三星折叠屏黑科技！这项天线专利让卫星通信信号 “向上聚焦”，无地面网络也能连

在偏远地区、灾害现场等地面网络瘫痪的场景中，卫星通信成了关键的救命通道。但可折叠电子设备的痛点很明显：折叠状态下壳体结构会干扰天线辐射，且卫星位于设备上方，需要天线具备强 “向上方向性” 才能保证通信质量。

三星最新公开的 “包括天线的电子设备” 专利（公开号：CN121336319A），给出了低成本且高效的解决方案 —— 通过 “开关控制 + 分段式框架” 设计，让天线电流灵活转向设备顶部，大幅提升向上辐射效率，完美适配卫星通信需求。

今天就结合专利图示，拆解这项折叠屏设备的通信升级方案。

一、三大核心创新点：用结构巧思替代复杂天线

这项专利的核心是 “不新增额外天线，利用设备自身框架实现辐射优化”，创新点可概括为三点，每一点都直击痛点：

1. 开关可控的接地连接：让电流 “集中到顶部”

这是专利最核心的设计 —— 通过第一开关电路控制第二框架与 PCB 接地部分的连接状态，从而改变电流流动方向：

• 第一状态（开关断开）：第二框架与接地部分电隔离，电流沿平行于折叠轴的方向流动，集中在设备侧边，向上方向性弱；
• 第二状态（开关闭合）：第二框架与接地部分电连接，电流沿垂直于折叠轴的方向流动，集中在设备顶部（第一周边 / 第四周边），向上方向性显著增强。

实测数据显示，切换到第二状态后，设备上半球增益（UHIS）提升 1.4dBi，总辐射效率提升 0.78dB，卫星通信性能直接升级。

2. 分段式框架设计：折叠时 “不干扰、强辐射”

可折叠设备的两大壳体框架采用 “导电部分 + 非导电部分” 的分段结构，且折叠状态下精准对准：

• 第一框架（左壳）：包含第一导电部分（卫星通信天线辐射器）和第二导电部分（传统网络天线），中间用非导电部分间隔；
• 第二框架（右壳）：包含第三导电部分和第四导电部分，与第一框架的导电 / 非导电部分一一对应，折叠时完全对准。

这种设计能减少折叠状态下两框架间的电磁干扰，同时第四导电部分长度≥第一导电部分，更易控制电流流动，进一步优化辐射图案。

3. 无源组件灵活适配：按需调整辐射特性

第一开关电路还集成了多个无源组件（电感、电容），处理器可根据通信场景动态切换：

• 不同参数的无源组件对应不同辐射图案，比如通过切换电容 / 电感值，调整天线谐振频率、波束方向；
• 搭配第二开关电路（连接第三导电部分与无源组件），还能实现频率特性微调，适配卫星通信频带（如 1.6GHz）和其他通信频段。

二、核心图示拆解：6 幅图看懂电流转向与辐射优化

专利的 27 幅附图层层递进，以下聚焦最关键的 6 幅图，从结构、电流、辐射三个维度拆解技术逻辑：

专利图 2 由图 2a（展开状态）、图 2b（折叠状态）和图 2c（分解图）三部分组成，是理解整个可折叠电子设备硬件布局的基础 —— 它直观展示了设备的外部形态、折叠机制和内部核心组件，为后续天线辐射优化、卫星通信功能提供了结构支撑。

【图 2a：展开状态示意图】—— 设备的 “全形态展示”

核心组件及位置（对应专利标注）

• 101（电子设备主体）
  ：整体可折叠终端，对应专利中的可折叠手机 / 平板；
• 210（第一壳体）
  ：左侧壳体，包括第一表面 211（正面）、第二表面 212（背面）、第一侧表面 213（侧边），内部容纳第一印刷电路板等组件；
• 220（第二壳体）
  ：右侧壳体，与第一壳体结构对称，包括第三表面 221（正面）、第四表面 222（背面）、第二侧表面 223（侧边）；
• 230（显示器）
  ：跨铰链的柔性显示器，分为三部分：
• 231（第一显示区域）：覆盖第一壳体正面；
• 232（第二显示区域）：覆盖第二壳体正面；
• 233（第三显示区域）：位于两壳体之间，对应铰链位置，折叠时弯曲；
• 240（相机组件）
• 241（第一相机）：位于第一壳体背面（第二表面 212），通过开口 241a 暴露；
• 242（第二相机）：位于第二壳体背面（第四表面 222），通过开口 242a 暴露，对应专利中的 “子显示面板 235 下方”；
• 243（第三相机）：位于第一壳体正面（第一显示区域 231），可为穿孔相机或屏下相机；
• d1/d2（方向标识）
  ：d1 为电子设备纵向方向，d2 为横向方向，折叠轴沿 d1 延伸（专利后续图 3 明确折叠轴 f 平行于 d1）；
• 225（导电部分）/226（非导电部分）
  ：第一 / 第二框架的分段结构（后续图 3 详细展开），此处为外部可见的侧边分段。

关键逻辑

• 展开状态下，显示器 230 形成完整视觉区域，三部分无缝衔接；
• 第一 / 第二壳体的侧表面 213/223 为后续 “分段式框架”（含第一导电部分 311、第四导电部分 332 等天线辐射器）提供安装空间；
• 相机组件的布局避开天线辐射区域，减少对卫星通信信号的干扰（专利 [0062] 段提及相机与显示器区域的位置关系）。

【图 2b：折叠状态示意图】—— 设备的 “折叠形态与核心间隙”

核心组件及变化（对比图 2a）

• 壳体关系
  ：第一壳体 210 的第一表面 211 与第二壳体 220 的第三表面 221 彼此面对（专利 [0063] 段描述 “折叠状态下两壳体重叠”）；
• 铰链盖 251
  ：折叠后，铰链结构的铰链盖 251 通过两壳体之间的空间暴露于外部（专利 [0066] 段说明）；
• 子显示面板 235
  ：位于第二壳体背面（第四表面 222），折叠状态下仍可显示信息，不影响相机 242 的使用；
• 导电 / 非导电部分对准
  ：第一壳体的导电部分 225 与第二壳体的导电部分 225 面对，非导电部分 226 彼此对准（专利 [0093] 段强调 “折叠状态下分段结构对称”，减少电磁干扰）。

关键逻辑

• 折叠状态是卫星通信的核心场景之一，图 2b 展示的 “两壳体面对关系” 直接决定后续第一导电部分 311 与第三导电部分 331、第二导电部分 312 与第四导电部分 332 的对准，为天线辐射优化奠定结构基础；
• 铰链盖的暴露不影响内部组件（如柔性 PCB、天线）的连接，保证折叠时电路导通。

【图 2c：分解图】—— 设备的 “内部组件布局”

核心组件及功能（对应专利 [0071]-[0074] 段描述）

• 230（显示器）
  ：最外层的柔性显示组件，含窗口（超薄玻璃 / 聚酰亚胺材质，专利 [0058] 段）；
• 261（第一印刷电路板）
  ：位于第一壳体 210，承载处理器、无线通信电路等核心电子部件；
• 262（第二印刷电路板）
  ：位于第二壳体 220，含接地部分 G（后续第一开关电路 350 连接的关键）；
• 263（柔性印刷电路板）
  ：连接第一 PCB 261 与第二 PCB 262，保证折叠时电路连续性（专利 [0072] 段）；
• 264（电池）
  ：提供电力，布局避开天线辐射区域（第一 / 第二框架的导电部分）；
• 265（天线）
  ：包括 NFC 天线、MST 天线等，为近距离通信或无线充电服务（专利 [0074] 段）；
• 250（铰链结构）
  ：含铰链盖 251、第一铰链板 252、第二铰链板 253、铰链模块 254，实现两壳体绕折叠轴 f 旋转（专利 [0067]-[0068] 段）；
• 216（第一盖）/228（第二盖）
  ：分别覆盖第一壳体背面 212、第二壳体背面 222，保护内部组件。

关键逻辑

• 分解图揭示了 “外部结构 - 内部电路 - 能源供应” 的层级关系：天线（265）、PCB（261/262）、铰链结构（250）的布局互不冲突，为后续第一开关电路 350、分段式框架的安装提供空间；
• 柔性 PCB 263 的存在是可折叠通信的关键，确保折叠时接地部分 G 与第二框架的电连接可通过开关电路灵活控制（专利 [0098] 段提及第二 PCB 的接地部分功能）。

【图 3a/3b：展开 / 折叠状态的核心结构】—— 天线辐射的 “硬件基础”

专利图 3a/3b展示设备的框架分段结构、开关电路与各组件的连接关系，是理解技术原理的基础。

核心组件及功能

• 210（第一壳体）
  ：左壳，含第一框架 310，分为第一导电部分 311（卫星通信辐射器）、第二导电部分 312（传统网络辐射器）；
• 220（第二壳体）
  ：右壳，含第二框架 330，分为第三导电部分 331、第四导电部分 332（与接地部分配合控电流）；
• 350（第一开关电路）
  ：核心控制单元，连接第四导电部分 332 与 PCB 接地部分 G；
• 370（第二开关电路）
  ：辅助调整单元，连接第三导电部分 331 与无源组件 380；
• 262（PCB）
  ：位于第二壳体，提供接地部分 G，支撑电子组件；
• 250（铰链结构）
  ：让两壳体围绕折叠轴 f 旋转，切换展开 / 折叠状态。

关键逻辑

第一导电部分 311 是卫星通信的核心辐射器，第四导电部分 332 通过开关电路与接地连接，是控制电流方向的关键；折叠状态下，311 与 331、312 与 332 精准对准，减少干扰。

【图 4a/4b：不同开关状态的电流流动】—— 向上聚焦的 “核心原理”

专利图 4a/4b直观对比两种开关状态下的电流路径，解释为何闭合开关能提升向上方向性。

电流路径解析

• 图 4a（开关断开，第一状态）
  ：电流沿平行于折叠轴 f（y 轴）的方向流动，集中在第一框架的第三周边 310c 和第二框架的第六周边 330c（设备侧边），辐射方向分散，向上增益低；
• 图 4b（开关闭合，第二状态）
  ：电流沿垂直于折叠轴 f（x 轴）的方向流动，集中在设备顶部（第一周边 310a、第四周边 330a），辐射能量向卫星方向聚焦，向上方向性大幅提升。

关键结论

开关闭合后，电流从 “侧边集中” 转为 “顶部集中”，完美适配卫星位于设备上方的通信场景，这是向上增益提升的核心原因。

【图 5a/5b：辐射特性热图对比】—— 技术效果的 “直观验证”

图 5a/5b用热图量化两种状态的辐射差异，验证向上方向性的提升效果。

热图解读（y 轴为极角，0° 为顶部，90° 为中部，180° 为底部）

• 图 5a（第一状态）
  ：上半球（0°-90°）辐射增益约 - 7.4dBi，能量分散，顶部无明显聚焦；
• 图 5b（第二状态）
  ：上半球增益提升至 - 6.0dBi，顶部区域（0° 附近）呈现强辐射热点，向上方向性显著增强。

关键数据

数据证明，仅通过开关控制，就能实现上增益 1.4dBi 的提升，卫星通信可靠性大幅提高。

【图 6a/6b：无源组件与辐射图案调整】—— 适配多场景的 “灵活优化”

图 6a/6b展示通过切换无源组件，实现辐射图案的精准微调，适配不同通信需求。

组件与逻辑解析

• 图 6a（第一开关电路细节）
  ：开关电路 350 连接 7 个不同参数的无源组件（361-367），涵盖电容（0.5pF-100pF）和电感（2.7nH-8.2nH）；
• 图 6b（辐射图案变化）
  ：不同无源组件对应不同辐射图案，例如连接 3nH 电感时，顶部主瓣增益最高；连接 100pF 电容时，辐射方向更集中。

关键逻辑

处理器可根据卫星位置、通信频带动态选择无源组件，让辐射图案始终对准卫星，即使设备轻微晃动也能保持稳定通信。

三、核心权利要求：明确专利保护核心

专利的 15 项权利要求围绕 “设备结构 + 控制逻辑” 展开，核心保护点可概括为 5 点：

1. 设备组成保护

电子设备必须包含：分段式第一 / 第二框架（含至少两组导电部分）、PCB（带接地部分）、第一开关电路、无线通信电路，且第二壳体可围绕折叠轴旋转。

2. 开关控制逻辑保护

处理器需基于 “向上方向性” 控制第一开关电路：通信时选择第二框架与接地连接 / 隔离中，向上方向性更高的状态。

3. 框架结构保护

• 折叠状态下，第一框架的导电 / 非导电部分与第二框架的对应部分对准；
• 第四导电部分长度≥第一导电部分长度，确保电流可控性。

4. 频带适配保护

指定频带包含卫星通信频带（如 1.6GHz），无线通信电路可通过第一导电部分收发卫星信号。

5. 无源组件与第二开关保护

第一开关电路可连接至少一个无源组件，第二开关电路可连接第三导电部分与无源组件，用于调整频率特性。

四、应用价值：折叠屏设备的 “卫星通信标配”

这项专利的实用价值极强，完美适配 6G 时代的通信需求：

• 低成本高收益
  ：无需新增额外天线，利用壳体框架做导电部分，不占用设备内部空间，降低硬件成本；
• 全场景适配
  ：折叠 / 展开状态均能通过开关调整电流方向，适配用户手持、放置等不同使用场景；
• 无地面网络可用
  ：在偏远地区、灾害现场等地面网络瘫痪场景中，卫星通信性能稳定，可用于紧急呼叫、数据传输；
• 6G 延伸潜力
  ：可适配未来 6G 的通感一体化场景，为卫星互联网、车联网等提供稳定的上行链路。
• 总结

从 “被动接受信号” 到 “主动聚焦卫星”，三星这项专利用结构巧思解决了折叠屏设备的卫星通信痛点。未来，当折叠手机、折叠平板搭载这项技术，无论身处何地，都能通过卫星与外界保持连接 —— 这或许就是 6G 时代 “万物互联” 的基础形态。

END