CN107660319A - 用于无线通信的天线结构 - Google Patents

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Abstract

描述了用于使用mmW频谱进行无线通信的方法、系统和设备。具体而言，天线结构可被设计成与无线通信设备的外部外壳集成。例如，该外部外壳可包括促成天线结构的天线振子接收和/或发射射频通信信号的腔。此类天线结构可被设计为相对紧凑以应对现代无线通信设备(例如，蜂窝电话)上可用的有限占用空间。

Description

用于无线通信的天线结构
交叉引用
本专利申请要求由Ou等人于2016年2月3日提交的题为“Antenna Structures forWireless Communications(用于无线通信的天线结构)”的美国专利申请No.15/014,602、以及由Ou等人于2015年5月26日提交的题为“Antenna Structures for WirelessCommunications(用于无线通信的天线结构)”的美国临时专利申请No.62/166,496的优先权，其中每一件申请均被转让给本申请受让人。
背景
公开领域
本公开例如涉及无线通信系统，尤其涉及用于无线通信的天线结构。
相关技术描述
无线通信系统被广泛部署以提供诸如语音、视频、分组数据、消息接发、广播等各种类型的通信内容。这些系统可以是能够通过共享可用系统资源(例如，时间、频率和功率)来支持与多个用户通信的多址系统。此类多址系统的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、以及正交频分多址(OFDMA)系统。
作为示例，无线多址通信系统可包括数个基站，每个基站同时支持多个通信设备(或称为用户装备(UE))的通信。基站可在下行链路信道(例如，用于从基站至UE的传输)和上行链路信道(例如，用于从UE至基站的传输)上与UE进行通信。
通信系统可以采用有执照频谱、无执照频谱、或这两者。高千兆赫兹(GHz)频带中的无执照毫米波长mmW频谱正成为一种颇具前景的技术，例如用于多千兆比特无线通信。与其他较低频率系统相比，约60GHz的频谱拥有若干优势，包括增大的无执照带宽、因较小波长(约5mm)而导致的收发机的紧凑尺寸、以及因较高大气吸收而导致的较小干扰。然而，存在与这种频谱相关联的若干挑战，诸如反射和散射损耗、高穿透损耗和高路径损耗，这限制了60GHz处的覆盖范围。为了克服这个问题，可以采用定向传输。由此，已知为利用多振子天线阵列的波束成形的技术可被用于mmW无线通信。
然而，即使使用波束成形，使用mmW频谱的通信也可以从尤其针对此类波长设计的天线结构中获益。针对较低频率(例如，800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz等)设计的常规天线结构可包括单个全向天线(有时针对分集包括两个或三个)，并且可能不适用于mmW频谱应用。
概述
所描述的特征一般涉及用于使用mmW频谱进行无线通信的一种或多种改进的系统、方法和/或装置。具体而言，天线结构可被设计成与无线通信设备的外部外壳集成。例如，该外部外壳可包括促成天线结构的天线振子接收和/或发射射频通信信号的腔。此类天线结构可被设计为相对紧凑以应对现代无线通信设备(例如，蜂窝电话)上可用的有限占用空间。
描述了一种无线通信设备。该无线通信设备可包括外部外壳。支撑天线振子的基板可毗邻于外部外壳的内表面布置。可在外部外壳中形成腔。该腔可与天线振子对准以使得该天线振子在无线通信设备的操作期间通过该腔接收和发射射频通信信号。
外部外壳可至少部分地由金属材料制成。替换地或附加地，外部外壳可由塑料材料制成。在此类情形中，可在至少一个腔的壁上布置金属材料。
腔的壁可被锥形化以朝天线振子倾斜。
该腔可具有矩形横截面并且可限定被锥形化以朝天线振子倾斜的第一对相对的壁。在此类情形中，该腔可限定被锥形化以朝天线振子倾斜的第二对相对的壁。
电介质材料可以填充腔。在此类情形中，该电介质材料可以是塑料材料。
辅助腔可被形成在基板中并且与天线振子和腔对准。
天线振子可被实现为天线阵列的多个天线振子。在此类情形中，该腔可被实现为对应的多个腔。多个腔中的每一者可与多个天线振子之一对准。
外部外壳可包括第一部分和第二部分，其中腔被形成在该外部外壳的第一部分中。在此类情形中，该第一部分可插入到第二部分中以形成外部外壳。
可以在外部外壳的外表面上布置材料层。材料层可以覆盖形成在外部外壳中的腔。
天线振子可以是毫米波长天线振子。
描述了另一种无线通信设备。该无线通信设备可包括：用于容纳该无线通信设备的装置；用于支撑天线振子的装置，该用于支撑的装置毗邻于该用于容纳的装置的内表面布置；以及形成在该用于容纳的装置中的腔，该腔与该天线振子对准以使得该天线振子在该无线通信设备的操作期间通过该腔接收和发射射频通信信号。该装置可包括以上及本文中进一步描述的这些和其他特征。
描述了一种制造无线通信设备的方法。该方法可涉及：提供用于无线通信设备的外部外壳；在该外部外壳中形成腔；以及将支撑天线振子的基板组装到该外部外壳，其中该基板毗邻于该外部外壳的内表面布置，并且该天线振子与该腔对准以使得该天线振子在该无线通信设备的操作期间通过该腔接收和发射射频通信信号。该方法可包括制造以上及本文中进一步描述的这些和其他特征。
前述内容已较宽泛地勾勒出根据本公开的示例的特征和技术优势以力图使下面的详细描述可以被更好地理解。附加的特征和优势将在此后描述。所公开的概念和具体示例可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。此类等效构造并不背离所附权利要求书的范围。本文所公开的概念的特性在其组织和操作方法两方面以及相关联的优势将因结合附图来考虑以下描述而被更好地理解。每一附图是仅出于解说和描述目的来提供的，且并不定义对权利要求的限定。
附图简述
通过参照以下附图可获得对本发明的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可通过在附图标记后跟随短划线以及在类似组件之间进行区分的第二标记来加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述可应用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任何一个组件而不论第二附图标记如何。
图1示出根据本公开的各个方面的无线通信系统的框图；
图2示出了根据本公开的各个方面的天线设计的示例的横截面视图；
图3示出了根据本公开的各个方面的天线设计的另一示例的横截面视图；
图4示出了根据本公开的各个方面的天线设计的又一示例的横截面视图；
图5示出了根据本公开的各个方面的天线设计的再一示例的分解透视图；
图6示出了根据本公开的各个方面的天线阵列的示例的分解透视图；
图7示出了根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的外部外壳的示例；
图8示出了解说根据本公开的各个方面的用于供在无线通信中使用的设备的架构的示例的框图；
图9示出了解说根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的天线设计的制造的示例的一系列横截面视图；
图10示出了解说根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的天线设计的制造的另一示例的一系列横截面视图；
图11是解说根据本公开的各个方面的制造用于无线通信设备的天线设计的方法的示例的流程图；以及
图12是解说根据本公开的各个方面的制造用于无线通信设备的天线设计的方法的另一示例的流程图。
详细描述
当无线通线设备中包括mmW天线时，该mmW天线可被配置成通过该无线通信设备的外部外壳来接收和/或发射通信信号。该外部外壳常规地可形成设备的后盖，其中显示屏被布置在该设备的前侧。由于显示屏的电磁屏蔽，通信信号的接收/发射可被限制为通过后盖。此外，电磁屏蔽可能禁止由金属材料制成的后盖布置在mmW天线上。
针对至少在mmW天线上的后盖可使用塑料材料以允许通过mmW天线接收/发射通信信号。然而，此类通信信号的辐射仍然可能因mmW天线上的后盖引起的反射和/或折射而畸变。
因此，天线结构可被设计成与无线通信设备的外部外壳集成。该外部外壳可包括促成天线结构的天线振子接收和/或发射射频通信信号的腔。如此，金属材料或非金属(例如，塑料)材料可被用于外部外壳。天线结构的天线振子可与腔对准以经由该腔来接收和/或发射通信信号。
以下描述提供示例而并非限定权利要求中阐述的范围、适用性或者示例。可以对所讨论的要素的功能和布置作出改变而不会脱离本公开的范围。各种示例可恰适地省略、替代、或添加各种规程或组件。例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且可以添加、省去、或组合各种步骤。同样，参照一些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
图1解说了根据本公开的各种方面的无线通信系统100的示例。无线通信系统100包括基站105、UE 115和核心网130。核心网130可提供用户认证、接入授权、跟踪、网际协议(IP)连通性、以及其他接入、路由、或移动性功能。基站105通过回程链路132(例如，S1等)与核心网130对接并且可为与UE 115的通信执行无线电配置和调度，或者可在基站控制器(未示出)的控制下操作。在各种示例中，基站105可以直接或间接地(例如，通过核心网130)在回程链路134(例如，X1等)上彼此通信，回程链路134可以是有线或无线通信链路。
基站105可经由一个或多个基站天线与UE 115进行无线通信。这些基站105站点中的每一者可为各自相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。在一些示例中，基站105可被称为基收发机站、无线电基站、接入点、无线电收发机、B节点、演进型B节点(eNB)、家用B节点、家用演进型B节点、或其他某个合适的术语。基站105的地理覆盖区域110可被划分成仅构成该覆盖区域的一部分的扇区(未示出)。无线通信系统100可包括不同类型的基站105(例如，宏和/或小型蜂窝小区基站)。可能存在不同技术的交叠的地理覆盖区域110。
在一些示例中，无线通信系统100是LTE/LTE-A网络。在LTE/LTE-A网络中，术语演进型B节点(eNB)可一般用于描述基站105，而术语UE可一般用于描述UE 115。无线通信系统100可以是异构LTE/LTE-A网络，其中不同类型的eNB提供对各种地理区划的覆盖。例如，每个eNB或基站105可提供对宏蜂窝小区、小型蜂窝小区、和/或其他类型的蜂窝小区的通信覆盖。取决于上下文，术语“蜂窝小区”是可被用于描述基站、与基站相关联的载波或分量载波、或者载波或基站的覆盖区域(例如，扇区等)的3GPP术语。
宏蜂窝小区一般覆盖相对较大的地理区域(例如，半径数千米)，并且可允许无约束地由具有与网络供应商的服务订阅的UE接入。与宏蜂窝小区相比，小型蜂窝小区是可在与宏蜂窝小区相同或不同的(例如，有执照、无执照等)频带中操作的低功率基站。根据各种示例，小型蜂窝小区可包括微微蜂窝小区、毫微微蜂窝小区、以及微蜂窝小区。微微蜂窝小区可覆盖相对较小的地理区域并且可允许无约束地由与网络供应商具有服务订阅的UE接入。毫微微蜂窝小区也可覆盖相对较小的地理区域(例如，家庭)且可提供有约束地由与该毫微微蜂窝小区有关联的UE(例如，封闭订户群(CSG)中的UE、该家庭中的用户的UE、等等)的接入。用于宏蜂窝小区的eNB可被称为宏eNB。用于小型蜂窝小区的eNB可被称为小型蜂窝小区eNB、微微eNB、毫微微eNB或家用eNB。eNB可支持一个或多个(例如，两个、三个、四个，等等)蜂窝小区(例如，分量载波)。
无线通信系统100可支持同步或异步操作。对于同步操作，各基站可具有相似的帧定时，并且来自不同基站的传输可以在时间上大致对齐。对于异步操作，各基站可以具有不同的帧定时，并且来自不同基站的传输可以不在时间上对齐。本文中所描述的技术可被用于同步或异步操作。
可容适各种所公开的示例中的一些示例的通信网络可以是根据分层协议栈进行操作的基于分组的网络。在用户面，承载或分组数据汇聚协议(PDCP)层的通信可以是基于IP的。无线电链路控制(RLC)层可执行分组分段和重装以在逻辑信道上通信。媒体接入控制(MAC)层可执行优先级处置并将逻辑信道复用成传输信道。MAC层还可使用混合ARQ(HARQ)以提供MAC层的重传，从而提高链路效率。在控制面，无线电资源控制(RRC)协议层可以提供UE 115与基站105或核心网130之间支持用户面数据的无线电承载的RRC连接的建立、配置和维护。在物理(PHY)层，传输信道可被映射到物理信道。
UE 115分散遍及无线通信系统100，并且每个UE 115可以是驻定的或移动的。UE115也可包括或被本领域技术人员称为移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或其他某个合适的术语。UE115可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持式设备、平板计算机、膝上型计算机、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、等等。UE可以能够与各种类型的基站和网络装备(包括宏eNB、小型蜂窝小区eNB、中继基站等)通信。
无线通信系统100中示出的通信链路125可包括从UE 115到基站105的上行链路(UL)传输、和/或从基站105到UE 115的下行链路(DL)传输。下行链路传输也可被称为前向链路传输，而上行链路传输也可被称为反向链路传输。每条通信链路125可包括一个或多个载波，其中每个载波可以是由根据以上描述的各种无线电技术来调制的多个副载波构成的信号(例如，不同频率的波形信号)。每个经调制信号可在不同的副载波上被发送并且可携带控制信息(例如，参考信号、控制信道等)、开销信息、用户数据等。通信链路125可以使用FDD(例如，使用配对频谱资源)或TDD操作(例如，使用未配对频谱资源)来传送双向通信。可以定义FDD的帧结构(例如，帧结构类型1)和TDD的帧结构(例如，帧结构类型2)。
在系统100的一些实施例中，基站105和/或UE 115可包括多个天线，用于采用天线分集方案来改进基站105与UE 115之间的通信质量和可靠性。附加地或替换地，基站105和/或UE 115可采用多输入多输出(MIMO)技术，该MIMO技术可利用多径环境来传送携带相同或不同经编码数据的多个空间层。
无线通信系统100可支持多个蜂窝小区或载波上的操作，这是可被称为载波聚集(CA)或多载波操作的特征。载波也可被称为分量载波(CC)、层、信道等。术语“载波”、“分量载波”、“蜂窝小区”以及“信道”在本文中被可互换地使用。UE 115可配置有用于载波聚集的多个下行链路CC以及一个或多个上行链路CC。载波聚集可与FDD和TDD分量载波两者联用。
基站105中的一者或多者可以是mmW基站。在一些情形中，无线通信系统100可以是配置成经由mmW射频通信信号与UE 115进行通信的mmW通信系统。在其他情形中，无线通信系统100可以是异构的，诸如涉及可以使用LTE/LTE-A频率与UE 115进行通信的LTE/LTE-A基站以及可以经由mmW频率与UE 115进行通信的mmW基站的网络。
如上所述，使用mmW频谱的无线通信可以从尤其针对那种频谱设计的天线结构中获益。因此，无线通信系统100的mmW基站105和配置成用于mmW通信的UE 115可具有特定天线设计。为了清楚起见，以下关于无线通信设备(诸如蜂窝电话)描述了针对mmW通信的天线设计。然而，如恰适或所期望的，此类天线设计也可适用于mmW基站。
现在转到图2，示出了根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的天线设计200的示例的横截面视图。天线设计200可包括外部外壳205。可以在外部外壳205中形成一个或多个腔210。在图2的横截面视图中，作为示例，示出了两个腔210。外部外壳205的厚度/腔210的深度可以是可针对给定应用定制的设计参数。
天线设计200还可包括天线结构215，天线结构215包括一个或多个天线振子220和支撑(诸)天线振子220的基板225。虽然天线振子220被示为布置在基板225的顶部上，但是应理解，天线振子220可以如恰适或所期望的与基板225共面或凹陷。例如，基板225可以是印刷电路板(PCB)。基板225可以毗邻于(例如，沿着)外部外壳205的内表面布置。由此，基板225可被放置成使得基板225与外部外壳205之间不存在间隙，这可以防止因反射而导致的信号损耗。
在图2的横截面视图中，作为示例，示出了两个天线振子220。天线振子220可以与外部外壳205中相应的腔210对准以使得天线振子220可以经由相应的腔210接收和/或发射通信信号。由此，根据特定天线设计，腔210的数目和布置可以与天线振子220的数目和布置相对应。例如，图2的横截面视图可以表示包括2X1、2X2、2X3、2X4、2X5或2X6等天线振子220的阵列与外部外壳205中对应的腔210的阵列的天线设计。
天线结构215还可包括可经由基板225电连接到天线振子220的射频集成电路(RFIC)230。RFIC 230可以为天线振子220提供操作控制(例如，为经由天线振子220接收/发射通信信号)。
为了理解，天线设计200被解说为包括提供无线通信设备的操作控制(包括但不限于通信控制)的主控板235(例如，另一PCB)。主控板235可以经由基板225电连接到RFIC 230和天线振子220以促成无线通信设备的mmW通信。
如所示的，腔210中的每一者可包括被锥形化以朝相应的天线振子220倾斜的壁240。壁240的锥度可以分别促成收集给相应的天线振子220的通信信号和/或从相应的天线振子220辐射通信信号以供接收和/或发射。如恰适或所期望的，壁240的锥度可以是固定斜率或者可以是可变的(例如，曲线的)。在腔210具有曲线横截面周界(例如，在图2中从上方看时为圆形或椭圆形)的情形中，每个腔210可具有单个壁240。在腔210具有矩形横截面周界(例如，在图2中从上方看时为矩形或正方形)的情形中，每个腔210可具有两对相对的壁240。
外部外壳205可以由塑料材料(或其他非金属材料，诸如玻璃)制成。在此类情形中，腔210的壁240可具有布置在其上的一层金属材料245(例如，金镀敷)，如图2中腔的右侧所表示的。金属材料245可以通过反射相应的天线振子220的通信信号来收集/辐射此类信号。
替换地，外部外壳205可以由金属材料制成。在此类情形中，腔210的壁240可以通过反射相应的天线振子220的通信信号来收集/辐射此类信号，而无需附加材料层，如图2中腔的左侧所表示的。
外部外壳205可在其外表面上提供有涂层250(诸如保护层)。如所示的，涂层250可以在腔210上延伸。涂层250可以是出于美观的目的而掩盖腔210的视觉外观的相对薄的有色材料层，而不会不利地影响通过其接收/发射mmW通信信号。
替换地或附加地，腔210可被填充有合适的电介质或非金属材料255以提供与外部外壳205的外表面共面的表面。在包括涂层250的情形中，材料255可以在腔210上为涂层250提供支撑，这与使腔210被抽空或填充有空气或其他气体相反(其不能为涂层提供合适的支撑)。对于mmW通信信号，材料255可以是透射(例如，透明)的，从而不会不利地影响通过其接收/发射mmW通信信号。例如，针对材料255可以使用塑料材料，诸如树脂(例如，(改性))或聚碳酸酯(例如， )。
图3示出了根据本公开的各个方面的天线设计300的另一示例的横截面视图。天线设计300可包括外部外壳305。可以在外部外壳305中形成一个或多个腔310。在图3的横截面视图中，作为示例，示出了三个腔310。
天线设计300还可包括天线结构315，天线结构315包括一个或多个天线振子320和支撑(诸)天线振子320的基板325。在图3的横截面视图中，作为示例，示出了三个天线振子320。天线振子320可以与外部外壳305中相应的腔310对准以使得天线振子320可以经由相应的腔310接收和/或发射通信信号。由此，根据特定天线设计，腔310的数目和布置可以与天线振子320的数目和布置相对应。例如，图3的横截面视图可以表示包括3X1、3X2、3X3、3X4、3X5或3X6等天线振子320的阵列与外部外壳305中对应腔310的阵列的天线设计。
天线结构315还可包括可经由基板325电连接到天线振子320的RFIC 330。为了理解，天线设计300被解说为包括可以经由基板325电连接到RFIC 330和天线振子320以促成无线通信设备的mmW通信的主控板335。
如所示的，右侧和左侧的腔310可各自包括被锥形化以朝相应的天线振子320倾斜的壁340。右侧和左侧的腔310可各自包括相对的较不锥形化(例如，如所示的不被锥形化)的壁345。类似地，中间的腔310可以具有一个或多个较不锥形化(例如，如所示的不被锥形化)的壁。与根据图2的具有相同数目的天线振子和各自具有(诸)锥形化壁的腔的天线设计相比，这种布置可以允许天线设计300更为紧凑。例如，在腔310具有矩形横截面周界的情况下，腔310中的每一者的外壁340可被锥形化，而内壁345(例如，腔中与毗邻的另一腔的壁相对面对的每个壁)可以较不锥形化或不被锥形化。
外部外壳305可在其外表面上提供有涂层350(诸如保护层)。替换地或附加地，腔310可被填充有合适的电介质或非金属材料355以提供与外部外壳305的外表面共面的表面。
图4示出了根据本公开的各个方面的天线设计400的又一示例的横截面视图。如所示的，天线设计400可包括其中形成有腔410的外部外壳405、包括天线振子420和支撑天线振子420的基板425的天线结构415、RFIC 430、主控板435、以及涂层450，其各自可以如以上关于图2和/或3所描述的那样。
如所示的，天线设计400还可包括用于相应的腔410的辅助腔440。辅助腔440中的每一者可被形成在基板425中并且与相应的腔410和对应的天线振子420对准。辅助腔440可被填充有合适的电介质材料，使得天线振子420被置于对应的腔410与辅助腔440的电介质材料之间。
可在基板425的顶部上布置第一金属层445，其中切口区域对应于天线振子420。可在基板425的底部上布置第二金属层460。辅助腔440可被金属镀敷贯穿通孔455围绕，金属镀敷贯穿通孔455可以在第一金属层445与第二金属层460之间延伸。替换地，辅助腔440的壁可以具有布置在其上的一层金属材料(例如，金镀敷，未示出)。第一金属层445和/或第二金属层460以及金属镀敷贯穿通孔455可以通过反射相应的天线振子420的通信信号来收集/辐射此类信号。尽管为了清楚起见未在图4中解说，但是用于每个天线振子420的馈送线(未示出)也可由附加金属镀敷贯穿通孔(未示出)围绕。
图5示出了根据本公开的各个方面的天线设计500的再一示例的分解透视图。如所示的，天线设计500可包括其中形成有腔510的外部外壳505、以及包括天线振子520和支撑天线振子520的基板525的天线结构515，其各自可以如以上关于图2和/或3所描述的那样。如所解说的，腔510可以具有带四个锥状壁的椎体形状，尽管其他形状(例如，不同的横截面周界、非椎体、非对称等)也可被采用。此外，腔510可被填充有合适的电介质材料550，诸如本文中所描述的。尽管为了简明起见未示出，但是天线设计500可包括用于腔510的辅助腔，诸如关于图4所描述的。
图6示出了根据本公开的各个方面的天线阵列600的示例的分解透视图。如所示的，天线阵列可包括其中形成有多个腔610的外部外壳605、以及包括天线振子620和支撑天线振子620的基板625的天线结构615，其各自可以如以上关于图2和/或3所描述的那样。此外，腔610可被填充有合适的电介质材料650，诸如本文中所描述的。尽管为了简明起见未示出，但是天线阵列600可包括用于多个腔610中的每一者的辅助腔，诸如关于图4所描述的。虽然示出的天线阵列600是2X4阵列，但是应理解，不同数目的天线振子620和腔610的阵列也是可能的。
图7示出了根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的外部外壳705的示例。如本文中所描述的，外部外壳705可以是用于mmW通信的天线设计的一部分。由此，尽管在图7中具体示出并且为了简化起见不再描述，但是应理解，外部外壳705可以与本文中所描述的各个其他特征一起被采用以实现特定天线设计。
外部外壳705可以形成无线通信设备(诸如蜂窝电话)的后盖。尽管外部外壳705被示为具有特定形状，但是示出的形状旨在是解说性的而不旨在是限定性的。
外部外壳705可包括第一部分705-a和第二部分705-b。第一部分705-a可具有形成在其中的多个腔710。如此，第一部分705-a一般可对应于图2-6中所解说的外部外壳205/305/405/505/605的各部分。
第一部分705-a可插入到第二部分705-b中以形成外部外壳705。例如，第一部分705-a可与特定天线设计的其他组件(例如，(诸)天线振子、天线基板、RFIC等)组装，并且随后被插入到第二部分705-b中。第一和第二部分705-a和705-b可以按任何合适的方式嵌合(例如，摩擦嵌合、机械连接、粘合等)在一起。在一些情形中，可以在第一部分705-a被插入到第二部分705-b中之后在外部外壳705上布置涂层(未示出)，该涂层还可用来相对于第二部分705-b固定第一部分705-a。替换地或附加地，天线设计的组件和无线通信设备的其他组件之间的各种连接可用来相对于第二部分705-b固定第一部分705-a，因为此类组件被组装以形成无线通信设备。
尽管图7将外部外壳705示为具有分开的第一和第二部分705-a和705-b，但是应理解，此类部分可以彼此整合(例如，用于无线通信设备的单体或单片后盖)。在此类情形中，外部外壳705可能不需要组装(尽管外部外壳705可与用于无线通信设备的其他组件(例如，前盖)组装)。
图8示出了解说根据本公开的各个方面的用于供在无线通信中使用的设备115-a的架构的示例的框图800。UE 115-a可具有各种配置，并且可被包括在个人计算机(例如，膝上型计算机、上网本计算机、平板计算机等)、蜂窝电话(例如，智能电话)、PDA、数字视频记录器(DVR)、因特网设备、游戏控制台、电子阅读器等中或是其一部分。在一些情形中，UE115-a可具有用于促成移动操作的内部电源(未示出)，诸如小电池。设备115-a可以是参照图1描述的UE 115的一个或多个方面的示例。UE 115-a可实现参照图1-7描述的特征和/或功能中的至少一些。UE 115-a可与参照图1描述的mmW基站105进行通信。
设备115-a一般可包括用于双向语音和数据通信的组件，其包括用于传送通信的组件和用于接收通信的组件。如本文中所描述的，设备115-a可包括用于接收和/或发射mmW通信信号的一个或多个mmW天线830。设备115-a还可包括处理器模块805、存储器810(包括软件(SW)815)、通信管理模块820、以及一个或多个收发机模块825，它们各自可彼此直接或间接地通信(例如，经由一个或多个总线835)。
设备115-a的组件可个体地或共同地使用适配成以硬件执行一些或所有适用功能的一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现。替换地，这些功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其他处理单元(或核)来执行。在其他示例中，可使用可按本领域已知的任何方式来编程的其他类型的集成电路(例如，结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、以及其他半定制IC)。每个模块的功能也可以整体或部分地用实施在存储器中的、被格式化成由一个或多个通用或专用处理器执行的指令来实现。
存储器810可包括随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)。存储器810可存储包含指令的计算机可读、计算机可执行软件(SW)代码815，这些指令在被执行时使处理器模块805执行用于无线通信的各种功能。替换地，软件代码815可能不能由处理器模块805直接执行，但可以(例如，在被编译和执行时)使设备115-a执行此类功能。
处理器模块805可包括智能硬件设备，例如CPU、微控制器、ASIC等。处理器模块805可处理通过(诸)收发机模块825接收到的信息和/或要发送给收发机模块825以供通过(诸)mmW天线830发射的信息。处理器模块805可单独地或与通信管理模块820相结合地处置经由(诸)mmW天线830的mmW通信。
(诸)收发机模块825可被配置成经由(诸)mmW天线830和/或一条或多条有线或无线链路与一个或多个网络进行双向通信，如以上参照图1所描述的。例如，(诸)收发机模块825可被配置成与mmW基站105进行双向通信，如参照图1所描述的。(诸)收发机模块825可包括调制解调器，该调制解调器被配置成调制分组并将经调制分组提供给(诸)mmW天线830以供发射，以及解调从(诸)mmW天线830接收到的分组。虽然设备115-a可包括单个mmW天线830，但设备115-a可具有能够并发地发射和/或接收多个无线传输的多个mmW天线830(例如，天线阵列)。(诸)收发机模块825可以能够经由多个分量载波并发地与一个或多个基站105进行通信。
通信管理模块820可以执行和/或控制参照图1描述的特征和/或功能中的一些或全部、以及如本领域中已知的用于无线通信的其他特征/功能。通信管理模块820或其各部分可包括处理器，和/或该通信管理模块820的功能性中的一些或全部可由处理器模块805执行和/或与该处理器模块805相结合地执行。
图9示出了解说根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的天线设计的制造的示例的一系列横截面视图900-a到900-e。制造可以开始于如横截面视图900-a中所示的外部外壳905。
如横截面视图900-b中所示，可以在外部外壳905中形成一个或多个腔910。腔910可以按任何合适的方式来形成，诸如通过机械地或化学地形成(例如，切割、穿孔、蚀刻等)穿过外部外壳905的通孔。也可以采用其他技术，诸如铸造、模塑等。在此类情形中，腔910可以在形成外部外壳905时形成，使得制造可以开始于如横截面视图900-b中所示的外部外壳905。
包括支撑一个或多个天线振子920(对应于腔910)的基板925的天线结构915可被组装到外部外壳905，如横截面视图900-c中所示。天线结构915可以按任何合适的方式(例如，机械连接、粘合、摩擦嵌合(friction fit)(例如协作功能)等)来相对于外部外壳905固定。
在一些情形中，腔910可被填充有合适的材料955(例如，电介质，诸如本文中所描述的塑料材料)。在此类情形中，材料955可以与基板925和/或天线振子920接合或以其他方式附连，和/或可以封装天线振子920以帮助相对于外部外壳905固定天线结构915。替换地，腔910可被填充有气体(例如，空气或特定元素的成分)或被抽空。
如横截面视图900-d中所示的，可以在外部外壳905的外表面上施加涂层950。涂层950可以例如取决于涂层950的材料而按任何合适的方式(例如，沉积、喷涂、粘合、层压等)来施加。涂层950可以与外部外壳905以及材料955(例如，在该情形中为塑料材料)接合或以其他方式附连。在腔被气体或真空填充的情形中，涂层950可以密封腔910。
应理解，将天线结构915组装到外部外壳905以及将涂层950施加到外部外壳的次序可如恰适或所期望的被颠倒。
同样如横截面视图900-d中所示，RFIC 930可以与基板925电连接。此类电连接可以按任何合适的方式(诸如与RFIC 930和基板925上的迹线之间的电触点焊接或经由粘合剂)来实现。
如横截面视图900-e中所示，无线通信设备的主控板935可以与基板925电连接。同样，此类电连接可以按任何合适的方式(诸如与主控板935和基板925上的迹线之间的电触点焊接或经由粘合剂)来实现。
图9中解说的前述制造可以在外部外壳905由金属材料制成的情况下执行。如本文中所描述的，在外部外壳905由非金属(例如，非导电)材料(诸如塑料材料)制成的情形中，作为制造的一部分，可将一层金属材料(未示出)添加到腔910的壁。
图10示出了解说根据本公开的各个方面的用于无线通信设备的天线设计的制造的另一示例的一系列横截面视图1000-a到1000-e。制造可以开始于如横截面视图1000-a中所示的外部外壳的第一部分1005-a。
如横截面视图1000-b中所示，可以在第一部分1005-a中形成一个或多个腔1005。腔1010可以按任何合适的方式来形成，诸如通过机械地或化学地形成(例如，切割、穿孔、蚀刻等)穿过第一部分1005-a的通孔。也可以采用其他技术，诸如铸造、模塑等。在此类情形中，腔1010可以在形成第一部分1005-a时形成，使得制造可以开始于如横截面视图1000-b中所示的第一部分1005-a。
包括支撑一个或多个天线振子1020(对应于腔1010)的基板1025的天线结构1015可被组装到第一部分1005-a，如横截面视图1000-c中所示。天线结构1015可以按任何合适的方式(例如，机械连接、粘合、摩擦嵌合(例如协作功能)等)来相对于第一部分1005-a固定。
在一些情形中，腔1010可被填充有合适的材料1055(例如，电介质，诸如本文中所描述的塑料材料)。在此类情形中，材料1055可以与基板1025和/或天线振子1020接合或以其他方式附连，和/或可以封装天线振子1020以帮助相对于第一部分1005-a固定天线结构1015。替换地，腔1010可被填充有气体(例如，空气或特定元素的成分)或被抽空。
如横截面视图1000-d中所示，RFIC 1030可以与基板1025电连接。此类电连接可以按任何合适的方式(诸如与RFIC 1030和基板1025上的迹线之间的电触点焊接或经由粘合剂)来实现。
如横截面视图1000-e中所示，组装有天线结构1015和RFIC 1030的第一部分1005-a可被插入到外部外壳的第二部分1005-b中。例如，第一和第二部分1005-a和1005-b可被嵌合在一起以形成外部外壳(例如，无线通信设备的后盖)，诸如以上关于图7所描述的。此外，可在外部外壳(通过将第一部分1005-a与第二部分1005-b组装形成)上布置涂层1050。
应理解，将天线结构1015组装到第一部分1005-a可以在将第一部分1005-a与第二部分1005-b组装之后执行。此外，使用材料1055来填充腔1010可以在将第一部分1005-a与第二部分1005-b组装之后执行。
尽管未示出，但是也可以执行无线通信设备的附加制造(例如，添加诸如关于图10所描述的主控板)。
图10中解说的前述制造可以在外部外壳的第一部分1005-a由金属材料制成的情况下执行。如本文中所描述的，在外部外壳的第一部分1005-a由非金属(例如，非导电)材料(诸如塑料材料)制成的情形中，作为制造的一部分，可将一层金属材料(未示出)添加到腔1010的壁。
图11是解说根据本公开的各个方面的制造用于无线通信设备的天线设计的方法1100的示例的流程图。为了清楚起见，以下参照关于图2-10所描述的功能中的一者或多者的各方面描述了方法1100。应理解，纳入的各个特征将根据特定天线设计而变化。如此，方法1100应被理解为在本质上是代表性的而不是穷尽性的。
在框1105，方法1100可涉及提供用于无线通信设备的外部外壳。如本文中所讨论的，这可涉及提供单体外壳，诸如无线通信设备的底盖。
在框1100，方法1100可涉及在该外部外壳中形成腔。如本文中所讨论的，框1105和1100的操作可例如在外部外壳被形成(例如，模塑)为包括腔时被合并。
随后，在框1115，可将支撑天线振子的基板组装到该外部外壳。可以执行此类组装，使得基板毗邻于外部外壳的内表面布置并且天线振子与腔对准。此类对准可以将天线振子配置成在无线通信设备的操作期间通过腔接收和/或发射射频通信信号(例如，mmW)。
由此，方法1100可以提供用于无线通信设备的天线设计。应注意，方法1100仅仅是一个实现并且方法1100的操作可被重新排列或以其他方式修改以使得其它实现是可能的。
图12是解说根据本公开的各个方面的制造用于无线通信设备的天线设计的方法1200的另一示例的流程图。为了清楚起见，以下参照关于图2-8和10所描述的功能中的一者或多者的各方面描述了方法1200。应理解，纳入的各个特征将根据特定天线设计而变化。如此，方法1200应被理解为在本质上是代表性的而不是穷尽性的。
在框1205，方法1200可涉及提供用于无线通信设备的外部外壳的第一部分和第二部分。如本文中所描述的，这可涉及提供可与第二部分组装以形成外部外壳的第一部分。
在框1210，方法1200可涉及在该第一部分中形成腔。如本文中所讨论的，框1205和1210的操作可例如在第一部分被形成(例如，模塑)为包括腔时被合并。
在框1215，可将支撑天线振子的基板组装到该外部外壳的该第一部分。例如，可以如以上关于图10所描述的那样执行这种组装。
随后，在框1220，可将该第一部分和该第二部分组装在一起以形成该外部外壳。由此，方法1200也可以提供用于无线通信设备的天线设计。应注意，方法1200仅仅是一个实现并且方法1200的操作可被重新排列或以其他方式修改以使得其它实现是可能的。
本文中所描述的技术可用于各种无线通信系统，诸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA和其它系统。术语“系统”和“网络”常被可互换地使用。CDMA系统可实现诸如CDMA2000、通用地面无线电接入(UTRA)等无线电技术。CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。IS-2000版本0和A常被称为CDMA2000 1X、1X等。IS-856(TIA-856)常被称为CDMA20001xEV-DO、高速率分组数据(HRPD)等。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)和其它CDMA变体。TDMA系统可实现诸如全球移动通信系统(GSM)之类的无线电技术。OFDMA系统可实现诸如超移动宽带(UMB)、演进UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11(WiFi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDMTM等无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的部分。3GPP长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)是使用E-UTRA的新UMTS版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A以及GSM在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的组织的文献中描述。CDMA2000和UMB在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文中所描述的技术既可被用于以上提及的系统和无线电技术，也可用于其他系统和无线电技术，包括无执照和/或共享带宽上的蜂窝(例如，LTE)通信。然而，以上描述出于示例目的描述了LTE/LTE-A系统，并且在以上大部分描述中使用了LTE术语，但这些技术也可应用于LTE/LTE-A应用以外的应用。
以上结合附图阐述的详细说明描述了示例而不代表可被实现或者落在权利要求的范围内的仅有示例。术语“示例”和“示例性”在本说明书中使用时意指“用作示例、实例或解说”，并且并不意指“优于”或“胜过其他示例”。本详细描述包括具体细节以提供对所描述的技术的理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些技术。在一些实例中，众所周知的结构和装置以框图形式示出以避免模糊所描述的示例的概念。
信息和信号可使用各种各样的不同技艺和技术中的任一种来表示。例如，贯穿上面说明始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。
结合本文中的公开所描述的各种解说性框以及组件可用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、FPGA或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
本文中所描述的功能可以在硬件、由处理器执行的软件、固件、或其任何组合中实现。如果在由处理器执行的软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。其他示例和实现落在本公开及所附权利要求的范围和精神内。例如，由于软件的本质，以上描述的功能可使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或其任何组合来实现。实现功能的特征也可物理地位于各种位置，包括被分布以使得功能的各部分在不同的物理位置处实现。如本文中(包括权利要求中)所使用的，在两个或更多个项目的列表中使用的术语“和/或”意指所列出的项目中的任一者可单独被采用，或者两个或更多个所列出的项目的任何组合可被采用。例如，如果组成被描述为包含组成部分A、B和/或C，则该组成可包含仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。同样，如本文中(包括权利要求中)所使用的，在项目列举中(例如，在接有诸如“中的至少一个”或“中的一者或多者”的短语的项目列举中)使用的“或”指示析取式列举，以使得例如“A、B或C中的至少一个”的列举意指A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。
计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合需程序代码手段且能被通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘、和蓝光碟，其中盘(disk)常常磁性地再现数据，而碟(disc)用激光来光学地再现数据。以上介质的组合也被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他变形而不会脱离本公开的范围。由此，本公开并不限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (30)

1.一种无线通信设备，包括：
外部外壳；
基板，其支撑天线振子并且毗邻于所述外部外壳的内表面布置；以及
腔，其被形成在所述外部外壳中，所述腔与所述天线振子对准以使得所述天线振子在所述无线通信设备的操作期间通过所述腔接收和发射射频通信信号。
2.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述外部外壳包括金属材料。
3.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述外部外壳包括塑料材料，所述无线通信设备进一步包括：
金属材料，其被布置在至少一个腔的壁上。
4.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔的壁被锥形化以朝所述天线振子倾斜。
5.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔具有矩形横截面并且限定被锥形化以朝所述天线振子倾斜的第一对相对的壁。
6.如权利要求5所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔限定被锥形化以朝所述天线振子倾斜的第二对相对的壁。
7.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
电介质材料，其填充所述腔。
8.如权利要求7所述的无线通信设备，其特征在于，所述电介质材料包括塑料材料。
9.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
辅助腔，其被形成在所述基板中并且与所述天线振子和所述腔对准。
10.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于：
所述天线振子包括天线阵列的多个天线振子；以及
所述腔包括对应的多个腔，所述多个腔中的每一者与所述多个天线振子之一对准。
11.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述外部外壳包括第一部分和第二部分，所述腔被形成在所述外部外壳的所述第一部分中。
12.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述第一部分能插入到所述第二部分中以形成所述外部外壳。
13.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
材料层，其在所述外部外壳的外表面上，所述材料层覆盖形成在所述外部外壳中的所述腔。
14.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述天线振子包括毫米波长天线振子。
15.一种无线通信设备，包括：
用于容纳所述无线通信设备的装置；
用于支撑天线振子的装置，所述用于支撑的装置毗邻于所述用于容纳的装置的内表面布置；以及
形成在所述用于容纳的装置中的腔，所述腔与所述天线振子对准以使得所述天线振子在所述无线通信设备的操作期间通过所述腔接收和发射射频通信信号。
16.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于容纳的装置包括金属材料。
17.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，外壳包括塑料材料，所述无线通信设备进一步包括：
金属材料，其被布置在至少一个腔的壁上。
18.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔的壁被锥形化以朝所述天线振子倾斜。
19.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔具有矩形横截面并且限定被锥形化以朝所述天线振子倾斜的第一对相对的壁。
20.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述腔体限定被锥形化以朝所述天线振子倾斜的第二对相对的壁。
21.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
用于填充所述腔的装置。
22.如权利要求21所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于填充的装置包括塑料材料。
23.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
辅助腔，其被形成在所述基板中并且与所述天线振子和所述腔对准。
24.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于：
所述天线振子包括天线阵列的多个天线振子；以及
所述腔包括对应的多个腔，所述多个腔中的每一者与所述多个天线振子之一对准。
25.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于容纳的装置包括第一部分和第二部分，所述腔被形成在所述用于容纳的装置的所述第一部分中。
26.如权利要求11所述的无线通信设备，其特征在于，所述第一部分能插入到所述第二部分中以形成所述用于容纳的装置。
27.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，进一步包括：
材料层，其在所述用于容纳的装置的外表面上，所述材料层覆盖形成在所述用于容纳的装置中的所述腔。
28.如权利要求15所述的无线通信设备，其特征在于，所述天线振子包括毫米波长天线振子。
29.一种制造无线通信设备的方法，包括：
提供用于所述无线通信设备的外部外壳；
在所述外部外壳中形成腔；以及
将支撑天线振子的基板组装到所述外部外壳，其中所述基板毗邻于所述外部外壳的内表面布置，并且所述天线振子与所述腔对准以使得所述天线振子在所述无线通信设备的操作期间通过所述腔接收和发射射频通信信号。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于：
提供所述外部外壳包括提供第一部分和第二部分；
在所述外部外壳中形成所述腔包括在所述第一部分中形成所述腔；以及
将所述基板组装到所述外部外壳包括将所述基板组装到所述第一部分，所述方法进一步包括：
将所述第一部分和所述第二部分组装在一起以形成所述外部外壳。
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