CN110178265A - 频率和极化可重构天线系统 - Google Patents

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CN110178265A CN201780083143.5A CN201780083143A CN110178265A CN 110178265 A CN110178265 A CN 110178265A CN 201780083143 A CN201780083143 A CN 201780083143A CN 110178265 A CN110178265 A CN 110178265A
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Abstract

本申请提供了用于可重构天线系统的装置和方法。在某些配置中，天线系统包括天线元件、与天线元件相邻且间隔开的调谐导体、以及电连接在调谐导体和诸如地之类的参考电压之间的开关。调谐导体可操作以加载天线元件，并且开关选择性地将调谐导体连接到参考电压以向天线元件提供调谐。

Description

频率和极化可重构天线系统
技术领域
本发明的实施例涉及电子系统，且具体地，涉及射频(RF)电子装置。
背景技术
射频(RF)通信系统可以包括收发器、前端、以及用于无线发射和接收信号的一个或多个天线。前端可以包括用于放大经由天线接收的信号的低噪声放大器、以及用于增强经由天线的用于发射的信号的功率放大器。
射频通信系统的示例包括但不限于移动电话、平板电脑、基站(包括宏小区基站(micro cell base stations)和小小区基站(small cell base stations))、网络接入点、客户端设备(customer-premises equipment)(CPE)、笔记本电脑和可穿戴电子装置。
发明内容
在某些实施例中，本申请涉及一种射频模块。所述射频模块包括：模块基板；天线元件，位于所述模块基板上；调谐导体，位于所述模块基板上并与所述天线元件相邻且间隔开；以及开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间。所述调谐导体为可操作的，以加载所述天线元件，并且所述开关为可操作的，以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压进而控制所述天线元件的天线特性。
在一些实施例中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
在各种实施例中，所述开关的状态可操作以操纵(steer)所述天线元件的极化方向。
在许多实施例中，所述射频模块还包括被附接到所述模块基板并包括所述开关的半导体晶片(die)。
根据若干实施例，所述射频模块还包括沿所述天线元件的不同侧定位的至少两个调谐导体，所述至少两个调谐导体包括所述调谐导体。
根据一些实施例，所述天线元件包括信号馈送装置(feed)和接地馈送装置，并且所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以将所述接地馈送装置选择性地连接到所述地电压。
在各种实施例中，所述模块基板是层压板，并且所述开关被集成在所述层压板的内层中。
在许多实施例中，所述射频模块还包括由所述调谐导体加载的两个或多个天线元件，所述两个或多个天线元件包括所述天线元件。
根据一些实施例，所述开关为可操作以在第一状态下用所述地电压控制所述调谐导体并在第二状态下使所述调谐导体电浮置。
在若干实施例中，所述天线元件是贴片天线，偶极天线，陶瓷谐振器，冲压金属天线或激光直接成型天线(laser direct structuring antenna)。
在许多实施例中，所述天线元件包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片(fin)。在各种实施例中，所述调谐导体包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片。
在一些实施例中，所述天线元件形成在包封(encapsulation)上方。
在某些实施例中，本申请涉及一种用于无线网络的通信设备。所述通信设备包括：天线元件；收发器，被配置为控制与所述天线元件相关联的无线通信；调谐导体，与所述天线元件相邻且间隔开；以及开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间。所述调谐导体可操作以加载所述天线元件，并且所述开关可操作以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压以控制所述天线元件的天线特性。
在各种实施例中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
在若干实施例中，所述开关的状态可操作以操纵所述天线元件的极化方向。
在许多实施例中，所述天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，并且所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
在某些实施例中，本申请涉及一种用于蜂窝网络的基站。所述基站包括：电路板；天线元件，形成在所述电路板上；调谐导体，形成在所述电路板上并与所述天线元件相邻且间隔开；以及开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间。所述调谐导体可操作以加载所述天线元件，并且所述开关可操作以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压以控制所述天线元件的天线特性。
在一些实施例中，所述天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，并且所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
在各种实施例中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
在某些实施例中，本申请涉及一种射频模块。所述射频模块包括：模块基板；位于所述模块基板的第一侧上的第一天线元件；第一调谐导体，与位于所述模块基板的所述第一侧上的所述第一天线元件相邻且间隔开，所述第一调谐导体可操作以加载所述第一天线元件；以及第一开关，电连接在所述第一调谐导体和地电压之间。所述第一开关可操作以选择性地将所述第一调谐导体连接到所述地电压以提供对所述第一天线元件的调谐。
在一些实施例中，所述第一开关的状态可操作以调谐所述第一天线元件的带宽。
在若干实施例中，所述第一开关的状态可操作以操纵所述第一天线元件的极化方向。
在许多实施例中，所述射频模块还包括附接到所述模块基板的半导体晶片。根据若干实施例，所述半导体晶片嵌入所述模块基板的内层中。根据各种实施例，半导体晶片位于所述模块基板的与所述第一侧相反的第二侧上。根据某些实施例，所述半导体晶片包括所述第一开关。根据若干实施例，半导体晶片控制所述第一开关的状态。根据各种实施例，所述半导体晶片包括接收开关数据的接口，所述开关数据可操作以选择所述第一开关的状态。
在一些实施例中，所述射频模块还包括包含所述第一调谐导体和第二调谐导体的多个调谐导体。根据多个实施例，所述第一调谐导体沿所述第一天线元件的第一侧定位，所述第二调谐导体沿所述第一天线元件的不同于所述第一侧的第二侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据若干实施例，所述多个调谐导体包括至少四个调谐导体，所述至少四个调谐导体沿所述第一天线元件的四个或更多个不同侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据各种实施例，所述射频模块还包括在与所述第一天线元件相邻的所述模块基板的所述第一侧上的第二天线元件，所述第二调谐导体可操作以加载所述第二天线元件。
在若干实施例中，所述第一天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
在多个实施例中，所述模块基板为层压板。根据若干实施例，所述第一开关集成在所述层压板的内层中。
在各种实施例中，所述模块基板包括通孔，所述通孔可操作以向所述第一开关提供所述地电压。
根据若干实施例，所述第一天线元件被配置为接收无线电波。
根据多个实施例，所述第一天线元件被配置为发射无线电波。
在一些实施例中，所述第一天线元件被配置为发射和接收无线电波。
在若干实施例中，所述射频模块还包括在与所述第一天线元件相邻的所述模块基板的所述第一侧上的第二天线元件。根据多个实施例，所述第一调谐导体与所述第二天线元件相邻且间隔开，并且可操作以加载所述第二天线元件。
在各种实施例中，所述第一开关可操作以在第一状态下将所述第一调谐导体接地并在第二状态下使所述第一调谐导体电浮置。
在一些实施例中，所述第一开关为场效应晶体管开关。
根据多个实施例，所述第一天线元件是贴片天线，偶极天线，陶瓷谐振器，冲压金属天线或激光直接成型天线。
在若干实施例中，所述第一天线元件包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片。根据各种实施例，所述第一调谐导体包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片。
在一些实施例中，所述第一天线元件形成在所述第一天线元件和所述模块基板之间的包封上方。
在多个实施例中，所述射频模块还包括在所述模块基板的第一侧上的天线阵列，并且包括多个包含第一天线元件的天线元件。根据若干实施例，所述天线阵列可操作以提供波束成形。根据各种实施例，所述天线阵列可操作以提供多输入和多输出通信。
在某些实施例中，本申请涉及一种用于在蜂窝网络中作为用户设备进行操作的通信设备。所述通信设备包括：第一天线元件；第一调谐导体，与所述第一天线元件相邻且间隔开；以及第一开关，电连接在所述第一调谐导体和地电压之间。所述第一调谐导体可操作以加载所述第一天线元件，并且所述第一开关可操作以选择性地将所述第一调谐导体连接到所述地电压以提供对所述第一天线元件的调谐。
在一些实施例中，所述第一开关的状态可操作以调谐所述第一天线元件的带宽。
在若干实施例中，所述第一开关的状态可操作以操纵所述第一天线元件的极化方向。
在多个实施例中，所述通信设备还包括半导体晶片。根据各种实施例，所述半导体晶片包括所述第一开关。根据某些实施例，所述半导体晶片控制所述第一开关的状态。根据若干实施例，所述半导体晶片包括接收开关数据的接口，所述开关数据可操作以选择所述第一开关的状态。
在一些实施例中，所述通信设备还包括包含所述第一调谐导体和第二调谐导体的多个调谐导体。根据多个实施例，所述第一调谐导体沿所述第一天线元件的第一侧定位，并且所述第二调谐导体沿所述第一天线元件的不同于所述第一侧的第二侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据若干实施例，所述多个调谐导体包括至少四个调谐导体，所述调谐导体沿所述第一天线元件的四个或更多个不同侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据多个实施例，所述通信设备还包括第二天线元件，所述第二调谐导体可操作以加载所述第二天线元件。
在各种实施例中，所述第一天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
在多个实施例中，所述通信设备还包括前端系统和经由所述前端系统电耦接到所述第一天线元件的收发器。根据若干实施例，所述前端系统还包括功率放大器，所述功率放大器被配置为向所述第一天线元件提供发射射频信号。根据各种实施例，所述前端系统还包括低噪声放大器，所述低噪声放大器被配置为放大从所述第一天线元件接收的射频信号。
在一些实施例中，所述通信设备还包括与所述第一天线元件相邻的第二天线元件。在许多实施例中，所述第一调谐导体与所述第二天线元件相邻且间隔开，并且可操作以加载所述第二天线元件。
在若干实施例中，所述第一开关可操作以在第一状态下将所述第一调谐导体接地并在第二状态下使所述第一调谐导体电浮置。
在各种实施例中，所述第一开关为场效应晶体管开关。
在多个实施例中，所述第一天线元件是贴片天线，偶极天线，陶瓷谐振器，冲压金属天线或激光直接成型天线。
根据若干实施例，所述第一天线元件包括至少一个翅片。在各种实施例中，所述第一调谐导体包括至少一个翅片。
在一些实施例中，所述通信设备还包括天线阵列，所述天线阵列包括多个包含所述第一天线元件的天线元件。根据多个实施例，所述天线阵列可操作以提供波束成形。根据若干实施例，所述天线阵列可操作以提供多输入和多输出通信。
在某些实施例中，本申请涉及一种用于无线网络的基站。所述基站包括：第一天线元件；第一调谐导体，与所述第一天线元件相邻并间隔开，所述第一调谐导体可操作以加载所述第一天线元件；以及第一开关，电连接在所述第一调谐导体和地电压之间。所述第一开关可操作以选择性地将所述第一调谐导体连接到地电压，以向所述第一天线元件提供调谐。
在一些实施例中，所述第一开关的状态可操作以调谐所述第一天线元件的带宽。
在若干实施例中，所述第一开关的状态可操作以操纵所述第一天线元件的极化方向。
在许多实施例中，所述基站还包括半导体晶片。根据各种实施例，所述半导体晶片包括所述第一开关。根据某些实施例，所述半导体晶片控制所述第一开关的状态。根据若干实施例，所述半导体晶片包括接收开关数据的接口，所述开关数据可操作以选择所述第一开关的状态。
在一些实施例中，所述基站还包括多个包含所述第一调谐导体和第二调谐导体的调谐导体。根据多个实施例，所述第一调谐导体沿所述第一天线元件的第一侧定位，并且所述第二调谐导体沿所述第一天线元件的不同于所述第一侧的第二侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据若干实施例，所述多个调谐导体包括至少四个调谐导体，所述至少四个调谐导体沿所述第一天线元件的四个或更多个不同侧定位并且可操作以加载所述第一天线元件。根据多个实施例，所述基站还包括第二天线元件，所述第二调谐导体可操作以加载所述第二天线元件。
在各种实施例中，所述第一天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
在多个实施例中，所述基站还包括前端系统和经由所述前端系统电耦接到所述第一天线元件的收发器。根据若干实施例，所述前端系统还包括功率放大器，所述功率放大器被配置为向所述第一天线元件提供发射射频信号。根据各种实施例，所述前端系统还包括低噪声放大器，所述低噪声放大器被配置为放大从所述第一天线元件接收的射频信号。
在一些实施例中，所述基站还包括与所述第一天线元件相邻的第二天线元件。在多个实施例中，所述第一调谐导体与所述第二天线元件相邻且间隔开，并且可操作以加载所述第二天线元件。
在若干实施例中，所述第一开关可操作以在第一状态下将所述第一调谐导体接地并在第二状态下使所述第一调谐导体电浮置。
在各种实施例中，所述第一开关为场效应晶体管开关。
在多个实施例中，所述第一天线元件是贴片天线，偶极天线，陶瓷谐振器，冲压金属天线或激光直接成型天线。
根据若干实施例，所述第一天线元件包括至少一个翅片。在各种实施例中，所述第一调谐导体包括至少一个翅片。
在一些实施例中，所述基站还包括天线阵列，所述天线阵列包括多个包含所述第一天线元件的天线元件。根据多个实施例，所述天线阵列可操作以提供波束成形。根据若干实施例，所述天线阵列可操作以提供多输入和多输出通信。
附图说明
现在，将参照附图，经由非限制性示例来描述本申请的实施例。
图1是通信网络的一个示例的示意图。
图2A是使用多输入和多输出(MIMO)通信的下行链路信道的一个示例的示意图。
图2B是使用MIMO通信的上行链路信道的一个示例的示意图。
图3是使用波束成形进行操作的通信系统的一个示例的示意图。
图4A是用于提供发射波束的波束成形的一个示例的示意图。
图4B是用于提供接收波束的波束成形的一个示例的示意图。
图5A是可调谐天线的一个实施例的示意图。
图5B是可调谐天线阵列的一个实施例的示意图。
图5C是可调谐天线阵列的另一实施例的示意图。
图5D是可调谐天线阵列的另一实施例的示意图。
图5E是可调谐天线阵列的另一实施例的示意图。
图6A是根据一个实施例的可调谐贴片天线的示意图。
图6B是根据另一实施例的可调谐贴片天线的示意图。
图6C是根据另一实施例的可调谐贴片天线的示意图。
图6D是根据一个实施例的可调谐贴片天线阵列的示意图。
图6E是根据另一实施例的可调谐贴片天线阵列的示意图。
图7A是根据一个实施例的射频模块的立体图。
图7B是沿线7B-7B截取的图7A的射频模块的截面图。
图8A是根据另一实施例的射频模块的立体图。
图8B是沿线8B-8B截取的图8A的射频模块的截面图。
图9是根据另一实施例的射频模块的截面图。
图10A-图10C示出根据一个实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图11A-图11C示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图12A-图12E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图13A-图13D示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图14A-图14D示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图15A-图15E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图16A-图16E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。
图17A是根据另一实施例的射频模块的平面图。
图17B是根据另一实施例的可调谐贴片天线的立体图。
图18A是根据另一实施例的射频模块的平面图。
图18B是根据另一实施例的可调谐贴片天线的立体图。
图19是用于射频模块的一个实施例的测量的与模拟的双谐振回波损耗的曲线图。
图20是移动设备的一个实施例的示意图。
图21是宏小区基站的一个实施例的示意图。
图22是小小区基站的一个实施例的示意图。
图23A是根据一个实施例的基站板的平面图。
图23B是沿线23B-23B截取的图23A的基站板的截面图。
图24A是根据一个实施例的用于基站的模块阵列的平面图。
图24B是沿线24B-24B截取的图24A的一个模块的截面图。
图25A是根据另一实施例的基站板的平面图。
图25B是沿线25B-25B截取的图25A的基站板的截面图。
具体实施方式
某些实施例的以下详细描述呈现了具体实施例的各种描述。然而，本文所描述的创新可以以例如如权利要求所限定和涵盖的、大量不同的方式来实施。在该描述中参考了附图，其中相同的附图标记可以表示相同或功能类似的要素。可以理解的是，附图所示的要素不一定按比例绘制。此外，可以理解的是，某些实施例可包括比附图所示的要素更多的要素和/或附图所示的要素的子集。此外，一些实施例可合并来自两个或更多附图的特征的任何合适组合。
国际电信联盟(ITU)是联合国(UN)的一个专门机构，负责处理有关信息和通信技术的全球问题，包括无线频谱的共享全球使用。
第三代合作伙伴计划(3GPP)是世界各地电信标准组织团体、诸如无线电工业和商业协会(ARIB)、电信技术委员会(TTC)、中国通信标准化协会(CCSA)、电信行业解决方案联盟(ATIS)、电信技术协会(TTA)、欧洲电信标准协会(ETSI)、和印度电信标准发展协会(TSDSI)等之间的协作。
在ITU的范围内工作，3GPP开发和维护包括例如第二代(2G)技术(例如，全球移动通信系统(GSM)和增强型数据速率GSM演进技术(EDGE))、第三代(3G)技术(例如，通用移动通信系统(UMTS)和高速分组接入(HSPA))、和第四代(4G)技术(例如，长期演进(LTE)和先进LTE(LTE-Advanced))等的各种移动通信技术的技术规范。
3GPP控制的技术规范可以通过规范版本进行扩展和修订，规范版本可以跨越多年，并指定广泛的新特征和演进。
在一个示例中，3GPP在版本10中引入了用于LTE的载波聚合(CA)。尽管最初引入了两个下行链路载波，但3GPP在版本14中扩展了载波聚合，以包括多达五个下行链路载波和多达三个上行链路载波。3GPP版本提供的新特征和演进的其他示例包括但不限于许可辅助接入(LAA)增强型LAA(eLAA)、窄带物联网(NB-IOT)、车对外界的信息交换(V2X)、以及高功率用户设备(HPUE)。
3GPP计划在版本15中引入第5代(5G)技术的第1阶段(2018年的目标)，在版本16中引入5G技术的第2阶段(2019年的目标)。第15版本预期将处理低于6千兆赫(GHz)的5G通信，而第16版本预期将处理6GHz及以上的通信。随后的3GPP版本将进一步发展和扩展5G技术。5G技术在这里也称为5G新空口(New Radio(NR))。
5G NR的初步规范支持各种特征，例如毫米波频谱通信、波束成形能力、高频谱效率波形、低延迟通信、多路无线电数字学、和/或非正交多址接入(NOMA)。虽然这种射频功能为网络提供了灵活性并提高了用户数据速率，但支持此类特征可能会带来许多技术挑战。
本文的教导适用于多种通信系统，包括但不限于使用先进的蜂窝技术的通信系统，例如LTE-Advanced，LTE-Advanced Pro和/或5G NR等。
图1是通信网络10的一个示例的示意图。通信网络10包括宏小区基站1、小小区基站3、和用户设备的各种示例，包括第一移动装置2a、无线连接的汽车2b、膝上型电脑2c、固定无线装置2d、无线连接的列车2e、和第二移动装置2f。
尽管在图1中示出基站和用户设备的具体示例，但是通信网络可以包括各种类型和/或数量的基站和用户设备。
例如，在所示的示例中，通信网络10包括宏小区基站1和小小区基站3。相对于宏小区基站1，小小区基站3可以以相对较低的功率、较短的范围、和/或较少的并发用户数(Concurrent Users)运行。小小区基站3也可以被称为毫微微小区、微微小区、或微小区。尽管通信网络10被示为包括两个基站，但是通信网络10可以被实现为包括更多或更少的基站和/或其他类型的基站。
尽管示出了用户设备的各种示例，但是本文的教导适用于多种用户设备，其包括但不限于移动电话、平板电脑、笔记本电脑、物联网装置、可穿戴电子装置、客户端设备(CPE)、无线连接的车辆、无线中继器、和/或多种其他通信装置。
图1所示的通信网络10支持使用各种技术的通信，其包括例如4G LTE，5G NR、和诸如Wi-Fi之类的无线局域网(WLAN)。尽管已经提供了通信技术的各种示例，但是通信网络10可以适于支持多种通信技术。
图1中描绘了通信网络10的各种通信链路。通信链路可以多种方式双工，包括例如使用频分双工(FDD)和/或时分双工(TDD)。频分双工是一种使用不同频率发射和接收信号的射频通信。频分双工可以提供许多优点，例如高数据速率和低延迟。相比之下，时分双工是一种使用大约相同的频率来发射和接收信号的射频通信，并且其中发射和接收通信在时间上被切换。时分双工可以提供许多优点，例如频谱的有效利用和发射与接收方向之间的吞吐量的可变分配。
在某些实现方式中，用户设备可以使用4G LTE、5G NR和Wi-Fi技术中的一个或多个来与基站进行通信。在某些实现方式中，增强的许可辅助接入(eLAA)用于将一个或多个许可的频率载波(例如，许可的4G LTE和/或5G NR频率)与一个或多个未经许可的载波(例如，未经许可的Wi-Fi频率)聚合在一起。
通信链路可以在宽的各种频率上运行。在某些实现方式中，使用5G NR技术在小于6千兆赫(GHz)的一个或多个频带上和/或在大于6GHz的一个或多个频带上支持通信。在一个实施例中，一个或多个移动装置支持HPUE功率等级规范。
在某些实现方式中，基站和/或用户设备使用波束成形进行通信。例如，波束成形可用于聚焦信号强度以克服诸如与在高信号频率上的通信相关的高损耗之类的路径损耗。在某些实施例中，诸如一个或多个移动电话之类的用户设备，在30GHz至300GHz范围内的毫米波频带上和/或在6GHz至30GHz范围内，或者更具体地说，24GHz至30GHz，的更高厘米(upper centimeter)波频率上使用波束成形进行通信。
通信网络10的不同用户可以以各种方式共享诸如可用的频谱之类的可用的网络资源。
在一个示例中，频分多址(FDMA)用于将频带划分为多个频率载波。另外，一个或多个载波被分配给特定用户。FDMA的示例包括但不限于单载波FDMA(SC-FDMA)和正交FDMA(OFDMA)。OFDM是一种多载波技术，其将可用带宽细分为多个相互正交的窄带子载波，这些窄带子载波可以独立地分配给不同的用户。
共享接入的其他示例包括但不限于：时分多址(TDMA)，其中用户被分配用于使用频率资源的特定时隙；码分多址(CDMA)，其中通过为每个用户分配唯一代码而在不同用户之间共享频率资源；空分多址(SDMA)，其中波束成形被用于通过空间分割来提供共享接入；以及非正交多址(NOMA)，其中功率域被用于多址接入。例如，NOMA可用于以相同的频率、时间、和/或码但以不同的功率水平(level)为多个用户提供服务。
增强型移动宽带(eMBB)是指用于增加LTE网络系统容量的技术。例如，eMBB可以指针对每个用户具有至少10Gbps和最小100Mbps的峰值数据速率的通信。超高可靠低时延通信(uRLLC)是指具有极低延迟(例如，小于2毫秒)的用于通信的技术。uRLLC可用于关键任务通信，诸如自动驾驶和/或远程手术应用。大规模机器类型通信(mMTC)是指诸如与物联网(IoT)应用相关联的那些与日常物体的无线连接相关联的低成本和低数据速率通信。
图1的通信网络10可用于支持宽泛的各种高级通信特征，包括但不限于eMBB、uRLLC、和/或mMTC。
图2A是使用多输入和多输出(MIMO)通信的下行链路信道的一个示例的示意图。图2B是使用MIMO通信的上行链路信道的一个示例的示意图。
MIMO通信使用多个天线在公共频谱上同时传递多个数据流。在某些实现方式中，数据流用不同的参考信号操作以增强接收机处的数据接收。由于无线环境的空间复用差异，MIMO通信受益于更高的信噪比(SNR)、改进的编码、和/或降低的信号干扰。
MIMO阶数(order)指的是发射或接收的多个单独的数据流。例如，用于下行链路通信的MIMO阶数可以由基站的多个发射天线和诸如移动装置之类的UE的多个接收天线来描述。例如，二乘二(2×2)DL MIMO是指使用两个基站天线和两个UE天线的MIMO下行链路通信。另外，四乘四(4×4)DL MIMO指的是使用四个基站天线和四个UE天线的MIMO下行链路通信。
在图2A示出的示例中，通过使用基站41的M个天线43a、43b、43c，…43m进行发射并通过使用移动装置42的N个天线44a、44b、44c，…44n进行接收来提供下行链路MIMO通信。因此，图2A示出M×N DL MIMO的示例。
同样，用于上行链路通信的MIMO阶数可以由诸如移动装置之类的UE的多个发射天线和基站的多个接收天线来描述。例如，2x2 UL MIMO是指使用两个UE天线和两个基站天线的MIMO上行链路通信。另外，4x4 ULMIMO是指使用四个UE天线和四个基站天线的MIMO上行链路通信。
在图2B示出的示例中，通过使用移动设备42的N个天线44a、44b、44c，…44n进行发射并通过使用基站41的M个天线43a、43b、43c，…43m进行接收来提供上行链路MIMO通信。因此，图2B示出N×M UL MIMO的示例。
通过增加MIMO的级别或阶数，可以增加上行链路信道和/或下行链路信道的带宽。
MIMO通信适用于各种类型的通信链路，例如频分双工通信链路和时分双工通信链路。
图3是使用波束成形来操作的通信系统110的一个示例的示意图。通信系统110包括收发器105、信号调节电路104a1、104a2…104an、104b1、104b2…104bn、104m1、104m2…104mn，以及包括天线元件103a1、103a2…103an、103b1、103b2…103bn、103m1、103m2…103mn的天线阵列102。
使用毫米波载波(例如，30GHz至300GHz)、厘米波载波(例如，3GHz至30GHz)和/或其他频率载波进行通信的通信系统可以采用天线阵列来为信号的发射和/或接收提供波束形成和方向性。
例如，在所示的实施例中，通信系统110包括m×n个天线元件的阵列102，在该实施例中，每个天线元件由单独的信号调节电路控制。如椭圆所示，通信系统110可以用任何合适数量的天线元件和信号调节电路来实现。
关于信号发射，信号调节电路可以向天线阵列102提供发射信号，从而使从天线元件辐射的信号使用相长干涉和相消干涉进行组合，以生成呈现波束状质量的集合发射信号，该集合发射信号具有在远离天线阵列102的给定方向上传播的更多信号强度。
在信号接收的情况下，信号调节电路处理所接收的信号(例如，通过分别地控制所接收的信号相位)，使得当信号从特定方向到达天线阵列102时接收更多信号能量。因此，通信系统110还提供用于接收信号的方向性。
可以通过增加阵列的大小来增强信号能量相对集中到发射波束或接收波束中。例如，随着将更多信号能量聚焦到发射波束中，信号能够传播更长的范围，同时为射频通信提供足够的信号电平。例如，具有聚焦到发射波束中的大比例信号能量的信号可以表现出高的有效的各向同性辐射功率(EIRP)。
在所示实施例中，收发器105向信号调节电路提供发射信号并处理从信号调节电路接收的信号。如图3所示，收发器105为信号调节电路生成控制信号。控制信号可用于各种功能，例如控制所发射的信号或所接收的信号的相位以控制波束成形。
图4A是用于提供发射波束的波束成形的一个示例的示意图。图4A示出通信系统的一部分，包括第一信号调节电路114a、第二信号调节电路114b、第一天线元件113a、和第二天线元件113b。
尽管示出为包括两个天线元件和两个信号调节电路，但是通信系统可以包括另外的天线元件和/或信号调节电路。例如，图4A示出图3的通信系统110的一部分的一个实施例。
第一信号调节电路114a包括第一移相器130a、第一功率放大器131a、第一低噪声放大器(LNA)132a、和用于控制功率放大器131a或LNA 132a的选择的开关。另外，第二信号调节电路114b包括第二移相器130b、第二功率放大器131b、第二LNA 132b、和用于控制功率放大器131b或LNA 132b的选择的开关。
尽管示出信号调节电路的一个实施例，但信号调节电路的其他实现方式也是可能的。例如，在一个示例中，信号调节电路包括一个或多个带通滤波器、双工器、和/或其他部件。
在所示实施例中，第一天线元件113a和第二天线元件113b分开距离d。另外，图4A已经用角度θ注释，在该示例中，当发射波束方向基本垂直于天线阵列的平面时，该角度的值约为90°，当发射波束方向基本平行于天线阵列的平面时，该角度的值约为0°。
通过控制提供给天线元件113a、113b的发射信号的相对相位，可以实现期望的发射波束角θ。例如，当第一移相器130a的参考值为0°时，可以控制第二移相器130b以提供约-2πf(d/ν)cosθ弧度的相移，其中f是发射信号的基频，d是天线元件之间的距离，ν是辐射波的速度，π是数学常数pi。
在某些实现方式中，距离d被实现为大约1/2λ，其中λ是发射信号的基波分量的波长。在这样的实现方式中，可以控制第二移相器130b以提供大约-πcosθ弧度的相移，从而实现发射波束角θ。
因此，可以控制移相器130a、130b的相对相位以提供发射波束成形。在某些实现方式中，收发器(例如，图3的收发器105)控制一个或多个移相器的相位值以控制波束成形。
图4B是用于提供接收波束的波束成形的一个示例的示意图。图4B类似于图4A，不同之处在于图4B示出在接收波束而不是发射波束的情况下的波束成形。
如图4B所示，第一移相器130a和第二移相器130b之间的相对相位差可以选择为大约等于-2πf(d/ν)cosθ弧度，以实现期望的接收波束角θ。在距离d对应于大约1/2λ的实现方式中，可以选择相位差大约等于-πcosθ弧度以实现接收波束角θ。
尽管已经提供了用于提供波束成形的相位值的各种公式，但是提供其他相位选择值也是可能的，例如基于天线阵列的实现方式、信号调节电路的实现方式、和/或无线环境选择的相位值。
此外，在某些应用中，期望天线系统具有可调带宽，从而提供对发射和/或接收频率的控制。
图1-图4B的通信网络和系统示出示例性射频电子装置，其可以包括根据本文中的教导实现的可重构天线系统。然而，本文中的教导是对射频电子装置的其他配置的应用。
频率和极化可重构天线系统的示例
本文提供了用于可重构天线系统的装置和方法。在某些配置中，天线系统包括天线元件、与天线元件相邻且间隔开的调谐导体、以及电连接在调谐导体和参考电压(例如，地电压)之间的开关。调谐导体可操作以加载天线元件，并且开关选择性地将调谐导体连接到参考电压以向天线元件提供调谐。
通过以这种方式实现天线系统，可以控制天线元件的天线特性。例如，当调谐导体连接到参考电压时，调谐导体提供次级谐振，该次级谐振相对于当调谐导体与参考电压断开(例如，电浮置)时改变天线元件的操作。因此，开关状态的选择(选择低阻抗状态或高阻抗状态)可以控制天线元件的带宽和/或极化方向，从而提供频率和/或极化的可配置性。
在某些实现方式中，天线元件包括用于接收信号的信号馈送装置和参考馈送装置(例如，接地馈送装置)，该参考馈送装置经由馈送开关(例如，接地开关)选择性地连接到地或另一合适的参考电压。包括馈送开关还提供另一种调节天线特性的机构或把控机制(knob)。例如，馈送开关的状态可用于通过将参考馈送装置连接到参考电压或将参考馈送装置从参考电压断开(例如，电浮置参考馈送装置)来改变天线元件的操作特性。
在某些实现方式中，提供多个开关和多个调谐导体。在一个示例中，天线元件由两个或更多个调谐导体调谐。在第二示例中，为两个或更多个天线元件提供分别的调谐导体。在第三示例中，共用调谐导体用于调谐两个或更多个天线元件。
天线系统的开关状态可以随时间改变，从而重新配置天线系统以在给定时刻提供期望的性能特性。例如，可以控制开关的状态以在给定时间为给定的运行环境提供最佳或接近最佳的辐射模式。因此，当移动通信设备相对于基站移动和/或信令环境改变时，可以提供移动通信设备和基站之间的无缝连接。在一个示例中，开关的状态被控制以保持移动中的移动通信设备的圆极化。
在某些实现方式中，基于通信链路的反馈参数来控制开关的状态。因此，可以使用控制回路，经由闭合或半闭合系统来控制开关状态，以实现适当的天线特性。
在一个示例中，天线系统可以包括与基站通信的移动通信装置。另外，来自基站的接收强度信号指示符(RSSI)、错误率指示符、和/或其他信号可以用于控制移动通信装置的开关状态的选择。在另一示例中，天线系统包括在与移动通信装置通信的基站(例如，宏小区基站或小小区基站)中。另外，来自移动通信装置的RSSI、错误率指示符、和/或其他信号可以用于控制基站的开关状态的选择。
本文中的天线系统适用于发射和/或接收宽频率范围的信号，例如，在大约500MHz到300GHz范围内的频率，更具体地，在20MHz到100MHz范围内的频率。
在某些实施例中，调谐导体的长度小于约1mm，宽度小于约0.3mm，并且调谐导体与天线元件间隔小于约100μm。但是，其他调谐导体大小和间距也是可能的。在各种实施例中，天线元件的宽度小于约1.5mm，长度小于约1.5mm。但是，其他天线大小也是可能的。
图5A是可调谐天线160的一个实施例的示意图。可调谐天线160包括天线元件151、调谐导体156、和开关157。可调谐天线160示出具有调谐的天线系统的一个示例。
调谐导体156与天线元件156相邻且间隔开。另外，调谐导体156操作以加载天线元件151，从而影响天线元件151的一个或多个特性。虽然调谐导体156被示出为矩形金属条，但是调谐导体156可以以其他方式成形。
如图5A所示，开关157电连接在调谐导体156和参考电压(例如，地电压)之间。另外，开关157用于选择性地将调谐导体156连接到参考电压，以便调谐天线元件151。
通过以这种方式实现可调谐天线160，可以控制天线元件151的天线特性。例如，当调谐导体156连接到参考电压时，调谐导体156提供次级谐振，该次级谐振相对于当调谐导体156从参考电压断开(例如，电浮置)时改变天线元件151的操作。
图5B是可调谐天线阵列170的一个实施例的示意图。可调谐天线阵列170示出具有调谐的天线系统的另一示例。除了图5B的可调谐天线阵列170包括多个天线元件151a-151d之外，图5B的实施例类似于图5A的实施例。
尽管示出具有四个天线元件的示例，但是本文中的教导适用于各种的天线系统，包括使用更多天线元件或更少天线元件的配置。
天线元件151a-151d可以对应于以各种方式实现的天线元件。例如，天线元件的示例包括但不限于贴片天线、偶极天线、陶瓷谐振器、冲压金属天线和/或激光直接成型天线。
调谐导体156用于加载天线元件151a-151d。因此，可以控制开关157的状态以调谐天线元件151a-151d的带宽。
尽管图5B示出了共享调谐导体用于调谐两个或多个天线元件的一个示例，但本文中的教导也适用于提供多个开关控制的调谐导体来调谐一个或多个天线元件的实现方式。在一个示例中，天线元件由两个或更多个调谐导体调谐。在第二示例中，为两个或更多个天线元件提供分别的调谐导体。
图5C是具有调谐的可调谐天线阵列171的另一实施例的示意图。在该实施例中，可调谐天线阵列171包括天线元件151a-151i，其以三乘三(3×3)阵列排列。可调谐天线阵列171还包括调谐导体156a-156i和开关157a-157i。
如图5C所示，每个天线元件151a-151i由开关-控制的调谐导体调谐。例如，天线元件151a-151i分别由调谐导体156a-156i加载。此外，开关157a-157i单个地控制调谐导体156a-156i分别与参考电压(例如，地)的连接。
可调谐天线阵列171示出具有调谐的天线系统的另一示例。尽管示出具有3×3天线阵列的示例，但是本文中的教导适用于包括更多或更少天线元件的天线系统。此外，天线元件可以以其他模式或配置来排列，包括例如线性阵列和/或使用天线元件的非均匀排列的阵列。此外，尽管示出在开关和调谐导体之间具有一对一对应关系的示例，但是在某些实现方式中，一个开关控制两个或更多个调谐导体和/或一个调谐导体由两个或更多个开关控制。因此，其他实现也是可能的。
图5D是可调谐天线阵列172的另一实施例的示意图。在该实施例中，可调谐天线阵列172包括天线元件151a-151i，其以3×3阵列排列。可调谐天线阵列172还包括调谐导体156a1、156a2、156b1、156b2、156c1、156c2、156d1、156d2、156e1、156e2、156f1、156f2、156g1、156g2、156h1、156h2、156i1、156i2。可调谐天线阵列172还包括开关157a1、157a2、157b1、157b2、157c1、157c2、157d1、157d2、157e1、157e2、157f1、157f2、157g1、157g2、157h1、157h2、157i1、157i2。如图5D所示，每个天线元件151a-151i由定位于每个天线元件的一对相反侧上的两个开关-控制的调谐导体来调谐。
可调谐天线阵列172示出具有调谐的天线系统的另一个示例。然而，其他实现方式也是可能的。
图5E是可调谐天线阵列173的另一实施例的示意图。在该实施例中，可调谐天线阵列173包括天线元件151a-151i，其以3×3阵列排列。另外，可调谐天线阵列173还包括第一调谐导体156a、第二调谐导体156b、第一开关157a、和第二开关157b。
如图5E所示，两个开关控制的调谐导体位于阵列的行之间，以向阵列提供调谐。在该示例中，第一调谐导体157a加载天线元件151a-151f，第二调谐导体157b加载天线元件151d-151i。
可调谐天线阵列173示出具有调谐的天线系统的另一示例。然而，其他实现方式也是可能的。
图6A是根据一个实施例的可调谐贴片天线230的示意图。可调谐贴片天线230包括贴片天线元件201、第一调谐导体211、第二调谐导体212、第三调谐导体213、第四调谐导体214、第一晶体管开关221、第二晶体管开关222、第三晶体管开关223、和第四晶体管开关224。
尽管图6A示出具有一个贴片天线元件、四个调谐导体和四个开关的可调谐天线的实现方式，但是其他配置也是可能的。例如，可调谐贴片天线可包括其他数量的调谐导体和/或开关。尽管示出具有贴片天线的示例，但是本文中的教导适用于使用不同天线类型的实现方式。此外，本文中的教导适用于包括天线元件阵列的天线系统。因此，其他实现方式也是可能的。
贴片天线元件201包括用于接收信号的信号馈送装置202和用于接收地线(ground)的接地馈送装置203。在某些实现方式中，可调谐贴片天线230还包括接地开关，用于选择性地将接地馈送装置203连接到地，从而提供附加把控机制(knob)来控制可调谐贴片天线230的天线特性。
根据实现方式，贴片天线元件201可用于发射和/或接收信号。因此，贴片天线元件201可以用作发射天线、接收天线、或发射/接收天线。在一示例中，信号馈送装置202接收发射信号，例如功率放大器输出的信号。在另一示例中，信号馈送装置202用于向低噪声放大器(LNA)或其他接收器电路提供接收信号。
尽管示出的贴片天线元件201的形状基本上为矩形，但贴片天线元件可以以各种方式成形。
贴片天线元件201和调谐导体211-214可以以平面配置实现。例如，可调谐贴片天线230可以在诸如层压板的基板的一侧上实现。在各种实施例中，层压板是有机层压板和/或是具有四个或更少导电层的层压板。因此，贴片天线元件201和调谐导体211-214可以在基板的模式化导电层上实现。
在所示实施例中，调谐导体211-214与贴片天线元件201间隔开，并且围绕贴片天线元件201的边界或周缘(perimeter)。例如，第一调谐导体211位于邻近贴片天线元件201的顶侧，第二调谐导体212位于邻近贴片天线元件201的右侧，第三调谐导体213位于邻近贴片天线元件201的底侧，第四调谐导体214位于邻近贴片天线元件201的左侧。尽管示出包括四个矩形调谐导体的示例，但是本文中的教导适用于包括更多的或更少的调谐导体和/或具有不同形状、大小和/或方向的调谐导体的实现方式。因此，其他实现方式也是可能的。
如图6A所示，晶体管开关221-224分别控制调谐导体221-224与地的连接。
在所示实施例中，第一晶体管开关221电连接在第一调谐导体211和地之间，并由第一控制信号C1控制。另外，第二晶体管开关222电连接在第二调谐导体212和地之间，并由第二控制信号C2控制。进一步地，第三晶体管开关223电连接在第三调谐导体213和地之间，并且由第三控制信号C3控制。另外，第四晶体管开关224电连接在第四调谐导体214和地之间，并且由第四控制信号C4控制。
尽管示出使用晶体管开关的实现方式，但是开关的其他实现方式也是可能的，包括但不限于使用pin二极管开关和/或微机电开关的实现方式。
控制信号C1-C4可以以多种方式生成。在一个示例中，通信设备的收发器生成控制信号C1-C4，从而控制晶体管开关221-224的状态。在某些实现方式中，存储在诸如非易失性存储器之类的可编程存储器中的数据用于控制开关状态。
控制信号C1-C4用于分别将晶体管开关221-224选择性地连接到地，从而改变可调谐贴片天线230的天线特性。
因此，可调谐贴片天线230可通过控制晶体管开关221-224的状态来重新配置。通过以这种方式控制调谐导体211-214，可以控制诸如带宽和/或极化之类的天线特性。例如，以这种方式实现可调谐贴片天线230可以帮助调谐频率带宽和/或操纵特定方向上的极化。
可调谐贴片天线230的其他细节可以如前所述。
图6B是根据另一实施例的可调谐贴片天线240的示意图。可调谐贴片天线240包括贴片天线元件231、第一调谐导体211、第二调谐导体212、第三调谐导体213、第四调谐导体214、第一晶体管开关221、第二晶体管开关222、第三晶体管开关223、和第四晶体管开关224。
图6B的可调谐贴片天线240类似于图6A的可调谐贴片天线230，不同之处在于可调谐贴片天线240包括具有不同形状的贴片天线元件。特别地，图6B的贴片天线元件231包括八边形形状。本文中的教导适用于以各种形状和/或大小实现的贴片天线元件，以及天线元件的其他实现方式。
可调谐贴片天线240的其他细节可以如前所述。
图6C是根据另一实施例的可调谐贴片天线270的示意图。可调谐贴片天线270包括贴片天线元件201、第一调谐导体251、第二调谐导体252、第三调谐导体253、第四调谐导体254、第五调谐导体255、第六调谐导体256、第七调谐导体257、第八调谐导体258、第一晶体管开关261、第二晶体管开关262、第三晶体管开关263、第四晶体管开关264、第五晶体管开关265、第六晶体管开关266、第七晶体管开关267、和第八晶体管开关268。
图6C中的可调谐贴片天线270类似于图6A中的可调谐贴片天线230，除了可调谐贴片天线270包括围绕贴片天线元件201的周缘的调谐导体的不同实现方式。例如，示出的调谐导体251-258沿贴片天线元件201的各侧边定位，每个侧边具有两个调谐导体。另外，晶体管开关261-268分别由控制信号C1-C8控制，从而控制调谐导体251-258与地的连接。
本文中的教导适用于围绕天线元件的各种调谐导体。例如，天线系统中可以包括不同数量、形状、尺寸和/或方向的调谐导体。因此，其他实现方式也是可能的。
可调谐贴片天线270的其他细节可以如前所述。
图6D是根据一个实施例的可调谐贴片天线阵列280的示意图。可调谐贴片天线阵列280包括可调谐贴片天线230a-230i的一个阵列，其中每一个可调谐贴片天线可以如图6A所描述的那样实现。为了视图清楚起见，没有示出用于控制每个调谐导体的电位的开关。
虽然示出可调谐贴片天线的3×3阵列，但是阵列中可以包括更多或更少的贴片天线和/或不同实现方式的贴片天线。此外，本文中的教导适用于使用不同天线类型的可调谐天线系统。
在一个阵列中包括多个天线可以提供许多优点。例如，天线阵列可操作以提供多输入多输出(MIMO)和/或波束成形通信。
可调谐贴片天线阵列280的其他细节可以如前所述。
图6E是根据另一实施例的可调谐贴片天线阵列290的示意图。可调谐贴片天线阵列290包括可调谐贴片天线240a至240i的阵列，其中每一个可调谐贴片天线可以如图6B所描述的那样实现。为了视图清楚起见，没有示出用于控制每个调谐的电位的开关。
虽然示出可调谐贴片天线的3×3阵列，但是阵列中可以包括更多或更少的贴片天线和/或不同实现方式的贴片天线。此外，本文中的教导适用于使用不同类型天线的可调谐天线系统。
可调谐贴片天线阵列290的其他细节可以如前所述。
图7A是根据另一实施例的射频模块600的立体图。图7B是图7A的射频模块600的截面图。射频模块600包括层压基板或层压板501、第一可调谐贴片天线450A、第二可调谐贴片天线450B、和半导体晶片或IC 510(在图7A中看不到)。
尽管未在图7A和图7B中示出，但是为了清楚起见，射频模块600可以包括从附图中省略的附加结构和部件。此外，某些层已经被透明地描绘，使得诸如通孔(vias)之类的某些部件是可以看到的。
第一可调谐贴片天线450a包括贴片天线元件431a、信号馈送装置402a、接地馈送装置403a、调谐导体411a、412a、413a、414a、通孔441a、442a、443a、444a、445a、和开关517(在图7A中看不到)。另外，第二可调谐贴片天线450b包括贴片天线元件431b、信号馈送装置402b、接地馈送装置403b、调谐导体411b、412b、413b、414b、通孔441b、442b、443b、444b、445b和开关518(在图7A中看不到)。
在某些实现方式中，贴片天线元件431a用作接收无线电波的接收(RX)天线，并且贴片天线元件431b被实现为发射无线电波的发射(TX)天线。然而，其他实现方式也是可能的。
参考图7A和图7B，在该实施例中，第一可调谐贴片天线450a的开关517集成在层压板501的内层上。另外，开关517分别通过通孔441a、442a、443a、和444a选择性地向调谐导体411a、412a、413a和414a提供接地。类似地，第二可调谐贴片天线450b的开关518集成在层压板501的内部中，并且分别通过通孔441b、442b、443b和444b选择性地向调谐导体411b、412b、413b和414b提供接地。尽管在图7B的截面图中可以看到四个开关，但是可以包括任何合适数量的开关。例如，射频模块600可以包括用于每个调谐导体的开关。
通过在层压板501内部包括开关517、518，可以减少导电路径长度，从而提高性能并缓解路径拥塞。然而，其他实现方式也是可能的。
例如，在另一个实施例中，开关被实现为表面安装部件和/或半导体晶片，例如集成电路IC510或另一个晶片。
在所示实施例中，贴片天线元件和调谐导体位于层压板501的第一侧上，并且IC510位于层压板501的与第一侧相反的第二侧上。尽管在该实施例中IC 510位于层压板501的第二侧上，但是其他实现方式也是可能的。例如，在另一个实施例中，IC 510嵌入在层压板501的内层中。
在某些实现方式中，IC 510包括收发器、前端和/或通信设备的其他电路，因此可以用作通信设备的无线电装置。尽管示出具有一个半导体芯片的实现方式，但是本文中的教导适用于具有附加芯片或没有芯片的射频模块。
在某些实现方式中，IC 510生成用于控制开关517、518的状态的控制信号。在一个实施例中，IC 510包括接收用于控制开关状态的数据的接口，例如，移动工业处理器接口(MIPI)射频前端(RFFE)总线、集成电路间(I2C)总线、和/或通用输入/输出(GPIO)总线。
如图7B所示，层压板501的一部分630被更详细地示意性描述。层压板部分630对应于层压板501的右边缘。在所示实施例中，层压部分630包括第一导电层521、第二导电层522、第三导电层523、第四导电层524、第一焊接掩模(solder mask)531、第二焊接掩膜532、第一介电层541、第二介电层542、第三介电层543、和通孔550。
尽管示出具有四个导电层和三个非导电层的示例，但是可以使用其他数量的层。
在某些实现方式中，贴片天线元件和调谐导体被图案化为在第一导电层521中，并且第二导电层522用作贴片天线元件的接地平面。然而，其他实现方式也是可能的。
层压板501可以用不同厚度的层来实现。在一个具体示例中，焊接掩膜的每一个都是20μm厚，导电层的每一个都是15μm厚，第一介电层为300μm厚，第二和第三介电层每个都是15μm厚。虽然已经提供了层厚度的一个具体示例，但是层压板可以以多种方式实现。例如，层压层的数量、组成、和/或厚度可以根据实现方式和/或应用而广泛变化。
图8A是根据另一实施例的射频模块700的立体图。图8B是沿线8B-8B截取的图8A的射频模块700的截面图。
射频模块700包括层压板501、第一可调谐天线750a、和第二可调谐天线750b。第一可调谐天线750a包括三维天线元件731a和三维调谐导体711a、712a、713a和714a，三维天线元件731a包括从其突出的翅片735a、736a，三维调谐导体711a、712a、713a、和714a分别包括翅片745a、746a、747a、和748a。另外，第二可调谐天线750b包括三维天线元件731b和三维调谐导体711b、712b、713b和714b，三维天线元件731b包括从其突出的翅片735b、736b，三维调谐导体711b、712b、713b、和714b分别包括翅片745b、746b、747b、和748b。为了视图清楚起见，图8A和图8B中省略了开关。
尽管未在图8A和图8B中示出，但是射频模块700可以包括为了清楚起见而从附图中省略的附加结构和部件。此外，某些层已经被透明地描绘，使得诸如通孔之类的某些部件是可见的。
射频模块700示出使用三维天线元件和三维调谐导体的一种实现方式。本文中的教导适用于以多种方式实现的天线元件和调谐导体。
在所示实施例中，信号馈送装置702a实现为中心导体，其电容性耦接到三维天线元件731a以籍此馈送三维天线元件731a。另外，在三维天线元件731a中相邻信号馈送装置702a处包括一个槽。类似地，信号馈送装置702b实现为电容性耦接到三维天线元件731b的中心导体。天线元件中的槽有助于控制从信号馈送装置看到天线元件中的输入阻抗。
图9是根据另一实施例的射频模块770的截面图。射频模块770包括层压板501、形成在层压板501的第一侧上方的包封或模制件755、形成在层压板510的第一侧上的包封755上方的天线元件751、以及形成在层压板510的第一侧上的包封755上方的调谐导体761、762。
如图9所示，包封755中包括电连接线765，以将天线元件751和调谐导体761、762连接到层压板501的导体。
射频模块770示出根据本文中教导的射频模块的另一示例。
图10A-图10C示出根据一个实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中所有调谐导体都是接地的。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于各种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图10A是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图10B是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。轴向旋转的曲线图包括对应于球面坐标系的角度的角度θ和角度的不同值的曲线。例如，θ对应于相对于z轴的极角，对应于方位角，其中天线元件位于x-y平面中。
天线的轴比可以是一个重要的性能指标。例如，可调谐贴片天线可以被指定以低于约3dB的轴比操作，这有助于确保两个天线极化都处于天线的波束宽度。这些曲线表明两个天线极化彼此一致，这表明可以用两个极化来执行信号通信。
图10C是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图11A-图11C示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中接地馈送装置403a是电浮置的，并且其中接地馈送装置403b和调谐导体411a、411b、412a、412b、413a、413b、414a和414b是接地的。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于多种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图11A是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图11B是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。这些曲线表明天线在61GHz至68GHz范围内提供了出色的辐射模式。另外，通过比较图10B和图11B，可以看出，贴片天线的接地馈送装置的去耦改变了辐射模式。
图11C是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图12A-12E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中可调谐贴片天线450a的第四调谐导体414a是电浮置的，并且其中接地馈送装置403a、403b和调谐导体411a、411b、412a、412b、413a、413b和414b是接地的。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于多种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图12A是针对用于上述实现方式的第一可调谐贴片天线450a的两种极化的辐射模式的曲线图。所述曲线图的两条曲线的重叠表明极化具有期望的相关性。
图12B是针对用于上述实现方式的第一可调谐贴片天线450a(在底部描绘)和第二可调谐贴片天线450b(在顶部描绘)的两种极化的辐射模式的曲线图。
图12C是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图12D是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。
图12E是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图13A-13D示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中可调谐贴片天线450a的第二调谐导体412a是电浮置的，并且其中接地馈送装置403a、403b和调谐导体411a、411b、412b、413a、413b、414a和414b是接地的。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于多种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图13A是针对用于上述实现方式的第一可调谐贴片天线450a的两种极化的辐射模式的曲线图。所述曲线图的两个曲线的重叠表明极化具有期望的相关性。
图13B是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图13C是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。
图13D是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图14A-14D示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中可调谐贴片天线450a的第一调谐导体411a和第三调谐导体413a是电浮置的，并且其中接地馈送装置403a、403b和调谐导体411b、412a、412b、413b、414a和414b是接地的。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于多种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图14A是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的两种极化的辐射模式的曲线图。所述曲线图的两个曲线的重叠表明极化具有期望的相关性。
图14B是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图14C是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。
图14D是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图15A-15E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中省略了可调谐贴片天线450a的调谐导体411a、412a、413a。接地馈送装置403a、403b和调谐导体411b、412b、413b、414a和414b接地。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于多种因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图15A是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图15B是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图15C是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。
图15D是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450b的增益与频率的关系的曲线图。
图15E是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450b的轴比的曲线图。
图16A-16E示出根据另一实施例的射频模块的天线特性的曲线图。这些曲线图对应于图7A-图7B中的射频模块600的一个实现方式的天线特性，其中省略了可调谐贴片天线450a的调谐导体411a、412a、413a、和414a。接地馈送装置403a、403b和调谐导体411b、412b、413b、和414b接地。虽然显示了特定的模拟结果，但是结果可以基于各种各样的因素而变化，例如天线实现方式和模拟模型。因此，其他结果也是可能的。
图16A是针对用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a和可调谐贴片天线450b绘制的双谐振回波损耗(S11和S22)的曲线图。
图16B是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450a的增益与频率的关系的曲线图。
图16C是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450a的轴比的曲线图。
图16D是用于上述实现方式的可调谐贴片天线450b的增益与频率的关系的曲线图。
图16E是针对用于上述实现方式的不同角度扫描的可调谐贴片天线450b的轴比的曲线图。
图17A是根据另一实施例的射频模块900的平面图。射频模块900包括层压板901、第一可调谐贴片天线950a、和第二可调谐贴片天线950b。第一可调谐贴片天线950a包括贴片天线元件931a、信号馈送装置902a、接地馈送装置903a、和调谐导体911a、912a、913a、914a。另外，第二可调谐贴片天线950b包括贴片天线元件931b、信号馈送装置902b、接地馈送装置903b和调谐导体911b、912b、913b、914b。在图17A中看不到通孔和开关。
图17B是根据另一实施例的可调谐贴片天线950a的立体图。图17B的可调谐贴片天线950a对应于适用于包括在例如图17A的射频模块900的射频模块中的可调谐贴片天线的一种实现方式。可调谐贴片天线950a包括贴片天线元件931a、信号馈送装置902a、接地馈送装置903a、调谐导体911a、912a、913a、914a以及通孔941a、942a、943a、944a、945a、946a。此外，可调谐贴片天线950a包括开关，其在图17B中看不到。
尽管未在图17A和17B中示出，但是为了清楚起见，射频模块900可以包括从附图中省略的附加结构和部件。此外，某些层已经被透明地描绘，使得诸如通孔之类的某些部件是可以看到的。
如图17A和17B所示，贴片天线元件931a、931b包括电容性信号馈送装置。例如，如图17B所示，信号馈送装置902a被实现为中心导体，其电容性耦接到贴片天线元件901a以籍此馈送贴片天线元件901a。因此，在该实施例中，信号馈送装置902a不物理接触贴片天线元件901a。以这种方式实现贴片天线元件可以帮助提供对期望天线特性的精细调谐控制。
图18A是根据另一实施例的射频模块970的平面图。射频模块970包括层压板901、第一可调谐贴片天线960a、和第二可调谐贴片天线960b。第一可调谐贴片天线960a类似于图17A中的第一可调谐贴片天线950a，除了图18A中的第一可调谐贴片天线960a包括包含槽952a的贴片天线元件951a。同样地，第二可调谐贴片天线960b类似于图17A的第一可调谐贴片天线950b，除了图18A中的第二可调谐贴片天线960b包括包含槽952b的贴片天线元件951b。
图18B是根据另一实施例的可调谐贴片天线960a的立体图。图18B的可调谐贴片天线960a对应于适用于包括在例如图18A的射频模块970的射频模块中的可调谐贴片天线的一种实现方式。图18B中的可调谐贴片天线960a类似于图18A中的第一可调谐贴片天线950a，除了图18A中的第一可调谐贴片天线960a包括包含槽952a的贴片天线元件951a。
在贴片天线元件中包括槽有助于控制从信号馈送装置到贴片天线元件的输入阻抗。
本文中的任何天线元件都可以包括电容性信号馈送装置和/或槽。
图19是对于射频模块的一个实施例的测量的与模拟的双谐振回波损耗的曲线图。使用高频结构模拟器(HFSS)来进行模拟。如图19所示，测量结果与模拟结果比较接近。
图20是移动装置800的一个实施例的示意图。移动设备800包括基带系统801、亚毫米波(mmW)收发器802、亚毫米波前端系统803、亚毫米波天线804、电力管理系统805、存储器806、用户接口807、毫米波基带(BB)/中频(IF)收发器812、毫米波前端系统813和毫米波天线814。
图20的移动设备800示出可以包括具有接地调谐的可重构天线系统的移动装置的一个示例。然而，本文中的教导适用于移动装置和射频电子装置的其他实现方式。
移动装置800可以用于使用多种通信技术进行通信，这些通信技术包括但不限于2G、3G、4G(包括LTE、LTE-Advanced、和LTE-Advanced Pro)、5G NR、WLAN(例如，Wi-Fi)、WPAN(例如，蓝牙和ZigBee)、WMAN(例如，WiMax)、和/或全球定位系统(GPS)技术。
在所示实施例中，亚毫米波收发器802、亚毫米波前端系统803和亚毫米波天线804用于发射和接收厘米波和毫米波频率以下的其他射频信号。另外，毫米波BB/IF收发器812、毫米波前端系统813和毫米波天线814用于发射和接收毫米波。尽管示出一个特定示例，但是其他实现方式也是可能的，包括但不限于使用在不同频率范围和波长上运行的电路来运行的移动装置。
亚毫米波收发器802生成用于发射的射频信号并且处理从亚毫米波天线804接收的入射射频信号。可以理解的是，与射频信号的发射和接收相关联的各种功能可以通过在图20中整体表示为亚毫米波收发器802的一个或多个部件来实现。在一个示例中，可以提供分别的部件(例如，分别的电路或晶片)来处理某些类型的射频信号。
亚毫米波前端系统803辅助调节发射到天线804的信号和/或从天线804接收的信号。在所示实施例中，前端系统803包括功率放大器(PA)821、低噪声放大器(LNA)822、滤波器823、开关824、和双工器825。然而，其他实现方式也是可能的。
例如，亚毫米波前端系统803可以提供许多功能，包括但不限于放大用于发射的信号、放大所接收的信号、滤波信号、在不同频带之间切换、在不同功率模式之间切换、在发射和接收模式之间切换、信号双工、信号多工(例如，双工或三工)、或它们的某种组合。
在某些实现方式中，移动设备800支持载波聚合，从而提供灵活性以提高峰值数据速率。载波聚合可以用于频分双工(FDD)和时分双工(TDD)，并且可以用于聚合多个载波或信道。载波聚合包括连续聚合，其中聚合同一工作频带内的连续载波。载波聚合也可以是不连续的，并且可以包括在共同频带内或不同频带内频率分离的载波。
亚毫米波天线804可以包括用于多种通信类型的天线。例如，亚毫米波天线804可以包括用于发射和/或接收与多种频率和通信标准相关联的信号的天线。
毫米波BB/IF收发器812生成用于发射的毫米波信号并处理从毫米波天线814接收的入射毫米波信号。可以理解的是，与射频信号的发射和接收相关联的各种功能可以通过在图20中整体表示为毫米波收发器812的一个或多个部件来实现。基于实现方式，毫米波BB/IF收发器812可以在基带或中频下运行。
毫米波前端系统813辅助调节发射到毫米波天线814的信号和/或从毫米波天线814接收的信号。在所示实施例中，前端系统803包括功率放大器831、低噪声放大器832、开关833、上变频器834、下变频器835和移相器836。然而，其他实现方式也是可能的。在一个示例中，移动设备800使用BB毫米波收发器运行，并且毫米波前端系统省略了上变频器和下变频器。在另一示例中，毫米波前端系统还包括用于对毫米波信号进行滤波的滤波器。
毫米波天线814可以包括用于各种通信类型的天线。毫米波天线814可以包括以各种方式实现的天线元件，并且在某些配置中，天线元件被排列为形成一个或多个天线阵列。用于毫米波天线阵列的天线元件的示例包括但不限于贴片天线、偶极天线元件、陶瓷谐振器、冲压金属天线、和/或激光直接成型天线。
在某些实现方式中，移动装置800支持MIMO通信和/或切换分集(switcheddiversity)通信。例如，MIMO通信使用多个天线在单个射频信道上传送多个数据流。由于无线环境的空间复用差异，MIMO通信受益于更高的信噪比、改进的编码、和/或降低的信号干扰。切换分集指的是在特定时间选择特定天线来运行的通信。例如，开关可以用于基于多种因素，例如观察到的误码率和/或信号强度指示符，从一组天线中选择特定的天线。
在某些实现方式中，移动装置800以波束成形来运行。例如，毫米波前端系统803包括由收发器802控制的具有可变相位的移相器。此外，对移相器进行控制以使用毫米波天线814为信号的发射和/或接收提供波束成形和方向性。例如，在信号发射的情况下，对提供给用于发射的天线阵列的发射信号的相位进行控制，使得辐射信号使用相长干涉和相消干涉进行组合，以生成具有在给定方向上传播的更多信号强度的波束状质量的集合发射信号。在信号接收的情况下，相位被控制为使得当信号从特定方向到达天线阵列时，接收到更多的信号能量。
基带系统801耦接到用户接口807以便于处理各种用户输入和输出(I/O)，例如话音和数据。基带系统801向亚毫米波和毫米波收发器提供发射信号的数字表示，这些发射信号由收发器处理以生成用于发射的射频信号。基带系统801还处理由收发器提供的接收信号的数字表示。如图20所示，基带系统801耦接到促进移动装置800运行的存储器806。
存储器806可以用于多种目的，例如存储数据和/或指令，以便于移动装置800的运行和/或便于提供用户信息的存储。
电力管理系统805提供移动装置800的多个电力管理功能。在某些实现方式中，电力管理系统805包括控制前端系统的功率放大器的供电电压的PA供电控制电路。例如，电力管理系统805可以被配置为改变提供给一个或多个功率放大器的供电电压，以提高诸如功率附加效率(PAE)之类的效率。
在某些实现方式中，电力管理系统805从电池接收电池电压。电池可以是在移动装置800中使用的任何合适的电池，包括例如锂离子电池。
图21是宏小区基站2000的一个实施例的示意图。宏小区基站2000包括塔2002、天线结构2006、和电子机柜(electronics housing)2004。
图21的宏小区基站2000示出可以包括具有接地调谐的可重构天线系统的基站的一个示例。例如，任何天线结构2006可以包括根据本文中的教导实现的一个或多个可调谐天线系统。然而，本文中的教导适用于基站和射频电子装置的其他实现方式。
图22是小小区基站2020的一个实施例的示意图。在该示例中，小小区基站2020包括天线和电子机柜2021，电子机柜2021已经附接到柱(pole)2022上。
图22中的小小区基站2020示出可以包括具有接地调谐的可重构天线系统的基站的另一示例。例如，天线和电子机柜2021可以容纳根据本文中的教导实现的一个或多个可调谐天线系统。然而，本文中的教导适用于基站和射频电子装置的其他实现方式。
图23A是根据一个实施例的基站板2040的平面图。图23B是沿线23B-23B截取的图23A的基站板2040的截面图。基站板2040可以实现在图21的宏小区基站2000、图22的小小区基站2020和/或其他合适的基站中。
基站板2040包括电路板2050；天线元件2051a、2051b、2051c、2051d；调谐导体2056a、2056b、2056c、2056d；和半导体晶片2057a、2057b。在所示实施例中，调谐导体和天线元件是电路板2050的第一侧，半导体晶片位于电路板2050的与第一侧相反的第二侧上。在某些实现方式中，半导体晶片2057a、2057b包括用于控制调谐导体的电位的开关。虽然示出了元件放置的一个示例，但是天线元件、调谐导体、和/或半导体晶片可以放置在各种位置上。
尽管示出具有四个天线元件、四个调谐导体和两个半导体晶片的示例，但是可以包括更多或更少的天线元件、调谐导体和/或半导体晶片。例如，本文中公开的任何天线系统都可以在基站板上实现。
图24A是根据一个实施例的用于基站的模块阵列2070的平面图。模块阵列2070包括第一模块2061a、第二模块2061b、第三模块2061c、和第四模块2061d，它们通过支架2062相对于彼此固定就位。在该实施例中，每个模块包括天线元件、调谐导体、和半导体晶片。
图24B是沿线24B-24B截取的图24A的第一模块2061a的截面图。如图24B所示，第一模块2061a包括调谐导体2056a、天线元件2051a、和IC2057a。在所示实施例中，调谐导体2056a和天线元件2051a位于模块基板的第一侧上，IC 2057a位于基板的与第一侧相反的第二侧上。
模块阵列2070可以实现在图21的宏小区基站2000、图22的小小区基站2020、和/或其他合适的基站中。尽管示出具有四个模块的示例，但是可以使用更多或更少的模块和/或不同实现方式的模块。例如，本文中公开的任何天线系统可以作为模块排列在基站中。
图25A是根据另一实施例的基站板2080的平面图。图25B是沿线25B-25B截取的图25A的基站板2080的截面图。
图25A-25B中的基站板2080类似于图23A-23B的基站板2040，除了基站板2080包括垂直于电路板2050延伸的子板2071a、2071b。在该实施例中，每个子板包括IC，该IC可以包括用于控制调谐导体的电位的开关。可以包括任意数量的子板和IC，例如，每个天线一个子板。
尽管图23A-25B示出用于基站的可调谐天线系统的各种示例，但是其他实现方式也是可能的。
结论
除非上下文清楚地另有要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括、包含”等要按照与排他性或穷尽性的意义相反的包括性意义来解释，也就是说，按照“包括但不限于”的意义来解释。如在本文中常常使用的，词语“耦接”是指两个或更多元件可以直接连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。另外，如在本文中常常使用的，词语“连接”是指两个或更多元件可以直接连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。另外，当在本申请中使用时，词语“本文”、“上”、“下”和相似含义的词语应该是指作为整体的本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许时，在上面的详细描述中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的词语“或”，涵盖该词语的以下解释中的全部：列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中各项目的任何组合。
此外，除非另有明确说明，或在所使用的上下文中被另外理解，否则本文中使用的条件语言，诸如“可以”、“可”、“可能”、“可以”、“例如”、“比如”、“诸如”等，通常旨在表达某些实施例包括某些特征、元素和/或状态，而其他实施例不包括这些特征、元素和/或状态。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示：特征、元素和/或状态以任何方式被一个或多个实施例所必需；或者一个或多个实施例必须包括以下逻辑，该逻辑用于在有或没有作者输入或提示的情况下，判断这些特征、元素和/或状态是否包括在任何特定实施例中或将要在任何特定实施例中被执行。
本发明实施例的以上详细描述不旨在是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开的精确形式。尽管上面出于说明目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的例程(routine)，或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。还有，尽管有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同时间被执行。
本文提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不必是上述的系统。可以对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
尽管已经描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅已借助于示例来呈现，并不意欲限制本申请的范围。其实，可以按照多种其他形式来实施本文所述的新颖方法和系统；此外，可以做出本文所述的方法和系统的形式上的各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本申请的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (20)

1.一种射频模块，包括：
模块基板；
天线元件，位于所述模块基板上；
调谐导体，位于所述模块基板上并与所述天线元件相邻且间隔开，所述调谐导体可操作以加载所述天线元件；以及
开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间，所述开关可操作以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压以控制所述天线元件的天线特性。
2.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
3.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述开关的状态可操作以操纵所述天线元件的极化方向。
4.根据权利要求1所述的射频模块，还包括被附接到所述模块基板并包括所述开关的半导体晶片。
5.根据权利要求1所述的射频模块，还包括沿所述天线元件的不同侧定位的至少两个调谐导体，所述至少两个调谐导体包括所述调谐导体。
6.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
7.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述模块基板是层压板，并且所述开关被集成在所述层压板的内层中。
8.根据权利要求1所述的射频模块，还包括由所述调谐导体加载的两个或多个天线元件，所述两个或多个天线元件包括所述天线元件。
9.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述开关可操作以在第一状态下用所述地电压操纵所述调谐导体，并且并在第二状态下使所述调谐导体电浮置。
10.根据权利要求1所述的射频模块，其中所述天线元件是贴片天线、偶极天线、陶瓷谐振器、冲压金属天线或激光直接成型天线。
11.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述天线元件包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片。
12.根据权利要求11所述的射频模块，其中，所述调谐导体包括从所述模块基板的表面延伸的至少一个翅片。
13.根据权利要求1所述的射频模块，其中，所述天线元件形成在包封上方。
14.一种用于在无线网络中运行的通信设备，所述通信设备包括：
天线元件；
收发器，被配置为控制与所述天线元件相关联的无线通信；
调谐导体，与所述天线元件相邻且间隔开，所述调谐导体可操作以加载所述天线元件；以及
开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间，所述开关可操作以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压以控制所述天线元件的天线特性。
15.根据权利要求14所述的通信设备，其中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
16.根据权利要求14所述的通信设备，其中，所述开关的状态可操作以操纵所述天线元件的极化方向。
17.根据权利要求14所述的通信设备，其中，所述天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
18.一种用于蜂窝网络的基站，所述基站包括：
电路板；
天线元件，形成在所述电路板上；
调谐导体，形成在所述电路板上并与所述天线元件相邻且间隔开，所述调谐导体可操作以加载天线元件；以及
开关，电连接在所述调谐导体和地电压之间，所述开关可操作以选择性地将所述调谐导体连接到所述地电压以控制所述天线元件的天线特性。
19.根据权利要求18所述的基站，其中，所述天线元件包括信号馈送装置和接地馈送装置，所述射频模块还包括接地开关，所述接地开关可操作以选择性地将所述接地馈送装置连接到所述地电压。
20.根据权利要求18所述的基站，其中，所述开关的状态可操作以调谐所述天线元件的带宽。
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