CN110224223B - 天线设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种天线设备，所述天线设备包括：多个贴片天线，以N×1的阵列布置；多个第一馈电过孔、多个第二馈电过孔、多个第三馈电过孔和多个第四馈电过孔，分别连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向偏移的点，并且第一相位的第一RF信号穿过所述多个第一馈电过孔和所述多个第二馈电过孔，第二相位的第二RF信号穿过所述多个第三馈电过孔和所述多个第四馈电过孔；并且其中，在所述第一方向上的点和所述第二方向上的点之间的线相对于所述多个贴片天线的阵列的方向是倾斜的，并且，在所述第三方向上的点和所述第四方向上的点之间的线相对于所述阵列的方向是倾斜的。

Description

天线设备
本申请要求于2018年3月2日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0025269号韩国专利申请和2018年6月25日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0072739号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种天线设备。
背景技术
移动通信的数据流量正迅速增长，并且正在进行技术开发以支持在无线网络中的实时增长的数据的传输。例如，基于物联网(IoT)的数据、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与SNS结合的实时VR/AR、自主导航、诸如同步视窗(Sync View，使用超小型相机的用户的实时视频传输)的应用的内容需要支持大量数据的发送和接收的通信(例如，5G通信、毫米波(mmWave)通信等)。
近来，正在对包括第5代(5G)通信的mmWave通信以及平稳地实现这样的通信的天线设备的商业化/标准化进行研究。
由于高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)中的射频(RF)信号在传输过程中容易被吸收并导致损耗，因此导致通信的质量可能急剧下降。因此，用于高频带中的通信的天线可能需要与传统天线技术的方法不同的方法，并且单独方法可需要进一步的专门技术，诸如，用于确保天线增益、集成天线和RFIC以及确保有效全向辐射功率(EIRP)的单独功率放大器等。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的所选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据一方面，公开了一种天线设备，所述天线设备包括：多个贴片天线，以N×1的阵列布置；多个第一馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第一方向偏移的点，并且第一相位的RF信号穿过所述多个第一馈电过孔；多个第二馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第二方向偏移的点，并且所述第一相位的RF信号穿过所述多个第二馈电过孔；多个第三馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第三方向偏移的点，并且与所述第一相位不同的第二相位的RF信号穿过所述多个第三馈电过孔；以及多个第四馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第四方向偏移的点，并且所述第二相位的RF信号穿过所述多个第四馈电过孔，其中，在所述第一方向上的点和所述第二方向上的点之间延伸的线相对于所述多个贴片天线的阵列的方向是倾斜的，并且在所述第三方向上的点和所述第四方向上的点之间延伸的线相对于所述多个贴片天线的所述阵列的方向是倾斜的。
所述多个贴片天线的发送RF信号可从所述多个第一馈电过孔至所述多个第四馈电过孔传输，并且所述多个贴片天线的接收RF信号被传输到所述多个第一馈电过孔至所述多个第四馈电过孔。
所述第二相位与所述第一相位可相差180度。
所述多个贴片天线中的每个可以是四边形的，并且所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向可以是从所述四边形的中心朝向所述四边形的不同边的方向。
所述多个贴片天线中的至少一个可包括：多个第一槽，所述第一馈电过孔的所述点位于所述多个第一槽之间；多个第二槽，所述第二馈电过孔的所述点位于所述多个第二槽之间；多个第三槽，所述第三馈电过孔的所述点位于所述多个第三槽之间；以及多个第四槽，所述第四馈电过孔的所述点位于所述多个第四槽之间。
所述天线设备可包括与所述多个贴片天线分开并且以另一N×1的阵列布置的多个上耦合贴片。
所述天线设备可包括：多个布线过孔，具有电连接到IC的一端；多个第一分支图案，分别具有电连接到所述多个布线过孔的一端，并且被配置为将所述第一相位的Rf信号分支以传输到所述多个第一馈电过孔和所述多个第二馈电过孔；以及多个第二分支图案，分别具有电连接到所述多个布线过孔的一端，并且被配置为将所述第二相位的RF信号分支以传输到所述多个第三馈电过孔和所述多个第四馈电过孔。
所述多个第二分支图案中的每个可具有与所述多个第一分支图案中的每个的电长度不同的电长度。
所述天线设备可包括：多个第一馈线，分别具有电连接到所述第一馈电过孔、所述第二馈电过孔、所述第三馈电过孔和所述第四馈电过孔的一端；多个第一布线过孔，分别具有电连接到所述多个第一馈线的一端；以及IC，电连接到所述多个第一布线过孔的另一端。
所述天线设备可包括：多个第二布线过孔，具有电连接到所述IC的一端；多个第二馈线，分别具有电连接到所述多个第二布线过孔的一端；以及多个端射天线，分别电连接到所述多个第二馈线中的一个或两个。
所述天线设备可包括：接地层，设置在所述多个第一馈线的位置的上方和下方，并且其中，所述多个第一馈线和所述多个第二馈线可以设置在相同的高度上。
所述多个第一馈线的数量可以是4N，所述多个第二馈线的数量可以是M，其中，M可大于N且小于2N。
N可以是3的倍数，所述多个端射天线的数量可以是N，M可以是四的倍数。
所述多个端射天线可以以另一N×1的阵列与所述多个贴片天线平行布置，并且所述多个端射天线中的电连接到所述多个第二馈线中的两个第二馈线的端射天线可比仅电连接到所述多个第二馈线中的一个第二馈线的端射天线更紧密居中。
所述天线设备可包括设置在所述多个第一馈线的位置的上方或下方的位置处的接地层，并且其中，所述多个端射天线中的仅电连接到所述多个第二馈线中的一个第二馈线的端射天线可电连接到所述接地层。
在所述第一方向上的所述点和所述第三方向上的所述点之间延伸的线可与所述多个贴片天线的阵列的方向平行，并且在所述第二方向上的所述点和所述第四方向上的所述点之间延伸的线可与所述多个贴片天线的阵列的方向垂直。
所述第一馈电过孔、所述第二馈电过孔、所述第三馈电过孔和所述第四馈电过孔可被设置为大体上与所述四边形的边相邻。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出天线设备的示例的示图。
图2是示出天线设备的馈电过孔的连接点的示例的示图。
图3A是示出天线设备的第一相位的RF信号的发送和接收的示例的示图。
图3B是示出天线设备的第二相位的RF信号的发送和接收的示例的示图。
图4A是示出天线设备的贴片天线的示例的示图。
图4B是示出天线设备的端射天线的变型的示例的示图。
图4C是示出其中从天线设备省略了端射天线的结构的示例的示图。
图4D是示出在天线设备中的设置在贴片天线中的槽的示例的示图。
图5A是示出天线设备的示例的示图。
图5B是示出天线设备的示例的示图。
图6A是示出天线设备的馈线的示例的示图。
图6B是示出天线设备的分支图案的示例的示图。
图7A和图7B是示出天线设备的IC外周结构的示例的示图。
图8A和图8B是示出电子装置中的天线设备的布置的示例的示图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可对在此描述的操作的顺序做出在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者它们之间可存在一个或更多个其它元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，它们之间可不存在其它元件。
在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。
关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意为存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”、“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“在……上方”、“上面”、“在……下方”、和“下面”的空间相关术语来描述如附图中示出的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为在另一元件“上方”或“上面”的元件随后将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此，术语“在……上方”根据装置的空间方位包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。装置还可以以其它方式被定位(例如，旋转90度或者在其它方位)，并且将相应地解释这里使用的空间相关术语。
由于制造技术和/或公差，可能发生附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的具体形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可以按照在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他构造也是可行的。
图1是示出天线设备的示例的示图。
参照图1，天线设备可包括多个贴片天线110a、多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a以及多个第四馈电过孔124a。
多个贴片天线110a可以以N×1的结构布置。在示例中，N可以是2或更大的自然数。例如，多个贴片天线110a可具有在阵列方向上布置成一行的结构。
多个第一馈电过孔121a可被配置为连接到从多个贴片天线110a中的每个的中心沿第一方向转移或偏移的点，并且被配置为供第一相位(相位1)的射频(RF)信号穿过。
多个第二馈电过孔122a可被配置为连接到从多个贴片天线110a中的每个的中心沿第二方向转移或偏移的点，并且被配置为供第一相位(相位1)的RF信号穿过。
多个第三馈电过孔123a可被配置为连接到从多个贴片天线110a中的每个的中心沿第三方向转移或偏移的点，并且被配置为供与第一相位(相位1)不同的第二相位(相位2)的RF信号穿过。
多个第四馈电过孔124a可被配置为连接到从多个贴片天线110a中的每个的中心沿第四方向转移或偏移的点，并且被配置为供第二相位(相位2)的RF信号穿过。
在示例中，第一方向、第二方向、第三方向和第四方向是从多个贴片天线中的每个的中心延伸出的不同的方向。
在示例中，第一相位(相位1)的RF信号在发送时从全部多个第一馈电过孔121a和全部多个第二馈电过孔122a传输到多个贴片天线110a。第二相位(相位2)的RF信号在发送时可从全部多个第三馈电过孔123a和全部多个第四馈电过孔124a传输到多个贴片天线110a。
类似地，第一相位(相位1)的RF信号可从多个贴片天线110a传输到全部多个第一馈电过孔121a和全部多个第二馈电过孔122a。第二相位(相位2)的RF信号可从多个贴片天线110a传输到全部多个第三馈电过孔123a和全部多个第四馈电过孔124a。
在示例中，第一相位(相位1)和第二相位(相位2)可彼此相差约180度。例如，第一相位(相位1)的RF信号可以以水平极化波的形式穿过多个贴片天线110a，并且第二相位(相位2)的RF信号可以以垂直极化波的形式穿过多个贴片天线110a。
因此，第一相位(相位1)的RF信号和第二相位(相位2)的RF信号不会引起相对于彼此的相消干扰。天线设备可一起发送和接收第一相位(相位1)的RF信号和第二相位(相位2)的RF信号，因此天线设备可具有高的发送/接收比。
多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a可分别电连接到多个贴片天线110a中的相应的贴片天线110a。由于天线设备具有高的发送/接收比，因此IC可远程发送和接收大量数据。
当第一相位(相位1)的RF信号和第二相位(相位2)的RF信号穿过多个贴片天线110a中时，表面电流可从多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a在多个贴片天线110a中的连接位置流动。
在示例中，表面电流以与相应的馈电过孔从贴片天线110a的中心偏移的方向相反地流动。例如，由于多个第一馈电过孔121a的RF信号传输引起的第一表面电流可沿与第一方向相反的方向流动。由于多个第二馈电过孔122a的RF信号传输引起的第二表面电流可沿与第二方向相反的方向流动。由于多个第三馈电过孔123a的RF信号传输引起的第三表面电流可沿与第三方向相反的方向流动。由于多个第四馈电过孔124a的RF信号传输引起的第四表面电流可沿与第四方向相反的方向流动。
在这种情况下，在多个贴片天线110a中的一个贴片天线中流动的表面电流可电磁地影响相邻的贴片天线。在示例中，天线设备可具有使在多个贴片天线110a中流动的表面电流对相邻贴片天线的电磁干扰减小的结构。
在示例中，由于多个第一馈电过孔121a的RF信号传输引起的第一表面电流与由于多个第二馈电过孔122a的RF信号传输引起的第二表面电流可彼此叠加。由于多个第三馈电过孔123a的RF信号传输引起的第三表面电流与由于多个第四馈电过孔124a的RF信号传输引起的第四表面电流可彼此叠加。
在示例中，由于第一表面电流和第二表面电流的叠加引起的电流可沿与第一方向和第二方向之间的方向相反的方向流动，并且由于第三表面电流和第四表面电流的叠加引起的电流可沿与第三方向和第四方向之间的方向相反的方向流动。例如，当多个贴片天线110a是四边形时，第一方向、第二方向、第三方向和第四方向可以是从四边形的中心面向各个边的方向。并且，多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a被分别设置为大体上与四边形的边相邻。
例如，相对于多个贴片天线110a的阵列方向，第一方向和第二方向之间的方向可以是倾斜的，并且相对于多个贴片天线110a的阵列方向，第三方向和第四方向之间的方向可以是倾斜的。
因此，天线设备可具有相对高的两个或更多个相位的RF信号的发送/接收比，并且可通过每个贴片天线使用四个或更多个馈电过孔来相对地降低电磁干扰。随着多个贴片天线之间的电磁干扰变小，多个贴片天线可彼此更靠近地布置。因此，天线设备可具有减小的尺寸，同时确保改善的天线性能(例如，发送/接收比)。
图2是示出天线设备的馈电过孔的连接点的示例的示图。
参照图2，天线设备可包括多个贴片天线110a、多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a、多个第四馈电过孔124a、多个端射天线160a以及多个第二馈线171a中的至少一部分。
多个贴片天线110a可被配置为远程接收RF信号，并且将RF信号传输到多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a或者从多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a接收RF信号，并且远程发送RF信号。例如，多个贴片天线110a中的每个可具有两个圆形形状或多边形形状的表面的贴片天线的结构。多个贴片天线110a中的每个的两个表面可用作导体与非导体之间的RF信号穿过的边界。多个贴片天线110a可基于内在因素(诸如，形状、尺寸、高度以及绝缘层的介电常数)具有固有频带(例如，28GHz)。
在示例中，多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a可将从多个贴片天线110a接收到的RF信号传输到IC 300a，并且可将从IC 300a接收到的RF信号传输到多个贴片天线110a。
在示例中，多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a可被放置为分别与多个贴片天线110a的边缘相邻。例如，第一馈电过孔121a可位于九(9)点钟侧边缘处，第二馈电过孔122a可位于六(6)点钟侧边缘处，第三馈电过孔123a可位于三(3)点钟侧边缘处，并且第四馈电过孔124a可位于十二(12)点钟侧边缘处。因此，可进一步改善第一相位RF信号和第二相位RF信号之间的隔离程度。
在示例中，多个第一馈电过孔121a和多个第三馈电过孔123a可关于多个贴片天线110a的中心对称，并且多个第二馈电过孔122a和多个第四馈电过孔124a可关于多个贴片天线110a的中心对称。因此，可进一步改善第一相位RF信号和第二相位RF信号之间的隔离程度。
在示例中，使多个第一馈电过孔121a和多个第三馈电过孔123a连接的线的方向可与多个贴片天线110a的阵列方向相同，并且使多个第二馈电过孔122a和多个第四馈电过孔124a连接的线的方向可与多个贴片天线110a的阵列方向垂直。结果，可进一步降低由多个贴片天线110a中流动的表面电流施加在相邻贴片天线上的电磁干扰。
在示例中，多个端射天线160a可被设置为与多个贴片天线110a在与多个贴片天线110a的阵列方向垂直的方向上分开。多个端射天线160a可在与多个贴片天线110a的发送和接收RF信号的方向垂直的方向上发送和接收RF信号。因此，天线设备可全方向地发送和接收RF信号。
例如，多个端射天线160a中的每个可由偶极天线、单极天线、折叠偶极天线实现，但不限于此。
在示例中，多个端射天线160a中的部分端射天线可具有两个第二馈线171a，并且多个端射天线160a的剩余部分端射天线可具有一个第二馈线171a。
因此，第一馈电过孔121a、第二馈电过孔122a、第三馈电过孔123a和第四馈电过孔124a以及多个第二馈线171a的总的数量可相对减少，从而有助于减小天线设备的尺寸。
例如，比较天线设备的馈电路径的总的数量(即，16)可与以上公开的天线设备的情况下的馈电路径的总的数量(即，16)相同，在比较天线设备中：多个贴片天线110a的数量是四，多个贴片天线110a中的每个不包括第三馈电过孔123a和第四馈电过孔124a，并且多个端射天线160a的数量是四且多个端射天线160a中的每个具有两个第二馈线171a；在以上公开的天线设备中：贴片天线110a的数量是三，多个贴片天线110a中的每个包括第一馈电过孔121a、第二馈电过孔122a、第三馈电过孔123a和第四馈电过孔124a，多个端射天线160a的数量是三，并且第二馈线171a的数量是四。
所述天线设备可比其他比较示例具有更改善的增益。因此，所述天线设备可在不增加馈电路径的总的数量的情况下具有改善的天线性能。
当进行概括时，多个馈电过孔的数量可以是4N，并且多个第二馈线的数量可以是M。在这种情况下，M可大于N，但小于2N。因此，天线设备可在不增加馈电路径的总的数量的情况下具有改善的天线性能。
通常，N可以是三的倍数，多个端射天线160a的数量可以是N，并且M可以是四的倍数。因此，天线设备可在不增加馈电路径的总的数量的情况下具有改善的天线性能。
同时，多个端射天线160a可以以N×1的结构与多个贴片天线110a平行布置。多个端射天线160a中的电连接到多个第二馈线171a中的两个的端射天线可被分布为比仅电连接到多个第二馈线171a中的一个的端射天线更紧密地居中。因此，多个端射天线160a可抑制天线性能的劣化，同时减少馈电路径的数量。
IC 300a可通过相位控制分别生成第一相位的RF信号以及第二相位的RF信号。在示例中，天线设备可使用具有不同电长度的多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a实现第一相位的RF信号和第二相位的RF信号，而不是使用IC 300a的相位控制。
图3A是示出天线设备的第一相位的RF信号的发送和接收的示例的示图。
参照图3A，当发送和接收第一相位的RF信号时，天线设备可形成从多个第一馈电过孔121a沿三(3)点钟方向流动的第一表面电流I1-1以及从多个第二馈电过孔122a沿十二(12)点钟方向流动的第二表面电流I1-2。
可通过第一表面电流I1-1和第二表面电流I1-2的叠加提供第一叠加表面电流I1。第一叠加表面电流I1可相对于多个贴片天线110a的阵列方向倾斜。
图3B是示出天线设备的第二相位的RF信号的发送和接收的示例的示图。
参照图3B，当发送和接收第二相位的RF信号时，天线设备可形成从多个第三馈电过孔123a沿九(9)点钟方向流动的第三表面电流I2-1以及从多个第四馈电过孔124a沿六(6)点钟方向流动的第四表面电流I2-2。
可通过第三表面电流I2-1和第四表面电流I2-2的叠加提供第二叠加表面电流I2。第二叠加表面电流I2可相对于多个贴片天线110a的阵列方向倾斜。
图4A是示出天线设备的贴片天线的示例的示图。
参照图4A，包括在天线设备中的多个贴片天线110b中的每个是圆形的。图4B是示出天线设备的端射天线的变型的示例的示图。
参照图4B，天线设备可包括与多个贴片天线110a之间的空间在十二(12)点钟方向上分开一定距离的多个端射天线160a，并且多个端射天线160a中的每个可具有多个第二馈线171b。在这种情况下，在图2中示出的天线设备的馈电路径的总的数量(即，16)和在图4B中示出的天线设备的馈电路径的总的数量(即，16)可彼此相同。
图4C是示出其中从天线设备省略了端射天线的结构的示例的示图。
参照图4C，在不包括端射天线的情况下，天线设备可增加多个贴片天线110a的数量。在这种情况下，在图2中示出的天线设备的馈电路径的总的数量(即，16)和在图4C中示出的天线设备的馈电路径的总的数量(即，16)可彼此相同。
图4D是示出天线设备中的设置在贴片天线中的槽(slot)示例的示图。
参照图4D，多个贴片天线110c可包括第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2，第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2被设置为使得多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a中的每个的连接点位于其相应槽之间。
具体地，如图4D所示，第一槽S1和S2成对地设置在多个第一馈电过孔121a中的每个第一馈电过孔121a的两侧，第二槽S1和S2成对地设置在多个第二馈电过孔122a中的每个第二馈电过孔122a的两侧，第三槽S1和S2成对地设置在多个第三馈电过孔123a中的每个第三馈电过孔123a的两侧，第四槽S1和S2成对地设置在多个第四馈电过孔124a中的每个第四馈电过孔124a的两侧。此外，第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2是分别从贴片天线110c的分别与第一馈电过孔121a、第二馈电过孔122a、第三馈电过孔123a和、第四馈电过孔124a的连接点相邻的侧边向内凹进的狭缝，并且第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2的延伸方向(即，槽S1和S2的长度方向)与连接相对应的馈电过孔的连接点与贴片天线110的中心的线平行。
因此，多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a可具有根据多个第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2的电容。电容可与第一馈电过孔121a、第二馈电过孔122a、第三馈电过孔123a和第四馈电过孔124a的电感一起形成匹配电路。电容越大，电感越小。因此，第一槽S1和S2、第二槽S1和S2、第三槽S1和S2以及第四槽S1和S2可相对地减小馈电过孔的长度。
多个第一槽S1和S2、多个第二槽S1和S2、多个第三槽S1和S2以及多个第四槽S1和S2还可分别使第一表面电流的方向、第二表面电流的方向、第三表面电流的方向和第四表面电流的方向集中。因此，多个贴片天线110c还可相对地降低对相邻贴片天线的电磁干扰。
图5A是示出天线设备的示例的示图。
参照图5A，天线设备可包括在Z方向上与多个贴片天线110a分开并且以N×1的结构布置的多个上耦合贴片115a。多个上耦合贴片115a可电磁耦合到多个贴片天线110a以改善多个贴片天线110a的增益或带宽。
此外，天线设备还可包括布线层220a，布线层220a包括多个馈线210a。多个馈线210a可使多个贴片天线110a或多个端射天线160a分别电连接到IC300a。在示例中，多个布线过孔230a可被布置为使多个馈线210a和IC 300a电连接。
图5B是示出天线设备的示例的示图。
参照图5B，天线设备可包括设置在多个贴片天线110a下方且具有供多个馈电过孔穿过的通孔的第一接地层221a。第一接地层221a可充当用于多个贴片天线110a的反射器。
布线层220a可设置在比第一接地层221a的位置低的位置处。因此，第一接地层221a可以是多个贴片天线110a和布线层220a之间的电磁屏蔽件。
第二接地层222a可设置在比布线层220a的位置低的位置处，并且可具有供多个布线过孔230a穿过的通孔。第二接地层222a可以是布线层220a和IC 300a之间的电磁屏蔽件。
IC 300a可设置在比第二接地层222a的位置低的位置处，并且可电连接到布线过孔230a。
无源组件350a和子基板250可设置在比第二接地层222a的位置低的位置，并且可电连接到IC 300a。
图6A是示出天线设备的馈线的示例的示图。
参照图6A，布线层220a可包括多个第一馈线211a和多个第二馈线212a。多个第一馈线211a可使多个第一馈电过孔121a、多个第二馈电过孔122a、多个第三馈电过孔123a和多个第四馈电过孔124a电连接到多个第一布线过孔231a。多个第二馈线212a可使多个端射天线161a、162a和163a电连接到多个第二布线过孔232a。多个第一馈线211a和多个第二馈线212a可在相同高度上，但不限于此。
仅电连接到多个第二馈线212a中的一个的端射天线162a和163a可电连接到布线层220a。布线层220a可电连接到第一接地层和/或第二接地层。
图6B是示出天线设备的分支图案的示例的示图。
参照图6B，在图6A中示出的多个第一馈线可实现为多个第一分支图案216a和多个第二分支图案217a。例如，布线层220b可包括多个第一分支图案216a和多个第二分支图案217a。
多个第一分支图案216a的一端可电连接到多个第一布线过孔231a，并且可将第一相位的RF信号分支以分别传输到多个第一馈电过孔121b和多个第二馈电过孔122b。例如，从多个第一分支图案216a中的每个的分支点到多个第一馈电过孔121b的电长度可与从多个第一分支图案216a中的每个的分支点到多个第二馈电过孔122b的电长度相等。因此，穿过多个第一馈电过孔121b的RF信号的相位和穿过多个第二馈电过孔122b的RF信号的相位可彼此相同。
多个第二分支图案217a的一端可电连接到多个第一馈电过孔231a，并且可将第二相位的RF信号分支以分别传输到多个第三馈电过孔123b和多个第四馈电过孔124b。例如，从多个第二分支图案217a中的每个的分支点到多个第三馈电过孔123b的电长度可与从多个第二分支图案217a中的每个的分支点到多个第四馈电过孔124b的电长度相等。因此，穿过多个第三馈电过孔123b的RF信号的相位和穿过多个第四馈电过孔124b的RF信号的相位可彼此相同。
此外，根据设计，多个第二分支图案217a中的每个的电长度(例如，RF信号的波长的0.5倍)可与多个第一分支图案216a中的每个的电长度不同。因此，可在没有IC的相位转换的情况下实现第一相位的RF信号和第二相位的RF信号。
图7A和图7B是示出天线设备的IC外围结构的示例的示图。
参照图7A，天线设备可包括连接构件200、IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和子基板410中的至少一部分。
连接构件200可包括以上参照图5A和图5B描述的第一接地层、布线层、第二接地层中的至少一部分和IC接地层。
IC 310可与以上描述的IC相同，并且可设置在比连接构件200的位置低的位置处。IC 310可电连接到连接构件200的布线以发送或接收RF信号，并且可电连接到连接构件200的接地层以接地。例如，IC 310可执行诸如频率转换、放大、滤波、相位控制和电力生成的功能，以产生转换信号。
粘合构件320可将IC 310和连接构件200彼此粘合。
电连接结构330可使IC 310和连接构件200电连接。例如，电连接结构330可具有诸如锡球、引脚、焊盘和垫的结构。电连接结构330可具有比连接构件200的布线和接地层的熔点低的熔点，使得可通过工艺使用低熔点使IC 310和连接构件200电连接。
包封剂340可以是诸如以光可成像包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)和环氧塑封料(EMC)的材料。包封剂340可包封IC 310的至少一部分，并且可改善IC 310的散热性能和防震性能。
无源组件350可设置在连接构件200的下表面上，并且可通过电连接结构330电连接到连接构件200的布线层和/或接地层。例如，无源组件350可包括电容器(例如，多层陶瓷电容器(MLCC))、电感器或片式电阻器中的至少一部分。
子基板410可设置在比连接构件200的位置低的位置处，并且可电连接到连接构件200以从外部接收中频(IF)信号或基带信号并将该信号发送到IC 310，或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将接收到的信号发送到外部。在这种情况下，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz和60GHz)可高于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz和10GHz)。
例如，子基板410可将IF信号或基带信号发送到IC 310，或可通过可包括在连接构件200的IC接地层中的布线从IC 310接收IF信号或基带信号。由于连接构件200的第二接地层设置在IC接地层和布线之间，因此IF信号或基带信号以及RF信号可在天线设备中电隔离。
参照图7B，天线设备可包括屏蔽构件360、连接器420和片式天线430中的一部分。
屏蔽构件360可设置在比连接构件200的位置低的位置处，并且可被设置为将IC310限制为与连接构件200相关联。例如，屏蔽构件360可被布置为将IC 310和无源组件350一起覆盖(例如，共形屏蔽)或分别覆盖IC 310和无源组件350(例如，隔室屏蔽)。例如，屏蔽构件360可具有一个表面敞开的六面体形状，并且可通过与连接构件200结合具有六面体的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电率的材料(例如，诸如铜)形成以具有浅的趋肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地层。因此，屏蔽构件360可减小IC 310和无源组件350可接收到的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆、柔性PCB)的连接结构，连接器420可电连接到连接构件200的IC接地层，并且可充当与以上描述的子基板类似的角色。例如，连接器420可被提供来自于电缆的IF信号、基带信号和/或电力，或者可向电缆提供IF信号和/或基带信号。
片式天线430可发送或接收RF信号以辅助天线设备。例如，片式天线430可包括具有比绝缘层的介电常数大的介电常数的介电块以及设置在介电块的两个表面上的多个电极。多个电极中的一个电极可电连接到连接构件200的布线，并且多个电极中的另一电极可电连接到连接构件200的接地层。
图8A和图8B是示出电子装置中的天线设备的布置的示例的示图。
参照图8A，天线设备100a设置在电子装置500a中。天线设备100a设置在电子装置500a的电子装置基板440a上，并且从电子装置500a的中心沿十二(12)点钟方向偏移。
电子装置500a和图8B的电子装置500b可以是智能电话、个人数字助理、数码摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、膝上型电脑、上网本、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于此。
可在电子装置基板440a上进一步设置通信模块430a和第二IC 420a。通信模块430a可包括以下芯片中的至少一部分：存储器芯片，例如，诸如易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)和闪存；应用处理器芯片，例如，诸如中央处理单元(例如，CPU)、图形处理单元(例如，GPU)、数字信号处理器、密码处理器、微处理器和微控制器；逻辑芯片，例如，诸如模拟数字转换器以及用于执行数字信号处理的专用集成电路(ASIC)。
第二IC 420a可执行模数转换、对于模拟信号的放大、滤波以及频率转换以生成基带信号。从第二IC 420a输入/输出的基带信号可通过同轴电缆410a传输到天线设备。
例如，基带信号可通过电连接结构、芯过孔和布线层传输到IC。IC可将基带信号转换为毫米波(mmWave)带中的RF信号。
参照图8B，多个天线设备100b设置在电子装置500b的电子装置基板440b上。多个天线设备100b从电子装置500b的中心分别沿十二(12)点钟方向和六(6)点钟方向偏移。可在电子装置基板440b上进一步设置通信模块430b和第二IC 420b。通信模块430b和/或第二IC 420b可通过同轴电缆410b电连接到天线设备。
在示例中，贴片天线、馈电过孔、布线过孔、端射天线、上耦合贴片、馈线和接地层可包括诸如导电材料(诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)及其合金)的金属材料，并且可根据镀覆方法(例如，诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成、加成、半加成工艺(SAP)和改进的半加成工艺(MSAP))形成。
绝缘层可利用诸如FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂，或诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂，或与无机填料一起浸在诸如玻璃纤维、玻璃布和玻璃织物的芯材料中的树脂(例如，半固化片、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、光可成像介电质(PID)树脂、覆铜层压板(CCL)和玻璃或陶瓷基绝缘材料)实现。绝缘层可填充天线设备中的其上未设置贴片天线、馈电过孔、布线过孔、端射天线、上耦合贴片、馈线和接地层的位置中的至少一部分。
另一方面，本说明书公开的RF信号可具有根据以下协议的格式：诸如，Wi-Fi(IEEE802.11族)、WiMAX(IEEE 802.16族)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPS、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、3G、4G、5G以及任何其它无线和有线协议。
尽管公开了天线设备的一些示例，但是本公开不限于公开的示例，在理解本申请的公开内容之后，可进行各种变型和改变。
天线设备使用两个或更多个相位的RF信号以及每个贴片天线的四个或更多个馈电过孔，以使多个贴片天线之间的电磁干扰最小化并且具有高的发送/接收比。随着多个贴片天线之间的电磁干扰变小，多个贴片天线可彼此更加靠近地布置。因此，天线设备可具有减小的尺寸同时确保改善的天线性能。
由于在此公开的天线设备可具有更加改善的天线性能(例如，增益)而不会增大馈电路径的数量，因此，相对于尺寸而言，所述天线设备可具有改善的天线性能。
在此公开的天线设备能够改善天线性能(例如，诸如发送/接收比、增益、带宽、方向性)并且具有有利于小型化的结构。
尽管本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的意义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其它示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其它组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可以获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (17)

1.一种天线设备，所述天线设备包括：
多个贴片天线，以N×1的阵列布置；
多个第一馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第一方向偏移的点，并且第一相位的射频信号穿过所述多个第一馈电过孔；
多个第二馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第二方向偏移的点，并且所述第一相位的射频信号穿过所述多个第二馈电过孔；
多个第三馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第三方向偏移的点，并且与所述第一相位不同的第二相位的射频信号穿过所述多个第三馈电过孔；
多个第四馈电过孔，连接到从所述多个贴片天线中的每个的中心沿第四方向偏移的点，并且所述第二相位的射频信号穿过所述多个第四馈电过孔；以及
多个端射天线，在垂直于所述多个贴片天线的阵列方向的方向上与所述多个贴片天线分开，
其中，在所述第一方向上的所述点和所述第二方向上的所述点之间延伸的线相对于所述多个贴片天线的阵列的方向是倾斜的，并且，在所述第三方向上的所述点和所述第四方向上的所述点之间延伸的线相对于所述多个贴片天线的所述阵列的方向是倾斜的。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述多个贴片天线的发送射频信号从所述多个第一馈电过孔至所述多个第四馈电过孔传输，并且所述多个贴片天线的接收射频信号被传输到所述多个第一馈电过孔至所述多个第四馈电过孔。
3.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第二相位与所述第一相位相差180度。
4.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述多个贴片天线中的每个是四边形的，并且
所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向和所述第四方向是从所述四边形的中心朝向所述四边形的不同边的方向。
5.根据权利要求4所述的天线设备，
其中，所述多个贴片天线中的至少一个包括：
多个第一槽，所述第一馈电过孔的所述点位于所述多个第一槽之间；
多个第二槽，所述第二馈电过孔的所述点位于所述多个第二槽之间；
多个第三槽，所述第三馈电过孔的所述点位于所述多个第三槽之间；以及
多个第四槽，所述第四馈电过孔的所述点位于所述多个第四槽之间。
6.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括与所述多个贴片天线分开并且以另一N×1的阵列布置的多个上耦合贴片。
7.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括：
多个布线过孔，具有电连接到集成电路的一端；
多个第一分支图案，分别具有电连接到所述多个布线过孔的一端，并且被配置为将所述第一相位的射频信号分支以传输到所述多个第一馈电过孔和所述多个第二馈电过孔；以及
多个第二分支图案，分别具有电连接到所述多个布线过孔的一端，并且被配置为将所述第二相位的射频信号分支以传输到所述多个第三馈电过孔和所述多个第四馈电过孔。
8.根据权利要求7所述的天线设备，其中，所述多个第二分支图案中的每个具有与所述多个第一分支图案中的每个的电长度不同的电长度。
9.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括：
多个第一馈线，分别具有电连接到所述第一馈电过孔、所述第二馈电过孔、所述第三馈电过孔和所述第四馈电过孔的一端；
多个第一布线过孔，分别具有电连接到所述多个第一馈线的一端；以及
集成电路，电连接到所述多个第一布线过孔的另一端。
10.根据权利要求9所述的天线设备，所述天线设备还包括：
多个第二布线过孔，具有电连接到所述集成电路的一端；以及
多个第二馈线，分别具有电连接到所述多个第二布线过孔的一端，
其中，所述多个端射天线分别电连接到所述多个第二馈线中的一个或两个，
所述多个端射天线中的一部分为单馈电结构。
11.根据权利要求10所述的天线设备，所述天线设备还包括：
接地层，设置在所述多个第一馈线的位置的上方和下方，并且
其中，所述多个第一馈线和所述多个第二馈线设置在相同的高度上。
12.根据权利要求10所述的天线设备，
其中，所述多个第一馈线的数量是4N，
所述多个第二馈线的数量是M，
其中，M大于N且小于2N。
13.根据权利要求12所述的天线设备，
其中，N是3的倍数，
所述多个端射天线的数量是N，
M是四的倍数。
14.根据权利要求13所述的天线设备，其中，所述多个端射天线以另一N×1的阵列与所述多个贴片天线平行布置，并且
所述多个端射天线中的电连接到所述多个第二馈线中的两个第二馈线的端射天线比仅电连接到所述多个第二馈线中的一个第二馈线的端射天线更紧密居中。
15.根据权利要求12所述的天线设备，所述天线设备还包括设置在所述多个第一馈线的位置的上方或下方的位置处的接地层，并且
其中，所述多个端射天线中的仅电连接到所述多个第二馈线中的一个第二馈线的端射天线电连接到所述接地层。
16.根据权利要求1所述的天线设备，其中，在所述第一方向上的所述点和在所述第三方向上的所述点之间延伸的线与所述多个贴片天线的阵列的方向平行，并且在所述第二方向上的所述点和在所述第四方向上的所述点之间延伸的线与所述多个贴片天线的阵列的方向垂直，或者，
所述多个贴片天线中的每个是四边形的，四边形的边与所述阵列的所述方向彼此平行或彼此垂直。
17.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述第一馈电过孔、所述第二馈电过孔、所述第三馈电过孔和所述第四馈电过孔被设置为大体上与所述四边形的边相邻。
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