电，可以降低天线组件的整体复杂度。此外，可以通过调节金属带线与金属壳体之间的间距，以满足不同的阻抗匹配需求，即可以增加金属带线与金属壳体之间的间距的布局自由度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是本申请一些实施例中电子设备的结构示意图；
图2是图1实施例中电子设备的结构拆分示意图；
图3是本申请一些实施例中天线组件的结构示意图；
图4是本申请一些实施例中缝隙的布局示意图；
图5是本申请另一些实施例中缝隙的布局示意图；
图6是本申请另一些实施例中缝隙的布局示意图；
图7是本申请一些实施例中金属壳体的部分结构示意图；
图8是本申请另一些实施例中金属壳体的部分结构示意图；
图9是图3实施例中金属带线和缝隙的布局示意图；
图10是图3实施例中金属带线的结构示意图；
图11是本申请另一些实施例中介质基板的结构示意图；
图12是本申请另一些实施例中介质基板的结构示意图；
图13是图3实施例中金属带线的电流示意图；
图14是图3实施例中金属壳体的缝隙的电场示意图；
图15是本申请电子设备一实施例通信相关模块的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例一方面提供了一种天线组件，所述天线组件包括金属壳体、介质基板以及馈源，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
在一实施例中，所述介质基板设有贯穿所述介质基板的通孔，所述通孔内设有导电柱，所述金属带线借由所述导电柱与所述馈源电性连接。
在一实施例中，所述介质基板背离所述金属壳体的一侧设有金属层，所述通孔贯穿所述金属层；其中，所述通孔包括相连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段贯穿所述介质基板，所述第二孔段贯穿所述金属层，所述第一孔段的孔径小于所述第二孔段的孔径。
在一实施例中，所述导电柱容设于所述第一孔段内并与所述金属带线接触，所述导电柱背离所述金属带线的一端与所述金属层间隔设置。
在一实施例中，所述缝隙沿第一方向相对设置的两对边之间具有第一间距，所述缝隙沿第二方向相对设置的两对边之间具有第二间距，所述第一间距大于所述第二间距。
在一实施例中，所述金属带线投影于所述金属壳体上的投影沿所述第二方向跨设于与所述金属带线相对应的所述缝隙。
在一实施例中，所述缝隙沿平行于所述第一方向的中心线对称设置。
在一实施例中，所述第一间距不超过所述天线阵列工作频率所对应的半波长。
在一实施例中，所述金属带线包括第一线段、以及设于所述第一线段相对两端的第二线段和第三线段，所述第一线段投影于所述金属壳体上的投影跨设于所述缝隙，所述第二线段和所述第三线段投影于所述金属壳体上的投影位于所述缝隙的相对两侧。
在一实施例中，所述第一线段在所述第一方向上的线宽不超过所述第二线 段在所述第一方向上的线宽。
在一实施例中，所述第一线段在所述第一方向上的线宽小于所述第三线段在所述第一方向上的线宽。
在一实施例中，所述天线组件包括设于所述介质基板上的寄生带线，所述寄生带线与所述金属带线间隔设置。
在一实施例中，相邻两个所述缝隙中心的间距不超过所述天线阵列工作频率所对应的半波长。
本申请实施例另一方面还提供了一种天线组件，所述天线组件包括金属壳体、介质基板以及馈源，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板上设有多个分别一一对应且间隔设置的金属带线以及寄生带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
在一实施例中，所述介质基板包括层叠设置的第一基板和第二基板，所述第一基板靠近于所述金属壳体，所述第二基板设于所述第一基板背离所述金属壳体的一侧；其中，所述第一基板上设有第一金属片，所述第二基板上设有第二金属片，所述第一金属片和所述第二金属片中的一者为所述金属带线、另一者为所述寄生带线。
在一实施例中，所述介质基板设有贯穿所述第一基板和所述第二基板的通孔，所述通孔内设有导电柱，所述导电柱与所述金属带线接触连接。
本申请实施例另一方面还提供了一种电子设备，所述电子设备包括金属壳体、介质基板以及电路板，所述金属壳体包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；所述介质基板设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；所述电路板设有馈源，所述馈源与所述金属带线电性连接；其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
在一实施例中，所述金属壳体包括金属后盖，所述电子设备还包括与所述金属后盖相对设置的中板，所述电路板设于所述中板上，所述天线阵列设于所述金属后盖上。
在一实施例中，所述金属壳体包括金属边框，所述电子设备还包括与所述金属边框连接的中板，所述电路板设于所述中板上，所述天线阵列设于所述金属边框上。
在一实施例中，所述金属壳体包括金属后盖和金属边框，所述电子设备还包括与所述金属边框连接的中板，所述电路板设于所述中板上；其中，所述天线阵列部分设于所述金属边框上、另一部分设于所述金属后盖上。
作为在此使用的“电子设备”(或简称为“终端”)包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(PSTN)、数字用户线路(DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。手机即为配置有蜂窝通信模块的电子设备。
请参阅图1和图2，图1是本申请一些实施例中电子设备100的结构示意图，图2是图1实施例中电子设备100的结构拆分示意图。
本申请实施例提供的电子设备100具体可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等设备，下面以电子设备100为手机进行如下说明。电子设备100可以包括显示屏10、中框20、壳体30以及电路板40。其中，显示屏10可与中框20的一侧连接，壳体30可与中框20的另一相对侧连接，电路板40可设于中框20上。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
具体地，显示屏10可以用于为电子设备100提供图像显示功能，且显示屏10可以盖设于中框20的一侧，两者之间可通过粘胶进行粘接固定。该显示屏10可以包括依次层叠设置的透明盖板、触控面板以及显示面板。其中，透明盖板的表面可以具有平整光滑的特性，以便于用户进行点击、滑动、按压等触控操作。该透明盖板的材质可以是玻璃等刚性材质，也可以是聚酰亚胺(Polyimide，PI)、无色聚酰亚胺(Colorless Polyimide，CPI)等柔性材质。触控面板设置于透明盖板和显示面板之间，用于响应用户的触控操作，并将响应的触控操作转换为电信号传输至电子设备100的处理器，使得电子设备100能够对用户的触控操作做出相应的反应。显示面板主要用于显示画面，并可以作为交互界面而指示用户在透明盖板上进行上述触控操作。该显示面板可以采用OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)或者LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等以实现电子设备100的图像显示功能。在本实施例中，透明盖板、触控面板以及显示面板之间可以借助OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)、PSA(Pressure Sensitive Adhesive，压敏胶)等胶体贴合在一起。同时，显示屏10在外形上可以是双曲面屏幕或者四曲面屏幕，以减小显示屏10的黑边，并增加显示屏10的可视区域。相应地，显示屏10也可以是常规的平板屏幕，仅需显示屏10能够实现电子设备100的图形显示功能即可。
如图2所示，中框20可以包括一体结构的中板21和环绕于中板21的至少部分外周缘的边框22，两者可以通过注塑成型、冲压成型、热吸成型等工艺一体成型。其中，边框22可以是中板21的侧壁在中板21厚度方向上延伸而形成的，使得中框20相对设置的两侧均可以形成相应的敞口结构。显示屏10和壳体30可以分别盖设于中框20相对两侧的敞口结构，从而与中框20共同围设形成电子设备100的容置空间。该容置空间可以用于安装电子设备100所需的电子器件，如电池、传感器、电路板以及摄像头等。在一些实施例中，中板21和边框22也可以是两个相互独立的结构件，两者可以通过卡接、粘接和焊接等组装方式中的一种及其组合进行连接。或者是，中框20也可以仅包括边框22。当然，在另一些实施例中，边框22可以为壳体30的一部分。
此外，中框20的材质可以是玻璃、金属和硬质塑料等，使得中框20具有一定的结构强度。其中，由于中框20一般会直接暴露于外界环境，因此中框20还可以具有一定的耐磨耐蚀防刮等性能，或者在中框20的外表面(也即是电子设备100的外表面)涂布一层用于耐磨耐蚀防刮的功能材料。此外，在一些实施例中，中框20上还可以设置有相应的品牌标识(LOGO)，以美化电子设备100的外观，提高品牌辨识度。
进一步地，中框20设置于显示屏10与壳体30之间，并分别连接于显示屏10与壳体30，以形成电子设备100的整体结构框架。在电子设备100结构应用中，中框20一般用来承载或者固定电子设备100的电路板、电池、摄像头或者传感装置等内部元器件。
电路板40可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。电路板40与显示屏10电性连接，以用于控制显示屏10的显示以及响应显示屏10的输入指令。当然，电路板40上可以集成有能够控制电子设备的运行的控制器等。其中，电路板40可以设于壳体30与中框20围设形成的容置空间内。优选地，电路板40设于中板21上，即电路板40可以通过粘接、焊接、螺接、卡扣连接、可拆卸连接等连接方式实现与中板21的连接。
需要说明的是，本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
在一实施例中，电子设备100还可以包括天线组件，该天线组件可以用于发射和接收毫米波信号，从而使得电子设备能够实现毫米波信号的广覆盖。其中，毫米波是指波长为1～10毫米的电磁波，其频率大约在20GHz～300GHz之间，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。随着无线通信技术的发展，5G网络技术也随之诞生。5G网络作为第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数百倍。因此，具有足够频谱资源的毫米波频段成为了5G通信系统的主要工 作频段之一。
如前述，当电子设备100采用金属外壳时，毫米波的辐射性能易受金属外壳的干扰，甚至其辐射能量可能会由于金属外壳的屏蔽而无法辐射出去。基于此，申请人经过研究提供了一种天线组件，以将电子设备100的金属外壳作为天线组件的一部分，从而可以避免电子设备100的金属外壳对于毫米波信号的影响。进一步地，电子设备100的金属外壳可以是指上述壳体30为金属壳体30，和/或者，还可以是指上述中框20的边框22为金属边框，其中，壳体30可以为电子设备100的后盖或者电池盖。在此，需要明确的是，为了便于对天线组件进行说明，在天线组件实施例中可以将电子设备100的金属外壳统称为金属壳体，即金属壳体可以用于形成天线组件的一部分。
请参阅图3，图3是本申请一些实施例中天线组件50的结构示意图，天线组件50可以包括金属壳体51、介质基板52以及馈源53。金属壳体51可以为前述实施例中金属后盖/金属电池盖、金属边框中的至少一者。
其中，金属壳体51可以采用诸如金、银、铜、铁、锰、锌等金属材料或者包含其中一种或多种的合金材料制成。
金属壳体51可以包括相背设置的第一表面511以及第二表面512，其中，第一表面511可以是金属壳体51背离显示屏10且外露于电子设备100的表面，第二表面512可以是金属壳体51靠近显示屏10且内藏于电子设备100的表面；即第一表面511可以是电子设备100外露的表面，第二表面512可以为电子设备100不外露的表面。
进一步地，金属壳体51设有贯穿第一表面511和第二表面512的多个缝隙513，该多个缝隙513可以被配置为用于形成电子设备100的天线阵列，以使得天线组件50能够借由该多个缝隙513形成的天线阵列来实现毫米波信号的发射或者接收。其中，为了不破坏金属壳体51外观，也可在缝隙513处填充低损耗材料，例如罗杰斯(Rogers)材料。应理解地，在本申请实施例中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
介质基板52设于金属壳体51的第二表面512的一侧，即介质基板52设于壳体30与中框20围设形成的电子设备100的容置空间内。可以理解的，介质基板52可以与壳体30和中框20中的至少一者进行连接。例如，介质基板52可以通过粘接、焊接、螺接、卡扣连接、可拆卸连接等连接方式实现与中板21和/或者金属壳体51的连接。其中，介质基板52可以为绝缘材料制成的板状结构件，即介质基板52的电阻率一般都很高，以起到绝缘作用。进一步地，介质基板52可以根据不同的阻抗匹配需求选择不同介电常数的介质板。
其中，介质基板52靠近金属壳体51的一侧设有多个金属带线521，该多个金属带线521被配置为用于与多个缝隙513形成的天线阵列进行耦合馈电，即多个缝隙513形成的天线阵列通过该多个金属带线521进行耦合馈电以实现毫米波信号的接收或者发射。其中，金属带线521与馈源53电性连接，馈源53可作为信号的输入输出点，以在馈源53发生信号激励时可以使得电流在金属带线521上流动，进而使得金属带线521能够与缝隙513之间形成耦合馈电， 从而实现毫米波信号的接收或者发射。进一步地，馈源53可以设于电路板40上，以在电路板40的控制下实现毫米波信号的接收或者发射。馈源53可通过导线等实现与金属带线521的电性连接。优选地，金属带线521与缝隙513的耦合方式为非接触式耦合，即金属带线521与金属壳体51之间呈间隙设置，以避免出现短路现象。在一些实施例中，金属带线521与金属壳体51之间的间距可以根据不同的阻抗匹配需求合理选择。
进一步地，金属带线521与金属壳体51之间形成的空气间隙有利于按需调节金属带线521与金属壳体51之间的间距，即增加金属带线521与金属壳体51之间的间距的布局自由度。需要说明的是，金属带线521与金属壳体51之间的呈间距设置以满足阻抗匹配需求，而在实际调试过程中，基于产品生产公差以及制程工艺等因素的影响，理论计算出来的间距值与实际产品中的间距最优值之间存在偏差，此时就需要调节金属带线521与金属壳体51之间的间距以实现较优的信号收发效果。本申请通过将缝隙513形成的天线阵列与金属带线形成的馈电模块剥离，进而实现可以通过调节金属带线521与金属壳体51之间形成的空气间隙(即金属带线521与金属壳体51之间的间距)以满足不同的阻抗匹配需求，进而可以增加金属带线521与金属壳体51之间的间距的布局自由度，使得产品可以实现较优的毫米波信号收发效果。
在一实施例中，介质基板52设有贯穿介质基板52的通孔522，通孔522内设有导电柱523，金属带线521可以借由导电柱523实现与馈源53的电性连接。其中，通孔522的轴线延伸方向可以为介质基板52指向金属壳体51的方向。其中，导电柱523可以为探针等导电结构件，其一端可以直接与金属带线521相接触连接，另一端可以通过导线等实现与馈源53的电性连接。
在一实施例中，介质基板52背离金属壳体51的一侧设有金属层524，即金属层524覆盖于介质基板52背离金属壳体51的表面，金属层524可以对电磁波信号进行反射，还可以在一些场景中作为接地面。可以理解的，金属层524可以将绕过金属带线521的毫米波反射至缝隙513处，进而提升毫米波的增益效果。金属层524还可以避免毫米波出现反向传播现象，进而可以实现定向发射或者接收毫米波信号。
通孔522贯穿金属层524，即通孔522可以包括相连通的第一孔段522a和第二孔段522b。其中，第一孔段522a贯穿介质基板52，第二孔段522b贯穿金属层524。换言之，通孔522自介质基板52靠近金属壳体51的一侧朝向背离金属壳体51的方向依次贯穿介质基板52和金属层524。导电柱523容设于第一孔段522a内以实现与金属带线521的电性连接，导电柱523背离金属带线521的一端与金属层524间隔设置，以避免导电柱523和金属层524之间形成短路结构。优选地，第一孔段522a的孔径小于第二孔段522b的孔径，即导电柱523与第二孔段522b的内壁间隔设置。导电柱523容设于第一孔段522a内并与金属带线521直接接触连接，导电柱523背离金属带线521的一端与金属层524间隔设置，并可通过导线等导电结构件实现与馈源53的电性连接。
请参阅图4至图6，图4是本申请一些实施例中缝隙513的布局示意图， 图5是本申请另一些实施例中缝隙513的布局示意图，图6是本申请另一些实施例中缝隙513的布局示意图。
如图4所示，当金属壳体51为金属后盖或者金属电池盖时，多个缝隙513形成的天线阵列可以设于金属后盖或者金属电池盖上。其中，多个缝隙513可以设于金属后盖或者金属电池盖的边缘位置，也可以设于金属后盖或者金属电池盖的中间位置。多个缝隙513可以沿金属后盖或者金属电池盖的长度方向和/或者宽度方向依次排列设置，以形成一个或者多个天线阵列。
如图5所示，当金属壳体51为中框20的金属边框时，金属边框环绕于中板21的至少部分外周缘，多个缝隙513形成的天线阵列可以设于金属边框上。其中，多个缝隙513可以设于金属边框的边缘位置，也可以设于金属边框的中间位置。多个缝隙513可以沿金属边框的长度方向和/或者宽度方向依次排列设置，以形成至少一个天线阵列。
如图6所示，当金属壳体51包括金属后盖51a和金属边框51b时，多个缝隙513形成的天线阵列可以部分设于金属后盖51a上、另一部分设于金属边框51b上。例如，天线阵列中的每一缝隙513均贯穿金属后盖51a和金属边框51b。又如，天线阵列中的部分缝隙513贯穿金属后盖51a、另一部分缝隙513贯穿金属边框51b。
可以理解的，图4至图6仅示例性地列举出了多个缝隙513的布局方式，但不限于此，多个缝隙513还可根据实际需要采用其他布局方式。
请参阅图7和图8，图7是本申请一些实施例中金属壳体51的部分结构示意图，图8是本申请另一些实施例中金属壳体51的部分结构示意图，其中，图7和图8分别示意出了不同的缝隙513形状。如前述，金属壳体51上的多个缝隙513被配置为用于形成天线阵列，即每一缝隙513可以理解为缝隙天线或者天线阵列单元。
如图7所示，缝隙513的几何形状可以为长方形，即缝隙513可以包括沿第一方向相对设置的两对边(即第一边513a和第三边513b)、以及沿第二方向相对设置的两对边(即第二边513b和第四边513d)。其中，第一边513a、第二边513b、第三边513b以及第四边513d依次首尾相连以围设形成缝隙513。其中，第一方向可以为缝隙513的长度方向，第二方向可以为缝隙513的宽度方向。
优选地，第一边513a和第三边513b之间具有第一间距L1即缝隙513的长度，第二边513b和第四边513d之间具有第二间距L2即缝隙513的宽度，第一间距L1>第二间距L2。其中，第一间距L1不超过天线阵列工作频率所对应的半波长，即第一间距L1不超过天线阵列工作时接收或者发射的毫米波信号的半波长。
如图8所示，缝隙513的几何形状可以为“哑铃”形状，即缝隙513可以包括沿第一方向相对设置的两对边(即第一边513a和第三边513c)、以及沿第二方向相对设置的两对边(即第二边513b和第四边513d)。其中，第一边513a和第三边513c可以为弧形边，第二边513b和第四边513d可以为直线边；第 一边513a、第二边513b、第三边513c以及第四边513d依次首尾相连以围设形成缝隙513。其中，第一方向可以为缝隙513的长度方向，第二方向可以为缝隙513的宽度方向。
优选地，第一边513a的弧度朝向背离第三边513c的方向凸出，第三边513c的弧度朝向背离第一边513a的方向凸出。第一边513a和第三边513c之间的最大距离即第一间距L1可以理解为缝隙513的长度，第二边513b和第四边513d之间具有第二间距L2即缝隙513的宽度，第一间距L1>第二间距L2。其中，第一间距L1不超过天线阵列工作频率所对应的半波长，即第一间距L1不超过天线阵列工作时接收或者发射的毫米波信号的半波长。
可以理解的，设置不同的缝隙513形状可以满足天线阵列的不同阻抗需求。基于此，缝隙513的形状并不限于图7和图8所示的形状。例如，缝隙513的形状还可以是T字形、Y字形、箭头形等形状。优选地，缝隙513的形状沿可以平行于第一方向的中心线对称设置。可选地，缝隙513的形状可以具有相互垂直的两条中心线，其中一条中心线可以平行于第一方向，另一条中心线可以平行于第二方向。
其中，相邻两个缝隙513中心的间距不超过天线阵列工作频率所对应的半波长，即相邻两个缝隙513中心的间距不超过天线阵列工作时接收或者发射的毫米波信号的半波长。如图7和图8所示，相邻两个缝隙513中心之间具有第三间距L3，第三间距L3不超过天线阵列工作频率所对应的半波长，即第三间距L3不超过天线阵列工作时接收或者发射的毫米波信号的半波长。
一般而言，相邻两个缝隙513中心的间距较小可以增加天线的互耦，以形成连续电流面，进而有利于获得宽带和宽角扫描性能。即本申请通过将相邻两个缝隙513中心的间距设置为不超过天线阵列工作频率所对应的半波长，可以提升天线阵列的扫描性能。
结合参阅图3、图9和图10，图9是图3实施例中金属带线521和缝隙513的布局示意图，图10是图3实施例中金属带线521的结构示意图，金属带线521设于介质基板52上并与金属壳体51间隔设置。其中，每一金属带线521与每一缝隙513对应设置，即金属带线521与缝隙513一一对应设置。
如图9和图10所示，介质基板52上设有金属带线5211、金属带线5212、金属带线5213以及金属带线5214，金属壳体51上设有缝隙5131、缝隙5132、缝隙5133以及缝隙5134。金属带线5211与缝隙5131对应设置，即金属带线5211投影于金属壳体51上的投影跨设于缝隙5131。金属带线5212与缝隙5132对应设置，即金属带线5212投影于金属壳体51上的投影跨设于缝隙5132。金属带线5213与缝隙5133对应设置，即金属带线5213投影于金属壳体51上的投影跨设于缝隙5133。金属带线5214与缝隙5134对应设置，即金属带线5214投影于金属壳体51上的投影跨设于缝隙5134。
可以理解的，图9和图10仅示例性地示意出金属带线521和缝隙513分别设置有4个，但不局限于此，本领域技术人员可以根据实际需要灵活设置金属带线521和缝隙513的数量。
进一步地，金属带线521投影于金属壳体51上的投影沿第二方向跨设于与该金属带线521相对应的缝隙513。优选地，金属带线521投影于金属壳体51上的投影覆盖与该金属带线521相对应的缝隙513的中部区域。例如，金属带线5214投影于金属壳体51上的投影沿第二方向跨设于缝隙5134，并覆盖缝隙5134的中部区域。
在一实施例中，金属带线521可以包括第一线段521a、以及设于第一线段521a相对两端的第二线段521b和第三线段521c。其中，第一线段521a投影于金属壳体51上的投影跨设于缝隙513，第二线段521b和第三线段521c投影于金属壳体51上的投影位于缝隙513的相对两侧。
需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
优选地，第二线段521b和第三线段521c投影于金属壳体51上的投影位于缝隙513在第二方向上的相对两侧。例如，第二线段521b投影于金属壳体51上的投影位于缝隙513的第二边513b背离第四边513d的一侧，第三线段521c投影于金属壳体51上的投影位于缝隙513的第四边513d背离第二边513b的一侧。
进一步地，第一线段521a、第二线段521b以及第三线段521c的线宽可以部分相同，或者部分不同，或者均不相同等。例如，在第一方向上，第一线段521a的线宽不超过第二线段521b的线宽，第一线段521a的线宽小于第三线段521c的线宽。
在一实施例中，第一线段521a和第二线段521b可以为线形状，第三线段521c可以为圆盘状。第一线段521a的线宽小于第二线段521b的线宽，第二线段521b的线宽小于第三线段521c的圆盘的直径。
可以理解的，金属带线521由不同线宽的线段组成，可以调节金属带线521的阻抗以实现与天线阵列的阻抗匹配。另外，通过设置圆盘状的第三线段521c，使得第三线段521c的圆盘可以看成一个串联的等效电容。通过上述结构设置的金属带线521，可以调节金属带线521的阻抗以实现与天线阵列的阻抗匹配，减小因阻抗失配造成的不良。当然，在其他实施例中，金属带线521可根据阻抗匹配的需求设置成其他形状。
请参阅图11，图11是本申请另一些实施例中介质基板52的结构示意图，天线组件50还可以包括寄生带线525，该寄生带线525设于介质基板52上。例如，寄生带线525可以和金属带线521设于介质基板52的同一侧。当然，在其他实施例中，寄生带线525也可以与金属带线521堆叠且间隔设置。优选地，寄生带线525设于介质基板52靠近金属壳体51的一侧，且与金属带线521间隔设置。其中，寄生带线525和金属带线521可以通过印刷、蚀刻等工艺形成于介质基板52上。
在一实施例中，寄生带线525被配置为用于匹配天线阵列的阻抗。如图11所示，寄生带线525与金属带线521沿第一方向间隔设置。其中，寄生带线525的形状不作具体限制，例如可以为矩形、月牙形等，以能够与相应的天线阵列实现阻抗相匹配即可。进一步地，寄生带线525可以设有多个，每一寄生带线525与每一金属带线521对应设置。可以理解的，寄生带线525与金属带线521间隔设置，即二者之间不进行直接电性连接，以免影响金属带线521和缝隙513之间的耦合馈电。
当然，在其他实施例中，可以在每一金属带线521的周围设置一个或者多个寄生带线525，以满足阻抗匹配需求。
请参阅图12，图12是本申请另一些实施例中介质基板52的结构示意图，该介质基板52可以包括层叠设置的第一基板52a和第二基板52b，第一基板52a靠近于金属壳体51，第二基板52b设于第一基板52a背离金属壳体51的一侧。其中，第一基板52a上设有第一金属片526，第二基板52b上设有第二金属片527，第一金属片526和第二金属片527中的至少一者与导电柱523电性连接，以实现与阵列天线的耦合馈电。
其中，第一金属片526和第二金属片527中的至少一者可以作为金属带线521实现与缝隙513之间的耦合馈电。
其中，第一金属片526或者第二金属片527可以作为寄生带线525以实现阻抗匹配的需求。
可选地，第一金属片526和第二金属片527中的一者可以作为金属带线521实现与缝隙513之间的耦合馈电、另一者可以作为寄生带线525以实现阻抗匹配的需求。即第一金属片526和第二金属片527中的一者可以与导电柱523电性连接，以实现与阵列天线的耦合馈电；另一者与金属带线521间隔设置以作为寄生带线525。即第一金属片526和第二金属片527之间不进行直接电性连接，以免影响金属带线521和缝隙513之间的耦合馈电。
请参阅图3、图13和图14，图13是图3实施例中金属带线521的电流示意图，图14是图3实施例中金属壳体51的缝隙513的电场示意图。当溃源53发生信号激励时，金属带线521上会产生如图3和图13所示的电流I，该电流I在金属壳体51上的缝隙513激励起垂直于其长度方向(即第一方向)的电场E(如图14所示)，该电场E在金属壳体51上的缝隙513所产生的等效磁流e方向可以平行于其长度方向(即第一方向)。由此，天线阵列可以看成由多个磁偶极子组成的一维天线阵列，可沿着天线阵列的H面进行波束扫描。可以理解的，可以在金属壳体51上布局沿不同方向排列分布的缝隙513以形成多个波束扫描范围不同的天线阵列，从而可以使得接收或者发射的毫米波信号可以覆盖更大的空间。
本申请实施例提供的天线组件以及电子设备，通过在金属壳体上开设多个缝隙以形成天线阵列，可以减小天线组件在电子设备内部所占用的空间，同时可以有效避免金属壳体对天线阵列辐射带来的阻挡和干扰，从而避免天线增益下降以及方向图畸变的缺陷，进而提升天线阵列的性能。此外，通过在介质基 板上设置与金属壳体呈间隙设置的金属带线，并将该金属带线与溃源电性连接，从而使得天线阵列可以通过金属带线进行耦合馈电以实现毫米波信号的发射或者接收。可以理解的，本申请实施例提供的天线组件以及电子设备，通过将天线阵列和馈电模块剥离，并通过非接触式耦合馈电，可以降低天线组件的整体复杂度。
进一步地，本申请实施例还提供一种电子设备，请参阅图15，图15是本申请电子设备一实施例的通信相关模块的结构组成示意图。该电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑以及可穿戴设备等，本实施例图示以手机为例。该电子设备900的结构可以包括天线组件910、存储器920、输入单元930、显示单元940、传感器950、音频电路960、wifi模块970、处理器980以及电源990等。其中，天线组件910、存储器920、输入单元930、显示单元940、传感器950、音频电路960以及wifi模块970分别与处理器980连接；电源990用于为整个电子设备900提供电能。本领域技术人员可以理解，图13所示的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件设置。
具体而言，其中，天线组件910可用于收发信息或通话过程中信号的接收和发送，可将基站的下行信息接收后，给处理器980处理；也可以将上行的数据发送给基站。存储器920可用于存储软件程序以及模块，处理器980通过运行存储在存储器920的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器920可主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能的应用程序、图像播放功能的应用程序等)等；数据存储区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、通讯录等)等。此外，存储器920可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。关于天线组件相关技术特征，请参阅上述天线组件实施例的相关描述，此处不再进行详细介绍。
输入单元930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机900的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。在一个实施例中，输入单元930可包括触控面板931以及其他输入设备932。触控面板931，也可称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板931上或在触控面板931附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。在一个实施例中，触控面板931可包括触摸测量装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸测量装置测量用户的触摸方位，并测量触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸测量装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器980，并能接收处理器980发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板931。除了触控面板931，输入单元930还可以包括其他输入设备932。在一个实施例中，其他输入设备932可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)等中的一种 或多种。
显示单元940可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元940可包括显示面板941。在一个实施例中，可以采用液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置显示面板941。在一个实施例中，触控面板931可覆盖显示面板941，当触控面板931测量到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器980以确定触摸事件的类型，随后处理器980根据触摸事件的类型在显示面板941上提供相应的视觉输出。虽然在图13中，触控面板931与显示面板941是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板931与显示面板941集成而实现手机的输入和输出功能。
手机700还可包括至少一种传感器950，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。在一个实施例中，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板941的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板941和/或背光。运动传感器可包括加速度传感器，通过加速度传感器可测量各个方向上加速度的大小，静止时可测量出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等。此外，手机还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器等。
音频电路960、扬声器961和传声器962可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路960可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器961，由扬声器961转换为声音信号输出；另一方面，传声器962将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路960接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器980处理后，经阵列天线910可以发送给另一手机，或者将音频数据输出至存储器920以便后续处理。
处理器980是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器920内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器920内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。在一个实施例中，处理器980可包括一个或多个处理单元。在一个实施例中，处理器980可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器980中。
手机900还包括给各个部件供电的电源990(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器980逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
在一个实施例中，手机900还可以包括摄像头、蓝牙模块等。
本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。合适的非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程 ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (20)

  1. 一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：
    金属壳体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；
    介质基板，设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；以及
    馈源，与所述金属带线电性连接；
    其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
  2. 根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述介质基板设有贯穿所述介质基板的通孔，所述通孔内设有导电柱，所述金属带线借由所述导电柱与所述馈源电性连接。
  3. 根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述介质基板背离所述金属壳体的一侧设有金属层，所述通孔贯穿所述金属层；其中，所述通孔包括相连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段贯穿所述介质基板，所述第二孔段贯穿所述金属层，所述第一孔段的孔径小于所述第二孔段的孔径。
  4. 根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，所述导电柱容设于所述第一孔段内并与所述金属带线接触，所述导电柱背离所述金属带线的一端与所述金属层间隔设置。
  5. 根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述缝隙沿第一方向相对设置的两对边之间具有第一间距，所述缝隙沿第二方向相对设置的两对边之间具有第二间距，所述第一间距大于所述第二间距。
  6. 根据权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述金属带线投影于所述金属壳体上的投影沿所述第二方向跨设于与所述金属带线相对应的所述缝隙。
  7. 根据权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述缝隙沿平行于所述第一方向的中心线对称设置。
  8. 根据权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述第一间距不超过所述天线阵列工作频率所对应的半波长。
  9. 根据权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述金属带线包括第一线段、以及设于所述第一线段相对两端的第二线段和第三线段，所述第一线段投影于所述金属壳体上的投影跨设于所述缝隙，所述第二线段和所述第三线段投影于所述金属壳体上的投影位于所述缝隙的相对两侧。
  10. 根据权利要求9所述的天线组件，其特征在于，所述第一线段在所述第一方向上的线宽不超过所述第二线段在所述第一方向上的线宽。
  11. 根据权利要求9所述的天线组件，其特征在于，所述第一线段在所述 第一方向上的线宽小于所述第三线段在所述第一方向上的线宽。
  12. 根据权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括设于所述介质基板上的寄生带线，所述寄生带线与所述金属带线间隔设置。
  13. 根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，相邻两个所述缝隙中心的间距不超过所述天线阵列工作频率所对应的半波长。
  14. 一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：
    金属壳体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；
    介质基板，设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板上设有多个分别一一对应且间隔设置的金属带线以及寄生带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；以及
    馈源，与所述金属带线电性连接；
    其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
  15. 根据权利要求14所述的天线组件，其特征在于，所述介质基板包括层叠设置的第一基板和第二基板，所述第一基板靠近于所述金属壳体，所述第二基板设于所述第一基板背离所述金属壳体的一侧；其中，所述第一基板上设有第一金属片，所述第二基板上设有第二金属片，所述第一金属片和所述第二金属片中的一者为所述金属带线、另一者为所述寄生带线。
  16. 根据权利要求15所述的天线组件，其特征在于，所述介质基板设有贯穿所述第一基板和所述第二基板的通孔，所述通孔内设有导电柱，所述导电柱与所述金属带线接触连接。
  17. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
    金属壳体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个缝隙；
    介质基板，设于所述金属壳体的第二表面的一侧，所述介质基板靠近所述金属壳体的一侧设有多个金属带线；所述金属带线与所述金属壳体之间呈间隙设置，所述金属带线与所述缝隙一一对应设置；以及
    电路板，设有馈源，所述馈源与所述金属带线电性连接；
    其中，所述多个缝隙被配置为用于形成天线阵列，所述天线阵列通过所述金属带线耦合馈电以发射或者接收毫米波信号。
  18. 根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所述金属壳体包括金属后盖，所述电子设备还包括与所述金属后盖相对设置的中板，所述电路板设于所述中板上，所述天线阵列设于所述金属后盖上。
  19. 根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所述金属壳体包括金属边框，所述电子设备还包括与所述金属边框连接的中板，所述电路板设于所述中板上，所述天线阵列设于所述金属边框上。
  20. 根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所述金属壳体包括金属后盖和金属边框，所述电子设备还包括与所述金属边框连接的中板，所述电 路板设于所述中板上；其中，所述天线阵列部分设于所述金属边框上、另一部分设于所述金属后盖上。
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