CN104051867A - 具有交错子阵列的单封装相控阵模块 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例针对包括具有多个独立可选择的天线元件阵列的天线模块的单封装通信设备。所述不同阵列的天线元件可以在不同信号角范围上发送和/或接收数据信号。所述通信设备可以进一步包括用以分别激活单独的阵列的切换模块。在一些实施例中，射频（RF）通信模块可以被包括在通信设备的封装中。在一些实施例中，所述RF通信模块可以被配置成使用所述多个天线元件阵列在毫米波（mm-wave）网络上通信。

Description

具有交错子阵列的单封装相控阵模块
技术领域
本公开的实施例一般地涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及具有交错子阵列的相控阵（phased array）模块以及相关联的技术和配置。
背景技术
具有集成的毫米波（mm-wave）相控阵系统的电子设备实现以高数据速率（例如，每秒若干千兆比特）的无线数据传输。这些电子设备使用信号束通信，所述信号束可以在不同方向上被扫描以识别接收或发射设备。通常，所述相控阵包括以辐射角发射信号的多个天线元件。由天线元件所产生的信号相位被控制而以在所述辐射角周围的角范围来操纵信号束。然而，这样的相控阵只能在离所述辐射角的有限扫描角范围上提供可用信号功率。
附图说明
通过连同附图的以下详细描述，实施例将被容易地理解。为了使该描述是容易的，同样的附图标记标明同样的结构元件。通过示例而不是通过在附图的图中的限制来说明实施例。
图1图示根据一些实施例的无线通信设备的框图。
图2A图示根据一些实施例的无线通信设备的顶视图。
图2B图示图2A的无线通信设备的侧剖面视图。
图3图示根据一些实施例的另一个无线通信设备的侧剖面视图。
图4图示根据一些实施例的在相应天线元件上具有电介质层的天线模块的剖面视图。
图5图示根据一些实施例的制造无线通信设备的方法的流程图。
图6示意性地图示根据一些实施例的计算设备。
具体实施方式
本公开的实施例描述具有交错天线子阵列的单封装相控阵模块，以及关联的技术和配置。在以下描述中，将使用通常由本领域技术人员所采用以将其工作的实质传达给本领域其他技术人员的术语来描述图示实现方式的各方面。然而，对本领域技术人员将明显的是，本公开的实施例可以只在所描述方面中的一些的情况下被实行。为了解释的目的，特定数字、材料和配置被阐明以便提供图示的实现方式的彻底理解。然而，对本领域技术人员将明显的是，本公开的实施例可以在没有所述特定细节的情况下被实行。在其它实例中，熟知特征被省略或简化以便不使图示的实现方式模糊不清。
在以下详细描述中，参考形成其部分的附图，其中同样的附图标记贯穿全文标明同样的部分，并且其中通过图示实施例的方式示出，在所述实施例中本公开的主题可以被实行。应该理解的是，在不偏离本公开范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述将不以限制性意义被理解，并且实施例的范围由所附权利要求和其等同物所定义。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”意味着（A）、（B）或（A和B）。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”意味着（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。
本描述可以使用基于透视的描述，诸如顶/底、内/外、之上/之下等等。这样的描述仅仅用于使讨论是容易的并且不意图将此处所描述的实施例的应用约束到任何特定定向。
本描述可以使用短语“在实施例中”或“在多个实施例中”，这可以各自指的是相同或不同的实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开的实施例所使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等等是同义的。
术语“与…耦合”连同其派生词可以在此处被使用。“耦合”可以意味着以下中的一个或多个。“耦合”可以意味着两个或更多元件处于直接物理或电接触中。然而“耦合”也可以意味着两个或更多元件间接地接触彼此，但又仍然与彼此合作或交互，并且可以意味着一个或多个其它元件被耦合或连接在被认为与彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合”可以意味着两个或更多元件处于直接接触中。
在各种实施例中，短语“在第二特征上所形成、沉积或以其他方式所布置的第一特征”可以意味着所述第一特征被形成、沉积或布置在所述第二特征上，并且所述第一特征的至少部分可以处于与第二特征的至少部分直接接触（例如，直接物理和/或电接触）或间接接触（例如，在所述第一特征和所述第二特征之间具有一个或多个其它特征）中。
图1图示根据各种实施例的无线通信设备100。无线通信设备100可以在无线通信网络上传送（例如，发射和/或接收）信号。在一些实施例中，所述无线通信网络可以是毫米波（mm-wave）网络。无线通信设备100可以包括被耦合到收发器104的天线模块102。在一些实施例中，天线模块102和收发器104可以被包括在相同封装中。在这些实施例中，无线通信设备100可以被称作单封装无线通信设备100。
在各种实施例中，收发器104可以包括至少如所示出的彼此耦合的切换模块116、基带模块118和射频（RF）模块120。基带模块118和RF模块120可以被包括在相同芯片或不同的芯片上。在一些实施例中，基带模块118和RF模块120这两者可以被包括在与天线模块102相同的封装中。在其它实施例中，RF模块120可以被包括在与天线模块102相同的封装中，并且基带模块118可以与天线模块102远离地被布置。
在各种实施例中，基带模块118可以向RF模块120提供基带数据信号。RF模块120可以将所述数据信号调制到RF频率上，用于在无线网络上传输。在其中无线网络是毫米波网络的实施例中，所述RF频率可以是毫米波频率。例如，所述毫米波频率可以是大约30到大约300千兆赫兹（GHz），诸如在一些实施例中大约60GHz。RF模块120可以将经调制的数据信号传递到切换模块116。
在各种实施例中，天线模块102可以包括具有基本上是平面的表面的天线衬底（例如，在图2A-2B中所示出的天线衬底204）。天线模块102可以包括被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的多个阵列。例如，如在图1中所示出的，天线模块102可以具有包括一个或多个天线元件108的第一阵列106和包括一个或多个天线元件112的第二阵列110。因此，天线模块102可以被称作单封装天线模块。
在各种实施例中，天线元件108可以在相对于所述表面的第一最大辐射角（在下文中“第一辐射角”）周围的角范围之内发射信号，并且天线元件112可以以在不同于所述第一辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角（在下文中“第二辐射角”）周围的角范围发射信号。例如，在一些实施例中，所述第一辐射角可以是大约90度（例如，垂直于所述天线衬底的表面），而所述第二辐射角可以是大约0度（例如，平行于所述天线衬底的表面）。由给定天线元件所发射的信号的辐射可以在所述辐射角处具有最大强度，并且当所述角从天线元件的辐射角移开时，所述强度通常可能减小。与RF频谱中的较低频率相比，所述方向性对于毫米波频率可能是特别显著的。
在各种实施例中，单独阵列的多个天线元件（例如，第一阵列106的天线元件108或第二阵列110的天线元件112）可以组合以形成由所述阵列所生成的总信号束。所述阵列可以通过分别控制所述阵列的单独天线元件的相位来控制所述总信号束的角度。例如，所述阵列可以通过控制所述天线元件的相位来以信号角发送总信号束，以便由所述天线元件所产生的信号在所述信号角处与彼此相长干涉并且在除了所述信号角之外的角度处与彼此相消干涉。因此，所述总信号束的辐射强度在所述信号角处可以是最大的。
在各种实施例中，切换模块116可以分别激活第一阵列106和/或第二阵列110以在无线网络上传输数据信号。收发器104可以另外在包括相应第一或第二辐射角的角范围上操纵由所述第一阵列106和/或第二阵列110所产生的信号束。例如，在一些实施例中，所述第一阵列106可以在信号束的第一角范围上被激活，并且所述第二阵列110可以在不同于所述第一范围的信号束的第二角范围上被激活。因此，所述第一阵列106和第二阵列110可以被称作彼此交错。在一些实施例中，所述第一和第二角范围可以重叠。换句话说，所述第一阵列106和第二阵列110这两者可以在其中所述第一和第二范围重叠的角范围上被激活。
图2A和2B分别示出根据各种实施例的单封装通信设备200的顶视图和侧剖面视图。通信设备200可以包括被耦合到收发器210的天线模块201。所述天线模块201可以包括具有基本上是平面的第一表面204的天线衬底202。所述通信设备可以另外包括天线元件208a的第一阵列206a、天线元件208b的第二阵列206b、天线元件208c的第三阵列206c、天线元件208d的第四阵列206d和天线元件208e的第五阵列206e。所述天线元件208a-e可以都被布置在所述第一表面204上。
将明显的是，其它实施例可以包括在所述第一表面204上的任何适合数目、配置和/或定向的天线模块206a-e或天线元件208a-e。
在各种实施例中，天线元件208a可以具有相对于第一表面204大约90度的辐射角（例如，垂直于第一表面204）。因此，所述天线元件208a也可以被称作向上辐射天线元件208a。相反地，天线元件208b-e可以具有相对于第一表面204大约0度的辐射角。因此，所述天线元件208b-e也可以被称作向侧辐射天线元件208b-e。附加地，相应天线模块206b-e的天线元件208b-e的辐射角可以在所述第一表面204的平面内被不同地定向。例如，参考图2A的顶视图，天线元件208b可以通常向天线衬底202的右侧辐射，天线元件208c可以通常在天线衬底202的下方辐射，天线元件208d可以通常向天线衬底202的左侧辐射，并且天线元件208e可以通常在天线衬底202的上方辐射。
在一些实施例中，如在图2A中所示出的，向上辐射天线元件208a可以被布置在第一表面204的中间部分上，并且向侧辐射天线元件208b-e可以被布置在比所述中间部分更接近于所述第一表面204的边缘的第一表面204的外围部分上。该定向可以允许向侧辐射天线元件208b-e在信号不被向上辐射天线元件208a干涉（例如，被阻塞或被吸收）的情况下侧向发射和/或接收信号。
在各种实施例中，天线元件208a-e可以具有用于提供相应辐射角的任何合适结构。在一些实施例中，可以在被布置在第一表面204上的一个或多个层（例如包括一个或多个金属层）中形成所述天线元件。因此，在一些实施例中，所述天线元件可以被集成于衬底202成多层衬底。在一些实施例中，向上辐射天线元件208a可以是与向侧辐射天线元件208b-e不同的设计。例如，在一些实施例中，向上辐射天线元件208a可以是微带天线。附加地或可替换地，在一些实施例中，向侧辐射天线元件208b-e可以是维瓦尔第辐射器或弯曲贴片（patch）。
如在图2B中所示出的，收发器210可以被耦合到与第一表面204相对的天线衬底202的第二表面212。收发器210可以例如经由焊球214和/或直接的金属至金属接合而被电耦合到阵列206a-e。在一些实施例中，收发器210可以被包括在管芯（die）中。收发器210可以包括切换模块（例如切换模块116）和/或RF模块（例如RF模块118）。对于毫米波网络，对于RF模块来说接近于天线元件208a-e可能是重要的。在一些实施例中，收发器210可以另外包括基带模块（例如基带模块118）。在其它实施例中，收发器210的RF模块可以耦合到被布置远离于通信设备200的基带模块。
在各种实施例中，收发器210可以在相对于第一表面204的角范围上操纵信号束，并且可以（例如使用切换模块）在不同角范围上分别激活阵列206a-e。例如，图2B示出对于一个剖面平面的示例性角范围。如在图2B中所示出的，阵列206a可以在信号束的第一角范围220上被激活，阵列206b可以在信号束的第二角范围222上被激活，并且阵列206d可以在信号束的第三角范围224上被激活。例如，所述第二范围222可以是从大约0度到30度，所述第一范围220可以是从大约30度到大约150度，并且所述第三范围224可以是从大约150度到大约180度。在其它实施例中，不同范围可以被使用和/或所述范围可以重叠。
在一些实施例中，通信设备200可以另外包括被耦合到天线衬底202的二级互连（SLI）226。所述SLI 226可以促进通信设备200与无线通信系统的其它部件的耦合。
图3图示类似于通信设备200但是包括被耦合在收发器210的与天线模块201不同的另一侧上的第二天线模块301的通信设备300。所述第二天线模块301可以包括与天线模块201类似的结构。例如，所述天线模块301可以包括具有第一表面304的天线衬底302。所述第一表面304可以与天线模块201的第一表面204相对地被定向。所述天线模块301可以另外包括被布置在表面304上的多个天线元件阵列，例如包括相应天线元件308a-c的阵列306a-c。不同天线模块的天线元件308a-c可以具有彼此不同的辐射角。尽管图3只示出第二天线模块301的剖面视图，但在一些实施例中，所述天线模块301可以具有与在图2A中所示出的天线模块201的布置类似的阵列和/或天线元件的布置。收发器210可以独立地激活相应阵列306a-c和206a-e。因此，通信设备300可以能够相对于表面204（或304）基本上360度地操纵信号束。
在一些实施例中，收发器210可以包括通孔硅（TSV）310。TSV 310可以促进在收发器210和被布置在收发器210的相对侧上的天线模块201和301之间的通信。可替换地或附加地，收发器210可以包括用以将信号路由到相应天线模块201或301的多个管芯。
在一些实施例中，通信设备300可以包括用以促进在通信设备300和无线通信系统的其它部件之间通信的带状电缆312。例如，所述带状电缆312可以被用于向/从所述通信设备300路由低频（例如基带）信号。
如以上所讨论的，在一些实施例中，不同阵列的天线元件可以具有不同设计（例如不同结构）和/或可以在所述天线衬底的表面上被不同地定向。可替换地或附加地，电介质层可以被布置在所述阵列之上以在相应天线元件之上形成透镜用以提供所述天线元件的相应辐射角。
例如，图4图示根据一些实施例的天线模块400的简化剖面视图。所述天线模块400可以包括具有平面表面404的天线衬底402。所述天线模块400可以另外包括多个天线元件406a-e。所述天线元件406a-e可以被包括在如此处所讨论的一个或多个阵列中。在一些实施例中，所述天线元件406a-e可以是相同设计的和/或可以相对于所述表面404被相同地定向。
所述天线模块400可以另外包括被布置在天线元件406a-e之上的电介质层408。所述电介质层408可以在相应天线元件406a-e之上形成透镜410a-e。所述透镜410a-e可以引导由相应天线元件406a-e所产生的信号以提供所述天线元件406a-e的相应辐射角（如由信号线412a-e所示出的）。例如，透镜410a-e可以具有相对于所述表面404成角度的表面以引导信号。
在一些实施例中，如在图4中所示出的，中央天线元件406c可以具有基本上垂直于表面404的辐射角，并且当天线元件变得进一步远离中央天线元件406c（例如，朝向表面404的边缘）时，其它天线元件的其它辐射角可以与垂直逐渐更加成角度。例如，外部天线元件406a和406e可以具有与中间天线元件406b和406d的辐射角相比与垂直更加成角度的辐射角。该布置可以促进由天线元件406a-e在宽信号角范围上的信号束的发射和/或接收。
在各种实施例中，电介质层408可以是能够引导RF（例如毫米波）信号的任何合适材料，诸如有机衬底（例如液晶聚合物、聚四氟乙烯）、二氧化硅和/或基于陶瓷的材料。
图5图示根据一些实施例的制造相控阵模块的方法500的流程图。所述方法500可以与关于图1-4所描述的实施例一致。
在502处，所述方法500可以包括在基本上是平面的天线衬底表面（例如，天线衬底202的表面204）上形成一个或多个天线元件的第一阵列（例如，天线元件208b的阵列206a）。在一些实施例中，可以通过集成于天线衬底的一个或多个层而形成一个或多个天线元件的第一阵列。在其它实施例中，所述第一阵列的天线元件可以被安装在天线衬底的表面上。在一些实施例中，天线衬底可以被形成于在天线衬底的与天线元件相对的侧上的芯片安装面积（die pad）。
在各种实施例中，所述第一阵列可以被用于在诸如毫米波网络之类的无线网络上通信。所述第一阵列的一个或多个天线元件可以具有相对于所述表面的辐射的第一辐射角。
在504处，所述方法500可以另外包括在所述表面上形成一个或多个天线元件的第二阵列（例如，天线元件208b的阵列206b）。所述第二阵列的一个或多个天线元件可以具有相对于所述表面的辐射的第二辐射角。在一些实施例中，可以通过集成于天线衬底的一个或多个层来形成一个或多个天线元件的第二阵列。在一些实施例中，所述第二阵列可以与所述第一阵列同时期形成。在其它实施例中，所述第二阵列的天线元件可以被安装在天线衬底的表面上。
所述第二阵列的天线元件可以是与所述第一阵列的天线元件相同的设计或不同的设计。在一些实施例中（未在图5中示出），所述方法500可以包括在所述第一和第二阵列之上形成电介质层（例如，电介质层408）。所述电介质层可以包括在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上用以提供相应的第一和第二辐射角的透镜（例如，透镜410a-e）。
在一些实施例中，所述方法500可以另外包括在天线衬底上安装切换模块（例如，切换模块116），在506处。所述切换模块可以被电耦合到所述第一和第二阵列并且被配置成分别激活所述第一和第二阵列以促进在无线网络上的通信。
在一些实施例中，所述方法500可以另外包括将RF模块（例如，RF模块120）安装到天线衬底，在508处。所述RF模块可以将数据信号调制到诸如毫米波频率的射频上，用于在无线网络上传输。在一些实施例中，所述RF模块可以被安装在天线衬底的与其上安装有第一和第二阵列的表面的相对侧上。在一些实施例中，所述RF模块可以被包括在与所述切换模块相同的管芯中。
以最有助于理解要求保护的主题的方式，继而将各种操作描述为多个分离的操作。然而，描述的次序不应当被解释为意指这些操作必须是依赖于次序的。本公开的实施例可以被实施到使用任何合适硬件和/或软件以如所期望的配置的系统中。
图6示意性地图示根据一些实施例的计算设备600。所述计算设备600可以容纳诸如母板602的板。所述母板602可以包括多个部件，所述多个部件包括但不限于处理器604和至少一个通信芯片606。所述处理器604可以被物理和电耦合到所述母板602。在一些实现方式中，所述至少一个通信芯片606也可以被物理和电耦合到所述母板602。在另外的实现方式中，所述通信芯片606可以是所述处理器604的部分。
根据各种实施例，通信芯片606中的至少之一可以包括此处所描述的收发器（例如，收发器104或210）。所述通信芯片606可以另外被耦合到天线608。在各种实施例中，所述天线508可以包括此处所描述的天线模块（例如，天线模块102、201、301或400）。在一些实施例中，所述通信芯片606和天线608可以形成如此处所描述的单封装无线通信设备（例如，通信设备100、200或300）。
取决于其应用，计算设备600可以包括可以或可以不被物理和电耦合到母板602的其它部件。这些其它部件可以包括但不限于易失性存储器（例如DRAM）、非易失性存储器（例如ROM）、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片集、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器、全球定位系统（GPS）设备、罗盘、盖革计数器、加速度计、陀螺仪、扬声器、摄像机和大容量存储设备（诸如硬盘驱动器、光盘（CD）、数字通用盘（DVD）等等）。
通信芯片606可以实现用于往来于计算设备600的数据传递的无线通信。术语“无线”和其派生词可以被用于描述可以通过非固体媒介通过使用经调制的电磁辐射而传送数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等等。所述术语不意指相关联的设备不包含任何导线，尽管在一些实施例中它们可能不包含。所述通信芯片606可以实施多个无线标准或协议中的任一个，包括但不限于电气和电子工程师协会（IEEE）标准，包括Wi-Fi（IEEE 802.11族），WiGig，IEEE 802.16标准（例如IEEE 802.16-2005修正），连同任何修正、更新和/或修订的长期演进（LTE）项目（例如，高级LTE项目、超移动宽带（UMB）项目（也被称作“3GPP2”）等等）。可兼容IEEE 802.16的BWA网络通常被称作WiMAX（代表全球微波接入互操作性的首字母缩写）网络，其是用于通过针对IEEE 802.16标准的一致性和互操作性测试的产品的认证标志。所述通信芯片606可以根据全球移动通信系统（GSM）、通用分组无线电业务（GPRS）、通用移动电信系统（UMTS）、高速分组接入（HSPA）、演进HSPA（E-HSPA）或LTE网络而操作。所述通信芯片606可以根据增强型数据速率GSM演进（EDGE）、GSM EDGE无线电接入网络（GERAN）、通用陆地无线电接入网络（UTRAN）或演进UTRAN（E-UTRAN） 而操作。所述通信芯片606可以根据码分多址（CDMA）、时分多址（TDMA）、数字增强型无绳电信系统（DECT）、演进数据最优化（EV-DO）、其派生物以及被标明为3G、4G、5G以及以上的任何其它无线协议而操作。在一些实施例中，所述通信芯片606可以在毫米波网络上通信。所述通信芯片606在其它实施例中可以根据其它无线协议而操作。
计算设备600可以包括多个通信芯片606。例如，第一通信芯片606可以专用于诸如毫米波、Wi-Fi和/或蓝牙之类的较短距离无线通信，并且第二通信芯片606可以专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO和/或其它之类的较长距离无线通信。
在各种实现方式中，所述计算设备600可以是膝上型计算机、上网本计算机、笔记本计算机、超级本计算机、智能电话、手写板、个人数字助手（PDA）、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监控器、机顶盒、娱乐控制单元、数字摄像机、便携式音乐播放器或数字视频记录器。在另外的实现方式中，所述计算设备600可以是处理数据的任何其它电子设备。
示例
在各种实施例中，提供一种用于在无线网络上通信的装置，其包括具有基本上是平面的表面的天线衬底；被布置在所述表面上并且被配置成在无线网络上无线通信的一个或多个天线元件的第一阵列，和被布置在所述表面上并且被配置成在无线网络上无线通信的一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束，其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵信号束。
在一些实施例中，所述装置可以进一步包括被耦合到所述第一和第二阵列并且被配置成在相应的第一和第二角范围上分别激活所述第一和第二阵列的切换模块。在一些实施例中，无线网络可以是毫米波（mm-wave）网络。在一些实施例中，所述装置可以进一步包括被耦合到天线衬底并且被配置成将数据信号调制到毫米波频率上用于在毫米波网络上传输的射频（RF）模块。
在一些实施例中，所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。在一些实施例中，所述装置可以进一步包括被布置在所述第一和第二阵列之上的电介质层，所述电介质层在所述第一和第二阵列的相应天线元件上形成透镜用以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角。
在一些实施例中，所述一个或多个天线元件的第一阵列被布置在所述表面的中间部分上并且所述第一最大辐射角相对于所述表面大约90度，并且所述一个或多个天线元件的第二阵列被布置在所述表面的外围部分上并且所述第二最大辐射角相对于所述表面小于90度。
在一些实施例中，在天线衬底上的一个或多个金属层中形成所述第一和第二阵列的一个或多个天线元件。在一些实施例中，所述第一阵列的一个或多个天线元件是与所述第二阵列的一个或多个天线元件不同设计的。例如，在一些实施例中，所述第一阵列的一个或多个天线元件是微带天线，并且其中所述第二阵列的一个或多个天线元件是维瓦尔第辐射器或弯曲贴片。
在一些实施例中，所述装置可以进一步包括被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第三阵列，其中所述第三阵列被配置成在不同于所述第一和第二角范围的第三角范围上操纵所述信号束。
在各种实施例中，提供一种制造无线通信设备的方法，其可以包括在基本上是平面的天线衬底表面上形成一个或多个天线元件的第一阵列，其中所述第一阵列被配置成在无线网络上无线通信，并且其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束；和在所述表面上形成一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第二阵列被配置成在无线网络上无线通信，并且其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵所述信号束。
在一些实施例中，所述方法可以进一步包括将切换模块耦合到天线衬底，所述切换模块被配置成在相应的第一和第二角范围上分别激活所述天线元件的第一和第二阵列。在所述方法的一些实施例中，所述无线网络是毫米波网络。在所述方法的一些实施例中，所述衬底的表面是第一表面，并且所述方法进一步包括将射频（RF）模块安装到天线衬底的与所述第一表面相对的第二表面，所述RF模块被配置成将数据信号调制到毫米波频率上，用于在毫米波网络上传输。
在所述方法的一些实施例中，所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括在所述第一和第二阵列之上形成电介质层，所述电介质层包括在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上用以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角的透镜。
在所述方法的一些实施例中，形成所述第一阵列或第二阵列的一个或多个天线元件包括在所述衬底的所述表面上形成一个或多个金属层。
各种实施例可以提供一种用于在无线网络上通信的系统，其包括具有基本上是平面的表面的天线衬底；被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第一阵列，其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束；被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵所述信号束；被耦合到所述天线衬底并且被配置成调制数据信号用于在毫米波（mm-wave）网络上传输的射频（RF）模块；和被耦合到所述天线衬底并且被配置成分别激活天线元件的第一和第二阵列以在所述毫米波网络上传输数据信号的切换模块。
在所述系统的一些实施例中，所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。在一些实施例中，所述系统进一步包括被布置在所述第一和第二阵列之上的电介质层，所述电介质层在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上形成透镜用以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角。
在一些实施例中，所述系统可以进一步包括被安装在天线衬底上并且被配置成向RF模块提供数据信号的基带模块。在一些实施例中，所述RF模块被配置成从基带模块接收数据信号，所述基带模块被布置远离所述天线衬底。在一些实施例中，所述天线衬底、第一和第二阵列、RF模块和切换模块被包括在相同封装中。
在所述系统的一些实施例中，所述天线衬底是第一天线衬底，所述天线衬底的所述表面是第一表面，所述RF模块被耦合到所述天线衬底的与所述第一表面相对的第二表面，并且所述系统进一步包括：与所述第一天线衬底相对被耦合到RF模块的第二天线衬底，所述第二天线衬底具有与所述第一天线衬底的第一表面相对地被定向的第一表面；被布置在所述第二衬底的第一表面上并且被配置成在相对于所述第二衬底的第一表面的第三角范围上操纵所述信号束的一个或多个天线元件的第三阵列；和被布置在所述第二衬底的第一表面上并且被配置成在不同于所述第三角范围的相对于所述第二衬底的第一表面的第四角范围上操纵所述信号束的一个或多个天线元件的第四阵列；其中所述第一、第二、第三和第四阵列被配置成独立地被激活。
各种实施例可以包括上述实施例的任何合适组合。此外，一些实施例可以包括其上存储有指令的一个或多个非临时计算机可读介质，当被执行时所述指令产生上述实施例中任何一个的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何合适设备的装置或系统。
所说明的实现方式的以上描述（包括在摘要中所描述的）不意图是穷尽的或将本公开的实施例限制于所公开的精确形式。虽然特定实现方式和示例在此处被描述用于说明的目的，如相关领域技术人员将意识到的，在本公开的范围内，各种等效修改是可能的。
鉴于以上详细描述，可以对本公开的实施例进行这些修改。在以下权利要求中所使用的术语不应当被解释为将本公开的各种实施例限制于在本说明书和权利要求中所公开的特定实现方式。而是，范围将完全由以下权利要求确定，其将根据所确立的对权利要求诠释的教导而被解释。 

Claims (25)

1.一种用于在无线网络上通信的装置，包括：
具有基本上是平面的表面的天线衬底；
被布置在所述表面上并且被配置成在无线网络上无线通信的一个或多个天线元件的第一阵列，其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束；和
被布置在所述表面上并且被配置成在无线网络上无线通信的一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵所述信号束。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被耦合到所述第一和第二阵列并且被配置成在相应的第一和第二角范围上分别激活所述第一和第二阵列的切换模块。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线网络是毫米波（mm-wave）网络。
4.根据权利要求3所述的装置，进一步包括：
被耦合到所述天线衬底并且被配置以将数据信号调制到毫米波频率上用于在毫米波网络上传输的射频（RF）模块。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的装置，其中所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且其中所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述装置进一步包括被布置在所述第一和第二阵列之上的电介质层，所述电介质层在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上形成透镜以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述一个或多个天线元件的第一阵列被布置在所述表面的中间部分上并且最大辐射角的第一角相对于所述平面大约90度，并且其中所述一个或多个天线元件的第二阵列被布置在所述表面的外围部分上并且第二最大辐射角相对于所述表面小于90度。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二阵列的一个或多个天线元件被形成在所述天线衬底上的一个或多个金属层中。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一阵列的一个或多个天线元件是与所述第二阵列的一个或多个天线元件不同设计的。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一阵列的一个或多个天线元件是微带天线，并且其中所述第二阵列的一个或多个天线元件是维瓦尔第辐射器或弯曲贴片。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第三阵列，其中所述第三阵列被配置成在不同于所述第一和第二角范围的第三角范围上操纵信号束。
12.一种制造无线通信设备的方法，包括：
在基本上是平面的天线衬底表面上形成一个或多个天线元件的第一阵列，其中所述第一阵列被配置成在无线网络上无线通信，并且其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束；和
在所述表面上形成一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第二阵列被配置成在无线网络上无线通信，并且其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵所述信号束。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
将切换模块耦合到所述天线衬底，所述切换模块被配置成在相应的第一和第二角范围上分别激活所述天线元件的第一和第二阵列。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述无线网络是毫米波（mm-wave）网络。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述表面是第一表面并且所述方法进一步包括：
将射频（RF）模块安装到所述天线衬底的与所述第一表面相对的第二表面，所述RF模块被配置成将数据信号调制到毫米波频率上用于在毫米波网络上传输。
16.根据权利要求12至15中任何一项所述的方法，其中所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且其中所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述第一和第二阵列之上形成电介质层，所述电介质层包括在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上用以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角的透镜。
18.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述第一阵列或第二阵列的一个或多个天线元件包括在所述衬底的表面上形成一个或多个金属层。
19.一种用于在无线通信网络上通信的系统，包括：
具有基本上是平面的表面的天线衬底；
被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第一阵列，其中所述第一阵列被配置成在相对于所述表面的第一角范围上操纵信号束；
被布置在所述表面上的一个或多个天线元件的第二阵列，其中所述第二阵列被配置成在不同于所述第一角范围的相对于所述表面的第二角范围上操纵所述信号束；
被耦合到所述天线衬底并且被配置成调制数据信号用于在毫米波（mm-wave）网络上传输的射频（RF）模块；和
被耦合到所述天线衬底并且被配置成分别激活所述天线元件的第一和第二阵列以在毫米波网络上传输数据信号的切换模块。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一阵列的一个或多个天线元件具有相对于所述表面的第一最大辐射角，并且其中所述第二阵列的一个或多个天线元件具有不同于所述第一最大辐射角的相对于所述表面的第二最大辐射角。
21.根据权利要求20所述的系统，进一步包括被布置在所述第一和第二阵列之上的电介质层，所述电介质层在所述第一和第二阵列的相应天线元件之上形成透镜用以提供相应的第一最大辐射角或第二最大辐射角。
22.根据权利要求19至21中任何一项所述的系统，进一步包括被安装在所述天线衬底上并且被配置成向所述RF模块提供数据信号的基带模块。
23.根据权利要求19至21中任何一项所述的系统，其中所述RF模块被配置成从基带模块接收数据信号，所述基带模块被布置远离所述天线衬底。
24.根据权利要求19至21中任何一项所述的系统，其中所述天线衬底、第一和第二阵列、RF模块和切换模块被包括在相同封装中。
25.根据权利要求19至21中任何一项所述的系统，其中所述天线衬底是第一天线衬底，其中所述天线衬底的表面是第一表面，其中所述RF模块被耦合到所述天线衬底的与所述第一表面相对的第二表面，并且其中所述系统进一步包括：
与所述第一天线衬底相对的被耦合到所述RF模块的第二天线衬底，所述第二天线衬底具有被定向与所述第一天线衬底的第一表面相对的第一表面；
被布置在所述第二衬底的第一表面上并且被配置成在相对于所述第二衬底的第一表面的第三角范围上操纵所述信号束的一个或多个天线元件的第三阵列；和
被布置在所述第二衬底的第一表面上并且被配置成在不同于所述第三角范围的相对于所述第二衬底的第一表面的第四角范围上操纵所述信号束的一个或多个天线元件的第四阵列；
其中所述第一、第二、第三和第四阵列被配置成独立地被激活。
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