CN110364826A - 抵靠电介质层安装的电子设备天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“抵靠电介质层安装的电子设备天线阵列。”一种电子设备可设置有电介质覆盖层、电介质基板和电介质基板上的相控天线阵列，该相控天线阵列用于穿过电介质覆盖层传送毫米波信号。该阵列可包括抵靠电介质层安装的传导迹线。该传导迹线可形成相控天线阵列的贴片元件或寄生元件。电介质层可具有电介质常数和厚度，该电介质常数和厚度被选择成在阵列工作波长下形成阵列的四分之一波阻抗变换器。基板可包括横向地围绕阵列内每个天线的导电通孔栅栏。当以此方式构造时，可以最小化与相控天线阵列上的电介质层的存在相关联的信号衰减、相消干涉和表面波产生。

Description

抵靠电介质层安装的电子设备天线阵列
本专利申请要求2018年4月11日提交的美国专利申请第15/950,677号的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包括天线和用于支持无线通信的无线收发器。
可能需要支持毫米波和厘米波通信频带中的无线通信。毫米波通信(有时称为极高频(EHF)通信)和厘米波通信涉及频率约为10GHz-300GHz的通信。在这些频率下的操作可支持高带宽，但可能带来重大挑战。例如，由天线产生的毫米波通信信号的特征可在于在通过各种介质的信号在传播期间大量衰减和/或失真，并且可在介质界口处产生不需要的表面波。
因此，希望能够为电子设备提供改进的无线通信电路，诸如支持毫米和厘米波通信的通信电路。
发明内容
本发明公开了可提供有无线电路的电子设备。无线电路可包括一个或多个天线和收发器电路，诸如厘米和毫米波收发器电路(例如，以大于10GHz的频率发送和接收天线信号的电路)。天线可布置成相控天线阵列。
电子设备可包括具有电介质覆盖层的外壳。相控天线阵列可形成在电介质基板上，并且可包括在基板表面处的传导迹线。传导迹线可形成用于相控天线阵列中天线的天线谐振元件或寄生元件。基板的表面可抵靠电介质覆盖层的内表面安装(例如，使用粘合剂层)。电介质覆盖层可具有电介质常数和厚度，选择该电介质常数和厚度使得电介质覆盖层在相控天线阵列的工作波长下形成用于相控天线阵列的四分之一波长阻抗变换器。当以此方式构造时，可最小化电介质覆盖层内和下方的信号衰减和相消干涉。相控天线阵列可穿过电介质覆盖层传送射频信号，并且在相控天线阵列的视场内的所有角度上具有令人满意的天线增益。
基板可包括导电通孔栅栏，其横向围绕相控天线阵列内的每个天线。基板中的导电通孔栅栏和接地迹线可为相控天线阵列中的每个天线限定导电腔。导电腔可用于提高相控天线阵列的天线增益(例如，以缓解电介质覆盖层内的信号衰减)。导电通孔栅栏可布置成横跨基板的横向区域的单元格图案。单元格可布置或平铺成与设备内的空间需求相适应，以及可布置或平铺成缓解在离相控天线阵列相对较远的点处的表面波传播。如果需要，相控天线阵列可以包括不同形状的天线和单元格，以覆盖不同的频率。
附图说明
图1为根据实施方案的例示性电子设备的透视图。
图2为根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。
图3为根据实施方案的使用控制电路可进行调节来引导信号束的例示性相控天线阵列的图表。
图4为根据实施方案的例示性无线通信电路的示意图。
图5为根据实施方案的具有寄生元件的例示性贴片天线的透视图。
图6为根据实施方案在前表面和后表面处具有电介质覆盖层的例示性电子设备的侧视图。
图7为根据实施方案可抵靠电子设备中的电介质覆盖层进行安装的例示性相控天线阵列的横截面侧视图。
图8为根据实施方案抵靠图7所示类型的电介质覆盖层进行安装的例示性相控天线阵列的传输线模型。
图9为根据实施方案具有天线单元格的重复图案的例示性相控天线阵列的俯视图。
图10为根据实施方案具有五个边缘(侧面)的例示性天线单元格的俯视图。
图11为根据实施方案具有六边形形状的例示性天线单元格的俯视图。
图12为根据实施方案具有用于覆盖不同频率的不同天线单元格的例示性相控天线阵列的俯视图。
图13为根据实施方案具有用于覆盖不同频率的两个不同天线的例示性天线单元格的俯视图。
图14为根据实施方案与图6-图13所示类型的相控天线阵列相关联的例示性天线辐射图案的示意图。
具体实施方式
电子设备(诸如图1的电子设备10)可包括无线电路。该无线电路可包括一个或多个天线。天线可包括用于处理毫米波和厘米波通信的相控天线阵列。毫米波通信(其有时被称为极高频(EHF)通信)涉及60GHz或约30GHz和300GHz之间的其他频率下的信号。厘米波通信涉及频率介于约10GHz和30GHz之间的信号。虽然使用的毫米波通信可在本文描述为实例，但是可类似地使用厘米波通信、EHF通信或任何其他类型的通信。如果需要，电子设备还可包括无线通信电路，用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、本地无线区域网络信号、近场通信、基于光的无线通信或其他无线通信。
电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可为膝上型计算机、平板计算机、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩戴或微型设备)，手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器或其他小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、台式计算机、集成有计算机或其他处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、无线接入点、无线基站、结合至信息亭、建筑物或车辆的电子设备，或者其他合适的电子装置。
设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部件可由电介质或其他低导电率材料(例如玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
如果需要，设备10可具有显示器，诸如显示器6。显示器6可被安装在设备10的正面上。显示器6可为结合电容式触摸电极或者可能对触摸不敏感的触摸屏。外壳12的背面(即，设备10的与设备10的正面相对的面)可具有基本平坦的外壳壁，诸如后部外壳壁12R(例如，平面外壳壁)。后部外壳壁12R可具有完全穿过后部外壳壁的隙缝，并且因此将外壳12的部分彼此分开。后部外壳壁12R可包括导电部分和/或介电部分。如果需要，后部外壳壁12R可包括由薄层或电介质涂层(诸如玻璃、塑料、蓝宝石或陶瓷)覆盖的平面金属层。外壳12也可具有不完全穿过外壳12的浅槽。上述狭槽或槽可被填充有塑料或其他电介质。如果需要，可通过内部导电结构(例如，桥接狭槽的金属片或其他金属构件)来将外壳12的(例如，通过贯通狭槽)彼此分离的部分接合。
外壳12可包括外围外壳结构诸如外围结构12W。外围结构12W和后部外壳壁12R的导电部分在本文中有时可统称为外壳12的导电结构。外围结构12W可围绕设备10和显示器6的外围延伸。在设备10和显示器6具有带有四条边缘的矩形形状的构形中，通过使用外围外壳结构可以实现外围结构12W，该外围外壳结构具有矩形环形状，该矩形环形状具有四个对应的边缘，并且该外围外壳结构从后部外壳壁12R延伸到设备10的正面(作为示例)。如果需要，外围结构12W或外围结构12W的一部分可用作显示器6的框(例如，环绕显示器6的所有四个侧面和/或有助于保持设备10的显示器6的装饰性装饰件)。如果需要，外围结构12W可形成设备10的侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁、弯曲侧壁等的金属带)。
外围结构12W可由导电材料(诸如金属)形成，并且因此有时可被称为外围导电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、外围导电侧壁、外围导电侧壁结构、导电外壳侧壁、外围导电外壳侧壁、侧壁、侧壁结构或外围导电外壳构件(作为示例)。外围导电外壳结构12W可由金属诸如不锈钢、铝或其他合适材料形成。一种、两种或多于两种单独结构可用于形成外围导电外壳结构12W。
外围导电外壳结构12W不一定具有均匀横截面。例如，如果需要，外围导电外壳结构12W的顶部可具有有助于将显示器6保持在适当位置的向内突起的唇缘。外围导电外壳结构12W的底部还可具有加大的唇缘(例如，在设备10的背面的平面中)。外围导电外壳结构12W可具有基本上笔直的竖直侧壁，可具有弯曲的侧壁，或者可具有其他合适的形状。在一些构形中(例如，当外围导电外壳结构12W用作显示器6的框时)，外围导电外壳结构12W可围绕外壳12的唇缘延伸(即，外围导电外壳结构12W可仅覆盖围绕显示器6而非外壳12的侧壁的其余部分的外壳12的边缘)。
后部外壳壁12R可以位于与显示器6平行的平面中。在设备10的构形中，其中后部外壳壁12R的一些或全部由金属形成，可能需要将外围导电外壳结构12W的一部分形成为形成12R的后部外壳壁的外壳结构的集成部分。例如，设备10的后部外壳壁12R可包括平面金属结构，并且外壳12的侧面上的外围导电外壳结构12W的一部分可被形成为平面金属结构的平坦的或弯曲的竖直延伸的集成金属部分(例如，外壳结构12R和12W可以由单体构形的连续金属片形成)。如果需要，外壳结构诸如这些外壳结构可由金属块加工而成，和/或可包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属件。后部外壳壁12R可具有一个或多个、两个或多个或者三个或多个部分。外围导电外壳结构12W和/或后部外壳壁12R的导电部分可形成设备10的一个或多个外表面(例如，设备10的用户可见的表面)，并且/或者可使用内部结构实现，该内部结构不形成设备10的外表面(例如，设备10的用户不可见的导电外壳结构，诸如覆盖有层的导电结构，该层诸如薄化妆品层、保护涂层和/或可包含电介质材料诸如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层，或形成设备10的外表面和/或用于从用户的视角隐藏外围导电结构12W和/或后部外壳壁12R的导电部分的其他结构)。
显示器6可具有形成有效区域AA的像素阵列，该有效区域AA显示设备10的用户的图像。例如，有效区域AA可以包括显示像素阵列。像素阵列可由液晶显示器(LCD)部件、电泳像素阵列、等离子显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素或其他发光二极管像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或基于其他显示器技术的显示器像素形成。如果需要，有效区域AA可以包括触摸传感器，诸如触摸传感器电容电极、力传感器或用于收集用户输入的其他传感器。
显示器6可以具有沿着有效区域AA的一个或多个边缘延伸的无效边界区域。无效区域IA可以不具有用于显示图像的像素，并且可以与外壳12中的电路和其他内部设备结构重叠。为了阻止这些结构被设备10的用户检视，显示器覆盖层的下侧或显示器6中与无效区域IA重叠的其他层可以在无效区域IA中涂覆有不透明遮蔽层。不透明掩蔽层可具有任何合适的颜色。
可使用显示器覆盖层来保护显示器6，显示器覆盖层诸如透明玻璃、透光塑料、透明陶瓷、蓝宝石或其他透明结晶材料层、或一个或多个其他透明层。显示器覆盖层可具有平面形状、凸形弯曲轮廓、带有平面和弯曲部分的形状、包括在一个或多个边缘上围绕的平面主区域(其中一个或多个边缘的一部分从平面主区域的平面弯折出来)的布局、或其他合适的形状。显示器覆盖层可以覆盖设备10的整个正面。在另一种合适的布置中，显示器覆盖层可以基本上覆盖设备10的所有正面或仅覆盖设备10的正面的一部分。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳按钮。还可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳端口诸如扬声器端口8或麦克风端口。如果需要，可以在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口等)和/或用于音频部件的音频端口，诸如扬声器和/或麦克风。
显示器6可包括导电结构，诸如用于触摸传感器的电容电极阵列，用于寻址像素的导电线、驱动器电路等。外壳12可包括内部导电结构，诸如金属框架构件和平面导电外壳构件(有时称为背板)，所述导电结构跨越外壳12的壁(即，由焊接或以其他方式连接在外围导入结构12W的相对侧之间的一个或多个金属部件形成的大体上矩形的片材)。背板可形成设备10的外后表面，或可被诸如薄化妆品层、保护涂层和/或可包括电介质材料诸如玻璃、陶瓷、塑料或其它结构的其他涂层的层覆盖，所述电介质材料可形成设备10的外表面和/或用于将背板从使用者视图中隐藏。设备10还可包括导电结构，诸如印刷电路板、被安装在印刷电路板上的部件、以及其他内部导电结构。可用于形成设备10中的接地层的这些导电结构可在例如显示器6的有效区域AA之下延伸。
在区域2和区域4中，开口可在设备10的导电结构内形成(例如，在外围导电外壳结构12W和相对的导电接地结构诸如后部外壳壁12R的导电部分、印刷电路板上的传导迹线、显示器6中的导电电气部件等)。如果需要，有时可被称为间隙的这些开口可被填充有空气、塑料和/或其他电介质并可用于形成设备10中的一个或多个天线的隙缝天线谐振元件。
设备10中的导电外壳结构和其他导电结构可以用作设备10中的天线的接地层。区域2和4中的开口可用作开放式或封闭式槽孔天线中的狭槽，可用作环形天线中的由材料的导电路径环绕的中心电介质区域，可用作将天线谐振元件(例如条状天线谐振元件或倒F形天线谐振元件)与接地层分开的间隙，可有助于寄生天线谐振元件的性能，或可以其他方式用作被形成在区域2和4中的天线结构的一部分。如果需要，在设备10中的显示器6和/或其他金属结构的有效区域AA下的接地层可具有延伸到设备10的端部的部件中的部分(例如，接地部可朝向区域2和4中的电介质填充开口延伸)，从而缩窄区域2和4中的隙缝。
一般来讲，设备10可包括任何适当数量的天线(例如，一个或多个，两个或更多个，三个或更多个，四个或更多个，等等)。设备10中的天线可沿设备外壳的一个或多个边缘而位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如，位于图1的设备10的区域2和区域4处的端部)、位于设备外壳的中心中、位于其他适当位置中，或位于这些位置中的一个或多个位置中。图1的布置仅为例示性的。
外围导电外壳结构12W的部分可设置有外围间隙结构。例如，外围导电外壳结构12W可设置有一个或多个间隙，诸如图1所示的间隙9。外围导电外壳结构12W中的间隙可利用电介质诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料或这些材料的组合来填充。间隙9可将外围导电外壳结构12W分成一个或多个外围导电区段。例如，在外围导电外壳结构12W中可存在两个外围导电区段(例如，以具有两个间隙9的布置)、三个外围导电区段(例如，以具有三个间隙9的布置)、四个外围导电区段(例如，以具有四个间隙9的布置)、六个外围导电区段(例如，以具有六个间隙9的布置)等。以这种方式形成的外围导电外壳结构12W的区段可形成设备10中的天线的部分。
如果需要，外壳12中的开口诸如延伸到中途或完全穿过外壳12延伸的凹槽可以跨外壳12的后壁的宽度延伸，并且可刺穿外壳12的后壁以将后壁分成不同部分。这些槽也可延伸到外围导电外壳结构12W中，并且可形成天线隙缝、间隙9和设备10中的其他结构。聚合物或其他电介质可填充这些凹槽和其他外壳开口。在一些情况下，形成天线隙缝和其他结构的外壳开口可填充有电介质诸如空气。
在典型的场景中，设备10可具有一个或多个上部天线和一个或多个下部天线(作为示例)。例如，上部天线可在区域4中的设备10的上端部形成。例如，下部天线可在区域2中的设备10的下端部形成。天线可单独用于覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带或单独的通信频带。该天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出(MIMO)线方案。
设备10中的天线可用于支持所关注的任何通信频带。例如，设备10可包括天线结构，用于支持局域网通信、语音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统(GPS)通信或其他卫星导航系统通信、通信、近场通信等。如果需要，设备10中的两个或更多个天线可布置在相控天线阵列中，用于覆盖毫米波和厘米波通信。
为了向设备10的最终用户提供尽可能大的显示器(例如，最大化用于显示媒体、运行应用程序等的设备的区域)，可能希望增加设备10的正面上被显示器6的有效区域AA覆盖的区域的量。增大有效区域AA的尺寸可以减小设备10内的无效区域IA的尺寸。这可减小显示器6后面的区域，该区域可用于设备10内的天线。例如，显示器6的有效区域AA可包括导电结构，该导电结构用于阻止由安装在有效区域AA后面的天线处理的射频信号通过设备10的正面辐射。因此，希望能够提供占用设备10内的少量空间的天线(例如，允许尽可能大的显示有效区域AA)，同时仍然允许天线与设备10外部的无线装置通信，具有令人满意的效率带宽。
图2是示出可用在诸如电子设备10的电子设备中的例示性组件的示意图。如图2所示，设备10可包括存储和处理电路，诸如控制电路14。控制电路14可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。控制电路14中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。
控制电路14可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装置进行交互，控制电路14可用于实现通信协议。可使用控制电路14来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议-有时被称为)、用于其他近程无线通信链路的协议，诸如协议或其他无线个人局域网协议、IEEE802.11ad协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议等。
设备10可包括输入-输出电路16。输入-输出电路16可包括输入-输出设备18。输入-输出设备18可用于允许将数据提供到设备10并允许将数据从设备10提供到外部设备。输入-输出设备18可包括用户接口设备、数据端口设备、和其它输入-输出部件。例如，输入-输出设备可包括触摸屏、不具有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔、以及其他音频端口部件、数字数据端口设备、光学传感器、加速度计、或可检测运动和相对于地球的设备取向的其他部件、电容传感器、接近传感器(例如，电容接近传感器和/或红外接近传感器)、磁性传感器，以及其他传感器和输入-输出部件。
输入-输出电路16可包括用于与外部装置进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路34可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(RF)部件、一个或多个天线40、发射线和用于处理RF无线信号的其他电路形成的RF收发器电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。
无线通信电路34可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路20。例如，电路34可包括收发器电路22、24、26和28。
收发器电路24可以是无线局域网收发器电路。收发器电路24可处理用于(IEEE 802.11)通信或其他无线局域网(WLAN)频带的2.4GHz和5GHz频带，并且可以处理2.4GHz通信频带或其他无线个人局域网(WPAN)频带。
电路34可使用蜂窝电话收发器电路26以用于处理频率范围中的无线通信，诸如从600MHz至960MHz的低通信频带、从1710MHz至2170MHz的中频带、从2300MHz至2700MHz的高频带、从3400MHz至3700MHz的超高频带，或介于600MHz和4000MHz之间的其他通信频带，或其他合适的频率(作为示例)。电路26可处理语音数据和非语音数据。
毫米波收发器电路28(有时称为极高频(EHF)收发器电路28或收发器电路28)可支持在介于约10GHz和300GHz之间的频率下的通信。例如，收发器电路28中的通信可支持介于约30GHz和300GHz之间的极高频(EHF)或毫米波通信频带和/或介于约10GHz和30GHz之间的厘米波通信频带(有时被称为超高频(SHF)频带)。例如，收发器电路28可支持以下通信频带中的通信：约18GHz和27GHz之间的IEEE K通信频带、约26.5GHz和40GHz之间的Ka通信频带、约12GHz和18GHz之间的Ku通信频带、约40GHz和75GHz之间的V通信频带、约75GHz和110GHz之间的W通信频带，或大约10GHz和300GHz之间的任何其他所需的频带。如果需要，电路28可支持60GHz和/或第5代移动网络的IEEE 802.11ad通信，或27GHz和90GHz之间的第5代无线系统(5G)通信频带。如果需要，电路28可支持10GHz和300GHz之间的多个频带的通信，诸如27.5GHz至28.5GHz的第一频带、37GHz至41GHz的第二频带，以及57GHz至71GHz的第三频带，或10GHz至300GHz之间的其他通信频带。电路28可由一个或多个集成电路(例如，安装在系统级封装设备中的公共印刷电路上的多个集成电路，安装在不同基板上的一个或多个集成电路等)形成。虽然电路28在本文中有时称为毫米波收发器电路28，但毫米波收发器电路28可处理10GHz和300GHz之间的任何所需通信频带处的通信(例如，收发器电路28可在毫米波通信频带、厘米波通信频带等中发送和接收射频信号)。
无线通信电路34可包括卫星导航系统电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路22，用于接收1575MHz下的GPS信号或用于处理其他卫星定位数据(例如，1609MHz下的GLONASS信号)。从围绕地球轨道运行的卫星星座接收用于接收器22的卫星导航系统信号。
在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。在2.4GHz和5GHz下的和链路以及其他近程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内输送数据。极高频(EHF)无线收发器电路28可输送视线路径上在发射器和接收器之间行进(短距离)的信号。为了增强毫米和厘米波通信的信号接收，可以使用相控天线阵列和波束转向技术(例如，调整阵列中每个天线的天线信号相位和/或幅值以执行波束转向的方案)。由于设备10的操作环境可以切换成不使用并且在它们的位置使用性能更高的天线，天线分集方案也可用于确保天线已经开始被阻挡或以其他方式降解。
如果需要，无线通信电路34可包括用于其他近程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路系统34可包括用于接收电视和无线电信号、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等的电路。
无线通信电路34中的天线40可使用任何合适的天线类型形成。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、堆叠贴片天线结构、具有寄生元件的天线结构、倒F形天线结构、缝隙天线结构、平面倒F形天线结构、单极、偶极、螺旋天线结构、八木(Yagi-Uda)天线结构、表面集成波导结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线40中的一个或多个天线可为背腔式天线。可针对不同的频带和频带组合来使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。专用天线可用于接收卫星导航系统信号，或者如果需要，天线40可配置为接收卫星导航系统信号和用于其他通信频带的信号(例如，无线局域网信号和/或蜂窝电话信号)。天线40可布置在用于处理毫米波和厘米波通信的相控天线阵列中。
传输线路径可用于在设备10内路由天线信号。例如，传输线路径可用于将天线40耦接到收发器电路20。设备10中的传输线路径可包括同轴电缆路径、微带传输线、带状传输线、边缘耦接微带传输线、边缘耦接带状线传输线，用于以毫米波频率传输信号的波导结构(例如，共面波导或接地共面波导)，由这些类型的传输线的组合形成的传输线等。
如果需要，设备10中的传输线路径可以集成到刚性和/或柔性印刷电路板。在一种合适的布置中，设备10中的传输线路径可包括集成在多层层压结构(例如，导电材料(诸如铜)层和电介质材料(诸如树脂)层，被层压在一起，而没有介入粘合剂)内的传输线导体(例如，信号和/或接地导体)，该多层层压结构可以在多个维度(例如，二维或三维)上折叠或弯曲，并且在弯曲之后保持弯曲或折叠形状(例如，多层层压结构可以折叠成特定的三维形状以围绕其他设备部件布线，并且可具有足够刚性以在折叠后保持其形状，而无需用加强片或其他结构保持在适当位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如，在单个压制过程中)(例如，与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。如果需要，滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路、以及其他电路可被插入到发射线内。
设备10可包括多个天线40。天线可被一起使用或者天线中的一个天线可被切换到使用中，而其他天线(多个)被切换成不使用。如果需要，控制电路14可被用于实时选择最佳天线以在设备10中使用和/或被用于实时选择与天线40中的一个或多个天线相关联的可调整无线电路选择最佳设置。天线调整可用于调谐天线，使其在所需的频率范围内执行，用相控天线阵列执行波束转向，以及以其他方式优化天线性能。如果需要，传感器可结合到天线40中以实时采集用于调整天线40的传感器数据。
在一些配置中，天线40可包括天线阵列(例如，实现波束转向功能的相控天线阵列)。例如，用于处理极高频无线收发器电路28的毫米波信号的天线可实现为相控天线阵列。用于支持毫米波通信的相控天线阵列中的辐射元件可为贴片天线、偶极天线、八木(Yagi-Uda)天线或其他合适的天线元件。如果需要，收发器电路28可与相控天线阵列集成以形成集成的相控天线阵列和收发器电路模块或封装(在本文中有时称为集成天线模块或天线模块)。
在诸如手持设备的设备中，存在外部对象(诸如用户的手或桌子或设备所在的其他表面)有可能会阻挡无线信号(诸如毫米波信号)。此外，毫米波通信通常需要天线40和外部设备上的天线之间的视线。因此，可能需要将多个相控天线阵列并入到设备10中，设备10中的每一个被放置在设备10内或设备上的不同位置中。利用这种类型的布置，可将未阻挡的相控天线阵列切换到使用中，并且一旦切换到使用中，相控天线阵列可使用波束转向来优化无线性能。相似地，如果相控天线阵列不面向外部设备或没有对外部设备的视线，则对外部装置具有视线的另一个相控天线阵列可被切换到使用中，并且该相控天线阵列可使用波束转向来优化无线性能。还可使用其中将来自设备10中的一者或多者不同位置的天线一起操作的配置(例如，以形成相控天线阵列等)。
图3示出了如何在相控天线阵列中形成设备10上的天线40。如图3中所示，相控天线阵列60(有时在本文中称为阵列60、天线阵列60或天线40的阵列60)可耦接到信号路径，诸如传输线路径64(例如，一个或多个射频传输线)。例如，相控天线阵列60中的第一天线40-1可以耦接到第一传输线路径64-1，相控天线阵列60中的第二天线40-2可以耦接到第二传输线路径64-2，相控天线阵列60中的第N天线40-N可以耦接到第N个传输线路径64-N等。虽然本文将天线40描述为形成相控天线阵列，但是相控天线阵列60中的天线40有时可以称为共同形成单个相控阵天线。
相控天线阵列60中的天线40可布置成任何所需数量的行和列或任何其他所需的图案(例如，天线无需布置成具有行和列的网格图案)。在信号传输操作期间，传输线路径64可用于将信号(例如，射频信号，诸如毫米波和/或厘米波信号)从收发器电路28(图2)提供给相控天线阵列60，以用于无线传输至外部无线装置。在信号接收操作期间，传输线路径64可用于将在相控天线阵列60处接收的信号从外部装置传送至收发器电路28(图2)。
在相控天线阵列60中使用多个天线40允许通过控制由天线传送的射频信号的相对相位和幅值(振幅)来实现波束转向布置。在图3的示例中，天线40各自具有对应的射频相位和幅值控制器62(例如，插入在传输线路径64-1上的第一相位和幅值控制器62-1可控制由天线40-1处理的射频信号的相位和幅值，插入在传输线路径64-2上的第二相位和幅值控制器62-2可控制由天线40-2处理的射频信号的相位和幅值，插入在传输线路径64-N上的第N相位和幅值控制器62-N可控制由天线40-N等处理的射频信号的相位和幅值)。
相位和幅值控制器62各自可包括用于调整传输线路径64(例如，相移器电路)上的射频信号相位的电路和/或用于调整传输线路径64上的射频信号幅值的电路(例如，功率放大器和/或低噪声放大器电路)。相位和幅值控制器62在本文中有时可统称为光束转向电路(例如，使由相控天线阵列60发射和/或接收的射频信号的波束转向的波束转向电路)。
相位和幅值控制器62可调整提供给相控天线阵列60中的每个天线的发射信号的相对相位和/或幅值，并且可调整由相控天线阵列60从外部装置接收的所接收信号的相对相位和/或幅值。如果需要，相位和幅值控制器62可包括用于检测由相控天线阵列60从外部装置接收的所接收信号相位的相位检测电路。本文可使用术语“波束”或“信号波束”来共同地指代由相控天线阵列60在特定方向上发射和接收的无线信号。术语“发射波束”有时可在本文中用于指在特定方向上发射的无线射频信号，而术语“接收波束”有时可在本文中用于指从特定方向上接收的无线射频信号。
例如，如果调整相位和幅值控制器62以产生用于发射的毫米波信号的第一组相位和/或幅值，则发射信号将形成如图3的波束66所示的毫米波频率发射波束，其朝向点a的方向。然而，如果调整相位和幅值控制器62以产生用于发射毫米波信号的第二组相位和/或幅值，发射的信号将形成毫米波频率发射波束，如波束68所示，其定向在点b的方向。类似地，如果调整相位和幅值控制器62以产生第一组相位和/或幅值，则无线信号(例如，毫米波频率接收波束中的毫米波信号)可以从点A的方向接收，如波束66所示。如果调整相位和幅值控制器62以产生第二组相位和/或幅值，则可以从点B的方向接收信号，如光束68所示。
可基于从图2的控制电路14或设备10中的其他控制电路接收的相应控制信号58来控制每个相位和幅度控制器62以产生所需的相位和/或幅值(例如，可使用控制信号58-1来控制相位和幅度控制器62-1提供的相位和/或幅值，可使用控制信号58-2来控制相位和幅值控制器62-2提供的相位和/或幅值，等)。如果需要，控制电路14可实时主动地调整控制信号58，以随着时间的推移以不同的所需方向引导发射或接收波束。如果需要，相位和幅值控制器62可以向控制电路14提供识别接收信号相位的信息。
当进行毫米或厘米波通信时，射频信号通过相控天线阵列60和外部装置之间的视线路径线传送。如果外部装置位于图3的位置A，可调整相位和幅值控制器62以将信号光束转向方向A。如果外部装置位于位置B，可调整相位和幅值控制器62以将信号波束转向方向B。在图3的示例中，为了简单起见(例如，朝向图3页面上的左侧和右侧)，光束转向被示为在单个自由度上执行。然而，在实践中，波束在两个或更多个自由度(例如，在三维，进入和离开页面以及在图3的页面上的左侧和右侧)上被引导。
图4中示出了可以在相控天线阵列60中形成的天线40的示意图(例如，作为图3的相控天线阵列60中的天线40-1、40-2、40-3和/或40-N)的示意图。如图4所示，天线40可耦接到收发器电路20(例如，图2的毫米波收发器电路28)。收发器电路20可使用传输线路径64(在本文中有时称为射频传输线64)耦接到天线40的天线馈电部96。天线馈电部96可包括正天线馈电端子(诸如正天线馈电端子98)并可包括地天线馈电端子(诸如地天线馈电端子100)。传输线路径64可包括正信号导体，诸如耦接到端子98的信号导体94和耦接到端子100的接地导体，诸如接地导体90。
任何所需的天线结构可用于实现天线40。在一种合适的布置中，其在本文中有时被描述为示例，贴片天线结构可用于实现天线40。使用贴片天线结构实现的天线40在本文中有时可称为贴片天线。图5示出了可用于图3的相控天线阵列60中的例示性贴片天线。
如图5所示，天线40可具有贴片天线谐振元件104，贴片天线谐振元件104与诸如天线接地层102的接地层分离并平行。贴片天线谐振元件104可位于平面诸如图5的X-Y平面内(例如，元件104的侧表面区域可位于X-Y平面中)。贴片天线谐振元件104在本文中有时可称为贴片104、贴片元件104、贴片谐振元件104、天线谐振元件104或谐振元件104。接地层102可位于与贴片元件104的平面平行的平面内。因此，贴片元件104和接地层102可位于分开距离110的单独的平行平面中。贴片元件104和接地层102可由在诸如刚性或柔性印刷电路板基板、金属箔、压印金属箔、电子设备外壳结构或任何其它所需导电结构的电介质基板上图案化的传导迹线形成。
可选择贴片元件104的侧面的长度，使得天线40在所需的操作频率下谐振。例如，贴片元件104的侧面可各自具有大约等于天线40传送的信号的波长的一半的长度114(例如，给定围绕贴片元件104的材料的电介质特性的有效波长)。在一种合适的布置中，长度114可介于0.8mm和1.2mm之间(例如，大约1.1mm)，以覆盖介于57GHz和70GHz之间或介于1.6mm和2.2mm(例如，大约1.85mm)之间的毫米波频带以覆盖37GHz和41GHz之间的毫米波频段，仅作为两个示例。
图5的示例仅为例示性的。贴片元件104可具有正方形形状，其中贴片元件104的所有侧面具有相同的长度或可具有不同的矩形形状。贴片元件104可形成为具有任何所需数目的直边缘和/或弯曲边缘的其它形状。如果需要，贴片元件104和接地层102可具有不同的形状和相对取向。
为了增强天线40所处理的偏振，可为天线40提供多个馈电。如图5所示，天线40可以具有在天线端口P1处的第一馈电，第一馈电耦接到诸如传输线路径64V的第一传输线路径64；和在天线端口P2处的第二馈电，第二馈电耦接到诸如传输线路径64H的第二传输线路径64。第一天线馈电可具有耦接到接地层102的第一接地馈电端子(为了清楚起见未在图5中示出)和耦接到贴片元件104的第一正馈电端子98-1。第二天线馈电可以具有耦接到接地层102的第二接地馈电端子(为了清楚起见未在图5中示出)和处于贴片元件104上的第二正馈电端子98-2。
孔或开口(诸如开口117和开口119)可形成于接地层102中。传输线路径64V可包括垂直导体(例如，导电通孔、导电引脚、金属柱、焊料凸块、这些的组合或其他垂直导电互连结构)，该垂直导体在贴片元件104上穿过孔117延伸至正天线馈电端子98-1。传输线路径64H可包括垂直导体，该垂直导体穿过孔119延伸到贴片元件104上的正天线馈电端子98-2。该示例仅为例示性的，并且如果需要，可使用其他传输线结构(例如同轴电缆结构、带状传输线结构等)。
当使用与端口P1相关联的第一天线馈电时，天线40可发送和/或接收具有第一偏振的射频信号(例如，与端口P1相关联的天线信号115的电场E1可与图5中的Y轴平行地定向)。当使用与端口P2相关联的天线馈电时，天线40可发送和/或接收具有第二偏振的射频信号(例如，与端口P2相关联的天线信号115的电场E2可以平行于图5的X轴定向，使得与端口P1和P2相关联的偏振彼此正交)。
端口P1和P2中的一个可在给定时间使用，使得天线40作为单偏振天线操作，或者两个端口可同时操作，使得天线40用其他偏振操作(例如，作为双偏振天线、圆偏振天线、椭圆偏振天线等)。如果需要，活动端口可随时间推移而变化，使得天线40可在给定时间在覆盖垂直偏振或水平偏振之间切换。端口P1和P2可耦接到不同相位和幅值控制器62(图3)，或者可两者耦接到相同相位和幅值控制器62。如果需要，端口P1和P2可在给定时间以相同的相位和幅值操作(例如，当天线40用作双偏振天线时)。如果需要，可单独控制在端口P1和P2上传送的射频信号的相位和幅值，并且随着时间的推移而变化，使得天线40呈现其他偏振(例如，圆形或椭圆形偏振)。
如果不小心，则图5所示类型的天线40(诸如双偏振贴片天线)可具有不足以覆盖整个所关注的通信频带(例如，频率大于10GHz的通信频带)的带宽。例如，在天线40配置为覆盖57GHz和71GHz之间的毫米波通信频带的情况下，如图5所示的贴片元件104可能没有足够的带宽来覆盖57GHz和71GHz之间的整个频率范围。如果需要，天线40可包括用于扩大天线40的带宽的一个或多个寄生天线谐振元件。
如图5所示，带宽扩宽寄生天线谐振元件(诸如寄生天线谐振元件106)可由位于贴片元件104上方的距离112处的导电结构形成。寄生天线谐振元件106在本文中有时可称为寄生谐振元件106、寄生天线元件106、寄生元件106、寄生贴片106、寄生导体106、寄生结构106、寄生106或贴片106。寄生元件106不直接馈电，而贴片元件104经由传输线路径64V和64H以及正天线馈电端子98-1和98-2直接馈电。寄生元件106可产生由贴片元件104产生的电磁场的推定干扰，从而为天线40产生新的谐振。这可用于扩宽天线40的总体带宽(例如，覆盖从57GHz至71GHz的整个毫米波频带)。
寄生元件106的至少一些或全部可与贴片元件104重叠。在图5的示例中，寄生元件106具有十字形或“X”形。为了形成十字形，寄生元件106可包括通过从正方形或矩形金属贴片的拐角移除导电材料而形成的凹口或狭槽。寄生元件106可具有矩形(例如正方形)轮廓或占有面积。从寄生元件106移除导电材料以形成十字形可用于调整贴片元件104的阻抗，使得贴片元件104的阻抗与例如与传输线路径64V和64H两者匹配。图5的示例仅为例示性的。如果需要，寄生元件106可具有其他形状或取向。
如果需要，图5的天线40可在电介质基板上形成(为了清楚起见，在图5中未示出)。电介质基板可以是(例如)刚性或印刷电路板或其他电介质基板。电介质基板可包括多个堆叠的电介质层(例如，多层印刷电路板基板、诸如多层玻璃纤维填充的环氧树脂、多层陶瓷基板等)。如果需要，可在电介质基板的不同层上形成接地层102、贴片元件104和寄生元件106。
当以此方式进行配置时，天线40可覆盖所关注的相对宽毫米波通信频带，诸如57GHz和71GHz之间的频带。图5的示例仅为例示性的。如果需要，可省略寄生元件106。天线40可具有任何所需数量的馈电部。如果需要，可使用其他天线类型。
图6为设备10的横截面侧视图，其示出了相控天线阵列60(图3)可如何通过设备10的电介质覆盖层来传送射频信号。例如，图6的页面平面可以位于图1的Y-Z平面中。
如图6所示，外围导电外壳结构12W可围绕设备10的外围延伸。外围导电外壳结构12W可横跨设备10的高度(厚度)从诸如电介质覆盖层120的第一电介质覆盖层延伸至诸如电介质覆盖层122的第二电介质覆盖层。电介质覆盖层120和122在本文中有时可被称为电介质覆盖件、电介质层、电介质壁或电介质外壳壁。如果需要，电介质覆盖层120可延伸横跨设备10的整个侧向表面区域并且可形成设备10的第一(正)面。电介质覆盖层122可延伸横跨设备10的整个侧向表面区域，并且可形成设备10的第二(后)面。
在图6的实例中，电介质覆盖层122形成设备10的后外壳壁12R的一部分，而电介质覆盖层120形成显示器6的一部分(例如，显示器6的显示器覆盖层)。显示器6中的有源电路可发射穿过电介质覆盖层120的光，并且可穿过电介质覆盖层120接收来自用户的触摸或力输入。电介质覆盖层122可在后外壳壁12R的导电部分(例如，延伸横跨设备10的基本上所有横向区域的导电背板或其他导电层)下方形成薄电介质层或涂层。电介质覆盖层120和122可由任何所需的电介质材料形成，诸如玻璃、塑料、蓝宝石、陶瓷等。
导电结构(诸如外围导电外壳结构12W)可阻挡由设备10中的相控天线阵列所传送的电磁能，诸如图3的相控天线阵列60。为了允许射频信号与设备10外部的无线装置传送，相控天线阵列(诸如相控天线阵列60)可安装在电介质覆盖层120和/或电介质覆盖层122后面。
当安装在电介质覆盖层120后面时，相控天线阵列60可穿过电介质覆盖层120发射和接收诸如射频信号124的无线信号(例如，毫米波频率和厘米波频率的无线信号)。当安装在电介质覆盖层122后面时，相控天线阵列60可发射和接受无线信号，诸如穿过电介质覆盖层120的射频信号120。
在实施过程中，在毫米和厘米波频率下的射频信号(诸如射频信号124和126)可能受到显著衰减，尤其是穿过相对密集的介质(诸如电介质覆盖层120和122)时。射频信号也可由于电介质覆盖层120和122内的反射经受到相消干涉，并且可在电介质覆盖层120和122与设备10的内部之间的界口处产生不需要的表面波。例如，由安装在电介质覆盖层120后面的相控天线阵列60传送的射频信号可在电介质覆盖层120的内表面上产生表面波。如果不小心，表面波可横向向外传播(例如，沿着电介质覆盖层120的内表面)并且可逸出设备0的侧面，如箭头125所示。诸如这些可减小相控天线阵列的总体天线效率的表面波，可产生与外部设备不期望的干扰，并且可例如使用户受到不需要的射频能量吸收。也可在电介质覆盖层122的内表面上产生类似的表面波。
图7是设备10的横截面侧视图，其示出了如何在设备10内实现相控天线阵列60来缓解这些问题。如图7所示，可在电介质基板(诸如安装在设备10的内部132内并抵靠电介质覆盖层130的基板140)形成相控天线阵列60。相控天线阵列60可包括布置成行和列的阵列(例如，一维或二维阵列)的多个天线40(例如，如图5所示的堆叠贴片天线)。作为示例，电介质覆盖层130可形成设备10的电介质后壁(例如，图7的电介质覆盖层130可形成
图6的电介质覆盖层122)或可形成设备10的显示器覆盖层(例如，图7的电介质覆盖层130可以形成图6的电介质覆盖层120)。电介质覆盖层130可由视觉上不透明的材料形成，或可设置有颜料，使得如果需要，电介质覆盖层130在视觉上不透明。
基板140可以是例如刚性或柔性印刷电路板或其他电介质基板。基板140可包括多个堆叠电介质层142(例如，多层印刷电路板基板，诸如多层玻璃纤维填充环氧树脂)或可包括单个电介质层。基板140可包括任何所需的电介质材料，诸如环氧树脂，塑料，陶瓷，玻璃，泡沫或其他材料。相控阵列天线60中的天线40可安装在基板140的表面上，或者可部分地或完全地嵌入衬底140内(例如，在单层基板140内或在多层基板140内)。
在图7的示例中，相控天线阵列60中的天线40包括接地层(例如，图5的接地层102)和由嵌入基板140的层142内的传导迹线形成的贴片元件104。相控天线阵列60的接地层可例如由基板140内的传导迹线154形成。相控天线阵列60中的天线40可包括由基板140的表面150处的传导迹线形成的寄生元件106(例如，如图5所示的十字形寄生元件)。例如，寄生元件106可由基板140的最顶层142上的传导迹线形成。在另一个合适的布置方式中，一个或多个层142可插入到寄生元件106和电介质覆盖层130之间。在又一合适的布置方式中，可省略寄生元件106，并且贴片元件104可以由基板140的表面150处的传导迹线形成(例如，贴片元件104可以与粘合剂层136或电介质覆盖层130的内表面146直接接触)。
基板150的表面140可抵靠(例如，附接到)电介质覆盖层130的内表面146安装。例如，可使用粘合剂层(诸如粘合剂层136)将基板140安装到电介质覆盖层130。这仅是例示性的。如果需要，可使用其他粘合剂、螺钉、销、弹簧、导电外壳结构等将基板140固定到电介质覆盖层130上，如果需要，基板140无需固定到电介质覆盖层130(例如，基板140可与电介质覆盖层130直接接触而不固定到电介质覆盖层130)。相控天线阵列60中的寄生元件106可与电介质覆盖层130的内表面146直接接触(例如，在省略粘合层136或者粘合层136具有与寄生元件106对齐的开口的场景下)，或可通过粘合层136联接到内表面146(例如，寄生元件106可与粘合层136直接接触)。
在本文中，相控阵列天线60和基板140有时可统称为天线模块138。如果需要，收发器电路134(例如，图2的收发器电路28)或其他收发器电路可安装到天线模块138(例如，在基板140的表面152处或嵌入在基板140内)。虽然图9示出了两个天线，但这仅是例示性的。通常，可在相控天线阵列60中形成任何所需数量的天线。图9的示例(其中天线40为贴片天线)仅为例示性的。图104的贴片元件106和/或寄生元件9可由偶极谐振元件、八木天线谐振元件、狭槽天线谐振元件，或任何所需类型的天线的任何其他所需的天线谐振元件替换。
如果需要，也可在电介质覆盖层130的内表面146上形成导电层(例如，当电介质覆盖层130形成图6的电介质覆盖层122时后外壳壁12R的导电部分)。在这些情形中，导电层可为设备10提供结构和机械支撑，并且可形成设备10的天线接地层的一部分。导电层可具有与相控天线阵列60和/或天线模块138对齐的开口(例如，以允许射频信号162穿过导电层传送)。
传导迹线154在本文有时可被称为接地迹线154、接地层154、天线接地154或接地层迹线154。基板140中的接地迹线154和电介质覆盖层130之间的层142在本文中有时可称为天线层142。基板140中的接地迹线154和基板140的表面152之间的层有时在本文中可被称为传输线层。天线层可用于在相控天线阵列60中支撑天线40的贴片元件104和寄生元件106。传输线层可用于支持相控天线阵列60的传输线路径(例如，图5的传输线路径64V和64H)。
收发器电路134可包括收发器端口160。每个收发器端口160可通过一个或多个相应的传输线路径64(例如，传输线路径，诸如图5的传输线路径64H和64V)耦接到相应的天线40。收发器端口160可包括导电接触焊盘、焊料球、微凸块、导电引脚、导电柱、导电插座、导电夹、焊接点、导电粘合剂、导电线材、接口电路或任何其他所需的导电互连结构。
天线40的传输线路径可嵌入基板140的传输线层中。传输线路径可包括基板140的传输线层内的传导迹线168(例如，基板140内的一个或多个电介质层142上的传导迹线)。传导迹线168可形成用于相控天线阵列60中天线40的一种、多于一种或所有传输线路径64的信号导体94和/或接地导体90(图4)。如果需要，基板140的传输线层中的附加接地迹线和/或接地迹线154的一部分可形成接地导体90(图4)用于一条或多条传输线路径64。
传导迹线168可耦接到天线40的正天线馈电端子(例如，图5的正天线馈电端子98-1和98-2)，而不是垂直导电结构166。传导迹线168可在垂直导电结构171上耦接到收发器端口160。垂直导电结构166可延伸穿过基板140的传输线层的一部分，接地迹线154中的孔或开口164(例如，诸如图5的孔117和孔119)，以及基板140中的天线层至贴片元件104。垂直导电结构171可延伸穿过基板140中的传输线层的一部分至收发器端口160。垂直导电结构166和171可包括导电通孔、金属柱、金属线、导电引脚，或任何其他所需的垂直导电互连件。虽然图7的示例仅示出了耦接到每个贴片元件140上的单个正天线馈电端子的单个垂直导电结构，但如果需要，可使用多个正天线馈电端子和垂直导电结构馈送贴片元件104。例如，相控天线阵列60中的每个天线40可具有耦接到相应的垂直导电结构166上的相应传导迹线168的正天线馈电端子98-1和98-2(图5)(例如，用于覆盖多个不同偏振)。
如果不小心，由相控天线阵列60中的天线40发射的射频信号可以从内表面146反射，从而限制相控天线阵列60在一些方向上的增益。将导电结构从天线40(例如，贴片元件104或寄生元件106)直接抵靠内表面146安装(例如，通过粘合剂层136或与内表面146直接接触)可用作使这些反射最小化，从而优化相控天线阵列60在所有方向上的天线增益。粘合剂层136可具有足够小的选定厚度176，以使这些反射最小化，同时仍允许电介质覆盖层130和基板140之间的令人满意的粘附性。例如，厚度176可介于300微米和400微米之间、介于200微米和500微米之间、介于325微米和375微米之间、介于100微米和600微米之间等。
在实施过程中，由相控天线阵列60发射的射频信号可反射在电介质覆盖层130内(例如，在电介质覆盖层130的内表面146和/或外表面148处)。此类反射可例如归因于电介质覆盖层130与设备10外部的空间之间的电介质常数的差值以及基板140和电介质覆盖层130之间的电介质常数的差值。如果不小心，则反射信号可破坏性地相干扰和/或与电介质覆盖层130内的发射信号相干扰。这可导致例如在一些角度上针对相控天线阵列60的天线增益的劣化。
为了缓解这些相消干涉效应，可选择电介质覆盖层130的电介质常数DK1和电介质覆盖层130的厚度144，使得电介质覆盖层130形成用于相控天线阵列60的四分之一波阻抗变换器。当以此方式构造时，电介质覆盖层130可优化相控天线阵列60的天线阻抗与设备10外部的自由空间阻抗的匹配，并且可缓解电介质覆盖层130内的相消干涉。
例如，电介质覆盖层130可由电介质常数介于约3.0和10.0之间(例如，介于4.0和9.0之间，介于5.0和8.0之间，介于5.5和7.0之间，介于5.0和7.0之间等)的材料形成。在一个具体的布置方式中，电介质覆盖层130可由电介质常数为约6.0的玻璃、陶瓷或其他电介质材料形成。电介质覆盖层130的厚度144可被选择为在用于形成电介质覆盖层130的材料中的相控天线阵列60的有效工作波长的0.15倍和0.25倍之间(例如，大约四分之一的有效波长)。通过将相控天线阵列60的操作自由空间波长(例如，对应于10GHz和300GHz之间频率的厘米或毫米波长)除以常数因子(例如，用于形成电介质覆盖层130的材料的电介质常数的平方根)来给出有效波长。该示例仅仅是例示性的，并且如果需要，厚度144可选择为有效波长的0.17至0.23倍、有效波长的0.12至0.28倍、有效波长的0.19至0.21倍、有效波长的0.15至0.30倍等。在实施过程中，厚度144可在0.8mm和1.0mm之间、在0.85mm和0.95mm之间、或者在0.7mm和1.1mm之间，作为示例。粘合剂层136可由电介质常数小于电介质覆盖层130的电介质常数DK1的电介质材料形成。
在相控天线阵列60中，每个天线40可以通过垂直导电结构，诸如导电贯穿孔170(本文有时称为导电通孔170)与其他天线40分开。导电通孔170的组或栅栏可横向围绕相控天线阵列60中的每个天线40。导电通孔170可以从表面150延伸穿过基板140到接地迹线156。导电落点焊盘(为了清楚起见，图7中未示出)可用于在导电通孔穿过基板140时将导电通孔170固定到每个层142。通过将导电通孔170短路到接地迹线154，导电通孔170可与接地迹线154保持在相同的接地或基准电位。
如图7所示，相控天线60中的每个天线40的贴片元件104和寄生元件106可安装在对应的体积172(在本文中有时称为腔体172)内。每个天线40的体积172的边缘可由导电通孔170、接地迹线154和电介质覆盖层130限定(例如，每个天线40的体积172可由导电通孔170、接地迹线154和电介质覆盖层130包封)。通过这种方式，导电通孔170和接地迹线154可以为相控天线阵列60中的每个天线40形成导电腔体(例如，相控天线阵列60中的每个天线40可以是具有由导电通孔170和接地迹线154形成的导电腔体的腔体背衬堆叠贴片天线)。
由接地迹线154和导电通孔170形成的导电腔体可用于增强相控天线阵列60中每个天线40的增益(例如，有助于补偿与电介质覆盖层130的存在相关联的衰减和相消干涉)。如果需要，导电通孔170还可用于将相控天线阵列60中的天线40彼此隔离(例如，以最小化天线之间的电磁交叉耦接)。
相控天线阵列60中的每个天线40，其相应的导电通孔170，其对应的体积172以及其对应的接地迹线154部分在本文中有时可称为天线单元格174。相控天线阵列60中的天线单元格174可被布置成任何需要的图案(例如，具有行和/或列或其他形状的图案)。如果需要，一些导电通孔170可由相邻天线单元格174共享。
相控天线阵列60中的每个天线40可在电介质覆盖层130的内表面146处产生表面波(例如，诸如图6的表面波125的表面波)。然而，在电介质覆盖层130的内表面146处的天线单元格174的侧向放置(平铺)可将由每个天线40产生的表面波配置为在内表面146的横向范围(例如，与相控天线阵列60的相对较远的横向距离处，诸如在电介质覆盖层130的横向边缘处)相消地干涉和抵消。这可防止相控天线阵列60中的每个天线40产生的表面波传播出设备10、干扰外部设备、被用户吸收等。这样，相控天线阵列60可穿过电介质覆盖层130发射和接收毫米波和厘米波频率的射频信号162，同时最小化与电介质覆盖层130的存在相关联的反射损耗、相消干涉和表面波效应。
图8示出了示例性传输线模型190，其示出了电介质覆盖层130如何能够配置为相控天线阵列60的每个天线40形成四分之一波阻抗变换器。如图8所示，收发器180(例如，图2的收发器电路28)可耦接到天线负载182(例如，与相控天线阵列60中的给定天线40相关联的50Ohm阻抗)。
与图7的电介质覆盖层130相关联的负载184可串联耦接在天线负载182和自由空间负载186之间。自由空间负载186可与电介质层130上方和设备10外部的空间相关联(例如，377Ohms或另一合适的自由空间阻抗)。通过形成具有合适介电常数DK1和厚度144的电介质覆盖层130，电介质覆盖层130可形成四分之一波阻抗变换器(例如，在给定电介质覆盖层140的电介质常数DK1的情况下，厚度144大约是天线40的有效工作波长的四分之一或在0.15倍和0.25倍之间)。
配置电介质覆盖层130以形成四分之一波长阻抗变换器可允许天线负载182(图7的天线40)与自由空间负载186连接，同时最小化例如在天线40的工作波长下的电介质覆盖层130内的相消干涉和信号衰减。通过针对内表面146按压相控天线阵列60中的天线40，可消除天线40和电介质覆盖层130之间的附加负载188，以优化总体天线效率。图8的示例图8仅是例示性的，并且一般来讲，可以使用其他传输线模型来模拟与相控天线阵列60相关联的阻抗。
图9是相控天线阵列60的俯视图(例如，沿图7的箭头175的方向截取)。在图9的示例中，为了清楚起见，省略了图7的电介质覆盖层130、基板140、接地迹线154和传导迹线168。
如图9所示，天线模块138上的相控天线阵列60可包括布置成行和列的矩形网格图案的多个天线单元格174。每个天线单元格174可包括相应的天线40，天线40被相应的导电通孔170组(例如，导电通孔170的相应栅栏)横向包围。
每个天线单元格174的导电通孔170的栅栏在由天线40覆盖的频率下可以是不透明的。每个导电通孔170可与两个相邻的导电通孔170相隔一定距离(节距)200。为了在天线40所覆盖的频率下不透明，距离200可小于天线40的工作波长的约1/8(例如，补偿图7的基板140的电介质效应之后的有效波长)。
相控天线阵列60中的每个天线40可通过距离206与相控天线阵列60中的一个或多个相邻天线40分开。距离206可例如大约等于天线40的工作波长的二分之一(例如，给定图7的基板140的电介质特性的有效波长)。在图9的实例中，每个天线单元格174具有由导电通孔170限定的矩形外围。例如，每个天线单元格174可具有第一矩形尺寸204和第二矩形尺寸202。尺寸202可等于尺寸204(例如，每个天线单元格174可具有正方形轮廓)或尺寸202可不同于尺寸204。可选择尺寸202和尺寸204，使得相控天线阵列60中的天线40被天线40的工作有效波长的大约二分之一分开。例如，尺寸202和尺寸204可介于3.0mm和5.0mm之间、介于2.0mm和6.0mm之间，介于2.5mm和5.5mm之间等。
图9的示例仅为例示性的。相邻天线单元格174可共享导电通孔170的一个或多个栅栏，或者可各自具有不同的导电通孔170的栅栏。贴片元件104和寄生元件106可在对应的天线单元格174内居中或可偏离对应的天线单元格174的中心。如果需要，可省略寄生元件106。如果需要，可为每个天线40提供堆叠寄生元件和/或贴片元件(例如，天线谐振元件)的附加层。贴片元件104和寄生元件106可具有任何所需的形状和/或取向。相控天线阵列60中的每个天线单元格174可具有相同的形状和尺寸，或者相控天线阵列60中的天线单元格174的两者或更多者可具有不同的形状或尺寸。每个天线40可覆盖相同频率，或者如果需要，相控天线阵列60中的两个或更多个天线40可具有用于覆盖不同频率的不同尺寸的贴片元件104。天线单元格174无需布置成行和列的网格，并且一般来讲可被布置成任何所需的图案。相控天线阵列60可包括任何所需数目的天线单元格174。如果需要，天线单元格174可具有其他形状(例如，具有由导电通孔170的栅栏限定的一个或多个直边和/或弯曲边缘的形状)。
图10为具有五边形形状的天线单元格174的俯视图。在图10的示例中，为了清楚起见，省略了图7的电介质覆盖层130、接地迹线154、传导迹线168和基板140。
如图10所示，天线单元格174可具有导电通孔170的五个侧面或五个直栏(例如，天线单元格174可具有五边形形状或矩形形状，其中拐角被导电通孔170的对角栅栏切断)。当以这种方式布置时，天线单元格174可具有介于3.0mm和5.0mm之间、介于2.0mm和6.0mm之间、介于2.5mm和5.5mm之间等的长轴210。天线单元格174的每一侧可具有相同的长度，或者天线单元格174的两侧或更多侧可具有不同的长度。
图11为具有六边形形状的天线单元格174的俯视图。在图11的示例中，为了清楚起见，省略了图7的电介质覆盖层130、接地迹线154、传导迹线168和基板140。
如图11所示，天线单元格174可具有导电通孔170的六个侧面或六个直栏。当以这种方式布置时，天线单元格174可具有的长轴212尺寸为：介于3.0mm和5.0mm之间、介于2.0mm和6.0mm之间、介于2.5mm和5.5mm之间等，天线单元格174的每一侧可具有相同的长度或天线单元格174的两个或更多个侧面可具有不同的长度。图10和图11的示例仅仅是例示性的。一般来讲，图10和图11的贴片元件104可具有任何所需的形状。图10和图11的天线40可设置有寄生元件，诸如图7和图9的寄生元件106(如果需要)。
不同形状和尺寸的天线单元格(诸如图11的六边形天线单元174和图10的五边形天线单元174)可在相同的相控天线阵列60中实现，使得相控天线阵列60中的天线40以所需的方式排列、平铺或封装(例如，以适应所需的天线图案，以允许相控天线阵列60包括用于覆盖不同频率的不同天线尺寸，以最佳方式布置天线，用于抵消在图7的电介质覆盖层130产生的表面波，以适应设备10内的特定空间限制等)。
如果需要，相同的相控天线阵列60可包括用于同时覆盖不同频率的不同形状和尺寸的天线40和/或天线单元格174。图12为具有用于覆盖不同频率的不同形状和尺寸的天线40和天线单元格174的相控天线阵列60的俯视图。在图12的示例中，为了清楚起见，省略了图7的电介质覆盖层130、接地迹线154、传导迹线168和基板140。
如图12所示，相控天线阵列60可包括用于覆盖相对高的频率的第一组天线40H和用于覆盖相对低的频率(例如，10GHz和300GHz之间的频率)的第二组天线40L。天线40H可具有相对较小的贴片元件104(例如，具有长度222的侧面的贴片元件104)以覆盖相对高的频率。天线40L可具有相对较大的贴片元件104(例如，具有长度220的侧面大于长度222的贴片元件104)以覆盖相对低的频率。
天线40H可被导电通孔170的相应组(栅栏)围绕以形成天线单元格174H。天线40L可被导电通孔170的相应组(栅栏)围绕以形成天线单元格174L。天线单元格174L可大于天线单元格174H(例如，以适应与天线40L相关联的较长波长)。在图12的示例中，天线单元格174H具有六边形形状(图11)，而天线单元格174L具有矩形或正方形形状。这可以例如允许天线单元格174H适配于相邻的天线单元格174L之间，尽管天线单元格174L的尺寸相对较大。
在图12的示例中，天线单元格174L和天线单元格174H被布置成围绕公共点共定位的同心环图案。这仅是示例性的，并且一般来讲，天线单元格174L和174H可以任何所需的图案布置。天线40H和40L的贴片元件104可具有任何所需的形状。诸如图7和图9的寄生元件106的寄生元件可堆叠在贴片元件104上，用于相控天线阵列60中的天线40中的一者或多者(例如，全部)。如果需要，可在相控天线阵列60中包括附加天线和天线单元格以覆盖其他频率。
天线单元格174L和174H中的导电通孔174H的栅栏可具有任何所需的形状。一般来讲，导电通孔栅栏可具有被选择为允许天线单元格174L和174H被放置(平铺)在预定位置而不重叠的形状。例如，可以选择天线单元的预定位置，使得相控天线阵列60呈现的辐射图案具有所需的形状，使得每个天线40产生的表面波在电介质覆盖层130(图7)的外围被适当地抵消，和/或适应设备10内的形状因素或空间要求。这样，相控天线阵列60可包括用于覆盖不同频率的不同天线，同时还缓解电介质覆盖层130(图7)内的信号衰减和相消干涉，并且同时最小化到外部设备10的表面波传播。
在另一个合适的布置方式中，相控天线阵列60中的一个或多个天线单元格174可设置有多个天线40。图13为具有多个天线40的天线单元格174的俯视图。在图13的示例中，为了清楚起见，省略了图7的电介质覆盖层130、接地迹线154、传导迹线168和基板140。
如图13所示，可将用于覆盖相对低的频率的多个天线40(诸如给定天线40L)和用于覆盖相对高的频率的给定天线40H安装在同一天线单元格174内。图13的天线单元格174中的导电通孔170的栅栏可横向围绕天线40H和40L两者(例如，天线40H和40L的贴片元件104均可位于图7的相同腔体172中)。作为一个实例，天线40L可覆盖相对低的频带(诸如27.5GHz至28.5GHz的频带)，而天线40H覆盖相对较高的频带(诸如37GHz至41GHz的频带)。这样，相同的天线单元格174可用于覆盖多个频率。例如，相对于单独的单元格用于天线40L和40H的场景(例如，因为可以省略天线40L和40H之间的导电通孔170的附加栅栏)，这可以减少在天线模块138内实现天线40L和40H所需的空间量。天线40L和40H可被充分隔离，尽管被配置在相同的天线单元格174内(例如，由于天线40L和40H覆盖在频率上相距足够远的频率范围)。相控天线阵列60中的每个天线单元格174可包括多个天线(诸如图13的天线40L和40H)，或者相控天线阵列60中的天线单元格174中的仅一些可以这种方式实施。
图13的示例仅为例示性的。导电通孔170的栅栏可具有任何所需的形状(例如，图13的天线单元格174可具有任何所需数量的弯曲和/或直侧面)。天线40L和40H的贴片元件104可具有任何所需的形状和/或相对取向。天线40L和40H可设置有寄生元件，诸如图7和图9的寄生元件106(如果需要)。
图14示出了在存在图7的电介质覆盖层130的情况下相控天线阵列60的例示性辐射图案(例如，辐射图案包络)的横截面侧视图。如图14所示，曲线250示出了相控天线阵列60的辐射图包络的场景，其中在电介质覆盖层130不形成四分之一波阻抗变换器，并且其中相控天线阵列60中的天线40不被导电通孔170的栅栏分开。如曲线250所示，天线阵列60的辐射图案包络可在不同角度表现出减小的总增益，局部最小值(波谷)和局部最大值(波峰)。减小的总增益和局部最小值可穿过电介质覆盖层130内的信号衰减和相消干涉和/或例如不存在导电通孔170而产生。
当电介质覆盖层130被配置为形成四分之一波阻抗变换器并且导电通孔栅栏用于形成天线单元格174(图7至图13)、内表面处146(图7)的信号反射、电介质覆盖层130内的信号衰减和相消干涉以及沿着内表面146的表面波传播可被最小化，使得相控天线阵列60表现出如曲线252所示的辐射图案包络。如曲线252所示，相控天线阵列60的总增益可更大，并且相控天线阵列60的辐射图案包络可相对于与曲线250相关的情形在相控天线阵列60的视场内的所有角度上更均匀。这样，尽管存在电介质覆盖层130，但相控天线阵列60可在所有角度上以令人满意的天线效率工作。
图14的示例仅为例示性的。一般来讲，辐射图案包络250和252可表现出其它形状。图14所示的辐射图案包络示出了辐射图案包络的二维横截面侧视图。一般来讲，用于相控天线阵列60的辐射图案包络是三维的。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，其包括电介质覆盖层、具有抵靠电介质覆盖层安装的表面的电介质基板以及在电介质基板上的相控天线阵列，该相控天线阵列包括处于在电介质基板的表面处的传导迹线和穿过电介质覆盖层以10GHz和300GHz之间的频率发送射频信号的相控天线阵列。
根据另一实施方案，电子设备具有第一面和第二面，并且包括具有显示器覆盖层和穿过显示器覆盖层发光的像素电路的显示器，该显示器覆盖层形成电子设备的第一面和电介质覆盖层形成电子设备的第二面。
根据另一实施方案，电介质覆盖层包括选自由玻璃和陶瓷构成的组的材料。
根据另一实施方案，电子设备具有第一面和第二面，并且包括具有像素电路的显示器，像素电路配置为穿过电介质覆盖层而发光。
根据另一实施方案，传导迹线与电介质覆盖层的表面直接接触。
根据另一个实施方案，电子设备具有第一面和第二面，并且包括将电介质基板的表面附接到电介质覆盖层的粘合剂层，传导迹线与粘合剂层直接接触。
根据另一实施方案，粘合剂层具有介于200微米和500微米之间的厚度，电介质覆盖层具有电介质常数，并且粘合剂具有小于电介质常数的电介质常数。
根据另一实施方案，电介质覆盖层的厚度介于0.7mm的1.1mm之间。
根据另一实施方案，相控天线阵列包括具有嵌入在电介质基板内的接地迹线的天线，插入在接地迹线和传导迹线之间的贴片元件，以及由传导迹线形成的寄生元件。
根据另一实施方案，电子设备包括耦接到贴片元件上的第一正天线馈电端子的第一传输线路径，以及耦接到贴片元件上的第二正天线馈电端子的第二传输线路径。
根据另一实施方案，传导迹线具有十字形状并且与贴片元件上的第一正天线馈电端子和第二正天线馈电端子重叠。
根据另一实施方案，相控天线阵列包括天线，该天线具有嵌入在电介质基板内的接地迹线和耦接到电介质基板表面处的传导迹线的正天线馈电端子，传导迹线形成天线的天线谐振元件。
根据另一实施方案，电子设备包括从接地迹线延伸穿过电介质基板到电介质基板表面的导电通孔栅栏，接地迹线和导电通孔栅栏限定腔体以及腔体内的天线谐振元件。
根据另一实施方案，多个天线单元格中的每个天线单元格包括在腔体内的附加天线谐振元件，该天线谐振元件配置为以10GHz和300GHz之间的第一频率发射射频信号，并且第二天线谐振元件配置为发射不同于第一频率且介于10GHz和300GHz之间的第二频率的射频信号。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括电介质层、具有耦接到电介质层的表面的电介质基板以及电介质基板上的相控天线阵列，该相控天线阵列被配置为以介于10GHz和300GHz之间的频率通过电介质层发射射频信号，并且电介质层被配置为在该频率下形成用于相控天线阵列的四分之一波阻抗变换器。
根据另一实施方案，频率上的射频信号在传播通过电介质层时表现出有效波长，并且电介质层的厚度介于有效波长的0.15倍和0.25倍之间。
根据另一实施方案，电介质层具有介于3.0和10.0之间的电介质常数，并且相控天线阵列包括在电介质基板表面处的传导迹线。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括电介质外壳壁、耦接到电介质外壳壁的电介质基板、以及电介质基板上的相控天线阵列，该相控天线阵列被配置为穿过电介质外壳壁传送频率在10GHz和300GHz之间的射频信号，相控天线阵列包括多个天线，多个天线中的每个天线包括附接到电介质外壳壁的传导迹线和导电通孔栅栏，导电通孔栅栏延伸穿过电介质基板并横向围绕多个天线中的每个天线中的传导迹线。
根据另一实施方案，导电通孔栅栏包括具有选自六边形、五边形和矩形的形状的一组导电通孔。
根据另一实施方案，多个天线包括第一天线和第二天线，第一天线被配置为传送10GHz和300GHz之间的第一频率下的射频信号，第二天线被配置为传送大于第一频率且介于10GHz和300GHz之间的第二频率的射频信号，并且导电通孔栅栏包括横向围绕第一天线的第一组导电通孔和横向围绕第二天线的第二组导电通孔，第一组导电通孔具有第一形状，第二组导电通孔具有第二形状，第二形状不同于第一形状。
前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
电介质覆盖层；
电介质基板，所述电介质基板具有抵靠所述电介质覆盖层安装的表面；以及
相控天线阵列，所述相控天线阵列在所述电介质基板上，其中所述相控天线阵列包括在所述电介质基板的所述表面处的传导迹线，并且所述相控天线阵列被配置为通过所述电介质覆盖层发射在介于10GHz和300GHz之间的频率处的射频信号。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电子设备具有第一面和第二面，并且还包括：
显示器，所述显示器具有显示器覆盖层和通过所述显示器覆盖层发光的像素电路，其中所述显示器覆盖层形成所述电子设备的所述第一面，并且所述电介质覆盖层形成所述电子设备的所述第二面。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述电介质覆盖层包含选自由以下项构成的组中的材料：玻璃和陶瓷。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电子设备具有第一面和第二面，并且还包括：
显示器，所述显示器具有像素电路，其中所述像素电路被配置为通过所述电介质覆盖层发光。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述传导迹线与所述电介质覆盖层的表面直接接触。
6.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
粘合剂层，所述粘合剂层将所述电介质基板的表面附接到所述电介质覆盖层，其中所述传导迹线与所述粘合剂层直接接触。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述粘合剂层具有介于200微米和500微米之间的厚度，所述电介质覆盖层具有第一电介质常数，
并且所述粘合剂具有小于所述第一电介质常数的第二电介质常数。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述电介质覆盖层的厚度介于0.7mm和1.1mm之间。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述相控天线阵列包括：
天线，所述天线具有嵌入在电介质基板内的接地迹线；贴片元件，所述贴片元件插入在所述接地迹线和所述传导迹线之间；以及寄生元件，所述寄生元件由所述传导迹线形成。
10.根据权利要求9所述的电子设备，还包括：
第一传输线路径，所述第一传输线路径耦接到所述贴片元件上的第一正天线馈电端子；以及
第二传输线路径，所述第二传输线路径耦接到所述贴片元件上的第二正天线馈电端子。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述传导迹线具有十字形状，并且与所述贴片元件上的所述第一正天线馈电端子和第二正天线馈电端子重叠。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述相控天线阵列包括：
天线，所述天线具有嵌入所述电介质基板内的接地迹线和在所述电介质基板的所述表面处耦接到所述传导迹线的正天线馈电端子，其中所述传导迹线形成用于所述天线的天线谐振元件。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述相控天线阵列包括嵌入所述电介质基板内的接地迹线和多个天线单元格，所述多个天线单元格中的每个天线单元格包括：
导电通孔栅栏，所述导电通孔栅栏从所述接地迹线延伸穿过所述电介质基板到所述电介质基板的表面，其中所述接地迹线和所述导电通孔栅栏限定腔体；以及
天线谐振元件，所述天线谐振元件处于所述腔体内。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述多个天线单元格中的每个天线单元格还包括：
附加天线谐振元件，所述附加天线谐振元件处于所述腔体内，其中所述天线谐振元件被配置为发射在介于10GHz和300GHz之间的第一频率处的射频信号，并且第二天线谐振元件配置为发射在不同于所述第一频率且介于10GHz和300GHz之间的第二频率处的射频信号。
15.一种电子设备，包括：
电介质层；
电介质基板，所述电介质基板具有耦接到所述电介质层的表面；以及
相控天线阵列，所述相控天线阵列位于所述电介质基板上，其中所述相控天线阵列被配置为穿过所述电介质层发射在介于10GHz和300GHz之间的频率处的射频信号，并且所述电介质层被配置为在所述频率下形成用于所述相控天线阵列的四分之一波阻抗变换器。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中在所述频率处的所述射频信号在传播穿过所述电介质层时表现出有效波长，并且所述电介质层具有介于所述有效波长的0.15倍和0.25倍之间的厚度。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述电介质层具有介于3.0和10.0之间的电介质常数，并且所述相控天线阵列包括在所述电介质基板的所述表面处的传导迹线。
18.一种电子设备，包括：
电介质外壳壁；
电介质基板，所述电介质基板耦接到所述电介质外壳壁；并且
相控天线阵列，所述相控天线阵列在所述电介质基板上，并且所述相控天线阵列被配置为穿过所述电介质外壳壁传送在介于10GHz和300GHz之间的频率处的射频信号，所述相控天线阵列包括：
多个天线，其中所述多个天线中的每个天线包括附接到所述电介质外壳壁的传导迹线，以及
导电通孔栅栏，其中所述导电通孔栅栏延伸穿过所述电介质基板并且横向地围绕所述多个天线中的每个天线中的所述传导迹线。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述导电通孔栅栏包括一组导电通孔，所述导电通孔的形状选自由以下项构成的组：六边形、五边形和矩形。
20.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述多个天线包括第一天线和第二天线，所述第一天线被配置为传送在介于10GHz和300GHz之间的第一频率处的射频信号，所述第二天线被配置为传送在大于所述第一频率且介于10GHz和300GHz之间的第二频率处的射频信号，并且所述导电通孔栅栏包括：
第一组导电通孔，所述第一组导电通孔横向地围绕所述第一天线；和
第二组导电通孔，所述第二组导电通孔横向地围绕所述第二天线，其中所述第一组导电通孔具有第一形状，并且所述第二组导电通孔具有第二形状，所述第二形状不同于第一形状。
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