準(zhǔn)八木類型天線的制作方法
【專利摘要】一種裝置包括第一接地面、第二接地面、天線和耦合至該天線的平衡?非平衡轉(zhuǎn)換器。平衡?非平衡轉(zhuǎn)換器被置于第一接地面與第二接地面之間。
【專利說(shuō)明】準(zhǔn)八木類型天線
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求共同擁有的于2014年I月8日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/925，
011、以及于2014年12月5日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.14/561,680的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)援引全部明確納入于此。
[0003]題堡
[0004]本公開(kāi)一般涉及天線。
[0005]相關(guān)技術(shù)描述
[0006]技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生越來(lái)越小且越來(lái)越強(qiáng)大的計(jì)算設(shè)備。例如，當(dāng)前存在各種各樣的便攜式個(gè)人計(jì)算設(shè)備，包括較小、輕量且易于由用戶攜帶的無(wú)線計(jì)算設(shè)備，諸如便攜式無(wú)線電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)以及尋呼設(shè)備。更具體地，便攜式無(wú)線電話(諸如蜂窩電話和網(wǎng)際協(xié)議(IP)電話)可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳達(dá)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)分組。此外，許多此類無(wú)線電話包括被納入于其中的其他類型的設(shè)備。例如，無(wú)線電話還可包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，此類無(wú)線電話可處理可執(zhí)行指令，包括可被用于訪問(wèn)因特網(wǎng)的軟件應(yīng)用，諸如web瀏覽器應(yīng)用。如此，這些無(wú)線電話可包括顯著的計(jì)算能力。
[0007]對(duì)于無(wú)線系統(tǒng)，諸如60千兆赫(GHz)無(wú)線系統(tǒng)，期望在單個(gè)設(shè)備中包括多個(gè)天線以增加該設(shè)備的傳輸和接收能力。通過(guò)減小在移動(dòng)通信設(shè)備內(nèi)包括射頻集成電路的系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的尺寸，在該SiP中放置大量天線已經(jīng)變得困難。增加天線數(shù)量的一種過(guò)去的辦法是使用置于印刷電路(PC)板表面上的接地平面上的天線，但可包括的此類天線的數(shù)量受到該P(yáng)C板的可用表面積的限制。
[0008]附圖簡(jiǎn)述
[0009]圖1示出了包括準(zhǔn)八木類型天線的無(wú)線設(shè)備；
[0010]圖2示出了圖1中的無(wú)線設(shè)備的組件的框圖；
[0011]圖3示出了可由圖1-2的無(wú)線設(shè)備使用的準(zhǔn)八木類型天線的示例性實(shí)施例的示圖；
[0012]圖4解說(shuō)了包括射頻集成電路(RFIC)和包括準(zhǔn)八木類型天線的多個(gè)天線的射頻系統(tǒng)的示圖；
[0013]圖5示出了包括多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線層的模塊的示例性實(shí)施例的示圖；
[0014]圖6解說(shuō)了示出一種形成準(zhǔn)八木類型天線的方法的流程圖；以及
[0015]圖7解說(shuō)了示出一種使用準(zhǔn)八木類型天線來(lái)通信的方法的流程圖。
[0016]詳細(xì)描述
[0017]以下闡述的詳細(xì)描述旨在作為本公開(kāi)的示例性設(shè)計(jì)的描述，而無(wú)意表示可在其中實(shí)踐本公開(kāi)的僅有設(shè)計(jì)。術(shù)語(yǔ)“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實(shí)例或解說(shuō)”。本文中描述為“示例性”的任何設(shè)計(jì)不必被解釋為優(yōu)于或勝過(guò)其他設(shè)計(jì)。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開(kāi)的示例性設(shè)計(jì)的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本文描述的示例性設(shè)計(jì)。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免煙沒(méi)本文中給出的示例性設(shè)計(jì)的新穎性。
[0018]圖1示出了無(wú)線設(shè)備110與無(wú)線通信系統(tǒng)120處于通信。無(wú)線通信系統(tǒng)120可以是長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信(GSM)系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)、根據(jù)一種或多種電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)(例如，IEEE 802.1lad)操作的無(wú)線系統(tǒng)、60GHz無(wú)線系統(tǒng)、毫米波(mm-波)無(wú)線系統(tǒng)、或其他某個(gè)無(wú)線系統(tǒng)。CDMA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)寬帶CDMA(WCDMA) ,CDMA IX、演進(jìn)數(shù)據(jù)最優(yōu)化(EVDO)、時(shí)分同步CDMA(TD-SCDMA)、或其他某個(gè)版本的CDMA。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖1示出了無(wú)線通信系統(tǒng)120包括兩個(gè)基站130和132以及一個(gè)系統(tǒng)控制器140。一般而言，無(wú)線系統(tǒng)可包括任何數(shù)目的基站以及任何網(wǎng)絡(luò)實(shí)體集合。
[0019]無(wú)線設(shè)備110也可被稱為用戶裝備(UE)、移動(dòng)站、終端、接入終端、訂戶單元、站等。無(wú)線設(shè)備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板設(shè)備、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持式設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、無(wú)繩電話、無(wú)線本地環(huán)路(WLL)站、藍(lán)牙設(shè)備等。無(wú)線設(shè)備110可與無(wú)線通信系統(tǒng)120通信。無(wú)線設(shè)備110還可接收來(lái)自廣播站(例如，廣播站134)的信號(hào)、來(lái)自一個(gè)或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的衛(wèi)星(例如，衛(wèi)星150)的信號(hào)等。無(wú)線設(shè)備110可以支持用于無(wú)線通信的一種或多種無(wú)線電技術(shù)，諸如LTE、WCDMA、CDMA1X、EVD0、TD-SCDMA、GSM、IEEE 802.1lacU無(wú)線千兆比特、60GHz頻帶通信、mm-波通信等。
[0020]并且，在示例性實(shí)施例中，無(wú)線設(shè)備110可包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線(例如，作為一個(gè)或多個(gè)天線陣列的部分)，如本文進(jìn)一步描述的。在特定示例中，準(zhǔn)八木類型天線可以是在兩個(gè)接地面之間具有平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器且具有從印刷電路板(PC)邊緣延伸的偶極子的天線。通孔可耦合在接地面之間以在用作反射器的邊緣處或其附近創(chuàng)建通孔“壁”。(一個(gè)或多個(gè))解說(shuō)性準(zhǔn)八木類型天線參照?qǐng)D3-5來(lái)進(jìn)一步描述。
[0021]圖2示出了無(wú)線設(shè)備110的組件的示例性設(shè)計(jì)的框圖。在該示例性設(shè)計(jì)中，無(wú)線設(shè)備110包括耦合至主天線陣列210的收發(fā)機(jī)220、耦合至副天線陣列212的收發(fā)機(jī)222、以及數(shù)據(jù)處理器/控制器280。收發(fā)機(jī)220包括多個(gè)(K個(gè))接收機(jī)230pa至230pk和多個(gè)(K個(gè))發(fā)射機(jī)250pa至250pk以支持多個(gè)頻帶、多種無(wú)線電技術(shù)、載波聚集等。收發(fā)機(jī)222包括多個(gè)(L個(gè))接收機(jī)230sa至230sl和多個(gè)(L個(gè))發(fā)射機(jī)250sa至250sl以支持多個(gè)頻帶、多種無(wú)線電技術(shù)、載波聚集、接收分集、從多個(gè)發(fā)射天線到多個(gè)接收天線的多輸入多輸出(MIMO)傳輸，等等。
[0022]主天線陣列210和/或副天線陣列212可包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線，如參照3-5進(jìn)一步描述的。另外，主天線陣列210和/或副天線陣列212可包括一個(gè)或多個(gè)其他天線類型，諸如貼片天線，如參照?qǐng)D4進(jìn)一步描述的。
[0023]在圖2中示出的示例性設(shè)計(jì)中，每個(gè)接收機(jī)230包括LNA 240和接收電路242。對(duì)于數(shù)據(jù)接收，主天線陣列210接收來(lái)自基站和/或其他發(fā)射機(jī)站的信號(hào)并且提供收到RF信號(hào)，該收到RF信號(hào)被路由通過(guò)天線接口電路224并作為輸入RF信號(hào)被呈現(xiàn)給所選接收機(jī)。天線接口電路224可包括開(kāi)關(guān)、雙工器、發(fā)射濾波器、接收濾波器、匹配電路等。以下描述假定接收機(jī)230pa是所選接收機(jī)。在接收機(jī)230pa內(nèi)，LNA 240pa放大輸入RF信號(hào)并提供輸出RF信號(hào)。接收電路242pa將輸出RF信號(hào)從RF下變頻到基帶，對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，并且將模擬輸入信號(hào)提供給數(shù)據(jù)處理器/控制器280。接收電路242pa可包括混頻器、濾波器、放大器、匹配電路、振蕩器、本地振蕩器(LO)生成器、鎖相環(huán)(PLL)等。收發(fā)機(jī)220和222中的每個(gè)其余的接收機(jī)230可以類似于接收機(jī)230pa的方式操作。
[0024]在圖2中示出的示例性設(shè)計(jì)中，每個(gè)發(fā)射機(jī)250包括發(fā)射電路252和功率放大器(PA)254。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理器/控制器280處理(例如，編碼和調(diào)制)要傳送的數(shù)據(jù)，并且將模擬輸出信號(hào)提供給所選發(fā)射機(jī)。以下描述假定發(fā)射機(jī)250pa是所選發(fā)射機(jī)。在發(fā)射機(jī)250pa內(nèi)，發(fā)射電路252pa對(duì)模擬輸出信號(hào)進(jìn)行放大、濾波并將其從基帶上變頻至RF，并且提供經(jīng)調(diào)制的RF信號(hào)。發(fā)射電路252pa可包括放大器、濾波器、混頻器、匹配電路、振蕩器、LO生成器、PLL等。PA 254pa接收并放大經(jīng)調(diào)制RF信號(hào)，并且提供具有恰當(dāng)輸出功率電平的發(fā)射RF信號(hào)。發(fā)射RF信號(hào)被路由通過(guò)天線接口電路224并經(jīng)由主天線陣列210來(lái)發(fā)射。收發(fā)機(jī)220和222中的每個(gè)其余發(fā)射機(jī)250可按與發(fā)射機(jī)250pa類似的方式來(lái)操作。
[0025]圖2示出了接收機(jī)230和發(fā)射機(jī)250的示例性設(shè)計(jì)。接收機(jī)和發(fā)射機(jī)還可包括圖2中未示出的其他電路，諸如濾波器、匹配電路等。收發(fā)機(jī)220和222的全部或部分可被實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號(hào)IC等上。例如，LNA 240和接收電路242可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)模塊上，該模塊可以是RFIC等。收發(fā)機(jī)220和222中的這些電路也可按其他方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。RFIC可包括在系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)中，該SiP還包括天線，諸如如圖4中所解說(shuō)的貼片天線。
[0026]數(shù)據(jù)處理器/控制器280可為無(wú)線設(shè)備110執(zhí)行各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器/控制器280可對(duì)經(jīng)由接收機(jī)230接收到的數(shù)據(jù)以及要經(jīng)由發(fā)射機(jī)250傳送的數(shù)據(jù)執(zhí)行處理。數(shù)據(jù)處理器/控制器280可以控制收發(fā)機(jī)220和222中的各種電路的操作。存儲(chǔ)器282可存儲(chǔ)供數(shù)據(jù)處理器/控制器280使用的程序代碼和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器/控制器280可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)和/或其他IC上。
[0027]無(wú)線設(shè)備110可以支持多個(gè)頻帶組、多種無(wú)線電技術(shù)、和/或多個(gè)天線。無(wú)線設(shè)備110可包括數(shù)個(gè)LNA以支持經(jīng)由多個(gè)頻帶組、多種無(wú)線電技術(shù)、和/或多個(gè)天線的接收。
[0028]圖3解說(shuō)了包括被配置為準(zhǔn)八木類型天線的天線302和包括兩個(gè)接地面之間的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304的天線結(jié)構(gòu)300。天線302可以是天線陣列中的一個(gè)或許多天線，諸如無(wú)線設(shè)備110的天線陣列210-212。如本文所使用的，“天線結(jié)構(gòu)”被定義為包括平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器和天線的結(jié)構(gòu)，“天線”被定義為可藉由其發(fā)送或接收電磁波的任何導(dǎo)電元件，且“平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器”被定義為在平衡式信號(hào)(例如，差分信號(hào))與非平衡式信號(hào)(例如，單端信號(hào))之間轉(zhuǎn)換的任何設(shè)備。
[0029]天線302包括偶極子部分306和將偶極子部分306耦合至平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304的線路部分。平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304被配置成將收到的非平衡式信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡式信號(hào)，諸如通過(guò)接收傳入信號(hào)并生成提供給偶極子部分306的相位調(diào)整信號(hào)。例如，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304被解說(shuō)為具有輸入以接收傳入信號(hào)且包括不同長(zhǎng)度的兩個(gè)信號(hào)路徑以在這兩個(gè)信號(hào)路徑的輸出信號(hào)之間引入相位延遲。輸出信號(hào)被提供給偶極子部分306。偶極子部分306包括兩個(gè)偶極子“臂”。每個(gè)偶極子臂耦合至平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304的相應(yīng)信號(hào)路徑。
[0030]天線302的至少一部分(例如，偶極子部分306與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304之間的線路部分的一部分)被置于第一接地面310(例如，頂部接地面)與第二接地面312(例如，底部接地面)之間的模塊的內(nèi)層311中。接地面之間的層可替換地被稱為層間。接地面310、312可位于基板(諸如PC板)的表面或內(nèi)層處。多個(gè)通孔可形成導(dǎo)電“通孔壁”314，其將兩個(gè)接地面310、312彼此耦合并用作偶極子部分306的反射器。
[0031]天線302可用置于兩個(gè)接地面310、312之間的內(nèi)層311中的帶線和平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器饋送來(lái)饋送。例如，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304可通過(guò)使用光刻和金屬沉積工藝形成在內(nèi)層311的電介質(zhì)材料中。為了解說(shuō)，電介質(zhì)材料可沉積在底部接地面312上，光刻和金屬沉積工藝可被用于形成底部接地面312上的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304的導(dǎo)電線圖案，且頂部接地面310可形成在平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304上。一個(gè)或多個(gè)電組件313也可耦合至平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304，諸如天線饋電、波導(dǎo)、傳輸線、連接器等。例如，天線饋電可包括調(diào)諧器單元和/或阻抗匹配組件并且可操作以在信號(hào)的發(fā)射和從天線接收期間調(diào)整收到信號(hào)。波導(dǎo)(諸如共面波導(dǎo))可通過(guò)提供低損耗無(wú)線電波傳播介質(zhì)來(lái)操作。傳輸線(諸如微帶或帶線)可通過(guò)提供去往或來(lái)自天線的傳播路徑來(lái)操作。連接器可通過(guò)提供連接以實(shí)現(xiàn)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器與另一組件(諸如放大器(例如，圖2的LNA 240pa或PA 254pa))之間的信號(hào)傳播來(lái)操作。
[0032]如圖3中所解說(shuō)的，準(zhǔn)八木類型天線高效輻射，不管兩個(gè)接地面如何。例如，準(zhǔn)八木類型天線可包括在RF模塊中，且通孔壁314的通孔可被置于反射某些輻射、但也具有允許信號(hào)輻射到RF模塊外部的開(kāi)口的位置處。接地面310、312中的每一者可提供電磁屏蔽以衰減或消除接地面310或312的相對(duì)側(cè)上的天線之間的干擾。設(shè)計(jì)涵蓋在模塊內(nèi)層(如所示)的天線可導(dǎo)致每區(qū)域的較高天線密度。例如，如進(jìn)一步關(guān)于圖4-5描述的，天線密度可通過(guò)在由接地面分隔的層中“堆疊”天線以減少該疊層中的天線之間的干擾來(lái)增加。
[0033]圖4解說(shuō)了示例性1^模塊430，其包括多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線402、404、406、452和454。準(zhǔn)八木類型天線中的每一者在RF模塊430的第一接地面410與第二接地面412之間的內(nèi)層411內(nèi)。第一接地面410和第二接地面412可阻擋輻射以減少準(zhǔn)八木類型天線與RF模塊430的頂表面和底表面上的組件之間的干擾。例如，其他天線460-465(諸如貼片天線)可位于接地面的外層上(例如，在第一接地面410上，從而第一接地面410在準(zhǔn)八木類型天線的貼片天線與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器480-484之間)。
[0034]多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線元件具有置于第一和第二接地面410、412外部(例如，投射出RF模塊430的邊緣表面)的偶極子部分，且該偶極子部分耦合至置于接地面410、412之間的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器。通孔壁414可置于接地面410、412之間以用作針對(duì)一個(gè)或多個(gè)偶極子的反射器。
[0035]多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線集可鄰近RF模塊430的不同邊緣形成。例如，第一天線元件集440可包括天線402、404和406，且第二天線元件集442可包括天線452和454，其各自可耦合至相應(yīng)的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器480-484，如圖所示。盡管RF模塊430被解說(shuō)為具有沿RF模塊430的兩個(gè)邊緣的兩個(gè)準(zhǔn)八木類型天線集，但在其他實(shí)現(xiàn)中，可包括兩個(gè)以上準(zhǔn)八木類型天線集。例如，可包括四個(gè)準(zhǔn)八木類型天線集且每個(gè)集可鄰近RF模塊430的相應(yīng)邊緣從而RF模塊430的四個(gè)邊緣包括準(zhǔn)八木類型天線。
[0036]盡管RF模塊430被解說(shuō)為具有單層準(zhǔn)八木類型天線，但RF模塊中可包括由接地面分隔的附加準(zhǔn)八木類型天線層，如關(guān)于圖5進(jìn)一步詳細(xì)描述的。在一些實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)以上天線層可包括在RF模塊中。
[0037]RF模塊430可耦合至包括多個(gè)RF鏈470-474 (例如，混頻器、放大器等)的射頻集成電路(RFIC)450。例如，“N”個(gè)RF鏈470-474可包括在RFIC 450中，其中N是大于I的任何正數(shù)。RFIC 450內(nèi)的至少一個(gè)RF鏈470-474可耦合至多個(gè)天線元件(例如，準(zhǔn)八木類型天線402、404、406、452和454)中的第一天線元件。第二接地面412可以是RF模塊430的底部接地面。第二接地面412可位于RFIC 450與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器480-484之間并且可減少RF模塊430的天線與RFIC 450的組件之間的干擾。盡管RFIC 450被解說(shuō)為在RF模塊430(例如，PC板)以下且被解說(shuō)為比RF模塊430厚，但在其他實(shí)施例中，RFIC 450可相對(duì)于RF模塊430具有另一位置(例如，鄰近、以上等)并且可具有相對(duì)于RF模塊430的不同厚度(例如，基本上等于RF模塊430的厚度或比RF模塊430薄)AF鏈470-474可耦合至RF模塊430的個(gè)體天線元件。
[0038]RF模塊430的天線(包括準(zhǔn)八木類型天線402-406和452-454以及其他類型的天線，諸如天線460-465)可單獨(dú)操作或作為一個(gè)或多個(gè)陣列的一部分操作。當(dāng)一組天線作為天線陣列操作時(shí)，該陣列的每個(gè)天線可耦合至RF模塊430內(nèi)的相應(yīng)移相器以供波束成形。例如，RF模塊430可包括多個(gè)移相器。天線陣列的每個(gè)天線可耦合至相應(yīng)的移相器。例如，貼片天線460-465中的每一者可耦合至移相器并且準(zhǔn)八木類型天線402、404、406、452和454中的每一者可耦合至移相器。移相器中的每一者可被配置成接收由天線陣列的天線傳送的信號(hào)并對(duì)該信號(hào)引入相移。由移相器生成的每個(gè)相移信號(hào)提供給耦合至該移相器的天線以供由該天線傳輸。來(lái)自陣列中的多個(gè)天線的所得相移傳輸可導(dǎo)致所傳送信號(hào)中的相長(zhǎng)和相消干擾，從而導(dǎo)致定向信號(hào)傳輸(例如，波束成形)。
[0039]因?yàn)槎喾N類型的天線(諸如準(zhǔn)八木類型天線和其他天線460-465(例如，貼片天線))可包括在RF模塊430中，所以與使用單個(gè)類型的天線相比可提供更寬的信號(hào)覆蓋。例如，一個(gè)或多個(gè)天線陣列可包括多種類型的天線，其具有不同的輻射圖且可提供不同的定向特性。天線陣列中的天線位置、天線朝向和天線類型的分集可提供針對(duì)該天線陣列的改善總體覆蓋。
[0040]盡管RF模塊430被解說(shuō)為在第一接地面410上具有天線460-465，但在其他實(shí)施例中，其他設(shè)備(諸如一個(gè)或多個(gè)表面安裝技術(shù)(SMT)組件)可安裝在第一接地面410上。例如，SMT組件可包括安裝在RF模塊430的表面的一個(gè)或多個(gè)電感器、一個(gè)或多個(gè)電容器、和/或集成電路(IC)。在RF模塊430的表面上安裝SMT組件可以減少的成本實(shí)現(xiàn)更緊湊的PCB。
[0041 ] 盡管在圖4中沿RF模塊430的一個(gè)邊緣示出了三個(gè)準(zhǔn)八木類型天線402-406 JftRF模塊430的另一邊緣示出了兩個(gè)準(zhǔn)八木類型天線402-406以及在第一接地面410上示出了六個(gè)其他天線460-465，但取決于空間可用性和設(shè)計(jì)約束，任何數(shù)量的天線可被置于RF模塊430的任何邊緣和/或任何表面上。盡管在一些實(shí)現(xiàn)中，RF鏈470-474的數(shù)量等于RF模塊430的天線數(shù)量且每個(gè)RF鏈專用于與相應(yīng)天線聯(lián)用，但在其他實(shí)施例中，RF鏈的數(shù)量不同于天線數(shù)量且開(kāi)關(guān)電路(例如，高速交叉開(kāi)關(guān))可用于選擇性地將RF鏈與天線耦合或解耦合。
[0042]通過(guò)包括接地面410、412之間的多個(gè)準(zhǔn)八木類型天線，附加天線460-465也可被包括為RF模塊430的一部分用于增強(qiáng)的天線密度。天線覆蓋和天線陣列應(yīng)用(諸如波束成形)可通過(guò)在單個(gè)RF模塊430中使用天線取向、天線位置和天線類型的分集來(lái)增強(qiáng)。因此，圖4解說(shuō)了提供增強(qiáng)型天線密度且可提供增強(qiáng)型天線覆蓋和增強(qiáng)型天線陣列應(yīng)用的RF模塊。
[0043]圖5解說(shuō)了包括多個(gè)接地面和該接地面之間的天線的模塊500的示例性實(shí)施例。第一接地面510和第二接地面512可以分別是模塊500的頂部和底部接地面。第三接地面514位于頂部(510)和底部(512)接地面之間。
[0044]第一多個(gè)天線元件540耦合至第一多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器542。第一多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器542中的每個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器被置于第一接地面510與第三接地面514之間的第一內(nèi)層511中。第一多個(gè)天線元件540的第一天線元件集可位于第一內(nèi)層511的第一邊緣591附近。例如，第一天線元件集的偶極子從第一內(nèi)層511的第一邊緣591朝外延伸，并耦合至也位于第一邊緣591附近的相應(yīng)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器。第一多個(gè)天線元件540的第二天線元件集(未示出)可位于第一內(nèi)層511的第二邊緣592附近。例如，第一和第二天線元件集可對(duì)應(yīng)于圖4中解說(shuō)的第一天線元件集440和第二天線元件集442。第二多個(gè)天線元件544耦合至第二多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器546。第二多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器546置于第三接地面514與第二接地面512之間的第二內(nèi)層513中。
[0045]盡管圖5解說(shuō)了由單個(gè)接地面分隔的兩個(gè)準(zhǔn)八木類型天線層，但在其他實(shí)施例中，可由模塊內(nèi)的多個(gè)接地面分隔兩個(gè)以上天線層。替換地或附加地，可以如圖4中所描繪的類似方式包括一個(gè)或多個(gè)其他類型的天線，諸如第一接地面510的上表面上的貼片天線。模塊500可連接至RFIC，諸如圖4的RFIC 450。例如，模塊500可包括通孔或其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)路由通過(guò)接地面510、512、514至RF模塊500的不同層處的天線。通過(guò)將天線置于接地面之間的內(nèi)層中，若干天線可被堆疊在模塊500內(nèi)以與使用單個(gè)天線層相比提供增加的天線
FtFt也/又。
[0046]圖6解說(shuō)了用于設(shè)計(jì)準(zhǔn)八木類型天線(諸如圖3的天線結(jié)構(gòu)300)的示例性和非限定方法。在602，總的偶極子長(zhǎng)度(例如，圖3的偶極子部分306的尖端到尖端距離)被設(shè)為可等于波長(zhǎng)(λ)除以2(λ/2)的值。例如，該波長(zhǎng)可對(duì)應(yīng)于要由準(zhǔn)八木類型天線傳送的信號(hào)的波長(zhǎng)(例如，針對(duì)60GHz信號(hào)大約5毫米(mm)的波長(zhǎng))。基于總的偶極子長(zhǎng)度，定義偶極子臂之間的最小間距并計(jì)算偶極子臂長(zhǎng)度。在604，從偶極子到接地通孔壁的距離(例如，圖3的通孔壁314與偶極子部分306的臂之間的距離)被設(shè)為λ/4。在606，從偶極子到電介質(zhì)邊緣的距離被設(shè)為λ/4。在608，設(shè)置通孔壁中的通孔之間的分隔距離。例如，該分隔距離可被設(shè)為由制造技術(shù)定義的最小允許通孔分隔。
[0047]在610，距離接地邊緣的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器距離(例如，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304與底部接地面312的上表面之間的分隔)被定義為使得沿兩條信號(hào)路徑的信號(hào)傳播的所得差分模式的質(zhì)量滿足差分信號(hào)質(zhì)量閾值。例如，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304可被設(shè)計(jì)成在偶極子部分306的兩個(gè)臂處生成信號(hào)“VI”與“V2”之間基本上180度的相移，其中Vl和V2具有基本相等的振幅。差分信號(hào)的質(zhì)量可由共模(Vl+V2)/2與差分模式(Vl-V2)/2之比來(lái)定義。理想的差分信號(hào)具有零共模(g卩，Vl = -V2)。平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器與接地面之間的分隔可被設(shè)置成使得差分信號(hào)的質(zhì)量匹配或超過(guò)差分信號(hào)質(zhì)量閾值。在612，具有所確定的偶極子臂長(zhǎng)度、偶極子臂之間的間距、通孔壁與偶極子臂之間的距離以及接地面與平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器之間的分隔的所得天線被模擬并執(zhí)行檢查匹配。如果基于結(jié)果天線的模擬未達(dá)成足夠帶寬，則以上所述的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可被調(diào)整，諸如增加平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器與接地面之間的分隔以供更寬匹配，增加或降低偶極子長(zhǎng)度以達(dá)到較低或較高的中心頻率，和/或調(diào)整其他參數(shù)，并隨后返回至602以供繼續(xù)處理。
[0048]一旦基于模擬已經(jīng)達(dá)成了足夠帶寬，就在614模擬天線圖案(S卩，因變于離天線的定向位移的、來(lái)自天線的輻射的信號(hào)強(qiáng)度)。在616，接地尺寸、到地的距離、到電介質(zhì)邊緣的距離和/或通孔距離的參數(shù)可被改變以調(diào)整或“調(diào)諧”天線圖案。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向器(例如，八木類型諧振器元件)可被添加至該天線以修改天線輻射圖案以供以增加天線尺寸為代價(jià)獲得更高增益。在618，重復(fù)天線圖案模擬(在616的調(diào)整之后)以驗(yàn)證匹配不受影響。如果匹配已經(jīng)受影響，則該圖案和匹配可被共同調(diào)諧。例如，一些天線參數(shù)(諸如偶極子臂長(zhǎng)度和離接地面的距離)影響天線圖案和匹配兩者。其他天線參數(shù)主要影響匹配，諸如饋送偶極子的傳輸線的寬度，或主要影響圖案，諸如不同偶極子天線之間的距離。因?yàn)檎{(diào)整用于圖案調(diào)諧的參數(shù)可影響匹配，故也可調(diào)整主要(或僅)影響匹配的一個(gè)或多個(gè)其他參數(shù)以重新調(diào)諧該匹配。類似地，調(diào)整用于匹配的參數(shù)可影響天線圖案，且也可調(diào)整主要(或僅)影響天線圖案的一個(gè)或多個(gè)其他參數(shù)以重新調(diào)諧該圖案。共同調(diào)諧天線圖案和匹配可因此包括調(diào)整多個(gè)參數(shù)。
[0049]圖7示出了無(wú)線設(shè)備的操作(諸如無(wú)線設(shè)備110處的傳輸)方法700的流程圖。方法700可包括在702在兩個(gè)接地面之間的天線結(jié)構(gòu)的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器處接收信號(hào)。例如，可從射頻電路(諸如圖4的RFIC 450)接收信號(hào)。為了解說(shuō)，信號(hào)可以是60GHz無(wú)線信號(hào)。該信號(hào)可在圖3的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304(頂部接地面310與底部接地面312之間的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304)處接收。
[0050]方法700還可包括在704在平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的輸出處生成經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)，并在706使用準(zhǔn)八木類型天線來(lái)輻射該經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)。例如，經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)可在圖3的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304處生成。為了解說(shuō)，平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304可經(jīng)由第一路徑和第二路徑拆分收到信號(hào)(例如，60GHz信號(hào))，其中第二路徑具有比第一路徑更長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度以在從平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304輸出的兩個(gè)信號(hào)處引入相位差。從平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器輸出的兩個(gè)信號(hào)可提供給天線偶極子的相應(yīng)偶極子臂以供信號(hào)的無(wú)線傳輸。該天線可以是準(zhǔn)八木類型天線并且可包括由通孔壁(諸如圖3的通孔壁314)連接接地面形成的反射器。
[0051]該方法還可包括在貼片天線處輻射第二信號(hào)。例如，接地面之一可在天線結(jié)構(gòu)與貼片天線之間。例如，第一接地面410可以在天線結(jié)構(gòu)(諸如準(zhǔn)八木類型天線402和耦合至準(zhǔn)八木類型天線402的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器)與圖4的其他天線460之間。第二信號(hào)可對(duì)應(yīng)于第一信號(hào)的經(jīng)相移版本，諸如當(dāng)在包括天線結(jié)構(gòu)(例如，耦合至平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)八木類型天線)和貼片天線的天線陣列處執(zhí)行波束成形時(shí)。替換地，第二信號(hào)可獨(dú)立于第一信號(hào)，諸如當(dāng)天線結(jié)構(gòu)和貼片天線向不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(例如，60GHz寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和CDMA型語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò))傳送不同數(shù)據(jù)時(shí)。
[0052]在接收操作期間，振蕩電磁場(chǎng)(例如，無(wú)線信號(hào))可在天線的每個(gè)偶極子臂中感應(yīng)信號(hào)(例如，感應(yīng)的交流電)。這些信號(hào)可以是由平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器彼此相移的并且被組合(例如，累加)以生成平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。由平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)可提供給接收鏈用于在由數(shù)據(jù)處理器處理之前濾波和基帶轉(zhuǎn)換。
[0053]在一對(duì)接地面之間放置平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器能達(dá)成高天線密度。例如，接地面減少了平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器處可另行來(lái)自其他層處天線的信號(hào)傳輸?shù)母蓴_，諸如來(lái)自RF模塊的表面層的貼片天線或來(lái)自RF模塊的其他內(nèi)層的其他邊緣天線。
[0054]結(jié)合所述實(shí)施例，一種裝備包括用于輻射信號(hào)的裝置。例如，用于輻射信號(hào)的裝置可包括圖3的偶極子306、圖5的第一多個(gè)天線元件540或第二多個(gè)天線元件544中的一個(gè)或多個(gè)天線元件、一個(gè)或多個(gè)其他設(shè)備、電路或其任何組合。
[0055]該裝備包括用于生成耦合至用于輻射的裝置的輸入的經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)的裝置。例如，用于生成的裝置可包括圖3的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器304、圖5的第一多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器542或第二多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器544中的一個(gè)或多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器、一個(gè)或多個(gè)其他設(shè)備、電路或其任何組合。
[0056]該裝備包括用于將用于生成的裝置接地的第一裝置和用于將用于生成的裝置接地的第二裝置。用于生成的裝置被置于用于接地的第一裝置與用于接地的第二裝置之間。例如，用于接地的第一裝置可包括圖3的頂部接地面310或底部接地面312、圖4的頂部接地面410或底部接地面412、或圖5的第一接地面510、第二接地面512或第三接地面514。用于接地的第二裝置可包括圖3的頂部接地面310或底部接地面312、圖4的頂部接地面410或底部接地面412、或圖5的第一接地面510、第二接地面512或第三接地面514。
[0057]該裝備可形成準(zhǔn)八木類型天線結(jié)構(gòu)。用于接地的裝置中的每一者可衰減或消除用于接地的裝置(例如，圖3的接地面310或312)的相對(duì)側(cè)上的天線結(jié)構(gòu)之間的干擾。設(shè)計(jì)至少部分地涵蓋在模塊內(nèi)層的天線結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致較高天線密度。例如，如關(guān)于圖4-5所描述的，天線密度可通過(guò)在由接地面分隔的層中“堆疊”天線來(lái)增加。
[0058]技術(shù)人員將進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)，結(jié)合本文所公開(kāi)的示例性實(shí)施例來(lái)描述的各種解說(shuō)性邏輯框、配置、模塊、電路、和算法步驟可實(shí)現(xiàn)為電子硬件、由處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)軟件、或這兩者的組合。各種解說(shuō)性組件、框、配置、模塊、電路、和步驟已經(jīng)在上文以其功能性的形式作了一般化描述。此類功能性是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是處理器可執(zhí)行指令取決于具體應(yīng)用和加諸于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員可針對(duì)每種特定應(yīng)用以不同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能性，但此類實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀為致使脫離本發(fā)明的范圍。
[0059]結(jié)合本文中所公開(kāi)的示例性實(shí)施例所描述的方法或算法的步驟可以直接在硬件中、在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中實(shí)施。軟件模塊可駐留在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、閃存、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦式可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦式可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、寄存器、硬盤、可移動(dòng)盤、壓縮盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的非瞬態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)中。示例性的存儲(chǔ)介質(zhì)耦合至處理器以使該處理器能從/向該存儲(chǔ)介質(zhì)讀寫信息。在替換方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可駐留在專用集成電路(ASIC)中。ASIC可駐留在計(jì)算設(shè)備或用戶終端中。在替換方案中，處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可作為分立組件駐留在計(jì)算設(shè)備或用戶終端中。
[0060]提供前面對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員皆能制作或使用所公開(kāi)的實(shí)施例。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，并且本文中定義的原理可被應(yīng)用于其他實(shí)施例而不會(huì)脫離本公開(kāi)的范圍。因此，本公開(kāi)并非旨在被限定于本文中示出的實(shí)施例，而是應(yīng)被授予與如由所附權(quán)利要求定義的原理和新穎性特征一致的最廣的可能范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種裝置，包括: 第一接地面； 第二接地面； 天線；以及 耦合至所述天線的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器，所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器被置于所述第一接地面與所述第二接地面之間。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述天線的至少一部分耦合至所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器且被置于所述第一接地面與所述第二接地面之間。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括所述第一接地面與所述第二接地面之間的內(nèi)層，所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器被置于所述內(nèi)層中。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)通孔，所述第一接地面通過(guò)所述多個(gè)通孔耦合至所述第二接地面。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)通孔形成包括所述天線和所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的天線結(jié)構(gòu)的反射器。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述第一接地面的表面安裝技術(shù)(SMT)組件。7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的電組件，其中所述電組件包括傳輸線、連接器、天線饋電、波導(dǎo)或其組合。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述第一接地面的貼片天線。9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括貼片天線，其中所述第一接地面在所述貼片天線與所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器之間。10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的偶極子。11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至被置于所述第一接地面與所述第二接地面之間的多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的多個(gè)天線元件。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)天線元件包括位于鄰近所述第一接地面與所述第二接地面之間的內(nèi)層的第一邊緣的第一天線元件集和位于鄰近所述內(nèi)層的第二邊緣的第二天線元件集。13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括第三接地面和所述第二接地面與所述第三接地面之間的第二內(nèi)層，且進(jìn)一步包括耦合至置于所述第二內(nèi)層內(nèi)的第二多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的第二多個(gè)天線元件。14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合至所述第一接地面的射頻集成電路(RFIC)，所述第一接地面在所述RFIC與所述多個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器之間，其中所述RFIC內(nèi)的至少一個(gè)RF鏈親合至所述多個(gè)天線元件的第一天線元件。15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述RFIC中的多個(gè)RF鏈耦合至多個(gè)天線元件。16.一種通信方法，包括: 在天線結(jié)構(gòu)的平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器處接收信號(hào)，所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器在兩個(gè)接地面之間； 在所述平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器的輸出處生成經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)；以及 經(jīng)由所述天線結(jié)構(gòu)輻射所述經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在貼片天線處輻射第二信號(hào)，其中所述兩個(gè)接地面之一在所述天線結(jié)構(gòu)與所述貼片天線之間。18.—種裝備，包括: 用于輻射信號(hào)的裝置； 用于生成耦合至所述用于輻射的裝置的經(jīng)相位調(diào)整信號(hào)的裝置； 用于將所述用于生成的裝置接地的第一裝置；以及 用于將所述用于生成的裝置接地的第二裝置，其中所述用于生成的裝置被置于所述用于接地的第一裝置與所述用于接地的第二裝置之間。19.如權(quán)利要求18所述的裝備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于反射所輻射信號(hào)的至少一部分的裝置。20.如權(quán)利要求19所述的裝備，其特征在于，所述用于反射的裝置包括耦合至所述用于接地的第一裝置且耦合至所述用于接地的第二裝置的通孔壁。
【文檔編號(hào)】H01Q21/06GK105934851SQ201480072416
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日
【發(fā)明人】I·久克曼, A·耶海茲凱利
【申請(qǐng)人】高通股份有限公司