專利名稱：多部分分布式天線排列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及天線排列。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，天線排列包括印刷線路板(PWB)是很常見的，在該PWB上安裝有天線元件以及相連接的射頻部件，使得能夠使用天線元件進行接收和/或發(fā)射。天線元件和射頻部件可以占據(jù)與PWB相鄰的大量體積。這一限制可能影響可以將 哪些其他部件定位在PWB上或其附近，以及由此可能影響無線電通信裝置的功能。因此，期望提供改進的天線排列。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，提供了一種多部分分布式天線排列，包括天線排 列，作為第一部分；以及半導體芯片，作為第二部分，其與第一部分電化分隔，其中半導體芯 片包括集成射頻電路和用于將集成射頻電路與天線元件無線耦合的無線耦合元件。將射頻部件集成在半導體芯片內(nèi)節(jié)省了空間，而第一部分和第二部分之間的電磁 耦合在對這些部分進行定位方面提供了更大的設(shè)計自由度。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，提供了一種半導體芯片，包括集成射頻電路和配置 用于將集成射頻電路與片外天線元件電磁耦合的耦合元件。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，提供了一種天線排列，包括芯片；片外天線元件； 片載射頻電路；和片載耦合元件，用于將片載射頻電路與片外天線元件無線耦合。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，提供了一種制造無線電通信裝置的方法，包括在半 導體芯片附近定位天線元件，其中半導體芯片包括射頻電路和用于將射頻電路與天線元件 無線耦合的耦合元件。天線元件可以與無線電通信裝置的外殼集成在一起，并且可以通過 組裝該外殼來定位天線元件。


為了更好地理解本發(fā)明的各種實施方式，現(xiàn)在僅通過示例的方式來參考附圖，其 中圖1、圖2和圖3示意性地示出了多部分分布式天線排列10，其包括作為第一部分 的天線元件和作為第二部分的半導體芯片；圖4示意性地示出了用于該分布式天線排列的可能插入損耗(Sll)曲線圖；圖5示意性地示出了用于與天線元件耦合的螺旋形導體；以及圖6示意性地示出了包括分布式天線排列的無線電通信裝置。
具體實施例方式圖1、圖2和圖3示意性地示出了多部分分布式天線排列10，其包括作為分離的第一部分的天線元件2;和作為分離的第二部分的半導體芯片4，其通過間隙14與第一部分電化(galvanically)分隔。電化分隔的意思是天線元件2和半導體芯片4并不由提供攜 帶電流通路的信號的連接來進行連接。它們可以由例如可以是氣隙或居間材料的電介質(zhì)分 隔。在某些實施方式中，天線元件2和半導體芯片4可以“電化隔離”。電化隔絕的意思是 天線元件2和半導體芯片4并不由提供直流電流通路的連接來連接。半導體芯片4可以包括襯底，諸如單片半導體襯底。該襯底可以是絕緣體上硅。術(shù)語“片載”將用于描述位于襯底中或襯底上的部件。術(shù)語“集成在芯片上”將用 于描述在半導體芯片制造期間集成在襯底中或襯底上的部件，這與在制造之后附接于半導 體芯片的部件形成對比。術(shù)語“片外”將用于描述物理上與襯底分隔的部件。半導體芯片4包括連接至片載導體8的片載射頻電路6。導體8被配置用于將集 成射頻電路6與片外天線元件2電磁耦合12。天線元件2可以是片外的、唯一的射頻部件。導體8操作為對片外天線元件2的寄生饋電(feed)。導體8可以具有如圖5所示 的螺旋形狀。片外天線可以例如被配置為偶極帶或貼片。射頻電路6集成在芯片上。根據(jù)實現(xiàn)，導體8可以位于芯片上，或者可以集成在芯 片上。當導體8集成在芯片上時，其操作為耦合元件，該耦合元件被配置用于將集成射 頻電路6與片外天線元件2電磁耦合12。當導體8位于芯片上時，集成在芯片上的節(jié)點9用于與導體8電化連接。節(jié)點9 操作為耦合元件，該耦合元件被配置用于使用導體8來將集成射頻電路6與片外天線元件 2電磁耦合12。集成射頻電路6包括放大電路16、18。如果射頻電路6操作為接收器，則其可以在 接收器電路(Rx)中包括低噪聲放大器16。如果射頻電路6操作為發(fā)射器，則其可以在發(fā)射 器電路(Tx)中包括低功率放大器18。射頻電路可以包括一個接收器電路(Rx)，如圖1和 圖2所示，或者可以包括不止一個接收器電路(Rxl，Rx2)，如圖3所示。射頻電路可以包括 一個發(fā)射器電路(Tx)，如圖2和圖3所示，或者可以包括不止一個發(fā)射器電路(未示出)。圖4示意性地示出了具有操作頻帶22的天線排列10的可能的插入損耗(Sll)曲 線圖20。根據(jù)天線排列10的設(shè)計，其可以具有不止一個操作頻帶。然而，只示出了一個頻帶。該附圖具有第一曲線24，其代表在片外天線元件2如圖1至圖3所示那樣出現(xiàn)時， 天線排列的插入損耗。天線排列10具有與可操作頻帶相符的操作帶寬。天線排列在此頻 帶處足以有效地操作為接收器和/或發(fā)射器。該頻帶可以例如覆蓋以下一個或多個頻帶AM無線電(0. 535-1. 705MHz) ；FM無線 電(76-108MHz)；藍牙(2400-2483. 5MHz) ；WLAN(2400-2483. 5MHz) ；HLAN(5150_5850MHz)； GPS (1570. 42-1580. 42MHz) ；US-GSM 850 (824_894MHz) ；EGSM 900 (880_960MHz) ；EU-ffCDMA 900(880-960MHz) ；PCN/DCS 1800 (1710_1880ΜΗζ) ；US-WCDMA 1900 (1850_1990ΜΗζ)； WCDMA2100(Tx :1920-1980ΜΗζ Rx :2110-2180ΜΗζ) ；PCS 1900 (1850-1990ΜΗζ)；較 低 UWB(3100-4900MHz)；較高 UffB(6000-10600MHz) ；DVB-H (470-702MHz) ；DVB-H US (1670-1675MHz) ；DRM(0. 15_30MHz) ；WiMax(2300_2400MHz，2305_2360MHz， 2496-2690MHz,3300-3400MHz,3400-3800MHz,5250-5875MHz) ；DAB(174. 928-239. 2MHz,1452.96-1490.62MHz) ；RFID LF (0. 125-0. 134MHz) ；RFID HF(13. 56-13. 56MHz) ；RFID UHF(433MHz，865_956MHz，2450MHz).該附圖具有第二曲線26，其代表在移除片外天線元件2時，天線排列的插入損耗。 所得到的結(jié)構(gòu)并不具有與可操作頻帶相符的操作帶寬。該結(jié)構(gòu)在此頻帶22處并不足以有 效地操作為接收器和/或發(fā)射器。導體8與天線元件2的緊密相鄰使得導體8能夠在頻帶 22處操作為對寄生天線元件2的有效電磁(寄生)無線饋電12。在天線元件2與導體8 經(jīng)由諸如空氣的電介質(zhì)(而不是電化連接)相耦合的意義上來說，饋電12是“無線的”。在 沒有寄生天線元件2的情況下，導體6本身不能在期待的頻帶22處操作為天線。 寄生天線元件2提高了效率。在不具有寄生天線元件2的情況下，頻帶22中的效 率可以小于5%，而在具有寄生天線元件2的情況下，頻帶22中的效率可以大于60%，即， 效率超出十倍還多。導體8可以是片載諧振電路的一部分。諧振電路定義導體8與寬帶天線元件2之 間的耦合頻率。如果在天線2處存在大的帶寬(帶寬 IGHz到6GHz)，則通過改變諧振電 路的相對窄帶諧振頻率，天線排列10的可操作帶寬可以調(diào)諧到該大的帶寬范圍的任何一 處。如果天線元件2具有例如多諧振結(jié)構(gòu)，則片載諧振電路可以動態(tài)地適用于無線地 耦合12至天線元件2諧振的任何一個。參考圖2，集成射頻電路6包括低噪聲放大電路16和功率放大電路18。半導體芯 片4還包括與天線元件2的第一部分19A相鄰的第一導體8A，其將低噪聲放大電路16與天 線元件2電磁耦合，以用于無線電接收。半導體芯片4還包括與第一導體8A分隔且不同的 第二導體8B。第二導體8B與天線元件2的第二部分19B相鄰，并且將功率放大電路18與 天線元件2電磁耦合，以用于無線電發(fā)射。盡管將單個天線元件2描述為由分隔的導體8A和8B共享，但是在其他實施方式 中，可以為各個分隔且不同的導體8A、8B的每一個提供分隔且不同的天線元件。參考圖3，該天線排列類似于圖2中所示的天線排列。然而，集成射頻電路6包括 兩個低噪聲放大電路161和162。放大電路161、162和18的每一個電化連接至其各自不同 且分隔的導體8A、8B和8C，這些導體分別與同一天線元件2的第一部分19A、第二部分19B 和第三部分19C相鄰。提供兩個接收器Rxl和Rx2，以用于分集接收。天線元件2可以在天線元件2的第二部分19B和第三部分19C之間具有槽，以便 在天線元件2的用于接收的部分與用于發(fā)射的部分之間提供隔離。盡管將單個天線元件2描述為由分隔的導體8A、8B和8C共享，但是在其他實施方 式中，可以為各個分隔且不同的導體8A、8B和8C的每一個提供分隔且不同的天線元件。圖6示意性地示出了包括一個或多個所描述天線排列10的裝置40。裝置40是無 線電通信裝置，其可以被配置用于操作為接收器或發(fā)射器或收發(fā)器。裝置40可以是手持式裝置或者手機。裝置40包括外殼44，其定義該裝置的內(nèi)腔48。該腔不需要是完全封閉的，即，在 該外殼中可以有孔。腔48提供了用于至少容納半導體芯片4的容積。在所示實施方式中，印刷線路板(PWB) 42在腔48內(nèi)得到支撐。半導體芯片4附接 至Ij PWB 42。
天線元件2是外殼44的一部分。在此實施方式中，該外殼具有定義腔48的內(nèi)表面46。外殼44的內(nèi)表面46與半導體芯片4相對的部分承載寄生天線元件2。這使得在組 裝該外殼時，天線元件2能夠與芯片4的導體8緊密相鄰。將天線元件2集成在外殼44內(nèi) 還在PWB42上釋放了用于其他部件的空間。盡管在上文中針對各種示例描述了本發(fā)明的實施方式，但是應當理解，可以在不 脫離本發(fā)明范圍的前提下對給出的示例做出改進。除了明確描述的組合之外，在上文中描述的特征可以在其他組合中使用。盡管在上文中將注意力集中于本發(fā)明中被認為尤其重要的那些特征，但是應當理 解，申請人要求保護附圖中示出的和/或上文涉及的任何可取得專利的特征或特征的組 合，無論特別強調(diào)與否。
權(quán)利要求
一種多部分分布式天線排列，包括天線元件，作為第一部分；以及半導體芯片，作為第二部分，其與所述第一部分電化分隔，其中所述半導體芯片包括集成射頻電路和用于將所述集成射頻電路與所述天線元件無線耦合的無線耦合元件。
2.如權(quán)利要求1所述的多部分分布式天線排列，其中所述無線耦合元件提供所述集成 射頻電路和所述天線元件之間的寄生饋電。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中在所述天線元件存在時， 所述排列在第一頻帶處可操作，而如果所述天線元件被移除，則所述排列在所述第一頻帶 處不可操作。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中所述集成射頻電路包括放 大電路。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中所述排列在第一頻帶處可 操作，并且其中所述無線耦合元件是連接到導體的節(jié)點，該導體被定制并被定位為在第一 頻帶處與所述天線元件無線耦合。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中所述排列在第一頻帶處可 操作，并且其中所述無線耦合元件是導體，該導體被定制并被定位以在第一頻帶處與所述 天線元件無線耦合。
7.如權(quán)利要求6所述的多部分分布式天線排列，其中所述導體與所述半導體芯片集成。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中所述集成射頻電路包括第 一放大電路和第二放大電路，并且所述半導體芯片包括與所述天線元件的第一部分相鄰的 第一無線耦合元件，以用于將所述第一放大電路與所述天線元件無線耦合，和與所述天線 元件的第二部分相鄰的第二無線耦合元件，以用于將所述第二放大電路與所述天線元件無線華禹合。
9.如權(quán)利要求8所述的多部分分布式天線排列，其中所述第一放大電路用于接收，而 所述第二放大電路用于發(fā)射。
10.如權(quán)利要求8所述的多部分分布式天線排列，其中所述第一放大電路用于接收，而 所述第二放大電路用于分集接收。
11.如權(quán)利要求8所述的多部分分布式天線排列，其中所述第一放大電路用于在第一 頻帶處接收，而所述第二放大電路用于在不同的第二頻帶處同時接收。
12.如權(quán)利要求8所述的多部分分布式天線排列，其中所述天線元件在所述第一部分 和所述第二部分之間具有槽。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列，其中所述半導體芯片是絕緣 體上硅芯片。
14.一種無線電通信裝置，包括如前述任一權(quán)利要求所述的多部分分布式天線排列。
15.如權(quán)利要求14所述的無線電通信裝置，包括外殼，其定義容納半導體芯片的腔，其 中所述外殼在與所述半導體芯片相鄰的位置處承載天線元件。
16.如權(quán)利要求14所述的無線電通信裝置，包括外殼，其定義容納半導體芯片的腔，其中所述外殼是在與所述半導體芯片相鄰位置處的天線元件。
17. 一種半導體芯片，包括集成射頻電路和配置用于將所述集成射頻電路與片外天線元件無線耦合的無線耦合 元件。
18.如權(quán)利要求17所述的半導體芯片，其中所述集成射頻電路包括放大電路。
19.如權(quán)利要求17或18所述的半導體芯片，其中所述無線耦合元件包括導體，該導體 被定制并被定位以在第一頻帶處與天線元件無線耦合。
20.如權(quán)利要求17-19中任一所述的半導體芯片，其中所述導體集成在所述半導體芯 片內(nèi)。
21.如權(quán)利要求17-20中任一所述的半導體芯片，其中所述集成射頻電路包括第一放 大電路和第二放大電路，所述半導體芯片包括第一無線耦合元件，用于與所述天線元件的 第一部分相鄰定位，和第二無線耦合元件，用于與所述天線元件的第二部分或不同的天線 元件相鄰定位。
22.如權(quán)利要求21所述的半導體芯片，其中所述第一放大電路用于接收，而所述第二 放大電路用于發(fā)射。
23.如權(quán)利要求21所述的半導體芯片，其中所述第一放大電路用于接收，而所述第二 放大電路用于接收。
24.如權(quán)利要求17-23中任一所述的半導體芯片，其中所述半導體芯片是絕緣體上硅芯片
25.—種天線排列，包括 心片；片外天線元件； 片載射頻電路；和片載無線耦合元件，用于將所述片載射頻電路與所述片外天線元件無線耦合。
26.—種制造無線電通信裝置的方法，包括將天線元件與半導體芯片相鄰定位，其中 所述半導體芯片包括射頻電路和用于將所述射頻電路與所述天線元件無線耦合的耦合元 件。
27.如權(quán)利要求26所述的制造無線電通信裝置的方法，其中所述天線元件與所述無線 電通信裝置的外殼集成在一起，并且通過組裝所述外殼來定位所述天線元件。
28.一種多部分分布式天線排列，包括 天線元件，作為第一部分；和半導體芯片，作為第二部分，其與所述第一部分分隔，其中所述半導體芯片包括集成射頻電路和用于將所述集成射頻電路與所述天線元件 無線耦合的無線耦合元件。
29.一種多部分分布式天線排列，包括 天線元件，作為第一部分；以及半導體芯片，作為第二部分，其與所述第一部分電化分隔，其中所述半導體芯片包括集 成射頻電路和用于將所述集成射頻電路與所述天線元件無線耦合的無線裝置。
全文摘要
一種多部分分布式天線排列(10)，包括天線排列(2)，作為第一部分；以及半導體芯片(4)，作為第二部分，其與第一部分電化分隔，其中半導體芯片包括集成射頻電路(6)和用于將集成射頻電路與天線元件無線耦合的耦合元件(8)。
文檔編號G06K19/077GK101821755SQ200880104645
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者A·阿爾科, J·阿里維奧里 申請人:諾基亞公司