电子设备的制作方法

1.本技术涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种电子设备。


背景技术：

2.随着无线通讯容量需求与日俱增，走向更高频段来争取可用的频谱资源将不失为一个有效的解决方案，现今5g通讯fr2协定将使用频段提升至毫米波波段，利用大频宽来提升通讯传输速率及容量。然而，将毫米波通讯技术运用至手机等电子设备内将存在一定的挑战，例如传输损耗增加，并且，毫米波天线周围电介质材料容易对电磁波造成较大的反射，进而影响到毫米波天线的辐射性能。同时也难以兼顾到以较小体积的电子设备以容纳现有的电子元器件。


技术实现要素：

3.本技术解决的一个技术问题是如何在保证电子设备具有合理体积的情况下提高电子设备的辐射性能。
4.一种电子设备，包括：
5.外壳，包括遮盖体，所述遮盖体具有在厚度方向上间隔设置且间距非均匀的第一界面和第二界面；
6.载板，具有朝向所述第一界面设置的第三界面；以及
7.天线体，设置在所述第三界面上并产生第一传输波和第二传输波，所述第一传输波从所述第一界面出发并透过所述第二界面形成第一主透射波，同一所述第一传输波在所述第一界面和所述第二界面之间反射后再形成透过所述第二界面的第一子透射波，所述第二传输波从所述第三界面出发并透过所述第一界面形成第二主透射波，同一所述第二传输波在所述第一界面和所述第三界面之间反射后再形成透过所述第一界面的第二子透射波，所述第一主透射波和所述第一子透射波的相位相同，且所述第二主透射波和所述第二子透射波的相位相同。
8.在其中一个实施例中，所述外壳包括相互连接的第一遮盖部和第二遮盖部，所述第二遮盖部的厚度大于所述第一遮盖部的厚度，所述第二遮盖部与所述天线体间隔设置。
9.在其中一个实施例中，所述第二遮盖部在所述载板上的正投影覆盖所述天线体。
10.在其中一个实施例中，同一所述第一传输波在所述第一界面和所述第二界面之间形成多个第一反射波，所述第一反射波从所述第二界面至所述第一界面和从所述第一界面至所述第二界面所产生的相位延迟a分别为180
°
。
11.在其中一个实施例中，所述第一界面和所述第二界面之间的距离为d，所述天线体产生电磁波的频率为f且发射方向与所述第一界面的法向之间的夹角为θ，所述遮盖体的等效相对介电常数为ε，其中a＝2πd/(λg*cosθ)，且λg＝3*108/(f*ε1/2)。
12.在其中一个实施例中，同一所述第二传输波在所述第一界面和所述第三界面之间形成多个第二反射波，所述第二反射波从所述第三界面至所述第一界面和从所述第一界面
至所述第三界面所产生的相位延迟b分别为90
°
。
13.在其中一个实施例中，所述第三界面未被所述天线体覆盖的部分与所述第一界面之间的距离为d，所述天线体产生电磁波的波长为λ0且其发射方向与所述第一界面的法向之间的夹角为θ，其中b＝2πd/(λ0*cosθ)。
14.在其中一个实施例中，所述外壳包括遮盖体，所述第一界面和所述第二界面均位于所述遮盖体上，所述遮盖体所采用的材料包括玻璃。
15.在其中一个实施例中，所述外壳还包括与所述遮盖体连接的后壳，所述后壳具有内表面和外表面，所述内表面与所述第一界面均朝向所述载板设置，所述外表面和所述第二界面均背向所述载板设置，所述内表面和所述第一界面的一部分平齐，或者所述第一界面沿所述外壳的厚度方向相对所述内表面更加远离所述外表面。
16.在其中一个实施例中，所述第二界面沿所述外壳的厚度方向相对所述外表面更加远离所述内表面。
17.在其中一个实施例中，所述载板包括电路板。
18.本技术的一个实施例的一个技术效果是：鉴于第一界面和第二界面之间的间距不均匀，使得外壳为厚度不均的非等厚设计。如此可以在电子设备厚度尺寸恒定而不增大体积并满足其他电子元器件装配的情况下，可以保证第一主透射波和第一子透射波的相位相同，且第二主透射波和第二子透射波的相位相同，从而提高天线体的辐射性能和改善天线辐射场型连波。事实上，假如外壳采用等厚设计而使电子设备体积保持不变，则无法使得上述相位保持相同且为其他电子元器件预留足够的安装空间。假如外壳采用等厚设计使得上述相位相同，则外壳和载板之间的间隙将拉大而增大电子设备的体积。故对于满足上述相位相同和保持电子设备尺寸恒定以具备足够有限安装空间以容纳其他电子元器件这两个条件，等厚设计的外壳无法同时满足，其中一个条件的实现都是以牺牲另外一个条件为代价的。
附图说明
19.图1为一实施例提供的电子设备的平面结构示意图；
20.图2为图1所示电子设备的c-c剖面结构示意图；
21.图3为图1所示电子设备中电磁波在第一界面和第二界面之间的反射和穿透示意图；
22.图4为图1所示电子设备中电磁波在第一界面和第三界面之间的反射和穿透示意图；
23.图5为图1所示电子设备中天线体的3d辐射场型仿真示意图；
24.图6为传统电子设备中天线体的3d辐射场型仿真示意图。
具体实施方式
25.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.参阅图1和图2，本技术所提供的一种电子设备10可以为智能手机等，该电子设备10包括外壳100、天线体200、载板300和摄像头600。载板300可以采用电路板310，电路板310和天线体200用于收容在外壳100所围成的腔体之内，外壳100包括遮盖体110，遮盖体110所采用的材质包括玻璃，例如遮盖体110可以为全部采用玻璃材料制成的玻璃遮盖体，摄像头600设置在该遮盖体110上，该摄像头600可以为智能手机的后置摄像头。外壳100除却遮盖体110的其它部分可以采用铝合金和钛合金等合金材料制成，也可以采用陶瓷等非金属材料制成。
28.参阅图1、图2和图3，在一些实施例中，遮盖体110具有朝向相反的第一界面111和第二界面112，第一界面111和第二界面112实际为遮盖体110厚度方向上的两个端面，第一界面111相对第二界面112更加靠近电路板310，即第一界面111朝向电路板310设置。遮盖体110的厚度不均匀，该厚度为第一界面111相对第二界面112之间的间距，即遮盖体110并非等厚设计。例如遮盖体110包括第一遮盖部113和第二遮盖部114，第二遮盖部114的厚度大于第一遮盖部113的厚度，且第二遮盖部114沿自身厚度方向上的正投影能够覆盖全部天线体200。第二遮盖部114的长度可以为6.6mm左右，第二遮盖部114的宽度可以为5.1mm左右，第二遮盖部114的厚度可以为0.95mm左右。第一遮盖部113的厚度可以为0.6mm左右。显然，第一遮盖部113和第二遮盖部114两者朝向电路板310的表面构成第一界面111，第一遮盖部113和第二遮盖部114两者背向电路板310的表面构成第二界面112。
29.通过使得第一遮盖部113的厚度小于第二遮盖部114的厚度，可以使得第一遮盖部113和电路板310之间具有较大的间隔空间，该间隔空间为电子设备10内其它零部件的安装提供了足够的空间，使得其它零部件充分利用该间隔空间，避免占用间隔空间之外的安装空间，继而在一定程度上可以使得电子设备10在结构上更加紧凑，并减少电子设备10的体积，实现电子设备10的小型化设计。遮盖体110的等效相对介电常数为可以记为ε。天线体200与第二遮盖部114之间的间距可以为0.5mm左右，天线体200与第二遮盖部114之间存在间隔空隙，该间隔空隙内不填充任何物质，即该间隔空隙内填充的物质为空气。在其他实施例中，天线体200与第二遮盖部114之间的间距内可以填充电介质材料等。
30.在一些实施例中，电路板310包括金属布线层，该金属布线层朝向遮盖体110设置，该金属布线层具有第三界面311，该第三界面311朝向第一界面111设置。天线体200设置在该第三界面311上，例如天线体200可以直接贴附在该第三界面311上，也可以在第三界面311上开设凹槽，并使天线体200与该凹槽配合，换言之，天线体200嵌设在电路板310上。天线体200所辐射的电磁波为毫米波，故该天线体200可以用于5g信号的接收和发送。
31.天线体200所发射的电磁波的发射方向与第一界面111法向之间的夹角为θ，该电磁波透过第一界面111后将形成从第一界面111发射至第二界面112的第一传输波400，该第一传输波400的一部分在遮盖体110内经过反射之前而穿透第二界面112以形成第一主透射波410，该第一主透射波410实质为天线体200辐射至整个电子设备10之外的电磁波。当第一传输波400抵达至第二界面112时，第一传输波400的一部分能量将穿透第二界面112以形成
辐射至整个电子设备10之外的第一主透射波410，第一传输波400的另一部分能量在第二界面112上将产生反射以形成从第二界面112发射至第一界面111的第一个第一反射波430，该第一个第一反射波430在第一界面111上将产生从第一界面111发射至第二界面112的第二个第一反射波430。该第二个第一反射波430的一部分能量将穿透第二界面112以形成辐射至整个电子设备10之外的第一个第一子透射波420，同时，该第二个第一反射波430的一部分能量将在第二界面112上产生反射以形成从第二界面112发射至第一界面111的第三个第一反射波430。第三个第一反射波430将在第一界面111上反射而产生从第一界面111发射至第二界面112的第四个第一反射波430，该第四个第一反射波430的一部分能量将穿透第二界面112以形成辐射至整个电子设备10之外的第二个第一子透射波420，同时，该第四个第一反射波430的一部分能量将在第二界面112上产生反射以形成从第二界面112发射至第一界面111的第五个第一反射波430。按照上述的传输规律，还可以形成另外的第一子透射波420和第一反射波430，因此，第一反射波430和第一子透射波420的数量为多个。
32.第一传输波400与第一个第一反射波430是相邻的，该第一个第一反射波430从第二界面112抵达至第一界面111所产生的相位延迟a为180
°
，第二个第一反射波430从第一界面111抵达至第二界面112所产生的相位延迟a也为180
°
，第三个第一反射波430从第二界面112抵达至第一界面111所产生的相位延迟a为180
°
，第四个第一反射波430从第一界面111抵达至第二界面112所产生的相位延迟a也为180
°
。故第一反射波430从第二界面112抵达至第一界面111和从第一界面111抵达至第二界面112所产生的相位延迟a分别为180
°
。因此，第一主透射波410与第一个第一子透射波420之间间隔两个第一反射波430而产生360
°
的相位延迟，即相差360
°
的相位，如此可以保证第一主透射波410与第一个第一子透射波420之间的相位相同。并且，任意相邻两个第一子透射波420之间同样间隔两个第一反射波430而产生360
°
的相位延迟，即相差360
°
的相位，如此可以保证任意相邻两个第一子透射波420之间的相位相同。并可以进一步得出第一主透射波410和第一子透射波420之间的相位差为360
°
的整数倍。
33.鉴于第一主透射波410和第一子透射波420之间的相位差为360
°
的整数倍，即第一主透射波410和第一子透射波420的相位是相同的。故第一主透射波410和第一子透射波420透射在电子设备10之外的过程中，相互之间会产生建设者性的正向干涉，从而提高电磁波的穿透性能，天线体200辐射至电子设备10之外的电磁波的能量增大以提高辐射性能。防止第一主透射波410和第一子透射波420两者因相位不同而产生负向干涉，继而避免天线体200辐射至电子设备10之外的电磁波因负向干涉而产生能量损失以削弱电磁波的穿透性能和辐射性能。
34.在一些实施例中，第一界面111和第二界面112两者之间的距离的d，该距离d可以理解为遮盖体110的厚度。天线体200产生电磁波的发射方向与第一界面111的法向之间的夹角为θ，鉴于遮盖体110的等效相对介电常数为可以记为ε，上述相位差a可以通过如下公式计算：a＝2πd/(λg*cosθ)，λg＝3*108/(f*ε1/2)，其中f为天线体200所发射的电磁波的频率。因此，一方面可以通过合理设置d的值来确定a的值，即改变遮盖体110的厚度以满足相位差a为180
°
，换言之，可以从遮盖体110的结构上入手以确定相位差a的值。另一方面也可以通过合理设置ε的值，即改变遮盖体110的等效相对介电常数以满足相位差a为180
°
，换言之，可以从遮盖体110的材质入手以确定相位差a的值。
35.参阅图1、图2和图4，天线体200所发射的电磁波的发射方向与第一界面111法向之间的夹角为θ，该电磁波经第一界面111和第三界面311反射后可以形成从第三界面311发射至第一界面111的第二传输波500，该第二传输波500的一部分在第一界面111和第三界面311之间反射之前而穿透第一界面111以形成第二主透射波510，该第二主透射波510实质为天线体200辐射至遮盖体110之内的电磁波。当第二传输波500抵达至第一界面111时，第二传输波500一部分能量将穿透第一界面111以形成辐射至遮盖体110之内的第二主透射波510，第二传输波500的另一部分能量在第一界面111上将产生反射以形成从第一界面111发射至第三界面311的第一个第二反射波530，该第一个第二反射波530在第三界面311上将产生从第三界面311发射至第一界面111的第二个第二反射波530。该第二个第二反射波530的一部分能量将穿透第一界面111以形成辐射至遮盖体110之内的第一个第二子透射波520，同时，该第二个第二反射波530的一部分能量将在第一界面111上产生反射以形成从第一界面111发射至第三界面311的第三个第二反射波530。第三个第二反射波530将在第三界面311上反射而产生从第三界面311发射至第一界面111的第四个第二反射波530，该第四个第二反射波530的一部分能量将穿透第一界面111以形成辐射至整个遮盖体110之内的第二个第二子透射波520，同时，该第四个第二反射波530的一部分能量将在第一界面111上产生反射以形成从第一界面111发射至第三界面311的第五个第二反射波530。按照上述的传输规律，还可以形成另外的第二子透射波520和第二反射波530，因此，第二反射波530和第二子透射波520的数量为多个。
36.第二传输波500与第一个第二反射波530是相邻的，该第一个第二反射波530从第一界面111抵达至第三界面311所产生的相位延迟b为90
°
，该第二个第二反射波530从第三界面311抵达至第一界面111所产生的相位延迟b也为90
°
，该第三个第二反射波530从第一界面111抵达至第三界面311所产生的相位延迟b为90
°
，该第四个第二反射波530从第三界面311抵达至第一界面111所产生的相位延迟b也为90
°
。依此类推，故第二反射波530从第三界面311抵达至第一界面111和从第一界面111抵达至第三界面311所产生的相位延迟b分别为90
°
。因此，第二主透射波510与第一个第二子透射波520之间间隔两个第二反射波530，同时，鉴于第三界面311为金属布线层的表面，即第三界面311为金属表面，电磁波经金属反射后将产生180
°
的相位差，即第一个第二反射波530在该第三界面311上反射后形成第二个第二反射波530的过程中将也产生180
°
的相位延迟，故第二主透射波510与第一个第二子透射波520之间产生90
°
*2 180
°
＝360
°
的相位延迟，即相差360
°
的相位，如此可以保证第二主透射波510与第一个第二子透射波520之间的相位相同。并且，任意相邻两个第二子透射波520之间同样间隔两个第二反射波530，第二反射波530在第三界面311的反射过程中将产生180
°
的相位延迟，故任意相邻两个第二子透射波520之间也产生90
°
*2 180
°
＝360
°
的相位延迟，即相差360
°
的相位，如此可以保证任意相邻两个第二子透射波520之间的相位相同。并可以进一步得出第二主透射波510和第二子透射波520之间的相位差为360
°
的整数倍。
37.鉴于第二主透射波510和第二子透射波520之间的相位差为360
°
的整数倍，即第二主透射波510和第二子透射波520的相位是相同的。故第二主透射波510和第二子透射波520透射至遮盖体110之内的过程中，相互之间会产生建设性的正向干涉，从而提高天线体200辐射至遮盖体110之内的电磁波的能量以提高辐射性能，进而使得天线辐射场型连波得到大幅改善。防止第二主透射波510和第二子透射波520透两者因相位不同而产生负向干涉，
继而避免天线体200辐射至遮盖体110之内的电磁波因负向干涉而影响天线辐射场型连波的改善。
38.在一些实施例中，第一界面111和第三界面311未被天线体200覆盖的部分之间的距离为d，天线体200产生电磁波的发射方向与第一界面111的法向之间的夹角为θ，电磁波的波长为λ0，上述相位差b可以通过如下公式计算：b＝2πd/(λ0*cosθ)。因此，可以通过合理设置遮盖体110的厚度d以改变上述d的值，如此可以使得d的值满足相位差b为90
°
。d的值通常为0.6mm左右。
39.因此，在电子设备厚度尺寸恒定而不增大体积并满足其他电子元器件装配的情况下，为了提高天线体200的辐射性能和改善天线辐射场型连波，必须保证第一主透射波410和第一子透射波420的相位相同，且第二主透射波510和第二子透射波520的相位相同。此时，将遮盖体110采用不等厚设计即可满足上述要求。事实上，假如电子设备体积不变而遮盖体110采用等厚设计的模式，则无法使得上述两个公式a＝2πd/(λg*cosθ)和b＝2πd/(λ0*cosθ)同时成立，且其他电子元器件将并未预留有足够的安装空间。假如遮盖体110采用等厚设计的模式而使两个公式a＝2πd/(λg*cosθ)和b＝2πd/(λ0*cosθ)成立，则遮盖体110和电路板310之间的距离将拉大而增大电子设备的体积。故满足上述两个公式成立和保持电子设备体积不变两个条件无法同时实现，其中一个条件的实现都是以牺牲另外一个条件为代价的。而将遮盖体110采用不等厚设计，可以使得上述两个公式成立且保持电子设备10体积恒定。
40.在一些实施例中，外壳100还包括后壳120、中框130和面盖140，面盖140与后壳120沿电子设备10的厚度方向间隔设置，中框130连接在后壳120和面盖140之间。中框130可以与后壳120一体化设置。面盖140可以与显示模组(图未示)结合设置。电路板310位于后壳120和面盖140之间间隔的空间内，遮盖体310与后壳120连接，后壳120具有内表面121和外表面122，内表面121和第一界面111均朝向电路板310设置，外表面122和第二界面112均背向电路板310设置，内表面121与第一界面111位于第一遮盖部113上的部分平齐。或者，第一界面111沿外壳100的厚度方向相对内表面121更加远离外表面122，换言之，第一界面111相对内表面121凸出设置。如此既可以在电子设备10有限体积所确定的有限安装空间内保证上述d的值满足第二主透射波510和第二子透射波520相位相同的要求，也可以使得整个遮盖体110具有足够的结构强度。第二界面112沿外壳100的厚度方向相对外表面122更加远离内表面121，一方面可以在电子设备10有限体积内确保上述d的值满足第一主透射波410和第一子透射波420相位相同的要求，另一方面也使得整个遮盖体110具有足够的结构强度。
41.假如采用在外壳100内设置透波结构以提高天线体200辐射性能的模式，该模式的透波结构一方面会占用外壳100内的空间，从而挤压电子设备10其它零部件的安装空间，如此会改变电子设备10内各个零部件的堆叠结构，也会增大电子设备10的总体积和总重量，不利于电子设备10的轻薄化设计。同时，透波结构会增加电子设备10的组装工序，从而增大电子设备10的组装难度，并且，透波结构本身的增设也会提高电子设备10的制造成本。再者，透波结构仅改善电磁波透过外壳100的透过率，该透过率可以理解为“毛透过率”。
42.而上述实施例的电子设备10无需设置额外部件，只需对遮盖体110的结构(厚度)或材质进行改变，即可提高整个天线体200的辐射性能。同时避免设置额外部件以增加电子设备10的组装难度和制造成本，以防止电子设备10的体积和重量过大，即可以在轻薄化设
置的基础上降低电子设备10的制造成本。事实上，天线体200与用于设置摄像头600的遮盖体110相对应，该天线可以类似为“透镜天线”的结构，如此可以使得天线体200和其它零部件合理利用遮盖体110附件的安装空间，确保电子设备10具有较小的体积。值得一提的是，上述实施例的电子设备10可以防止已透过遮盖体110的第一主透射波410和第二子透射波420之间因干涉而产生能量损耗，从而增大电磁波的“净透过率”以提高辐射性能。
43.通过仿真实验分析，参阅图5，上述实施例中电子设备10的天线体200的3d辐射场型相对更为圆润饱满，整体能量分布较为均匀且集中，故天线体200所产生电磁波的传输性能有很大的提升，参阅图6，传统电子设备10的天线体200的3d辐射场型呈现凹凸不平的粗糙状，从而影响3d辐射场型和电磁波的传输性能。
44.以上所述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。
45.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。