CN101542829A - 用于毫米波几千兆位无线系统的模块、滤波器和天线技术 - Google Patents

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CN101542829A CN200680055223.1A CN200680055223A CN101542829A CN 101542829 A CN101542829 A CN 101542829A CN 200680055223 A CN200680055223 A CN 200680055223A CN 101542829 A CN101542829 A CN 101542829A
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Abstract

公开了一种构建超高频模块的方法。该方法包括：提供顶层；对顶层进行钻孔；铣削顶层；提供底层；铣削底层以形成底层空腔；将顶层与底层对齐；以及将顶层粘合到底层。本发明还包括以超高速操作的超高频模块，所述超高频模块具有：顶层，顶层形成顶层空腔；底层，该底层形成底层空腔；以及粘合剂，用以将顶层粘合到底层，其中顶层和底层由印刷电路板的大面积板形成。

Description

用于毫米波几千兆位无线系统的模块、滤波器和天线技术
技术领域
本发明涉及通信网络，尤其是涉及快速通信设备的改进封装。
背景技术
鉴于世界越来越依赖于电子设备和便携式设备，对于更快捷更便利的设备的期望也不断提高。因此，这种设备的生产者和设计者力图生产出更快、更易使用并且更加经济的设备以满足消费者的需要。
事实上，尤其是由于众多新的多媒体应用的出现，对超高数据速率无线通信的要求也提高了。由于这些高数据速率方面的一些局限，因此对于超高速个人区域网(PAN)以及点对点或点对多点的数据链路的需要变得至关重要。
通常的无线局域网(WLAN)，例如802.11a、802.11b以及802.11g标准，都有其局限性，在最佳的情况下仅能达到54Mb/s的数据率。其他的高速无线通信，例如超宽带(UWB)以及多输入/多输出(MIMO)系统，能够将数据速率扩展至近100Mb/s。
为达到千兆位每秒(Gb/s)的波谱(spectrum)，无论是波谱效率或者可用带宽都必须提高。因此，伴随着这种对更加快速的要求，也增进了以毫米波(MMW)频率工作的技术和系统的近期发展。
幸运地是，很多政府已经使用了60GHz波谱中若干GHz(千兆赫)带宽的无需许可的仪器、科学及医学(ISM)波段。例如，美国通过联邦电讯委员会(FCC)分配了59-64GHz为在美国无需许可中请。同样地，日本分配了59-66GHz用于高速数据通信。同样地，欧洲分配了59-62、62-63以及65-66GHz用于移动宽带和WLAN通信。此波谱内的频率的可用性为超高速短程无线通信提供了机会。
令人遗憾地是，MMIC(单片微波集成电路)芯片组和在超高频和/或超高速下操作的封装设备的高成本影响了能够享受这些技术改进的消费者数量。MMW射频的常规解决方案往往要花费数百乃至数千美元。MMW射频的高成本是由于使用材料的高成本，以及与小规模的制造、组装处理有关的成本。而且，MMW射频的天线在传统上都是利用金属制喇叭天线(horn antenna)或者大型平面阵列印刷微带线(large planar array printedmicro-strips)来实现，其被连接到模块上，这进一步增加了生产成本。
常规的MMW MMIC芯片组基于PHEMT(假同晶高电子迁移率晶体管)和大型金属外壳。另外，MMW封装包括精炼型氧化铝或者基于Teflon
Figure A20068005522300061
的微带基底、薄膜金属喷镀以及同轴或波导穿通连接器。
另一种生产这些高频和高速的无源设备的方法包括将低温共火陶瓷(LTCC)多层基底用作模块集成的平台。与如上所述的方法相比，LTCC基底降低了材料成本。然而，竞争性的大规模生产必须要进一步降低成本。
需要将CMOS(互补金属氧化物半导体)和SiGe(硅锗)技术与以低损耗和嵌入式功能为特征的低成本高产出模块技术(即，天线)相结合以允许大规模地商业使用高频技术(例如60GHz)。因此，对于MMW区域的几千兆位室内无线通信而言，需要一种天线的解决方案。
因此，需要一种降低了生产和材料成本的MMW射频的改进封装。本发明主要就是发现这样一种方法和设备。
发明内容
本发明包括一种构建超高频模块的方法，其包括：提供具有高频基底的顶层；对顶层进行钻孔以便在顶层中形成纵向通孔；铣削顶层以形成用于容纳芯片组的顶层空腔；提供包括加固结构的底层，该底层具有双覆层芯(double clad core)和底部基底；铣削底层以形成底层空腔；利用粘合剂将双覆层芯和底层的底部基底粘合到一起；将顶层与底层对齐；以及用粘合剂将顶层粘合到底层。
该构建方法进一步包括将外部组件装配到顶层以及底层的表面上。同样地，该方法允许在约60GHz下操作超高频模块。
顶层包括液晶聚合物(LCP)，底层包括耐火材料4(FR4)。该构建方法进一步包括将印刷滤波器和滤波天线集成到模块中。此外，该构建方法进一步包括对顶层和底层进行封装。
在优选实施例中，该构建方法进一步包括在印刷电路板的大面积板上构建顶层和底层，其中大面积板大约为12英寸至18英寸或者更大。
在优选实施例中，粘合剂是能够进行室温层压、连接器间固体电连接以及顶层和底层的准确对齐的压敏粘合剂。
还公开了一种以超高速操作的超高频模块。该模块包括：具有高频基底的顶层，顶层形成顶层空腔；具有双覆层芯和底部基底的底层，该底层形成底层空腔；以及粘合剂，将顶层粘合到底层以及将底层的双覆层芯粘合到底层的底部基底，其中顶层和底层由印刷电路板的大面积板形成。
该模块进一步包括直流(DC)及毫米波馈通发射(feed-through transition)(利用通孔或集成波导)、嵌入式滤波器以及在约60GHz下通信的嵌入式天线。
该模块可进一步包括在约60千兆位(GHz)下进行通信的天线，其中，所述天线适于以至少2.5千兆位每秒来无线地发射数据。
该模块的天线可以从包括1-4贴片阵列天线、2-2串联贴片阵列天线、2-2双边贴片阵列天线、2-2双角贴片阵列天线、4-4阵列天线、具有或者不具有反射器的悬浮天线阵列的组中进行选择，并且所述天线阵列可以是线极化或圆极化的。
该模块的顶层包括LCP，底层包括FR4。另外，顶层形成用于容纳单片微波集成电路的空腔。优选的是，底层形成能够容纳悬浮结构(滤波器、过渡层等等)和/或反射器型天线的空腔。
超高频多扇区模块包括：包括高频基底的顶层；包括坚固且导电的材料的底层；以及用于将顶层连接到底层的粘合剂，其中至少两个模块彼此连接并且在其之间形成角度以便允许多扇区模块接收来自不同角度信号。所述多扇区模块能够在约60GHz的频率下操作。
顶层包括液晶聚合物，底层包括耐火材料4。底层能够在该角度处形成沟槽，其中一部分耐火材料4被去除，并且其中顶层是弹性的以适合多扇区模块的弯曲形状。多扇区模块进一步包括覆盖了360度方位角的锥形。
结合附图、根据以下详细说明，本发明的这些及其他目的、特征和优点将变得更为清楚。
附图的简要说明
图1根据本发明的优选实施例，描述了模块的优选构建步骤的流程图。
图2A根据本发明的优选实施例，描述了模块顶层的横截面图。
图2B根据本发明的优选实施例，描述了模块底层的横截面图。
图3根据本发明的优选实施例，描述了模块的横截面图，其举例说明了顶层和底层相结合以形成模块。
图4A根据本发明的优选实施例，描述了模块的横截面图。
图4B根据本发明的优选实施例，描述了模块的透视图。
图5A根据本发明的优选实施例，描述了液晶聚合物平面串馈开槽贴片滤波器(liquid crystal polymer planar series fed slotted patch filter)的顶视图。
图5B根据本发明的优选实施例，描述了介入损耗对液晶聚合物平面串馈开槽贴片滤波器的频率的图形表示。
图6A根据本发明的优选实施例，描述了液晶聚合物、反向共面波(BCPW)滤波器的顶视图。
图6B根据本发明的优选实施例，描述了介入损耗对液晶聚合物BCPW滤波器的频率的图形表示。
图7A根据本发明的优选实施例，描述了液晶聚合物平面椭圆函数滤波器的顶视图。
图7B根据本发明的优选实施例，描述了介入损耗对液晶聚合物平面椭圆函数滤波器的频率的图形表示。
图8A根据本发明的优选实施例，描述了1-4贴片阵列天线的顶视图。
图8B-8C根据本发明的优选实施例，描述了1-4贴片阵列天线的性能的图形表示。
图9A根据本发明的优选实施例，描述了2-2串联贴片阵列天线的顶视图。
图9B-9C根据本发明的优选实施例，描述了2-2贴片阵列天线的性能的图形表示。
图10A根据本发明的优选实施例，描述了2-2双边贴片阵列天线的顶视图。
图10B-10C根据本发明的优选实施例，描述了2-2边贴片阵列天线的性能的图形表示。
图11A根据本发明的优选实施例，描述了2-2双角贴片阵列天线的顶视图。
图11B-11C根据本发明的优选实施例，描述了2-2双角贴片阵列天线的性能的图形表示。
图12A根据本发明的优选实施例，描述了1-2圆极化天线的顶视图。
图12B-12D根据本发明的优选实施例，描述了1-2圆极化天线的性能的图形表示。
图13A根据本发明的优选实施例，描述了2-2圆极化天线的顶视图。
图13B-13D根据本发明的优选实施例，描述了2-2圆极化天线的性能的图形表示。
图14A根据本发明的优选实施例，描述了60GHz几千兆位链路的测试环境的顶视图。
图14B-14D根据本发明的优选实施例，描述了该测试环境的所测量的供电链路。
图15根据本发明的优选实施例，描述了多扇区模块的侧视图。
图16A根据本发明的优选实施例，描述了端射(end-fire)毫米波天线的透视图。
图16B根据本发明的优选实施例，描述了60GHz端射毫米波天线的底层的顶视图。
图17根据本发明的优选实施例，描述了具有形成了空腔的底层的模块。
图18A根据本发明的优选实施例，描述了60GHz双电容射频模块的视图(不具有底部基底)。
图18B根据本发明的优选实施例，描述了双电容射频模块中所采用的60GHz天线的测量性能的图形表示。
图19A根据本发明的优选实施例，描述了金字塔形多扇区天线。
图20A根据本发明的优选实施例，描述了2-2环形串联阵列的顶视图。
图20B-20D根据本发明的优选实施例，描述了2-2环形串联阵列的性能的图形表示。
具体实施方式
为了便于理解本发明的原理和特征，参考示范性实施例中的实施进行以下说明。尤其是在以超高频和超高数据通信速率操作的无线模块的环境中对本发明进行了描述。
所描述的、用于组成本发明各个单元的材料仅是示范性的而非限制性的。可实现与在此所述的材料相同或类似功能的众多适宜的材料也包含在本发明的范畴之内。此处未描述的其他材料包括但不限于例如在本发明的改进之后所开发的材料。
本发明是一种无线模块100。模块100优选包括顶层200，底层300以及用于将顶层200连接到底层300的粘合剂400。
无线模块100适于以超高速来接收/发射超高频。例如，优选的是无线模块100在约60GHz、约10Gb/s下操作。
图1描述了模块100的构建步骤的流程图。构建模块100的方法105包括提供顶层200。顶层200包括双面模式的双覆层高频电介质基底205以形成无源毫米波电路210(即互连线、滤波器和天线)。
因而，优选的是，在110，方法105对含铜的电路210进行金属喷涂，其中，厚度为9至18微米之间，以及在120之后，为近50微米。此外，最好对电路210进行镀金以便于引线接合、表面安装以及其他保护。
液晶聚合物(以下称“LCP”)是优选的高频基底205，并且包括所述顶层200。Rogers公司是本发明的LCP的优选制造商。因此，由Rogers公司生产的优选LCP是RO3600。取决于材料的可用性和设计要求，高频基底205(LCP层)的厚度可在4至10密耳的范围内。
更多的通用材料，例如RO4003或者RO3003(偶尔，也由RogersCorporation生产)乃至其他等效的电介质材料，也可被用于顶层200。
在120，方法105进一步包括高频基底205的钻孔和电镀以实现顶层200的纵向通孔215。接下来，在130，铣削空腔220。顶层200的空腔220可以容纳MMIC(单片微波集成电路)芯片组(参见图2A)。在优选实施例中，顶层200的空腔220足够大以容纳MMIC芯片组。
提供底层300。在140，构建方法105进一步包括钻孔和电镀底层300的步骤。底层300包括双覆层芯305和底部基底310。优选的是，底部基底310包括FR4。FR4是耐火材料4的缩写。FR4是用编织纤维玻璃垫来强化的环氧材料，常常用于制造印刷电路板(PCBs)。鉴于FR4广泛的用于建造高端消耗装置和工业电子设备，所以可被广泛使用，因此很经济合算。
优选的是，在150，构建方法105进一步包括最好利用导电压敏粘合剂400来层压FR4芯基底310的两面。事实上，可以使用由3M
Figure A20068005522300111
生产的3M-9713胶带。接下来，在160，方法105进一步包括在底层300的FR4芯基底305中铣削空腔315(参见图2B)。
在170，方法105进一步包括对齐和层压高频基底205、FR4芯305以及FR4底部基底310，即顶层200和底层300。使用压敏粘合剂400可允许室温层压、三个基底(205、305和310)间良好的电连接以及层的良好准确对齐(参见图3)。
在180，方法105的优选下一步骤，包括将组件装配到模块100上-即双面安装的、有线结合的组件。空腔220深入高频基底205适当深度考虑了MMIC和模块100之间的很短的有线结合长度。最后，在190，进行封装。可以利用常规设备进行封装，例如利用金属帽、基于FR4的帽、Globtop(对珠顶密封)等等。封装步骤可以隔离、保护和密封模块100。
方法105以及最终的模块105拓扑结构允许在单独构建大面积(即约12至18英寸、和/或约18至24英寸)印刷线路板(PWB)的过程中有效且同步集成MMIC、印刷滤波器、印刷天线以及用于毫米波应用的众多其他印刷无源设备。能够构建模块的尺寸范围应该符合设计要求以便在约60GHz左右的频率、即近54-66GHz范围下进行操作。虽然如此，但所属领域的技术人员应当承认，很容易改变顶层200和底层300的尺寸来提高或者降低模块100的频率。
模块100的优选拓扑结构可支持对MMIC的密封性质封装解决方案。该拓扑结构允许集成直流及毫米波馈通互连线、平面滤波器、集成波导滤波器、宽边、端射、反射器、双向超宽带宽线极化、圆极化天线阵列等等。
图2A举例说明了模块的顶层200的横截面图。顶层200包含高频基底205，优选包括LCP的高频基底205。尽管做了如上说明，但是作为本领域的技术人员应当承认，也可以使用其他材料。例如，Rogers公司生产的RO4003和RO3003，其可被用于顶层200之中。
LCP提供了一种用于实现毫米波模块的低成本的替换物。当然，LCP综合了微波和机械性能在低成本和广泛的处理性能方面的突出特点。
顶层200的厚度可以在近4至10密耳范围内。
顶层200的空腔220能够适于容纳MMIC电路，因而空腔220最好足够大以致容纳MMIC电路。
图2B举例说明模块100的底层300的横截面图。底层300优选包含稳定且坚固的材料。在优选实施例中，底层300包括FR4。
底层300的厚度包括双覆层芯305以及底部基底310。双覆层芯305的厚度在约35至45密耳的范围内。底部基底310的厚度优选在约15至25密耳的范围内。
最好是使模块100的顶层200和底层300相连接。经由粘合剂400连接顶层200和底层300。粘合剂400优选压敏粘合剂，如3M
Figure A20068005522300131
的9713，其是一种导电胶带。实际上，9713胶带是具有各向同性导电性的压敏粘合剂400转换带。9713的新型传导性纤维在粘合剂400之上进行了扩展，以确保在基底之间的固体电连接，在此情况下位于顶层200和底层300之间。所属领域的技术人员应当承认也可以使用其他材料来连接本发明中的顶层200和底层300。
顶层200(优选包括LCP)、底层300(优选包括FR4)以及粘合剂400(优选包括3M-9713)相组合(统称“层”)以便提供了一种模块100的低成本封装系统。此外，可以在大面积板(约12至18英寸或者更大)上构建所述的层；因而，大量生产时可进一步降低成本。一旦实现，模块100就可以是从1mm2至所有尺寸的各种尺寸的层200和300。
图3举例说明了模块100的横截面图，其中层200和300由粘合剂400连接。
图4A举例说明模块100的横截面图，其中层200和300相连接。图4B举例说明模块100的透视图。在顶层200上示出了天线阵250。此外，顶层200或者底层300的表面包括组件255。组件255可以被表面安装或者被透孔安装。
如同在示范性实施例中举例说明的那样，许多实施例都证实了模块100上的印刷滤波器的有效集成，在图5A-5B、6A-6B以及7A-7B中举例说明了许多示范性实施例。
图5A举例说明LCP平面串馈开槽贴片滤波器500。在串联开槽贴片滤波器500中，带宽在约55至65GHz范围内。所产生的介入损耗在约60GHz时为约-1.5dB(分贝)。图5B举例说明串联开槽贴片滤波器500的性能的图形表示，其中，图示了介入损耗对频率的示范性关系。举例说明了测量表示和模拟表示。
图6A举例说明LCP BCPW(反向共面波)滤波器600。在LCP BCPW滤波器600中，带宽在约57至64GHz范围内。所产生的介入损耗在约60.3GHz时为约-1.85dB。图6B举例说明BCPW滤波器600的性能的图形表示，其中图示了介入损耗对频率的示范性关系。举例说明了测量表示和模拟表示。
图7A举例说明LCP平面椭圆函数滤波器700。在椭圆函数滤波器700中，带宽在约64至72GHz范围内。所产生的介入损耗在约68GHz时为约-2.6dB。图7B举例说明椭圆函数滤波器700的性能的图形表示，其中图示了介入损耗对频率的示范性关系。举例说明了测量表示和模拟表示。
图8A-8C、9A-9B、10A-10C以及11A-11C举例说明集成在LCP上的多个60GHz天线阵方案的示范性结果，包括1-2、1-4、1-6、2-2、2-4以及4-4阵列天线设计。所构建的天线优选在150微米厚的LCP基底上实施。这些天线的目标增益已被确定为在约10dBi以上，以便实现用于WPAN(无线个人局域网)的可靠的60GHz链路。
图8A-8C、9A-9C、10A-10C以及11A-11C举例说明了线极化天线的扩展实施例。表I进一步汇总了这些数据。
表I-线极化天线阵性能汇总
天线拓补 增益(dBi) 10dB带宽GHz   波束-宽方位角/仰角(Deg.)
  1-4   12   1.5   60/15
  2-2   11   ～2   40/40
  2-2双边馈送   11   ～2   40/40
  2-2双角馈送   11   ～2   40/40
图8A举例说明1-4贴片阵列天线800的顶视图。图8B和8C举例说明1-4贴片阵列天线800的示范性性能的图形表示；图8B和8C举例说明了测量结果和模拟结果。图8B举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。而图8C举例说明1-4贴片阵列天线800的射频路径的图形表示。
图9A举例说明2-2串联贴片阵列天线900的顶视图。图9B和9C举例说明2-2串联贴片阵列天线900的示范性性能的图形表示；图9B和9C举例说明测量结果和模拟结果。图9B举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。而图9C举例说明2-2串联贴片阵列天线900的射频路径的图形表示。
图10A举例说明2-2双边贴片阵列天线1000的顶视图。图10B和10C举例说明2-2双边贴片阵列天线1000的示范性性能的图表表示；图10B和10C举例说明了测量结果和模拟结果。图10B举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。而图10C举例说明2-2双边贴片阵列天线1000的射频路径的图形表示。
图11A举例说明2-2双角贴片阵列天线1100的顶视图。图11B和11C举例说明2-2双角贴片阵列天线1100的示范性性能的图形表示；图11B和11C举例说明了测量结果和模拟结果。图11B举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。而图11C举例说明2-2双角贴片阵列天线1100的射频路径的图形表示。
图12A-12D、13A-13D以及20A-20D举例说明所测试的圆极化天线的实施例，并举例说明了该天线的模拟特性和测量特性的图形表示。这些天线显示出约10dBi以上的增益，具有从约2至9GHz的输入匹配范围，其中提供了一种用于几千兆位WPAN应用的方案。另外，所得到的轴比性能(axial ration performance)产生出具有缓解WPAN方案中所出现的多路径效应的能力。
图12A举例说明1-2阵列天线1200的顶视图。图12B举例说明1-2阵列天线1200的图形表示，其中举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的测量结果和模拟结果。图12C举例说明1-2阵列天线1200的射频路径的图形表示。图12D举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。
图13A举例说明2-2阵列天线1300的顶视图。图13B举例说明2-2阵列天线1300的图形表示，其中举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的测量结果和模拟结果。图13C举例说明2-2阵列天线1300的射频路径的图形表示。图13D举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。
表II进一步对图12A-12D以及13A-13D做了汇总。
表II-圆极化天线阵列性能汇总
天线拓补   增益(dBi)   10dB带宽(GHz)   波束-宽方位角/仰角(Deg.)  3dB轴比带宽(GHz)
  1-2   9   ～2   60/30   1
  1-6   12   9   60/8   3.5
  2-2   11   ～5   40/40   0.75
图20A举例说明2-2圆极化阵列2000的顶视图。图20B举例说明2-2圆极化阵列2000的图形表示，其中举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的测量结果和模拟结果。图20C举例说明2-2圆极化阵列2000的射频路径的图形表示。图20D举例说明了回波损耗(dB)对频率(GHz)的图形表示。
图14A举例说明60GHz几千兆位链路性能的测试环境1400以验证外部信道。图14B举例说明了测试环境1400的所测量的供电链路。
图14A描述了目标是约3至5米的距离、约2.5Gb/s的无线数据速率的测试环境1400。利用如上所述的组合块，在LCP基底上实现约60GHz的前端模块。在第一阶段，PHEMT(假同晶高电子迁移率晶体管)商品化MMIC(单片微波集成电路)可用于验证模块集成思想。在第二阶段，可以使用Silicon(硅)MMIC。
图14A举例说明测试环境1400的操作。比特误差率测试器(BERT)1405提供高达10Gb/s的信号1410。利用普通的BPSK(双相移相键控)调制，仅有大约在3.5Gb/s可在无需许可的频带(57-64GHz)内发射。利用QPSK(四相移相键控)调制，可将速度加倍至7Gb/s，利用双电容QPSK(dual capacity，QPSK)调制方案可翻四倍至14Gb/s。信号1410可由滤波器1415来滤波。然后信号进入第一模块1420。连续波信号发生器1425被缓冲到第一模块1420中。优选的是，连续波信号发生器1425在30GHz下操作以及次谐波混频器的使用能够实现60GHz的混频操作。复合信号从第一模块1420中发出。距离第一模块1420大约50厘米到5米的第二模块1430接收来自第一模块1420的所发射信号1435。取决于调制和使用双电容发射方案(double capacity transmission scheme)，来自第一模块1420的信号以高达10Gb/s的速度被发射到第二模块1430。然后所发射的信号1435由滤波器1440进行滤波，之后被发射到BERT 1405。此外，第二模块1430具有与第一模块1420的信号发生器1425同步的附属信号发生器1445。
图14B-14D举例说明了路径损耗(dB)对测试环境的频率(GHz)结果的图形表示。举例说明了利用发射器全向天线和具有4-4笔形波束天线阵的接收器来执行供电链路测量。近2GHz的无线信道清晰地打开，以约63.5GHz为中心。
图15举例说明多扇区模块1500或者成角模块，其利用多个角度从模块进行接收和/或发送。在多扇区模块1500的表面上还举例说明了有源组件1505。作为多扇区模块1500设计的结果，在层压LCP层(顶层200)之前，可以在FR4芯基底(底层300)中设计至少一个沟槽1510。从而，一部分的FR4底部基底310被部分地去掉。FR4层为多扇区模块1500提供了稳固性。LCP(顶层200)的机械性能可实现柔性，因而能够适于多扇区模块1500的弯曲(或者成角)形状。因而，LCP可起到高性能、低损耗、柔性互连的作用，所述柔性互连可实现简单、低成本制造的多扇区共形(conformal)模块1500。此方法的优点之一在于最大限度地减少了多扇区系统的装配工作，其中，每个元件都可单独被制造。
多扇区模块1500可被配置有多个扇区或者模块，以便使模块1500能够从不同角度接收信号。因而，可对一般模块进行改进以便从若干角度接收若干信号。
图16A举例说明端射MMW天线1600。图16B举例说明底层300的顶视图。参考图16A，底层300形成空腔1605；其在FR4芯基底中形成(参见图16B)。优选在层压顶层200(LCP)之前产生底层300的空腔1605。由此，LCP可用作高性能的低损耗电介质膜。最终产生出一种简单、低成本制造的端射Yagi天线阵列。
在图17中示出了本发明的另一实施例。图17举例说明模块1700，其中，空腔1705位于底层300的中央。因此，底层300具有所形成的空腔1705。优选在层压LCP层(顶层200)之前产生空腔1705。由此，LCP可用作高性能低损耗电介质膜，其能够实现简单、低成本制造的悬浮滤波器和双向贴片天线阵。
图18A举例说明用作60GHz射频模块1800的优选拓扑结构，所述60GHz射频模块1800具有用于10Gb/s无线链路的集成双极化、双电容天线阵，其中可采用底部空腔315来创建圆极化天线方案的金属反射器(在310上实现)，其需要允许宽轴比(＜2dB)带宽(＞5GHz)以实现双电容BPSK或者QPSK高达10Gb/s的系统。特别是，在此实施例中，利用悬浮于反射器之上的两个双菱形天线实现了双电容系统。图18B举例说明了用于10Gb/s无线链路的集成双极化、双电容天线阵列的性能。
图19举例说明用于60GHz无线配接站的金字塔形多扇区天线1900。金字塔形天线1900可覆盖360度的方位角。取决于所要求的/所期望的覆盖度，每个扇区都支持较低到中等的增益、单贴片天线或者1-2贴片天线阵1910。进一步地，可采用线极化或者圆极化。在优选实施例中，金字塔形天线1900的尺寸与其在1.8-1.8-1.8立方厘米体积内的集成相适应。
尽管对本发明以优选形式进行了公开，但是，对于所述领域的技术人员来说，不脱离本发明及其等价体的精神和范围下而对本发明做出的众多改进、添加和删除显而易见，如以下的权利要求所阐述的那样。

Claims (23)

1.一种构建超高频模块的方法，包括：
提供顶层，所述顶层为高频基底；
对顶层进行钻孔以便在顶层中建立纵向通孔；
铣削顶层以形成用于容纳芯片组的顶层空腔；
提供包括加固结构的底层，该底层具有双覆层芯和底部基底；
将双覆层芯和底层的底部基底粘合到一起；
铣削底层以形成底层空腔；
将顶层与底层对齐；以及
将顶层粘合到底层。
2.如权利要求1所述的构建方法，其中超高频模块在约60GHz下操作。
3.如权利要求1所述的构建方法，其中顶层包括液晶聚合物，底层包括耐火材料4。
4.如权利要求1所述的构建方法，进一步包括将印刷滤波器和滤波天线集成到模块当中。
5.如权利要求1所述的构建方法，进一步包括将DC和毫米波馈通、嵌入式滤波器以及嵌入式天线集成到模块中。
6.如权利要求1所述的构建方法，进一步包括对顶层和底层进行封装。
7.如权利要求1所述的构建方法，进一步包括在印刷电路板的大面积板上构建顶层和底层，其中大面积板约为12英寸至18英寸或者更大。
8.如权利要求1所述的构建方法，其中利用粘合剂将双覆层芯和底部基底进行粘合以及将顶层粘合到底层。
9.如权利要求7所述的构建方法，其中，粘合剂为压敏粘合剂，其允许室温层压、连接器间的固体电连接和顶层与底层的准确对齐。
10.如权利要求7所述的构建方法，其中，粘合剂为导电压敏粘合剂，其允许室温层压、连接器间的固体电连接和顶层与底层的准确对齐。
11.一种在超高速下操作的超高频模块，包括：
具有高频基底的顶层，该顶层形成顶层空腔；
具有双覆层芯和底部基底的底层，该底层形成底层空腔；以及
粘合剂，用于将顶层粘合到底层，并将底层的双覆层芯与底层的底部基底进行粘合；
其中，顶层和底层由印刷电路板的大面积板形成。
12.如权利要求9所述的模块，其中，该模块进一步包括在约60GHz下进行通信的天线，其中，该天线适于以每秒至少2.5千兆位的无线方式发射数据。
13.如权利要求10所述的模块，其中，该天线是从包括1-4贴片阵列天线、2-2串联贴片阵列天线、2-2双边贴片阵列天线、2-2双角贴片阵列天线、4-4阵列天线、线极化天线以及圆极化天线的组中选出来的。
14.如权利要求10所述的模块，其中，底部空腔适于为天线创建反射器，所述天线允许宽轴比带宽实现高达10Gb/s的双电容BPSK或者QPSK。
15.如权利要求9所述的模块，其中，顶层包括液晶聚合物，底层包括耐火材料4。
16.如权利要求9所述的模块，其中，所容纳的单片微波集成电路位于顶层空腔内。
17.如权利要求13所述的模块，其中，印刷天线位于底层空腔内。
18.一种超高频模块的组合体，包括：
高频基底；
稳固且导电的材料；
用于将高频基底连接到该稳固且导电的材料的粘合剂，
其中至少两个模块彼此连接以便在其间形成角度，其中，该至少两个模块能够接收来自不同角度的信号。
19.如权利要求15所述的模块组合体，其中该至少两个模块中的每个模块在约60GHz的频率下操作。
20.如权利要求16所述的模块组合体，其中高频基底包括液晶聚合物，该稳固且导电的材料包括耐火材料4。
21.如权利要求15所述的模块组合体，其中，在该稳固且导电的材料中形成沟槽，其中一部分稳固且导电的材料被去除，以及其中高频基底是柔性的以适合多扇区模块的弯曲形状。
22.如权利要求18所述的模块组合体，其中模块组合体形成为金字塔形以覆盖360度方位角。
23.如权利要求18所述的模块组合体，其中，所述模块由多扇区模块组成。
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