CN101232311B - 可调集成电路天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调集成电路天线结构，包括：多个天线元件、耦合电路、接地平面和传输线电路。所述耦合电路基于天线结构特征信号将所述多个天线元件的至少一个与天线连接，其中所述天线具有与所述天线特征信号相关的至少一个以下特征：有效长度、带宽、阻抗、品质因素和频带。所述接地平面邻近所述多个天线元件。所述传输线电路将出站射频信号提供给所述天线，并从所述天线接收入站射频信号。

Description

可调集成电路天线结构
技术领域
本发明涉及无线通信，更具体地说，涉及一种用于支持无线通信的集成电路。
背景技术
众所周知，通信系统是用来支持无线和/或有线通信设备之间的无线和有线通信的。这样的通信系统涵盖范围从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网，再到点对点室内无线网络，再到射频识别(RFID)系统。每种通信系统依照一种或多种通信标准建造并工作。例如，无线通信系统可根据一种或多种标准工作，这些标准包括但不限于IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分配系统(LMDS)、多信道多点分配系统(MMDS)和/或上述标准的改进。
根据无线通信系统的类型，无线通信设备如蜂窝电话、对讲机、个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、笔记本电脑、家庭娱乐设备等等与其它无线通信设备进行直接或间接的通信。就直接通信而言(也称为点对点通信)，参与的无线通信设备将其发射器和接收器调至相同的一个或多个信道(例如，无线通信系统多个射频(RF)载波中的一个)，然后在该信道上进行通信。对间接无线通信而言，每个无线通信设备通过分配的信道直接与相关的基站(例如，用于蜂窝服务的)和/或相关接入点(例如，用于室内或建筑物内无线网络)进行通信。为完成无线通信设备间的通信连接，相关的基站和/或相关的接入点通过系统控制器、通过公共交换电话网络、通过互联网、和/或通过一些其他广域网彼此进行直接通信。
对参与到无线通信中的每种无线通信设备来说，其组成包括内置无线收发器(也就是发射器和接收器)，或连接到相关的无线收发器(例如，用于室内和/或建筑物内无线通信网络的基站、RF调制解调器等)。众所周知，接收器连接到天线上，并包括低噪音放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。低噪音放大器通过天线接收入站RF信号，然后将其进行放大。一个或多个中频级将放大后的RF信号混入一个或多个本地振荡中，将放大后的RF信号转换为基带信号或中频(IF)信号。滤波级对基带信号或中频信号进行滤波，将不需要的信号从基带信号中削弱，生成滤波后信号。数据恢复级根据特定的无线通信标准从滤波后信号中恢复出原始数据。
众所周知，发射器包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器。数据调制级根据特定的无线通信标准将原始数据转换为基带信号。一个或多个中频级将基带信号混入一个或多个本地振荡器中生成RF信号。功率放大器在将RF信号通过天线发射之前对其进行放大。
目前，无线通信可在许可或非许可频谱(licensed and unlicensed frequencyspectrum)中发生。例如，无线局域网(WLAN)通信可在900MHz、2.4GHz和5GHz的非许可工科医(ISM)的频谱中发生。当ISM频谱是非许可时，对功率、调制技术和天线增益有限制。另一非许可频谱是55-64GHz的V-带。
因为无线通信的无线部分开始并结束于天线，设计合适的天线结构是无线通信设备的重要组件。已知天线结构被设计为在操作频率上具有期望的阻抗(举例来说，50Ohm)、以期望的操作频率为中心的期望带宽、以及期望的长度(举例来说，单极天线的操作频率的波长的1/4)。进一步已知天线结构可包括单个单极或双极天线、分集天线结构、相同的极化、不同的极化和/和任何数量的其它电磁特性。
用于RF收发器的一种常用天线结构是三维空中螺旋天线(three-dimensional in-air helix antenna)，其类似于扩展的弹簧。该空中螺旋天线提供磁性全方位(magnetic omni-directional)单极天线。该三维天线的其它类型包括矩形、喇叭形等形状的孔径天线；三维双极天线为圆锥形、圆筒形、椭圆形等形状，且反射面天线具有平面反射器、角形反射器或抛物面反射器。这些三维天线存在的问题是它们不能在集成电路(IC)和/或支持所述IC的印刷板电路(PCB)的二维空间中充分地实现。
已知二维天线可包括曲折式样(meandering pattern)或微波传输带配置。对于有效的天线运作，单极天线的长度应为其波长的1/4，双极天线的长度应为其波长的1、2，其中波长(λ)＝c/f，其中c是光速且f是频率。例如，1/4波长的天线在900MHz具有的总长度约为8.3厘米(也就是，0.25*(3×108m/s)/(900×106c/s)＝0.25*33cm，其中m/s是米/秒且c/s是圈/秒)。如另一例子，1/4波长的天线在2400MHz具有的总长度约为3.1厘米(也就是，0.25*(3×108m/s)/(2.4×109c/s)＝0.25*12.5cm，其中m/s是米每秒且c/s是圈每秒)。由于天线尺寸而不能在将其集成在芯片上，因为这样的话具有数百万个晶体管相对复杂的IC将具有2到20毫米乘2到20毫米的尺寸。
随着IC制造技术的不断发展，IC将变得越来越小并具有越来越多的晶体管。当这个发展允许电子设备减小其尺寸时，出现了设计上的挑战，这个挑战涉及向该设备的多个IC提供或从设备的多个IC接收信号、数据、时钟信号、操作指令等。目前，这个问题通过IC封装和多层PCB来解决。例如，IC可包括位于较小空间(举例来说，2到20毫米乘2到20毫米)的具有100-200引脚的球栅阵列(ball grid array)。多层PCB包括IC的每个引脚的布线(trace)以将其路由到PCB上的至少一个其它组件。明显地，IC间通信的发展需要充分支持IC制造的出现的改进。
因此，需要一种集成电路天线结构及其无线通信应用。
发明内容
本发明提供一种操作装置和方法，结合至少一副附图给出了充分地显示和/或描述，并更完整地在权利要求中阐明。
根据本发明的一个方面，提供了一种可调集成电路(IC)天线结构，包括：
多个天线元件；
耦合电路，用于基于天线结构特征信号将所述多个天线元件中的至少一个连接到天线，其中，所述天线具有与所述天线结构特征信号相关的至少一个以下特征：有效长度、带宽、阻抗、品质因素和频带；
邻近所述多个天线元件的接地平面；以及
传输线电路，将出站射频信号提供给所述天线，并从所述天线接收入站射频信号。
优选地，所述传输线电路包括：
多个传输线元件；以及
传输线耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的传输线特征部分将所述多个传输线元件中的至少一个连接到传输线。
优选地，所述传输线电路包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中，所述可调阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述可调阻抗匹配电路根据所述天线结构特征信号的阻抗特征部分确定阻抗。
优选地，所述可调电感包括：
多个电感元件；以及
电感耦合电路，用于将所述多个电感元件中的至少一个连接到电感，所述电感在给定的频带中具有与所述天线结构特征信号的阻抗特征部分相关的至少一个以下特征：期望的感应系数、期望的电抗和期望的品质因素。
优选地，所述传输线电路包括：
多个变压器元件；以及
变压器耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的变压器特征部分将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器。
优选地，所述耦合电路包括以下中的至少一个：多个磁性耦合元件；以及开关。
优选地，所述多个磁性耦合元件中的一个磁性耦合元件包括：
邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线元件之间实现模块耦合。
优选地，所述接地平面包括：
位于所述IC的不同层的多个接地平面，以及
接地平面选择电路，用于根据所述天线结构特征信号的接地平面部分在多个接地平面中选择至少一个接地平面。
优选地，所述接地平面包括：
多个接地平面元件，以及
接地平面耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的接地平面部分将所述多个接地平面元件中的至少一个连接到所述接地平面。
优选地，所述可调IC天线结构进一步包括：
阵耦合电路，用于基于天线设置信号将所述多个天线元件中的至少一些连接到天线阵。
根据本发明的一个方面，一种可调集成电路天线包括：
天线；
邻近所述天线的接地平面；
多个传输线电路元件；以及
耦合电路，用于根据传输线特征信号将所述多个传输线电路元件中的至少一个连接到传输线电路；其中所述传输线电路具有与所述传输线电路特征信号相关的至少一个以下特征：带宽、阻抗、品质因素和频带。
优选地，所述多个传输线电路元件包括：
多个传输线元件，其中，所述耦合电路根据所述传输线电路特征信号的传输线特征部分，将所述多个传输线元件中的至少一个连接到传输线。
优选地，所述多个传输线电路元件包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中所述可调阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述可调阻抗匹配电路根据传输线电路特征信号的阻抗特征部分确定阻抗。
优选地，所述可调电感包括：
多个电感元件；以及
电感耦合电路，用于将所述多个电感元件中的至少一个连接到电感，所述被连接的电感元件在给定的频带中具有与所述天线结构特征信号的阻抗特征部分相关至少一个以下特征：期望的感应系数、期望的电抗和期望的品质因素。
优选地，所述多个传输线电路元件包括：多个变压器元件，其中所述耦合电路根据所述传输线电路特征信号的变压器特征部分，将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器。
优选地，所述耦合电路包括以下中的至少一个：多个磁性耦合元件；以及开关。
优选地，所述多个磁性耦合元件中的一个磁性耦合元件包括：
邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线元件之间实现模块耦合。
优选地，所述接地平面包括：
位于所述IC的不同层的多个接地平面，以及
接地平面选择电路，用于根据所述天线结构特征信号的接地平面部分，在多个接地平面中选择至少一个接地平面。
优选地，所述接地平面包括：
多个接地平面元件，以及
接地平面耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的接地平面部分，将所述多个接地平面元件中的至少一个连接到所述接地平面。
优选地，所述天线包括天线阵。
根据本发明的一个方面，一种可调集成电路天线结构，包括：
多个天线元件；以及
耦合电路，用于基于天线结构特征信号将多个天线元件中的至少一个耦合到天线，其中，所述天线具有与所述天线结构特征信号相关的至少一个以下特征：有效长度、带宽、阻抗、品质因素和频带。
优选地，所述可调集成电路天线结构进一步包括：
阵耦合电路，用于基于天线设置信号将所述多个天线元件中的至少一些连接到天线阵。
所述耦合电路包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中所述可调阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述可调阻抗匹配电路根据所述天线结构特征信号的阻抗特征部分确定阻抗。
优选地，所述耦合电路包括：
多个变压器元件；以及
变压器耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的变压器特征部分，将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器。
优选地，所述耦合电路包括以下中的至少一个：
多个磁性耦合元件；以及
开关，其中，所述多个磁性耦合元件中的磁性耦合元件包括：邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线结构之间实现模块耦合。
根据后续结合附图对本发明具体实施例的详细介绍，本发明的特征和优点可以显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的包括多个集成电路的设备的实施例的示意图；
图2-4是根据本发明的集成电路(IC)的多个实施例的示意图；
图5是根据本发明的无线通信系统的实施例的示意框图；
图6是根据本发明的IC的实施例的示意框图；
图7是根据本发明的IC的另一实施例的示意框图；
图8-10是根据本发明实施例的上转换模块的多个实施例的示意框图；
图11是根据本发明的IC的又一实施例的示意框图；
图12是根据本发明的IC的又一实施例的示意框图；
图13-16是根据本发明的IC的各种实施例的示意图；
图17-20是根据本发明的IC的各种实施例的示意框图；
图21和22是根据本发明的天线结构的各种实施例的示意图；
图23和24是根据本发明的天线结构的频谱图；
图25是根据本发明的IC的另一实施例的示意框图；
图26是根据本发明的天线结构的频谱图；
图27是根据本发明的IC的另一实施例的示意框图；
图28-42是根据本发明的天线结构的各种实施例的示意图；
图43是根据本发明的天线结构的实施例的示意框图；
图44-46是根据本发明的天线结构的各种实施例的示意图；
图47是根据本发明的耦合电路的实施例的示意图；
图48是根据本发明的耦合电路的实施例的阻抗比频率的示意图；
图49和50是根据本发明的传输线电路的各种实施例的示意框图；
图51是根据本发明的天线结构的实施例的示意框图；
图52是根据本发明的IC的实施例的示意框图；
图53-66是根据本发明的天线结构的各种实施例的示意图；
图67是根据本发明的天线结构的实施例的示意框图；
图68和69是根据本发明的天线结构的各种实施例的示意图；
图70是根据本发明的天线结构的实施例的示意框图。
具体实施方式
图1是设备10的实施例的示意图，该设备10包括设备基板12和多个集成电路(IC)14-20。IC 14-20中的每一个包括封装基板(package substrate)22-28和芯片(die)30-36。IC 14和16的芯片30和32包括天线结构38、40，射频(RF)收发器46、48，和功能电路54、56。IC 18和20的芯片34和36包括射频(RF)收发器50、52，和功能电路58、60。IC 18和20的封装基板26和28包括与RF收发器50、52相连的天线结构42、44。
设备10可为包括集成电路的任意类型的电子设备。例如，但远远不止以下列出的，设备10可以是个人计算机、膝上型计算机、手持式计算机、无线局域网(WLAN)接入点、WLAN基站、蜂窝电话、音频娱乐设备、视频娱乐设备、视频游戏控制器和/或控制台、无线电装置、无线电话、电缆机顶盒、卫星接收器、网络基础设施设备、蜂窝电话基站以及蓝牙耳机。因此功能电路54-60可包括一个或多个WLAN基带处理模块、WLAN RF收发器、蜂窝语音基带处理模块、蜂窝语音RF收发器、蜂窝数据基带处理模块、蜂窝数据RF收发器、本地基础设施通信(LIC)基带处理模块、网关处理模块、路由处理模块、游戏控制器电路、游戏控制台电路、微处理器、微控制器和存储器。
在一个实施例中，可使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造芯片30-36，封装基板22-28可为印刷电路板(PCB)。在另一实施例中，可使用砷化镓技术、硅锗(silicon germanium)技术、双极(bi-polar)、双CMOS和/或其它类型的IC制造技术制造芯片30-36。在这些实施例中，封装基板22-28可为印刷电路板(PCB)、玻璃纤维板、塑料板和/或一些其它的非导体材料板。应注意，如果天线结构位于芯片上，封装基板可简单的用作芯片的支持结构，并包括很少或不包括布线。
在一个实施例中，RF收发器46-52提供无线局域通信(举例来说，IC到IC通信)。在这个实施例中，当IC的功能电路具有将要发送到另一IC的另一功能电路的信息(举例来说，数据、操作指令、文件等)时，第一IC的RF收发器通过无线路径将该信息转送到第二IC的RF收发器。在这种方式中，IC到IC的通信中的一部分到全部都是采用无线方式完成的。这样，设备基板12可包括很少的或不包括在IC14-20间提供通信路径的传导布线。例如，设备基板12可为玻璃纤维板、塑料板和/或一些其它的非导体材料板。
在一个实施例中，第一IC的基带处理模块将出站数据(举例来说，数据、操作指令、文件等)转换到出站符号流。可根据一个或多个数据调制方案将出站数据转换为出站符号流，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小频移键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从出站数据到出站符号流的转换包括以下操作的一个或多个：加扰、编码、凿孔(puncturing)、交错、星座图映射、调制、频域到时域转换、空时模块编码、空时频率模块编码、波束成形，和数字基带到IF的转换。
后面将参照图6-12和17-20对第一IC的RF收发器将出站符号流转换为出站RF信号作介绍。第一IC的天线结构与RF收发器相连，并发送出站RF信号，所述RF信号的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中。因此，该天线结构包括在频带中运行的电磁特性。应注意，天线结构的各种实施例将在图21-70中介绍。还应注意到高于60GHz的频率带可用于本地通信。
第二IC的天线结构将RF信号作为入站RF信号接收，接着将其提供给第二IC的RF收发器。如接下来将参照图6-12和17-20所描述，RF收发器将入站RF信号转换成入站符号流，并将该入站信号流提供给第二IC的基带处理模块。第二IC的基带处理模块根据一个或多个数据调制方案将入站符号流转换成入站数据，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从入站符号流到入站数据的转换包括以下操作的一个或多个：解扰、解码、解凿孔(depuncturing)、解交错、星座图解映射、解调、时域到频域转换、空时模块解码、空间频率模块解码、解波束赋形，和IF到数字基带转换。应注意，第一和第二IC的基带处理模块可与RF收发器位于同一芯片或分别位于各自IC中的不同芯片上。
在其他实施例中，每个IC 14-20可包括设置在芯片上的多个RF收发器和天线结构和/或设置在封装基板的多个RF收发器和天线结构，以支持多种同时RF通信(Multiple simultaneous RF communication)，所述通信可使用以下中的一个或多个：频率偏移、相位偏移、波导(举例来说，使用波导以包括大部分RF能量)、频率复用方式、频分多路复用、时分多路复用、零值峰值多路衰减(null-peak multiple path fading)(举例来说，零值的IC衰减信号强度且位于峰值的IC衰减信号强度)、跳频、扩频、时空偏移(space-time offset)和空频偏移(space-frequency offset)。应注意，为了描述的简便，示出的设备10仅包括四个IC 14-20，在实际应用中，其可包括比这4个IC更多或更少的IC。
图2是集成电路(IC)70的实施例的示意图，其包括封装基板80和芯片82。芯片82包括基带处理模块78、RF收发器76、本地天线结构72和远程天线结构74。基带处理模块78可为单个处理设备或多个处理设备。这样一个设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理单元、现场可编程门阵、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或可基于电路的硬编码和/或操作指令处理信号(模拟或数字)的任何设备。处理模块78可具有关联的存储器和/或存储元件，其可以是单个存储设备、多个存储设备和/或处理模块78的内置电路。这样的存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何设备。应注意，当处理模块78通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路执行其一个或多个功能时，存储相应的操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入到电路中或与该电路外部相连，所述电路包括所述状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路。还应注意到，对应于图2-20描述的步骤和/或功能的至少一部分的硬编码和/或操作指令可由存储元件存储，并由处理模块78执行。
在一个实施例中，IC 70支持本地和远程通信，在此本地通信为非常短的范围(举例来说，小于0.5米)且远程通信为较长的范围(举例来说，大于1米)。例如，本地通信可以是设备内的IC到IC通信、IC到板通信、和/或板到板通信，远程通信可以是蜂窝电话通信、WLAN通信、蓝牙微微网通信、对讲机(walkie-talkie)通信等。更进一步地，远程通信的内容可包括图形、数字化语音信号、数字化音频信号、数字化视频信号，和/或出站文本信号。
为了支持本地通信，基带处理模块78将本地出站数据转换成本地出站符号流。可根据一个或多个数据调制方案将本地出站数据转换为本地出站符号流，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从出站数据到出站符号流的转换包括以下操作的一个或多个：加扰、编码、凿孔(puncturing)、交错、星座图映射、调制、频域到时域转换、空时模块编码、空间频率模块编码、波束成形，和数字基带到IF的转换。
RF收发器76将本地出站符号流转换为本地出站RF信号，并将其提供给本地天线结构72。RF收发器76的各种实施例的描述可参考图11到图12。
本地天线结构72发送本地出站RF信号84，所述RF信号84位于大约55GHz到64GHz的频率带中。因此，本地天线结构72包括在频带中运行的电磁特性。应注意，天线结构的各种实施例将在图21-70中介绍。还应注意到高于60GHz的频带也可用于本地通信。
对于本地入站信号，本地天线结构72接收本地入站RF信号84，所述RF信号的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中。本地天线结构72将本地入站RF信号84提供给RF收发器，RF收发器将本地入站RF信号转换成本地入站符号流。
基带处理模块78根据一个或多个数据调制方案将本地入站符号流转换成本地入站数据，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从入站符号流到入站数据的转换包括以下操作的一个或多个：解扰、解码、解凿孔(depuncturing)、解交错、星座图解映射、解调、时域到频域转换、空时模块解码、空时频率模块解码、解波束赋形，和IF到数字基带转换。
为了支持远程通信，基带处理模块78将远程出站数据转换成远程出站符号流。可根据一个或多个数据调制方案将远程出站数据转换为远程出站符号流，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从出站数据到出站符号流的转换包括以下操作的一个或多个：加扰、编码、凿孔(puncturing)、交错、星座图映射、调制、频域到时域转换、空时模块编码、空时频率模块编码、波束成形，和数字基带到IF的转换。
RF收发器76将远程出站符号流转换为远程出站RF信号，并将其提供给远程天线结构74。远程天线结构74发送某一频带的远程出站RF信号86，所述频带可以是900MHz、1800MHz、2.4GHz、5GHz、或位于大约55GHz到64GHz的频率带中。因此，远程天线结构74包括在频带中运行的电磁特性。应注意，天线结构的各种实施例将在图21-70中介绍。
对于远程入站信号，远程天线结构74接收远程入站RF信号86，所述RF信号86的载波频率位于上述频率带中。远程天线结构74将远程入站RF信号86提供给RF收发器，RF收发器将远程入站RF信号转换成远程入站符号流。
基带处理模块78根据一个或多个数据调制方案将远程入站符号流转换成远程入站数据，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从入站符号流到入站数据的转换包括以下操作的一个或多个：解扰、解码、解凿孔(depuncturing)、解交错、星座图解映射、解调、时域到频域转换、空时模块解码、空时频率模块解码、解波束赋形，和IF到数字基带转换。
图3是集成电路(IC)70的实施例的示意图，包括封装基板80和芯片82。这个实施例与图2类似，其区别在于远程天线结构74位于封装基板80。因此，IC 70包括从封装基板80上的远程天线结构74到芯片82上的RF收发器76的连接。
图4是集成电路(IC)70的实施例的示意图，包括封装基板80和芯片82。这个实施例与图2类似，其区别在于本地天线结构72和远程天线结构都位于封装基板80。因此，IC 70包括从封装基板80上的远程天线结构74到芯片82上的RF收发器76的连接，以及从封装基板80上的本地天线结构72到芯片82上的RF收发器76的连接。
图5是无线通信系统100的实施例的示意框图，其包括：多个基站和/或接入点112、116，多个无线通信设备118-132和网络硬件组件134。应注意，网络硬件134可以是路由器、交换器、网桥、调制解调器、系统控制器等，其可为通信系统100提供广域网连接142。还应注意，无线通信设备118-132可为包括如图2-4中所示的内置无线收发器和/或相关无线收发器的无线通信设备，如膝上型主机118和126、个人数字助理主机120和130、个人计算机主机124和132、和/或蜂窝电话主机122和128。
无线通信设备122、123和124可内置在独立基本服务组(IBSS)区域109，并直接通信(也就是，点对点)，参照图2-4，该通信为远程通信。在这个配置中，设备122、123和124可仅与彼此通信。为了与系统100中的其它无线通信设备通信，或与系统100外部通信，设备122、123和/或124需要加入基站或接入点112或116中的一个。
基站或接入点112、116可分别位于基本服务组(BSS)区域11和13，并通过局域网连接136、138与可操作相连。这样的连接将基站或接入点112、116连接到系统100中的其它设备，并通过WAN连接142向其它网络提供连接。为了与位于其BSS 111或113内的无线通信设备通信(举例来说，远程通信)，每个基站或接入点112-116具有关联的天线或天线阵。例如，基站或接入点112与无线通信设备118和120无线通信，而基站或接入点116与无线通信设备126-132无线通信。一般地，无线通信设备向特定的基站或接入点112、116登记，以从通信系统100接收服务。
一般地，基站用于蜂窝电话系统和类似的系统，而接入点或主收发器用于家庭或室内无线网络时(举例来说，IEEE 802.11和其各种版本、蓝牙、RFID、和/或任何基于其它类型的射频的网络协议)。不考虑特定的通信系统类型，每个无线通信设备包括内置的无线收发装置和/或与无线收发装置相连。应注意，这些无线通信设备的一个或多个可包括RFID读卡机和/或RFID标记。
图6是IC 14-20的实施例的示意框图，其包括天线结构40-46和RF收发器46-52。天线结构40-46包括天线150和传输线电路152。RF收发器46-52包括发射/接收(T/R)耦合模块154、低噪声放大器(LNA)156、下转换模块158、和上转换模块160。
天线150可为图21、22、28-32、34-36、53-56和58-70所示的任一天线，接收入站RF信号并将其提供给传输线电路152。传输线电路152，如图21、22、28-32、34、42-50、53-56和58-70所示，包括一个或多个传输线、变压器、和阻抗匹配电路，用于将入站RF信号提供给RF收发器46-52的T/R耦合模块154。应注意，天线结构40-46可位于芯片、封装基板、或它们的结合体。例如，当传输线电路位于芯片时，天线150可位于封装基板。
T/R耦合模块154可以是T/R开关或变压器巴仑(transformer balun)，其将入站RF信号162提供给LNA 156。LNA 156将入站RF信号156放大以提供放大的入站RF信号。下转换模块158基于接收本机振荡166将放大的入站RF信号转换成入站符号流164。在一个实施例中，下转换模块158包括直接转换拓扑，这样接收本机振荡166的频率对应于入站RF信号的载波频率。在另一实施例中，下转换模块158包括超外差拓扑。应注意，当入站RF信号162和入站符号流164显示为不同信号时，它们可为单端信号。
上转换模块160基于发射本机振荡170将出站符号流168转换成出站RF信号172。以下将参照图8-10描述上转换模块160的各种实施例。在这个实施例中，上转换模块160直接向T/R耦合模块154提供出站RF信号172。换句话说，因为本地通信的发送功率非常小(举例来说，＜-25dBm)，所以不需要功率放大器。这样，上转换模块160直接与T/R耦合模块154相连。
T/R耦合模块154将出站RF信号172提供给传输线电路152，进而将出站RF信号172提供给天线150用于传输。
图7是IC 14-20的又一实施例的示意框图，包括天线结构40-46和RF收发器46-52。天线结构40-46包括接收(RX)天线184、第二传输线电路186、发射(TX)天线180、以及第一传输线电路182。RF收发器46-52包括低噪声放大器(LNA)156、下转换模块158、上转换模块160。
RX天线184，可以是图21、22、28-32、34-36、53-56和58-70所示的任一天线，其接收入站RF信号，并将该入站RF信号提供给第二传输线电路186。第二传输线电路186如图21、22、28-32、34、42-50、53-56和58-70所示，包括一个或多个传输线、变压器、和阻抗匹配电路，用于将入站RF信号162提供给LNA 156。LNA 156将入站RF信号162放大以生成放大的入站RF信号。下转换模块158基于接收本机振荡器166将放大的入站RF信号转换成入站符号流164。
上转换模块160基于发射本机振荡170将出站符号流168转换成出站RF信号172。上转换模块160将出站RF信号172提供给第一传输线电路182。第一传输线电路182包括如图21、22、28-32、34、42-50、53-56和58-70所示的一个或多个传输线、变压器、和阻抗匹配电路，用于将出站RF信号172提供给TX天线180用于传输。应注意，天线结构40-46可位于芯片、封装基板、或它们的结合体上。例如，当传输线电路182和186位于芯片时，RX和/或TX天线184和/或180可位于封装基板。
图8是上转换模块160的一个实施例的示意框图，其包括第一混频器190、第二混频器192、90度相移模块和结合模块194。在这个实施例中，上转换模块160将基于笛卡尔坐标(Cartesian-based)的出站符号流168转化成出站RF符号172。
在一个实施例中，第一混频器190将出站符号流168的同相分量196与发射本地振荡170的同相分量混频，以生成第一混频信号。第二混频器192将出站符号流168的积分分量198与发射本机振荡170的积分分量混频，以生成第二混频信号。结合模块194将第一和第二混频信号相结合以生成出站RF信号172。
例如，如果I分量196表示为AIcos(ωdn+Φn)，Q分量198表示为AQsin(ωdn+Φn)，本机振荡170的I分量表示为cos(ωRF)且本机振荡170的Q分量可表示为sin(ωRF)，接着第一混频信号为1/2AIcos(ωRF-ωdn-Φn)+1/2AIcos(ωRF+ωdn+Φn)，且第二混频信号为1/2AQcos(ωRF-ωdn-Φn)-1/2AQcos(ωRF+ωdn+Φn)。接着结合模块194将这两个信号结合以生成出站RF信号172，可表示为Acos(ωRF+ωdn+Φn)。应注意，结合模块194可以是减法模块、滤波模块、和/或其它用于根据第一和第二混频信号提供出站RF信号的任何其它电路。
图9是上转换模块160的一个实施例的示意框图，其包括振荡模块200。在这个实施例中，上转换模块160将基于相位调制的出站符号流转换为出站RF信号172。
在运行中，振荡模块200可为锁相环、N分数合成器、和/或其它振荡生成电路，使用发射本机振荡170作为参考振荡以生成具有出站RF信号172的频率的振荡。根据出站符号流168的相位调制信息202调节该振荡的相位，以生成出站RF信号。
图10是上转换模块160的一个实施例的示意框图，其包括振荡模块200和乘法器204。在这个实施例中，上转换模块将基于相位和振幅调制的出站符号流转换为出站RF信号172。
在运行中，振荡模块200可为锁相环、N分数合成器、和/或其它振荡生成电路，使用发射本机振荡170作为参考振荡以生成具有出站RF信号172的频率的振荡。根据出站符号流168的相位调制信息202调节该振荡的相位以生成相位调制的RF信号。乘法器204将相位调制的RF信号与出站符号流168的振幅调制信息206相乘，以生成出站RF信号。
图11是IC 70的又一实施例的示意框图，其包括本地天线结构72、远程天线结构74、RF收发器76和基带处理模块78。RF收发器76包括接收部分210、发射部分212、第一耦合电路214、第二耦合电路216。
在这个实施例中基带处理模块78将本地出站数据218转换成本地出站符号流220。第一耦合电路214可以是开关网络、开关、多路复用器、和/或任何其它类型的选择耦合电路。当IC是本地通信模式时，第一耦合电路214将本地出站符号流220提供给发射部分212。发射部分212可包括如图8-10所示的上转换模块，用于将本地出站符号流220转换成本地出站RF信号222。第二耦合电路216可以是开关网络、开关、多路复用器、和/或任何其它类型的选择耦合电路。当IC是本地通信模式时，第二耦合电路216将本地出站RF信号222提供给本地通信天线结构72。
在本地通信模式242中，第二耦合电路216也可从本地通信天线结构72接收本地入站RF信号224，并将其提供给接收部分210。接收部分210将本地入站RF信号224转换成本地入站符号流226。第一耦合电路214将本地入站符号流226提供给基带处理模块78，所述基带处理模块78将本地入站符号流226转换成本地入站数据228。
在远程通信模式242中，基带处理模块78将远程出站数据230转换成远程出站符号流232。当IC是远程通信模式时，第一耦合电路214将远程出站符号流232提供给发射部分212。发射部分212将远程出站符号流232转换成远程出站RF信号234。第二耦合电路216将远程出站RF信号232提供给远程通信天线结构74。
在远程通信模式242中，第二耦合电路216也可从远程通信天线结构74接收远程入站RF信号236，并将其提供给接收部分210。接收部分210将远程入站RF信号236转换成远程入站符号流238。第一耦合电路214将本地远程入站符号流238提供给基带处理模块78，所述基带处理模块78将远程入站符号流238转换成远程入站数据240。应注意，本地RF信号84包括本地入站和出站RF信号222和224，且远程RF信号86包括远程入站和出站RF信号234和236。还应注意，远程入站和出站RF数据230和240包括一个和多个图象、数字化语音信号、数字化音频信号、数字化视频信号和文本信号，而本地入站和出站数据218和228包括一个和多个芯片到芯片通信数据和芯片到板通信数据。
图12是IC 70又一实施例的示意框图，包括本地天线结构72、远程天线结构74、RF收发器76和基带处理模块78。RF收发器76包括本地发射部分250、本地接收部分252、远程发射部分254、远程接收部分256。
在这个实施例中，基带处理模块78将本地出站数据218转换成本地出站符号流220。本地发射部分250，包括如图8-10所述的上转换模块，用于将本地出站符号流220转换成本地出站RF信号222。当IC处于本地通信模式242时，本地发射部分250将本地出站RF信号222提供给本地通信天线结构72。
在本地通信模式242中，本地接收部分252从本地通信天线结构72接收本地入站RF信号224。本地接收部分252将本地入站RF信号224转换成本地入站符号流226。所述基带处理模块78将本地入站符号流226转换成本地入站数据228。
在远程通信模式242中，基带处理模块78将远程出站数据230转换成远程出站符号流232。远程发射部分254将远程出站符号流232转换成远程出站RF信号234，并将其提供给远程通信天线结构74。
在远程通信模式中，远程接收部分256从远程通信天线结构74接收远程入站RF信号236。远程接收部分256将远程入站RF信号236转换成远程入站符号流238。基带处理模块78将远程入站符号流238转换成远程入站数据240。
图13是集成电路(IC)270的实施例的示意图，其包括封装基板80和芯片272。芯片272包括基带处理模块276、RF收发器274、本地低效天线结构260、本地高效天线结构(local efficient antenna structure)262和远程天线结构74。基带处理模块276可为单个处理设备或多个处理设备。这样一个设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理单元、现场可编程门阵、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或可基于电路的硬编码和/或操作指令处理信号(模拟或数字)的任何设备。处理模块276可具有关联的存储器和/或存储元件，其可以是单个存储设备、多个存储设备和/或处理模块276的内置电路。这样一个存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何设备。应注意，当处理模块276通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路执行其一个或多个功能时，存储相应的操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入到一个电路中或与该电路外部相连，所述电路包括状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路。还应注意到，对应于图13-20描述的步骤和/或功能的至少一部分的硬编码和/或操作指令可由存储元件存储，并由处理模块276执行。
在一个实施例中，IC 270支持本地低数据率、本地高数据率和远程通信，在此本地通信为非常短的范围(举例来说，小于0.5米)且远程通信为较长的范围(举例来说，大于1米)。例如，本地通信可以是设备内的IC到IC通信、IC到板通信、和/或板到板通信，远程通信可以是蜂窝电话通信、WLAN通信、蓝牙微微网通信、对讲机通信等。更进一步地，远程通信的内容可包括图形、数字化语音信号、数字化音频信号、数字化视频信号，和/或出站文本信号。
为了支持低数据率或高数据率本地通信，基带处理模块276将本地出站数据转换成本地出站符号流。可根据一个或多个数据调制方案将本地出站数据转换到本地出站符号流，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从出站数据到出站符号流的转换包括以下操作的一个或多个：加扰、编码、凿孔(puncturing)、交错、星座图映射、调制、频域到时域转换、空时模块编码、空间频率模块编码、波束成形，和数字基带到IF的转换。
RF收发器274将低数据率或高数据率本地出站符号流转换为低数据率或高数据率本地出站RF信号264或266。RF收发器将低数据率本地出站RF信号264提供给本地低效天线结构260，其可包括较小天线(举例来说，长度为＜＝1/10波长)或极小天线(举例来说，长度为＜＝1/50波长)，并将高数据率本地出站RF信号288提供给本地高效天线结构262，其可包括1/4波长天线或1/2波长天线。
本地低效天线结构260发送低数据率本地出站RF信号264，所述RF信号264的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中，而本地高效天线结构262以相同的频带发送高数据率本地出站RF信号266。因此，本地天线结构260和262包括在频带中运行的电磁特性。应注意，天线结构260和/或262的各种实施例将在图21-70中介绍。还应注意到高于60GHz的频带也可用于本地通信。
对于低数据率本地入站信号，本地低效天线结构260接收低数据率本地入站RF信号264，所述RF信号的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中。本地低效天线结构260将低数据率本地入站RF信号264提供给RF收发器274。对于高数据率本地入站信号，本地高效天线结构262接收高数据率本地入站RF信号266，所述RF信号的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中。本地高效天线结构262将高数据率本地入站RF信号266提供给RF收发器274。
RF收发器274将低数据率或高数据率本地入站RF信号转换成本地入站符号流。基带处理模块276根据一个或多个数据调制方案将本地入站符号流转换成本地入站数据，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从入站符号流到入站数据的转换包括以下操作的一个或多个：解扰、解码、解凿孔(depuncturing)、解交错、星座图解映射、解调、时域到频域转换、空时模块解码、空时频率模块解码、解波束赋形，和IF到数字基带转换。
为了支持远程通信，基带处理模块276将远程出站数据转换成远程出站符号流。可根据一个或多个数据调制方案将远程出站数据转换到远程出站符号流，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从出站数据到出站符号流的转换包括以下操作的一个或多个：加扰、编码、凿孔(puncturing)、交错、星座图映射、调制、频域到时域转换、空时模块编码、空间频率模块编码、波束成形，和数字基带到IF的转换。
RF收发器274将远程出站符号流转换为远程出站RF信号86，并将其提供给远程天线结构74。远程天线结构74以某一频带发送远程出站RF信号86，所述频带可以是900MHz、1800MHz、2.4GHz、5GHz、或位于大约55GHz到64GHz的频率带中。因此，远程天线结构74包括在频带中运行的电磁特性。应注意，天线结构的各种实施例将在图21-70中介绍。
对于远程入站信号，远程天线结构74接收远程入站RF信号86，所述RF信号86的载波频率位于上述频率带中。远程天线结构74将远程入站RF信号86提供给RF收发器274，RF收发器274将远程入站RF信号转换成远程入站符号流。
基带处理模块276根据一个或多个数据调制方案将远程入站符号流转换成远程入站数据，所述调制方案可以是幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、移幅键控(ASK)、移相键控(PSK)、积分PSK(QSK)、8-PSK、移频键控(FSK)、最小移频键控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、以上调制方案的组合和/或变形。例如，从入站符号流到入站数据的转换包括以下操作的一个或多个：解扰、解码、解凿孔(depuncturing)、解交错、星座图解映射、解调、时域到频域转换、空时模块解码、空间频率模块解码、解波束赋形，和IF到数字基带转换。
图14是集成电路(IC)270的实施例的示意图，包括封装基板80和芯片272。这个实施例与图13类似，其区别在于远程天线结构74位于封装基板80。因此，IC 270包括从封装基板80上远程天线结构74到芯片272上的RF收发器274的连接。
图15是集成电路(IC)280的实施例的示意图，包括封装基板284和芯片282。芯片282包括控制模块288、RF收发器286、多个天线结构290。控制模块288可为单个处理设备或多个处理设备。这样一个设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理单元、现场可编程门阵、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或可基于电路的硬编码和/或操作指令处理信号(模拟或数字)的任何设备。控制模块288可具有关联的存储器和/或存储元件，其可以是单个存储设备、多个存储设备和/或控制模块288的内置电路。这样一个存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何设备。应注意，当控制模块288通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路执行其一个或多个功能时，存储相应的操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入到一个电路中或与该电路外部相连，所述电路包括所述状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路。还应注意到，对应于图15-20描述的步骤和/或功能的至少一部分的硬编码和/或操作指令可由存储元件存储，并由控制模块执行。
在运行中，控制模块288可配置一个或多个天线结构290，以将入站RF信号292提供给RF收发器286。另外，控制模块288可配置多个天线结构290，以从RF收发器286接收出站RF信号294。在这个实施例中，多个天线结构290位于芯片282中。在一个可选实施例中，多个天线结构290的第一天线结构位于芯片282中，多个天线结构290的第二天线结构位于封装基板284中。应注意，多个天线结构290的一个天线结构可包括参照图21-70所描述的一个或多个天线、传输线、变压器、和阻抗匹配电路。
RF收发器286将入站RF信号292转换成入站符号流。在一个实施例中，入站RF信号292的载波频率位于约为55GHz到64GHz的频带中。另外，RF收发器286将出站符号流转换成出站RF信号294，出站RF信号294的载波频率位于约为55GHz到64GHz的频带中。
图16是集成电路(IC)280的实施例的示意图，包括封装基板284和芯片282。这个实施例与图15类似，其区别在于多个天线结构290位于封装基板284。因此，IC 280包括从封装基板284上多个天线结构290到芯片282上的RF收发器286的连接。
图17是IC 280的实施例的示意图，其包括基带处理模块300、RF收发器286、控制模块288、天线耦合电路316、和多个天线结构290。基带处理模块300可为单个处理设备或多个处理设备。这样一个设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理单元、现场可编程门阵、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或可基于电路的硬编码和/或操作指令处理信号(模拟或数字)的任何设备。基带处理模块300可具有关联的存储器和/或存储元件，其可以是单个存储设备、多个存储设备和/或基带处理模块300的内置电路。这样的存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何设备。应注意，当基带处理模块300通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路执行其一个或多个功能时，存储相应的操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入到电路中或与该电路外部相连，所述电路包括所述状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路。还应注意到，对应于图13-20描述的步骤和/或功能的至少一部分的硬编码和/或操作指令可由存储元件存储，并由处理模块300执行。
在这个实施例中，控制模块288(可为基带处理模块300的共用处理设备和来自基带处理模块300的单独设备)用于将IC 280放置到多入多出(MIMO)通信模式336。在这种模式下，基带处理模块300包括编码模块302、交错模块304、多个符号映射模块306、多个快速傅立叶变换(FFT)模块308、空时和空频模块编码器310，用于将出站数据316转换成出站空时或空频模块编码的符号流320。在一个实施例中，编码模块302完成以下中的一个或多个：加扰、编码、凿孔和其它任何类型的数据编码。
RF收发器286的多个发射部分314将出站空时或空频模块编码的符号流320转换成多个出站RF信号。天线耦合电路316可包括一个或多个T/R开关、一个或多个变压器巴仑、和/或一个或多个开关网络，用于根据控制模块288提供的MIMO设置336向多个天线结构290中的至少两个提供多个出站RF信号。该多个天线结构290中的至少两个将多个出站RF信号作为出站RF信号294发送。
多个天线结构290接收入站RF信号292，其包括多个入站RF信号。多个天线结构290的至少两个通过耦合电路316与RF收发器286的多个接收部分312相连。接收部分312将入站RF信号转换成入站空时或空频模块编码符号流322。
基带处理模块包括空时或空频解码模块326、多个逆FFT(IFFT)模块328、多个符号解映射模块330、解交错模块322、和解码模块334，以将入站空时或空频模块编码的符号流322转换成入站数据324。解码模块334可完成以下中的一个或多个：解扰、解码、解凿孔和其它任何类型的数据解码。
图18是IC 280的实施例的示意框图，包括基带处理模块300、RF收发器286、控制模块288、天线耦合电路316、和多个天线结构290。在这个实施例中，控制模块288将IC 280放置到分集模式(diversity mode)354。在这种模式下，基带处理模块300包括编码模块302、交错模块304、符号映射模块306、以及快速傅立叶变换(FFT)模块308，用于将出站数据316转换成出站符号流350。
RF收发器286的多个发射部分314中的一个将出站符号流320转换成出站RF信号294。天线耦合电路316根据控制模块288提供的分集设置354向多个天线结构290中的至少一个提供出站RF信号。在一个实施例中，多个天线结构290具有多个天线，所述天线在多路径环境中具有1/4、1/2、3/4或1波长的物理间隔，以接收和/或发送RF信号。
多个天线结构290接收入站RF信号292。多个天线结构290的至少一个通过耦合电路316与RF收发器286的多个接收部分312的一个相连。接收部分312将入站RF信号292转换成入站符号流352。
基带处理模块300包括逆FFT(IFFT)模块328、符号解映射模块330、解交错模块322、和解码模块334，以将入站编码的符号流352转换成入站数据324。
图19是IC 280的实施例的示意框图，包括基带处理模块300、RF收发器286、控制模块288、天线耦合电路316、和多个天线结构290。
在这个实施例中，控制模块288将IC 280放置到基带(BB)波束成形模式366。在这种模式下，基带处理模块300包括编码模块302、交错模块304、多个符号映射模块306、多个快速傅立叶变换(FFT)模块308、和波束成形编码器310，用于将出站数据316转换成出站波束成形的编码符号流364。
RF收发器286的多个发射部分314将出站波束成形的编码符号流364转换成多个出站RF信号。天线耦合电路316根据控制模块288提供的波束成形设置366向多个天线结构290中的至少两个提供多个出站RF信号。多个天线结构290的至少两个将多个出站RF信号作为出站RF信号294发送。
多个天线结构290接收入站RF信号292。入站RF信号292包括多个入站RF信号。多个天线结构290的至少两个通过耦合电路316与RF收发器286的多个接收部分312相连。接收部分312将多个入站RF信号292转换成入站波束成形的编码符号流365。
基带处理模块300包括波束成形解码模块326、多个逆FFT(IFFT)模块328、多个符号解映射模块330、解交错模块322、和解码模块334，以将入站波束成形的编码符号流365转换成入站数据324。
图20是IC 280的实施例的示意框图，包括基带处理模块300、RF收发器286、控制模块288、天线耦合电路316、和多个天线结构290。在这个实施例中，控制模块288将IC 280放置到空中波束成形模式370。在这种模式下，基带处理模块300.包括编码模块302、交错模块304、符号映射模块306、快速傅立叶变换(FFT)模块308，用于将出站数据316转换成出站符号流350。
RF收发器286的多个发射部分376将出站符号流320转换成出站RF信号394的相位偏移的出站RF信号。例如，一个相位偏移的出站RF信号可具有0°的相位偏移，而另一个可具有90°的相位偏移，这样使得信号的空中结合为45°。除了提供相位偏移，发射部分376可调节相位偏移的出站RF信号的振幅，以生成期望的相位偏移。天线耦合电路316根据控制模块288提供的空中波束成形设置370向多个天线结构290中的至少两个提供相位偏移的出站RF信号。
多个天线结构290接收入站RF信号292。入站RF信号292包括多个入站相位偏移的RF信号。多个天线结构290的至少两个通过耦合电路316与RF收发器286的多个接收部分378相连。接收部分378将多个入站相位偏移RF信号转换成入站符号流352。
基带处理模块300包括逆FFT(IFFT)模块328、符号解映射模块330、解交错模块322、和解码模块334，以将入站编码符号流352转换成入站数据324。
图21和22是多个天线结构290的天线结构的实施例的示意图，包括天线380、传输线382、和变压器384。示出的天线380为双极天线，但也可采用其它的配置。例如，天线380可以是图35-47、53、54和58-70中所示的任一天线。传输线382可为充分匹配天线380的阻抗的调谐传输线，或包括阻抗匹配电路。图21的天线结构290-A的带宽极窄(举例来说，＜中心频率的5％)，且图22的天线结构290-B的带宽较窄(大约为中心频率的5％)。
其长度为1/2波长或更短的天线的带宽主要取决于天线的品质因数(quality factor，Q)，其数学地表示在等式1中，其中v0为谐振频率、2δv是两个半功率点之间的频率差值(也就是，带宽)。
等式1 v 0 2 δv = 1 Q
等式2提供用于天线结构的基本品质因数，在此R是天线结构的电阻，L是天线结构的感应系数，且C是天线结构的电容。
等式2 Q = 1 R * L C
这样，通过调节天线结构的电阻、电感、和/或电容，可控制带宽。特别地，品质因数越小，带宽越窄。在目前的讨论中，与图22中的天线结构290-B相比，图21中的天线结构290-A包括更大的电阻和电容，这样其具有较低的品质因数。应注意，电容主要是取决于传输线382的长度、天线380的元件间的距离，以及添加到天线结构的电容。进一步注意到，传输线382的线路和那些天线380的线路可在IC和/或封装基板的同一层，和/或位于IC和/或封装基板的不同层。
图23是图21和22的天线结构290-A和290-B集中在期望的信道400的载波频率时的频谱图，所述载波频率可位于55GHz到64GHz的频率范围中。如上所述，天线结构290-A具有极窄的带宽404，且天线结构290-B具有较窄的带宽402。在一个实施例中，天线结构290-A可用作发射天线结构，而天线结构290-B可用作接收天线结构。在另一个实施例中，第一天线结构290-A可具有第一极化，而第二天线结构290-A可具有第二极化。
在另一个实施例中，天线结构290-A和290-B可用于入站RF信号的信号结合。在这个实施例中，第一和第二天线结构290-A和290-B接收入站RF信号。接着可将该入站RF信号的两个表现相结合(举例来说，求和，当其中一个存在潜在无效(potential corruption)时使用另一个提供数据等)，以提供结合的入站RF信号。这个结合可在第一和第二天线结构290-A和290-B中的一个(注意：其中一个将进一步包括求和模块)上完成。该结合可在RF收发器中完成，或在控制模块或基带处理模块的基带上完成。
图24是天线结构290-B的较窄带宽402的频谱图，其集中在期望的信道410的载波频率上，可以是55GHz到64GHz的频率范围，以及集中在干扰412的天线结构290-A的极窄带宽404的频谱图。干扰412可为相邻信道干扰、来自其它系统的干涉、噪声、和/或任何不期望的信号。图25的电路使用这种天线布置以消除干扰410而不对接收期望的信道410产生影响。
图25是IC 280的另一个实施例的示意框图，其包括多个天线结构290、天线耦合电路316、和接收部分312。接收部分312包括两个低噪声放大器420和422、减法模块425、带通滤波器(BPF)424、和下转换模块158。在这个实施例中，控制模块可实现天线结构290-A和290-B。
在运行中，较窄带宽天线结构290-B接收入站RF信号，其包括期望的信道410和干扰412，并将该入站信号提供给第一LNA 420。极窄带宽天线结构290-A接收干扰412，并将该入站信号提供给第二LNA 422。可分别控制第一和第二LNA 420和422的增益，这样LNA 420和422输出的干扰412的量级大致相等。更进一步地，LNA 420和422可包括相位调节模块，用于对LNA 420和422输出的放大干扰进行相位调整。
减法模块425从第一LNA 420(也就是，放大的期望的信道和放大的干扰)的输出减去第二LNA 422(也就是，放大的干扰)的输出，以生成放大的期望的信道。带通滤波器424，其可调谐到期望的信道，进一步滤除不期望的信号，并将入站RF信号的滤波放大后的期望信道分量提供给下转换模块158。下转换模块158基于接收本机振荡166将滤波和放大后的期望信道分量转换到入站符号流164。
图26是天线结构290-B集中在期望信道410的载波频率上的较窄带宽402、天线结构290-A集中在干扰412的极窄带宽404、以及天线结构290-C集中在期望的信道410的另一极窄带宽的频谱图。图27的电路使用这种天线布置来结合期望的信道，并消除干扰410而不对接收期望的信道410产生影响。
图27是IC 280的另一个实施例的示意框图，其包括多个天线结构290、天线耦合电路316、和接收部分312。接收部分312包括三个低噪声放大器420、422和426、减法模块425、加法器427、带通滤波器(BPF)424、和下转换模块158。在这个实施例中，控制模块可实现天线结构290-A、290-B和290-C。
在运行中，较窄带宽天线结构290-B接收入站RF信号，其包括期望的信道410和干扰412，并将该入站信号提供给第一LNA 420。极窄带宽天线结构290-A接收干扰412，并将它提供给第二LNA 422。极窄带宽天线结构290-C接收期望的信道，并将其提供给第三LNA 426。可分别控制第一、第二、第三LNA 420、422、426的增益，这样LNA 420和422输出的干扰412的量级大致相等。更进一步地，LNA 420和422可包括相位调节模块，用于对LNA 420和422输出的放大干扰进行相位调整。
减法模块425从第一LNA 420(也就是，放大的期望的信道和放大的干扰)的输出减去第二LNA 422(也就是，放大的干扰)的输出，以生成放大的期望的信道。加法器427将减法模块425的输出(也就是，期望的信道)与第三LNA 426(也就是，期望的信道)相加，以生成结合的期望的信道。带通滤波器424，其可调谐到期望的信道，进一步从结合的期望信道中滤除不期望的信号，并将它提供给下转换模块158。下转换模块158基于接收的本机振荡166将滤波和放大后的期望信道分量转换到入站符号流164。
图28是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括一个或多个天线430、传输线432、导体434、436、阻抗匹配电路438和切换电路440。天线430可为位于芯片和/或封装基板的微波传输带，用于提供半波长双极天线或1/4波长单极天线。在其他实施例中，天线430可为图35-46、51和53-57所示的一个或多个天线。
传输线432可为位于芯片和/或封装基板上的微波传输带线对，其与天线430电连接，并通过第一和第二导体434和436与阻抗匹配电路438电磁连接。在一个实施例中，第一导体434和传输线432的第一线的电磁连接形成第一变压器，而第二导体434和传输线432的第二线的电磁连接形成第二变压器。
阻抗匹配电路438，其可包括一个或多个可变电感线圈电路、可变电容器电路、可变寄存器电路、电感、电容和寄存器。阻抗匹配电路438结合传输线432以及第一和第二变压器以建立与天线430的阻抗匹配。阻抗匹配电路438可如图43-50实现。
切换电路440包括一个或多个交换器、晶体管、三态缓冲器和三态驱动器，以将阻抗匹配电路438连接到RF收发器286。在一个实施例中，切换电路440从RF收发器286、控制模块288、和/或基带处理模块300接收耦合信号，其中耦合信号指示切换电路440断开(也就是，阻抗匹配电路438未连接到RF收发器286)还是闭合(也就是，阻抗匹配电路438连接到RF收发器286)。
图29是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线(也就是，天线辐射部分(antenna radiation section)452和天线接地平面(antennaground plane)454)、传输线456、变压器电路450。天线辐射部分452可为位于芯片和/或封装基板的微波传输带，用于提供半波长双极天线或1/4波长单极天线。在其他实施例中，天线辐射部分452可为图35-46、51和53-70所示的天线。
天线接地平面位于芯片的不同层和/或封装基板的不同层且，其从第一轴向(举例来说，平行于芯片和/或封装基板的表面)，平行于天线辐射部分452且，其从第二轴向(举例来说，垂直于芯片和/或封装基板的表面)，充分环绕天线辐射部分452并可环绕传输线456。
传输线456包括位于芯片和/或封装基板的微波传输带对，其与天线辐射部分452和变压器电路460电连接。变压器电路与第二线的连接进一步与天线接地平面454连接。变压器电路460的各种实施例已在图30-32中示出。
图30是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线(也就是，天线辐射部分452和天线接地平面454)、传输线456、变压器电路450。
在这个实施例中，第一感应导体458(其可为微波传输带)和传输线456的第一线电磁连接形成第一变压器，而第二感应导体460和传输线456的第二线的电磁连接形成第二变压器。变压器电路450的第一和第二变压器用于将传输线456连接到RF收发器和/或阻抗匹配电路。
图31是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线(也就是，天线辐射部分452和天线接地平面454)、传输线456、变压器电路450。
在这个实施例中，变压器电路450包括第一感应导体(inductive conductor)462和第二感应导体464。第一感应导体462和第一、第二线连接以形成变压器的单端线圈(single-ended winding)，第二感应导体464包括接地的中心抽头(center tap)。另外，第二感应导体464与第一感应导体电磁连接形成变压器的差动线圈。该变压器可用于将传输线456连接到RF收发器和/或阻抗匹配电路。
图32是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线(也就是，天线辐射部分452和天线接地平面454)、传输线456、变压器电路450。
在这个实施例中，变压器电路450包括第一感应导体476、第二感应导体478、第三感应导体480和第四感应导体482。感应导体476-482中任一可以是位于芯片和/或封装基板的微波传输带。第一感应导体476位于集成电路的第一层(也就是，芯片和/或封装基板)，并与传输线456的第一线电磁连接形成变压电路450的第一变压器。如图所示，所述第一线和天线位于集成电路的第二层。
第二感应导体478位于集成电路的第一层并与传输线456的第二线的电磁连接，形成第二变压器。第三感应导体480位于集成电路的第三层并与传输线456的第一线电磁连接形成第三变压器。第四感应导体480位于集成电路的第三层并与传输线456的第二线的电磁连接形成第四变压器。在一个实施例中，第一和第二变压器支持入站射频信号，且第三和第四变压器支持出站射频信号。
图33是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。天线元件490可为一个或多个微波传输带，用于为55GHz到64GHz的频带内的RF信号提供半波长双极天线或1/4波长单极天线，所示微波传输带的长度范围大约为1-1/4毫米到2-1/2毫米。在一个实施例中，天线元件490可成形以提供水平双极天线或垂直双极天线。在其他实施例中，可根据图34-46、51和53-70所示的一个或多个天线实现天线元件490。
接地平面492的表面积大于天线元件490的表面积。接地平面492，其从第一轴向看，平行于天线元件490且，其从第二轴向看，充分环绕天线元件490。传输线包括充分平行的第一和第二线。在一个实施例中，传输线494的第一线与天线元件490电连接。
图34是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490和传输线494位于芯片和/或封装基板的第一层500，且接地平面492位于芯片和/或封装基板的第二层502。
图35是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490相对于接地平面492垂直放置，且其长度约为其传输的RF信号的波长的1/4。接地平面492可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状，并用于为天线元件490提供有效接地。接地平面492包括开口，用于使传输线494与天线元件490连接。
图36是图35的位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的剖面图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490相对于接地平面492垂直放置，且其长度约为其传输的RF信号的波长的1/4。如图所示，接地平面492包括开口，用于使传输线494与天线元件490连接。
图37是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的剖面图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括多个离散天线元件496、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，多个离散天线元件496包括多个极小天线(也就是，长度为＜＝1/50波长)，或多个较小天线(也就是，长度为＜＝1/10波长)，以提供离散天线结构，该离散天线结构的功能类似于连续水平的双极天线。接地平面492可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状，并用于为多个离散天线元件496提供有效接地。
图38是位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290的实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490包括多个充分环绕金属布线(enclosed metal traces)504和505，以及转接线(via)506。充分环绕金属布线504和506可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状。
在一个实施例中，第一充分环绕金属布线504位于第一金属层500、第二充分环绕金属布线506位于第二金属层502、且转接线506将第一充分环绕金属布线504和第二充分环绕金属布线506连接，以提供螺旋天线结构。接地平面492可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状，并用于为天线元件490提供有效接地。接地平面492包括开口，用于使传输线494与天线元件490连接。
图39是位于芯片30、32、34、36、82、272或282(整体地或可选地参照本图或图40-40的芯片514)，和/或封装基板22、24、26、28、80、284(整体地或可选地参照本图或图40-40的封装基板512)上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290实施例的示意图。天线结构38、40、44、72、74、282或290包括天线元件490、天线接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490包括多个天线部分516，以形成水平双极天线；所述天线部分516可为微波传输带和/或金属布线。如图所示，某些天线部分516可位于芯片514上，其它的天线部分516可位于封装基板512。如进一步所示，封装基板512由板510支持。应注意，板510可为印刷电路板、玻璃纤维板、塑料板和/或一些其它的非导体材料板。
图40是位于芯片514和/或封装基板512上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490包括多个天线部分516以形成垂直双极天线。多个天线部分516可为微波传输带、转接线和/或金属布线。如图所示，某些天线部分516可位于芯片514上，其它的天线部分516可位于封装基板512。如进一步所示，封装基板512由板510支持，板510可包括接地平面492。可选地，接地平面492可包括在封装基板512上。
图41是位于芯片514和/或封装基板512上的天线结构38、40、42、44、72、74、282或290实施例的示意图。天线结构38、40、42、44、72、74、282或290包括天线元件490、接地平面492和传输线494。在这个实施例中，天线元件490包括多个充分环绕金属布线504、505和518，以及转接线506和520。充分环绕金属布线504、505和518可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状。
在一个实施例中，第一充分环绕金属布线504位于芯片514的第一金属层524、第二充分环绕金属布线505位于封装基板512的第二金属层522、第三充分环绕金属布线518位于芯片514的第二金属层526，且转接线506和520将第一、第二、第三充分环绕金属布线504、505和518连接，以提供螺旋天线结构。接地平面492可为圆形、椭圆形、矩形、或其它形状，并用于为天线元件490提供有效接地。接地平面492包括开口，用于使传输线494与天线元件490连接。应了解，芯片514和/或封装基板512上可包括更多的或更少的充分环绕金属布线。
图42是可用于天线38、40、42、44、72、74、282或290的可调集成电路(IC)天线结构的实施例的示意图。可调IC天线结构包括多个天线元件534、耦合电路536、接地平面540和传输线电路538。在这个示图中，多个天线元件534、耦合电路536、和传输线电路538位于芯片30、32、34、36、82、272或282和/或封装基板22、24、26、28、80、284上的IC的第一层530。接地平面540邻近多个天线元件534，但位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284的第二层532。在另一实施例中，接地平面540可与多个天线元件534位于同一层，与多个天线元件534位于不同层，和/或位于支持所示IC的板上。
多个天线元件534的每个可以是位于芯片或封装基板上的金属层上的金属布线，其可与其它天线元件的几何形状相同(举例来说，正方形、矩形、线圈形、螺旋形等)，也可与其它天线元件的几何形状不相同，其可相对于所述芯片和/或封装基板的支持面水平，还可相对于所述芯片和/或封装基板的支持面垂直，其可具有和其它天线元件相同的电磁特性(举例来说，阻抗、电感、电抗、电容、品质因素、谐振频率等)，和/或具有和其它天线元件不相同的电磁特性。
耦合电路536可包括多个磁性耦合元件和/或多个开关。耦合电路536基于天线结构特征信号将多个天线元件中的至少一个与天线连接。控制模块288、RF收发器46-52、76、274、286和/或基带处理模块78、276、300可生成用于控制耦合电路536的天线结构特征信号，使得耦合电路536将天线元件534连接到一个天线，这个天线具有期望的有效长度、期望的带宽、期望的阻抗、期望的品质因素、和/或期望的频带。例如，可设置天线元件534，使其产生这样的天线，其具有约为55GHz到64GHz的频带，约为50Ohms的阻抗，极小天线的有效长度、较小天线的有效长度、1/4波长的有效长度、1/2波长的有效长度或更长的的有效长度等。将参照图47到48更详细地介绍耦合电路536的实施例。
与传输线电路538连接以向天线提供出站射频(RF)信号并从该天线接收入站RF信号。应注意天线元件534可设置为任何类型的天线，包括，但不限于：极小天线、较小天线、微波传输带天线、曲线天线、单极天线、双极天线、螺旋天线、水平天线、垂直天线、反射面天线、透镜型天线和孔径天线。
图43是可用于天线38、40、42、44、72、74、282或290的可调集成电路(IC)的天线结构的实施例示意图。可调IC天线结构包括天线544和传输线电路538。传输线电路538包括传输线542和阻抗匹配电路546。在另一实施例中，传输线电路538进一步包括连接到阻抗匹配电路546或连接到阻抗匹配电路546和传输线542之间的变压器电路。
天线544包括多个阻抗、多个电容、和/或多个电感，这些中的一个或多个是可调的。这些阻抗、电容、电感可由连接到该天线的多个天线元件534产生。这样，通过将不同的天线元件534连接到天线，可调节天线544的阻抗、电容、电感。
传输线542包括多个阻抗、多个电容、和/或多个电感，这些中的一个或多个是可调的。这些阻抗、电容、电感可由连接到该传输线542的多个传输线元件产生。这样，通过将不同的传输线元件连接到传输线542，可调节传输线542的阻抗、电容、电感。多个传输线元件中的每个可为位于芯片或封装基板上的金属层上的金属布线，可为微波传输带，可与其它传输线元件的几何形状相同(举例来说，正方形、矩形、线圈形、螺旋形等)，也可与其它传输线元件的几何形状不相同，其可具有和其它传输线元件相同的电磁特性(举例来说，阻抗、电感、电抗、电容、品质因素、谐振频率等)，和/或具有和其它传输线元件不相同的电磁特性。
阻抗匹配电路546包括多个阻抗、多个电容、和/或多个电感，这些中的一个或多个是可调的。这些阻抗、电容、电感可由连接到该阻抗匹配电路546的多个阻抗匹配元件(例如，阻抗元件、电感元件和/或电容元件)产生。这样，通过将不同的阻抗匹配元件连接到阻抗匹配电路546，可调节阻抗匹配电路546的阻抗、电容、电感。多个阻抗匹配元件中的每个可以是位于芯片或封装基板上的金属层上的金属布线，可以是微波传输带，可与其它阻抗匹配元件的几何形状相同(举例来说，正方形、矩形、线圈形、螺旋形等)，也可与其它阻抗匹配元件的几何形状不相同，其可具有和其它阻抗匹配元件相同的电磁特性(举例来说，阻抗、电感、电抗、电容、品质因素、谐振频率等)，和/或具有和其它阻抗匹配元件不相同的电磁特性。
如果传输线电路538包括变压器电路，该变压器电路包括多个阻抗、多个电容、和/或多个电感，这些中的一个或多个是可调的。这些阻抗、电容、电感可由连接到该变压器电路的多个变压器元件产生。这样，通过将不同的变压器元件连接到变压器电路，可调节变压器电路的阻抗、电容、电感。多个变压器元件中的每个可为位于芯片或封装基板上的金属层上的金属布线，可为微波传输带，可与其它变压器元件的几何形状相同(举例来说，正方形、矩形、线圈形、螺旋形等)，也可与其它变压器元件的几何形状不相同，其可具有和其它变压器元件相同的电磁特性(举例来说，阻抗、电感、电抗、电容、品质因素、谐振频率等)，和/或具有和其变压器元件不相同的电磁特性。
通过天线544和传输线电路538的可调特性，控制模块288、RF收发器46-52、76、274、286和/或基带处理模块78、276、300可设置一个或多个天线结构以获得期望的有效长度、期望的带宽、期望的阻抗、期望的品质因素、和/或期望的频带。例如，控制模块288、RF收发器46-52、76、274、286和/或基带处理模块78、276、300可设置一个天线结构具有极窄带宽，另一天线结构以具有较窄的带宽。在另一实施例中，控制模块288、RF收发器46-52、76、274、286和/或基带处理模块78、276、300可设置一个天线用于一个频率范围(举例来说，发射频率范围)，另一天线用于另一个频率范围(举例来说，接收频率范围)。如另一实施例中，控制模块288、RF收发器46-52、76、274、286和/或基带处理模块78、276、300可设置具有一个天线结构具有第一极化，另一天线具有第二极化。
图44是可用于天线38、40、42、44、72、74、282或290可调集成电路(IC)的天线结构的实施例的示意图。可调IC天线结构包括位于芯片和/或封装基板的同一层的天线544、传输线542、和阻抗匹配电路546。应注意，天线结构进一步包括连接到阻抗匹配电路546或连接到阻抗匹配电路546和传输线542之间的变压器电路。
在这个示例中，传输线542包括多个传输线元件550和传输线耦合电路552。传输线耦合电路552根据天线结构特征信号的传输线特征部分将多个传输线元件550连接到传输线542。
可调阻抗匹配电路546包括多个阻抗匹配元件550和耦合电路552，以根据天线结构特征信号的阻抗特征部分生成可调电感(tunable inductor)和/或可调电容。在一个实施例中，可调电感包括多个电感元件550和电感耦合电路552。电感耦合电路552基于天线结构特征信号的阻抗特征部分将多个电感元件550中的至少一个连接到电感，该电感在给定的频率范围具有以下特征中的至少一个：期望的感应系数、期望的电抗、期望的品质因素。
如果传输线电路包括变压器，该变压器包括多个变压器元件550和变压耦合电路552。变压耦合电路552根据天线结构特征信号的变压器特征部分将多个变压器元件550中的至少一个连接到变压器。应注意，耦合电路552中的每个可包括多个磁性耦合元件和/或多个开关或晶体管。
图45是可用于天线38、40、42、44、72、74、282或290的可调集成电路(IC)天线结构的实施例的示意图。可调IC天线结构包括芯片层560和562的天线元件和传输线电路元件550，芯片层561上的耦合电路552，位于封装基板564、566的一个或多个层和/或位于支持板568、570的一个或多个层的可调接地平面572。
在这个实施例中，由于元件550位于不同的层，它们之间的通过耦合电路552电磁连接不同于图44中所示的位于同一层的元件。因此，可获得不同的期望的有效长度、不同的期望的带宽、不同的期望的阻抗、不同的期望的品质因素、和/或不同的期望的频带。在另一实施例中，天线结构可包括图44和45的元件550和耦合电路552的结合。
在这个示例的实施例中，可调接地平面572可包括多个接地平面和接地平面选择电路。接地平面位于封装基板的一个或多个层、和/或支持板的一个或多个层。接地平面选择电路用于根据天线结构特征信号的接地平面特征部分从多个接地平面中选择至少一个，并将其提供给天线结构的接地平面540。
在这个示例的另一实施例中，可调接地平面572可包括多个接地平面元件和接地平面选择电路。接地平面连接电路用于根据天线结构特征信号的接地平面部分将多个接地平面元件中的至少一个与接地平面连接。
图46是可用于天线38、40、42、44、72、74、282或290可调集成电路(IC)的天线结构的另一个实施例的示意图。可调IC天线结构包括芯片层560和封装基板564的天线元件和传输线电路元件550、位于芯片层562的耦合电路552、位于封装基板566和/或支持板568、570上的一个或多个层上的一个或多个可调接地平面层572。
在这个实施例中，由于元件550位于不同的层，它们之间的通过耦合电路552的电磁连接不同于图44中所示的位于同一层的元件。因此，可获得不同的期望的有效长度、不同的期望的带宽、不同的期望的阻抗、不同的期望的品质因素、和/或不同的期望的频带。在另一实施例中，天线结构可包括图44和46的元件550和耦合电路552的结合。
在这个示例的实施例中，可调接地平面572可包括多个接地平面和接地平面选择电路。接地平面位于封装基板的一个或多个层、和/或支持板的一个或多个层。接地平面选择电路用于根据天线结构特征信号的接地平面特征部分，从多个接地平面中选择至少一个，并将提供给天线结构的接地平面540。
在这个示例的另一实施例中，可调接地平面572可包括多个接地平面元件和接地平面耦合电路。接地平面耦合电路用于根据天线结构特征信号的接地平面特征部分将多个接地平面元件中的至少一个与接地平面连接。
图47是耦合电路552和/或536的实施例的示意图，其包括多个磁性耦合元件574和开关T1和T2。在一个实施例中，多个磁性耦合元件574的一个磁性耦合元件包括邻近多个天线元件的第一和第二天线元件534的金属布线。当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时(举例来说，可用)时，该金属布线在第一和第二天线元件534之间提供磁性耦合；当天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时(举例来说，不可用)时，该金属布线在第一和第二天线元件534之间提供模块耦合。
例如，第一磁性耦合元件L1位于天线的两元件之间：传输线、阻抗匹配电路或者变压器。第一磁性耦合元件L1可与两元件534位于同一层，或位于分别支持两元件534的层之间的一层。定位以后，第一磁性耦合元件L1具有电感，并在其与第一元件之间制造第一电容C1，并在其与第二元件之间制造第二电容C2。第二磁性耦合元件L2通过开关T1和T2与第一磁性耦合元件L1并联。可对L1、L2、C1、C2的值进行设计，使得当开关T1和T2可用时，其生成相对于天线的阻抗较低的阻抗，当开关T1和T2不可用时，其生成相对于天线的阻抗较高的阻抗。
作为特定的示例，可设计并配置天线使其在60GHz的频率具有大约为50Ohms的阻抗。在这个例子中，当开关可用时，C1和C2的串联结合具有的电容大约为0.1皮可法拉，L1和L2的并联结合具有大约为70皮可亨利的电感，这样，C1和C2的串联结合与L1和L2的并联结合在大约60GHz谐振(举例来说，(2πf)2＝1/LC)。当开关不可用时，L1的阻抗在60GHz时的阻抗充分地大于第一和第二天线534的阻抗。例如，60GHz时，1.3纳亨利的电感的阻抗大约为500Ohms。这样电感可以是芯片和/或基板的一个或多个层上的线圈。
图48是耦合电路536和/或552的实施例的阻抗比频率的示意图。在此图中，位于RF频率(举例来说，60GHz)的阻抗大约为50Ohms。当开关可用时，耦合电路536和/或552的阻抗远小于天线的50Ohms阻抗。当开关不可用时，耦合电路536和/或552的阻抗远大于天线的50Ohms阻抗。
图49是传输线电路538的实施例的示意框图，包括传输线542、变压器电路450、和阻抗匹配电路546。在这个实施例中，变压器电路450连接在阻抗匹配电路546和传输线542之间。应注意，传输线电路538可由多天线共用，或仅由一个天线使用。例如，当使用多天线时，每个天线具有其自己的传输线电路。
图50是传输线电路538的实施例的示意框图，包括传输线542、变压器电路450、和阻抗匹配电路546。在这个实施例中，变压器电路450连接在阻抗匹配电路546之后，其包括与阻抗匹配电路连接的单端线圈，以及与RF收发器连接的差动线圈。
图51是天线阵结构的实施例的示意图，其包括多个可调天线结构。每个可调天线结构包括传输线电路538、天线结构550和耦合电路552。当天线结构如图示具有双极形状时，其可为以下任何类型的形状，包括但不限于：极小天线、较小天线、微波传输带天线、曲线天线、单极天线、双极天线、螺旋天线、水平天线、垂直天线、反射面天线、透镜型天线和孔径天线。
在这个实施例中，天线阵包括四个发射(TX)天线结构和四个接收(RX)天线结构，在此RX天线结构与TX天线结构交错。在这个设置中，RX天线具有第一方向圆极化，而TX显现具有第二方向圆极化。应注意，该天线阵可包括比该图中所示的天线个数更多或更少的RX和TX天线。
图52是IC 580的实施例的示意框图，其包括多个天线元件588、耦合电路586、控制模块584、和RF收发器582。多个天线元件的每个可在大约为55GHz到64GHz的频率范围中运行。天线元件588为任何类型的天线，包括，但不限于：极小天线、较小天线、微波传输带天线、曲线天线、单极天线、双极天线、螺旋天线、水平天线、垂直天线、反射面天线、透镜型天线和孔径天线。
耦合电路586可为开关网络、变压器巴仑、和/或发射/接收切换电路，用于根据天线设置信号将多个天线元件588耦合到天线结构。连接控制模块584基于IC的运行模式598生成天线配置信号600。控制模块584可为单个处理设备或多个处理设备。这样的设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算器、中央处理单元、现场可编程门阵、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或可基于电路的硬编码和/或操作指令处理信号(模拟或数字)的任何设备。控制模块584可具有关联的存储器和/或存储元件，其可以是单个存储设备、多个存储设备和/或控制模块584的内嵌电路。这样一个存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何设备。应注意，当控制模块584通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路执行其一个或多个功能时，存储相应的操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入到一个电路中或与该电路外部相连，所述电路包括状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路。还应注意到，对应于图52-57描述的步骤和/或功能的至少一部分的硬编码和/或操作指令可由存储元件存储，并由控制模块584执行。
连接RF收发器582，根据IC的运行模式598将出站信号流590转换成出站RF信号592，并将入站RF信号594转换成入站符号流596。应注意，RF收发器582可由前面讨论的一个或多个RF收发器实施例实现。更应注意，天线配置信号600可针对各种运行模式598调节天线结构的特征(举例来说，期望的有效长度、期望的带宽、期望的阻抗、期望的品质因素、和/或期望的频带)。例如，当运行模式从一个频带变换到另一频带时(举例来说，从TX频带到RX频带)，可调节天线结构的特征。在另一实施例中，无线通信系统环境的改变(举例来说，衰减、发射功率级、接收信号强度、基带调制方案等)引起运行模式的改变，因而这样也可调节天线结构的特征。在另一实施例中，运行模式从本地通信改变到远程通信，这得益于天线结构特征的改变。在又一实施例中，运行模式可从低数据本地通信改变到高数据率本地通信，，这得益于天线结构的特征的改变。在又一实施例中，天线配置信号600可引起天线特征的改变，所述改变可针对以下运行模式的一种或多种：半双工空中波束成形通信、半双工多入多出通信、全双工极化通信、和全双工频率偏移通信。
在一个实施例中，连接多个天线元件588的第一天线元件以接收入站RF信号594，且连接多个天线元件588的第二天线元件以发送出站RF信号592。另外，第一天线元件588可在频带的接收频带接收入站RF信号594，而第二天线元件588可在频带的发射频带发射出站RF信号592。
在另一实施例中，多个天线元件588的第一天线元件具有第一极化，且多个天线元件588的第二天线元件具有第二极化。另外，第一和第二极化包括左旋圆极化和右旋圆极化。在这个例子中，第二天线元件包括连接的移相模块，用于将入站或出站RF信号的相位偏移一定的相位偏移量。更进一步地，第一天线元件与第二天线元件正交。
在IC 580的一个实施例中，IC 580包括芯片和封装基板，在这个实施例中，该芯片支持耦合电路586、控制模块584、RF收发器582，而封装基板支持多个天线元件588。在另一实施例中，芯片支持多个天线元件588、耦合电路586、控制模块584、RF收发器582。而封装基板支持该芯片。
图53是天线结构的实施例的示意图，其包括一对微波传输带天线元件602和传输线606。在这个实施例中，微波传输带天线元件602中的每个包括馈电点604，所述馈电点604根据天线配置信号600选择性连接传输线606。例如，每个馈电点604对应不同的天线结构特征(例如，不同的有效长度、不同的带宽、不同的阻抗、不同的辐射方向、不同的品质因数和/或不同的频带)。
图54是天线结构的实施例的示意图，其包括一对微波传输带天线元件602和传输线606。在这个实施例中，微波传输带天线元件602中的每个都包括多个馈电点604，所述馈电点604根据天线配置信号600选择性地连接到传输线606。在这个实施例中，不同的馈电点604引起微波传输带天线元件602的不同极化。
图55是天线结构的实施例的示意图，其包括多个天线元件588和耦合电路586。耦合电路586包括多个传输线606和切换模块610。应注意，耦合电路586可进一步包括与多个传输线相连的多个变压器模块，和/或与多个变压器模块连接的多个阻抗匹配电路。
在这个实施例中，切换模块610可为开关网络、多路复用器、开关、晶体管网络、和/或它们的组合。该切换模块610根据天线配置信号600将多个传输线606中的一个或多个与RF收发器连接。例如，在半双工模式中，切换模块610将一个传输线606与RF收发器连接，以发送出站RF信号592和接收入站RF信号594。在另一实施例中，对于半双工多入多出通信，切换模块610将两个或更多的传输线606与RF收发器连接，以发送出站RF信号592和接收入站RF信号594。在又一实施例中，对于全双工极化通信，切换模块610将一个传输线606与RF收发器连接，以发送出站RF信号592，并将另一个传输线与RF收发器连接，以接收入站RF信号594，所述入站RF信号594可与出站RF信号592位于相同或不同的频带。
图56是天线结构的实施例的示意图，其包括多个天线元件588和耦合电路586。耦合电路586包括多个传输线606和两个切换模块610。应注意，耦，合电路586可进一步包括与多个传输线连接的多个变压器模块，和/或与多个变压器模块连接的多个阻抗匹配电路。
在一个实施例中，切换模块610根据天线配置信号600将一个或多个传输线606与RF收发器连接并与多个天线元件连接。在这种方式中，如果天线元件具有不同的特征，那么耦合电路586将在控制模块584的控制下为IC 580的特定的运行模式选择天线元件，以实现期望水平的RF通信。例如，可选择具有第一极化的一个天线元件，和具有第二极化的第二天线元件。在另一实施例中，可选择具有第一辐射方向的一个天线元件，和具有第二辐射方向的第二天线元件。
图57是天线阵结构的实施例的示意图，其包括多个可调天线结构和耦合电路586。每个可调天线结构包括传输线电路538、天线结构550和耦合电路552。虽然如图示的天线结构具有双极形状，但是其可为任何其他类型的天线结构，包括但不限于：极小天线、较小天线、微波传输带天线、曲线天线、单极天线、双极天线、螺旋天线、水平天线、垂直天线、反射面天线、透镜型天线和孔径天线。
在这个实施例中，天线阵包括四个发射(TX)天线结构和四个接收(RX)天线结构，在此RX天线结构与TX天线结构交错。在这个设置中，RX天线具有第一方向圆极化，而TX天线具有第二方向圆极化。应注意，该天线阵可包括比该图中所示的天线个数更多或更少的RX和TX天线。
耦合电路586根据天线配置信号600将一个或多个TX天线结构与RF收发器连接，并将一个或多个RX天线结构与RF收发器连接。RF收发器将出站符号流转换为出站RF信号，并入站RF信号转换成入站符号流，其中所述出站和入站RF信号的载波频率位于大约55GHz到64GHz的频率带中。在一个实施例中，耦合电路586包括接收耦合电路，以将来自多个接收天线元件的入站RF信号提供给RF收发器，以及发射耦合电路，以将来自RF收发器的出站RF信号提供给多个发射天线元件。
图58是集成电路(IC)天线结构的实施例的示意图，其包括位于芯片30、32、34、36、82、272或282，和/或封装基板22、24、26、28、80、284的微电机(micro-electromechanical，简称MEM)区620。该IC天线结构进一步包括馈电点626和与RF收发器628连接的传输线624。RF收发器628可由上述的RF收发器中的任何一个来实现。应注意，传输线624和RF收发器628的连接可包括阻抗匹配电路和/或变压器。
MEM区620包括三维形状，其外形可为圆筒、球状、盒状、锥状、和/或它们组合，其可在芯片和/或封装基板上实现电机功能。MEM区620也包括位于其三维结构内的天线结构622。可连接馈电点626以将出站射频(RF)信号提供给天线结构622以用于发送，并从天线结构622接收入站RF信号。传输线624包括基本平行的第一和第二线，其中至少第一线与馈电点626电偶联。应注意，天线结构可进一步包括邻近天线结构622的接地平面625。还应注意，这样的天线结构可用于点对点的RF通信，该点对点的RF通信可为本地通信和/或远程通信。
在一个实施例中，芯片支持MEM区620、天线结构、馈电点626、和传输线624，而封装基板支持该芯片。在另一个实施例中，芯片支持RF收发器，而封装基板支持芯片、MEM区620、天线结构、馈电点626、和传输线624。
图55-66是天线结构622的各种实施例的示意图，该天线结构可在MEM三维区620中实现。图59-60示出的孔径天线结构包括矩形天线630和喇叭形天线632。在这些实施例中，馈电点626与孔径天线点连接。应注意，其他的孔径天线结构在MEM三维区620中产生，如波导。
图61示出了具有透镜形状的透镜天线结构634。在这个实施例中，馈电点位于透镜天线结构634的焦点。应注意，透镜的形状可不同于示出的透镜形状。例如，透镜形状可为一侧凸起状、一侧凹陷状、两侧凸起状、两侧凹陷状、和/或它们的组合。
图62和63示出了可在MEM三维区620中实现的三维双极天线。图62示出了双锥形天线结构636，而图63示出了双筒形或双椭圆形天线结构638。在这些实施例中，馈电点626与三维双极天线电连接。其他的三维双极天线形状还包括蝴蝶结形、八木天线等。
图64-66示出了可在MEM三维区620中实现的反射面天线。图64示出了平面形天线结构640；图65示出了角形天线结构642；图66示出了抛物线形天线结构644。在这些实施例中，馈电点626位于天线结构的焦点。
图67是低效集成电路(IC)天线的实施例的示意框图，其包括天线元件650和传输线652。天线元件650位于IC的芯片的第一金属层。在一个实施例中，天线元件650的长度大约小于1/10波长(举例来说，极小双极天线、较小双极天线)，用于在大约55GHz到64GHz的频率带中收发RF信号。在另一实施例中，天线元件650的长度大约大于3/2波长(举例来说，较长双极天线)，用于在大约55GHz到64GHz的频率带中收发RF信号。不考虑天线元件650的长度，天线元件650可实现为微传输带、多个微传输带、曲线和/或多个曲线。应注意，在实施例中，天线元件可为单极天线元件或双极天线。
位于芯片上的传输线652可与天线元件650的第一馈电点电连接。在一个实施例中，传输线652(包括两条线)可直接与RF收发器连接。在另一实施例中，低效IC天线结构进一步包括位于芯片的第二金属层的地线(groundtrace)，其中地线邻近天线元件。
低效IC天线结构的可用于这样一个IC，其包括RF收发器、芯片、封装基板。芯片支持RF收发器且封装基板支持芯片。RF收发器作用以将出站符号流转换成出站RF信号，并将入站RF信号转换成入站符号流，其中RF收发器的收发范围完全位于与IC结合的设备中，且入站和出站RF信号的载波频率大致位于55GHz到64GHz的频率范围中。
天线结构包括天线元件650和传输线电路。天线结构650的长度大约小于1/10波长或大于3/2波长，用于在大约55GHz到64GHz的频率带中收发入站和出站RF信号。传输线电路包括传输线652，且可包括变压器和/或阻抗匹配电路，用于将RF收发器和天线元件连接。在一个实施例中，芯片支持天线元件和传输线电路。
图68是低效集成电路(IC)天线的实施例的示意框图，其包括天线元件650和传输线652。天线元件650包括第一和第二金属布线。第一金属布线具有第一馈电点部分和第一辐射部分，其中第一辐射部分相对于第一馈电点呈一个角度(大于0°，小于90°)。第二金属布线具有第二馈电点部分和第二辐射部分，其中第二辐射部分相对于第二馈电点呈一个角度(大于0°，小于90°)。在这个实施例中，每个金属布线生成的磁场并不完全抵消，这样形成净辐射。
图69是低效集成电路(IC)天线的实施例的示意框图，其包括天线元件650和传输线652。天线元件650包括第一和第二金属布线。第一金属布线具有第一馈电点部分和第一辐射部分，其中第一辐射部分相对于第一馈电点呈一个角度(大于0°，小于90°)。第二金属布线具有第二馈电点部分和第二辐射部分，其中第二辐射部分相对于第二馈电点呈一个角度(大于0°，小于90°)。在这个实施例中，每个金属布线生成的磁场并不完全抵消，这样形成一个净辐射。
低效IC天线进一步包括与传输线的第一和第二线连接的第一和第二变压器线路。在这个实施例中，第一和第二变压器线路形成变压器，用于将出站RF信号提供给传输线，并从传输线接收入站RF信号。
图70是低效天线结构的实施例的示意框图，其包括天线元件650、传输线652、变压器656。在一个实施例中，变压器656包括单端变压器线圈和微分变压器线圈。单端变压器线圈与传输线的第一和第二线连接，并与传输线652位于芯片的同一金属层。微分变压器线圈与单端变压器线圈电磁连接，并位于芯片的不同金属层。
变压器656可进一步包括与单端变压器线圈电磁连接的第二微分变压器线圈。在另一实施例中，第二微分变压器线圈位于芯片的第三金属层，其中，第二微分变压器线圈将出站RF信号提供给传输线，并从传输线接收入站RF信号。
正如这里用到的，术语“基本上”或“大约”对相应的术语和/或术语之间的关系提供了一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于1％到50％，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和下降时间和/或热噪声。术语之间的这些关系从几个百分点的区别到极大的区别。正如这里可能用到的，术语“可操作地连接”包括术语之间的直接连接和间接连接(术语包括但不限于，组件、元件、电路和/或模块)，其中对于间接连接，中间插入术语并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。正如在此进一步使用的，推断连接(亦即，一个元件根据推论连接到另一个元件)包括两个元件之间用相同于“连接”的方法直接和间接连接。正如在此进一步使用的，术语“可用于”指包括一个或多个功率连接、输入、输出等，以执行一个或多个对应的功能，还包括推断地连接到一个或多个其它术语。正如在此进一步使用的，术语“与。。。相关”包括直接或间接连接分离的术语和/或一个术语嵌入另一个术语。正如在此进一步使用的，术语“比较结果有利”，指两个或多个元件、项目、信号等之间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号1具有大于信号2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1振幅时，可以得到有利的比较结果。
上图中的晶体管是场效应管(FET)，本领域技术人员知悉晶体管可使用任意类型的晶体管结构，其包括但不限于：二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、N井晶体管、P井晶体管、增强型、损耗型、0电压门限(VT)型晶体管。
以上还借助于说明特定功能的执行及其关系的方法步骤对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限在此处被专门定义。只要这些特定的功能和关系被适当地实现，选择性的界限和顺序也可被适当执行。任何这样的选择性界限和顺序都落入本发明的范围和精神内。
以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。只要这些重要的功能被适当地实现时，也可定义选择性的界限。类似地，流程图模块也在此处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。本领域技术人员也知悉此处所述的功能模块，和其它的说明性模块、模组和组件，可以如示例或由分立元件、特殊功能的集成电路、带有适当软件的处理器及类似的装置组合而成。

Claims (3)

1.一种可调集成电路天线结构，其特征在于，包括：
多个天线元件；
耦合电路，用于基于天线结构特征信号将所述多个天线元件中的至少一个连接到天线，其中，所述天线具有与所述天线结构特征信号相关的至少一个以下特征：有效长度、带宽、阻抗、品质因素和频带；
邻近所述多个天线元件的接地平面；以及
传输线电路，将出站射频信号提供给所述天线，并从所述天线接收入站射频信号；
所述传输线电路包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中，所述可调阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述可调阻抗匹配电路根据所述天线结构特征信号的阻抗特征部分确定阻抗；
所述可调电感包括：
多个电感元件；以及
电感耦合电路，用于将所述多个电感元件中的至少一个连接到电感，所述电感在给定的频带中具有与所述天线结构特征信号的阻抗特征部分相关的至少一个以下特征：期望的感应系数、期望的电抗和期望的品质因素；
所述传输线电路还包括：
多个变压器元件；以及
变压器耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的变压器特征部分将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器；
所述耦合电路包括多个磁性耦合元件，所述多个磁性耦合元件中的一个磁性耦合元件包括：
邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天 线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线元件之间实现模块耦合。
2.一种可调集成电路天线，其特征在于，包括：
天线；
邻近所述天线的接地平面；
多个传输线电路元件；以及
耦合电路，用于根据传输线特征信号将所述多个传输线电路元件中的至少一个连接到传输线电路；其中所述传输线电路具有与所述传输线电路特征信号相关的至少一个以下特征：带宽、阻抗、品质因素和频带；
所述多个传输线电路元件包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中所述可调阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述可调阻抗匹配电路根据所述传输线电路特征信号的阻抗特征部分确定阻抗；
所述可调电感包括：
多个电感元件；以及
电感耦合电路，用于将所述多个电感元件中的至少一个连接到电感，所述电感在给定的频带中具有与所述天线结构特征信号的阻抗特征部分相关的至少一个以下特征：期望的感应系数、期望的电抗和期望的品质因素；
所述传输线电路还包括：
多个变压器元件；以及
变压器耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的变压器特征部分将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器；
所述耦合电路包括多个磁性耦合元件，所述多个磁性耦合元件中的一个磁性耦合元件包括：
邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态 时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线元件之间实现模块耦合。
3.一种可调集成电路天线结构，其特征在于，包括：
多个天线元件；以及
耦合电路，用于基于天线结构特征信号将多个天线元件中的至少一个耦合到天线，其中，所述天线具有与所述天线结构特征信号相关的至少一个以下特征：有效长度、带宽、阻抗、品质因素和频带；
阵耦合电路，用于基于天线设置信号将所述多个天线元件中的至少一些连接到天线阵，
所述耦合电路包括：
传输线；以及
与所述传输线连接的可调阻抗匹配电路，其中所述阻抗匹配电路包括可调电感和可调电容中的至少一个，其中所述阻抗匹配电路根据所述天线结构特征信号的阻抗特征部分确定阻抗；
所述可调电感包括：
多个电感元件；以及
电感耦合电路，用于将所述多个电感元件中的至少一个连接到电感，所述电感在给定的频带中具有与所述天线结构特征信号的阻抗特征部分相关的至少一个以下特征：期望的感应系数、期望的电抗和期望的品质因素；
所述耦合电路还包括：
多个变压器元件；以及
变压器耦合电路，用于根据所述天线结构特征信号的变压器特征部分将所述多个变压器元件中的至少一个连接到变压器；
所述耦合电路包括多个磁性耦合元件，所述多个磁性耦合元件中的一个磁性耦合元件包括：
邻近所述多个天线元件中的第一和第二天线元件的金属布线，其中当天线结构特征信号的对应部分位于第一状态时，所述金属布线在所述第一和第二天线元件之间提供磁性耦合，当所述天线结构特征信号的对应部分位于第二状态时，所述金属布线用于在所述第一和第二天线元件之间实现模块耦合。 
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