CN110416707A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线装置，所述天线装置包括：接地层；馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；以及天线结构，所述天线结构包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部连接到所述馈线的一端并且被构造为提供在第一方向上的第一电磁平面，所述第二辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第二方向上的第二电磁平面，并且设置为使得所述第二辐射部的至少一部分设置在比所述接地层的位置高的位置。

Description

天线装置

本申请要求于2018年4月30日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0049532号韩国专利申请和于2018年6月29日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0075308号韩国专利申请的优先权的权益，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

下面的描述涉及一种天线装置。

背景技术

移动通信的数据流量每年迅速地增长。正在进行技术开发，以支持在无线网络中实时传输这种迅速增长的数据。例如，基于数据的物联网(IoT)的内容、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与SNS结合的现场VR/AR、自主导航、诸如同步视角(用户使用超小型相机的实时视频传输)等的应用可能需要支持大量的数据的发送和接收的通信(例如，5G通信、mmWave通信等)。

近来，已经研究了包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且正在进行对能够顺利实现这样的通信的天线装置的商业化/标准化的研究。

由于高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)中的RF信号在RF信号的传输过程中容易被吸收和损耗，因此可能会大大降低通信质量。因此，用于高频带中的通信的天线可能需要不同于传统天线技术的手段的手段，并且单独的手段可能需要更特殊的技术，诸如用于提供天线增益、集成天线和RFIC以及提供有效的各向同性辐射功率(EIRP)等的单独功率放大器。

发明内容

提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限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。

在一个总体方面，一种天线装置包括：接地层；馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；以及天线结构，所述天线结构包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部连接到所述馈线的一端并且被构造为提供在第一方向上的第一电磁平面，所述第二辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第二方向上的第二电磁平面，并且设置为使得所述第二辐射部的至少一部分设置在比所述接地层的位置高的位置。

所述第一辐射部可包括堆叠在彼此上的堆叠图案和将所述堆叠图案彼此电连接的过孔。

所述天线装置还可包括屏蔽结构，所述屏蔽结构设置在比所述接地层的位置高的位置并且侧向地围绕所述第二辐射部的至少一部分。

所述屏蔽结构可包括接地过孔和接地图案，所述接地过孔具有分别电连接到所述接地层的第一端，所述接地图案电连接到所述接地过孔的第二端。

所述屏蔽结构可以为U形结构，所述天线结构的一部分设置在所述U形结构的内部。

所述天线装置还可包括第二接地层，所述第二接地层设置在比所述馈线的位置低的位置，其中，所述天线结构还包括第三辐射部，所述第三辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第三方向上的第三电磁平面，并且设置为使得所述第三辐射部的至少一部分设置在比所述第二接地层的位置低的位置。

所述天线装置还可包括第二屏蔽结构，所述第二屏蔽结构设置在比所述第二接地层的位置低的位置并且侧向地围绕所述第三辐射部的至少一部分。

所述天线装置还可包括副基板，所述副基板提供被构造为容纳所述第三辐射部的空间以及被构造为容纳所述第一辐射部的一部分的空间，其中，所述副基板的上表面的面积小于所述接地层的面积。

所述天线装置还可包括：第二馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；以及第二天线结构，所述第二天线结构包括第三辐射部和第四辐射部，所述第三辐射部连接到所述第二馈线的一端，并被构造为提供在所述第一方向上的第三电磁平面，所述第四辐射部连接到所述第三辐射部，被构造为提供在所述第二方向上的第四电磁平面，并设置为使得所述第四辐射部的至少一部分位于比所述接地层的位置高的位置，其中，所述第一辐射部和所述第三辐射部具有在远离彼此的方向上延伸的结构。

所述天线装置还可包括屏蔽结构，所述屏蔽结构设置在比所述接地层的位置高的位置并且侧向地将所述第二辐射部的至少一部分和所述第四辐射部的至少一部分一同围绕。

所述屏蔽结构与所述第二辐射部之间的最短距离可比由所述天线结构发送和接收的RF信号的波长的1/4短。

所述第二辐射部与所述第四辐射部之间的最短距离可比所述屏蔽结构与所述第二辐射部之间的最短距离短。

所述第二辐射部与所述第四辐射部可分别呈具有长边和短边的矩形形状，所述第二辐射部的长边和所述第四辐射部的长边可形成虚拟的单条直线。

所述天线结构还可包括第五辐射部，所述第五辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第三方向上的第五电磁平面，并且布置为使得所述第五辐射部的至少一部分设置在比所述馈线的位置低的位置，所述第二天线结构还可包括第六辐射部，所述第六辐射部连接到所述第三辐射部，被构造为提供在所述第三方向上的第六电磁平面，并且设置为使得所述第六辐射部的至少一部分位于比所述第二馈线的位置低的位置。

所述天线装置还可包括：第三馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；第三天线结构，所述第三天线结构包括第五辐射部和第六辐射部，所述第五辐射部连接到所述第三馈线的一端，并被构造为提供在所述第一方向上的第五电磁平面，所述第六辐射部连接到所述第五辐射部，被构造为提供在所述第二方向上的第六电磁平面，并且设置为使得所述第六辐射部的至少一部分位于比所述接地层的位置高的位置；以及屏蔽结构，设置在比所述接地层的位置高的位置，被构造为侧向地阻挡所述第二辐射部的至少一部分和所述第三天线结构的所述第六辐射部的至少一部分，并且被构造为分别侧向围绕所述第二辐射部的至少一部分和所述第六辐射部的至少一部分。

在另一总体方面，一种天线装置包括：馈线；以及天线结构，所述天线结构包括第一辐射部、第二辐射部和第三辐射部，所述第一辐射部连接到所述馈线的一端，并且被构造为提供在第一方向上的第一电磁平面，所述第二辐射部连接到所述第一辐射部，并被构造为提供在第二方向上的第二电磁平面，所述第三辐射部连接到所述第一辐射部，并且被构造为提供在第三方向上的第三电磁平面。

所述天线装置还可包括：第二馈线；以及第二天线结构，所述第二天线结构包括第四辐射部、第五辐射部和第六辐射部，所述第四辐射部连接到所述第二馈线的一端，并且被构造为提供在所述第一方向上的第四电磁平面，所述第五辐射部连接到所述第四辐射部，并被构造为提供在所述第二方向上的第五电磁平面，所述第六辐射部连接到所述第四辐射部，并被构造为提供在所述第三方向上的第六电磁平面，其中，所述第一辐射部和所述第四辐射部具有在远离彼此的方向上延伸的结构。

在另一总体方面，一种天线装置包括：第一馈线；第一天线结构，所述第一天线结构包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部连接到所述第一馈线的一端，并被构造为提供第一电磁平面，所述第二辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供与所述第一电磁平面垂直的第二电磁平面；以及接地层，在第一方向上设置在所述第一馈线的位置与所述第二辐射部的位置之间的位置。

所述第一天线结构还可包括第三辐射部，所述第三辐射部连接到所述第一辐射部，并且被构造为提供与所述第一电磁平面垂直的第三电磁平面。所述第一馈线的位置可在所述第一方向上位于所述第三辐射部的位置与所述第二辐射部的位置之间。

所述天线装置还可包括屏蔽结构，所述屏蔽结构在垂直于所述第二电磁平面的一个或更多个平面中至少部分地围绕所述天线装置。

所述天线装置还可包括：第二馈线；以及第二天线结构，所述第二天线结构在垂直于所述第一方向的方向上与所述第一天线结构分开，并包括第三辐射部和第四辐射部，所述第三辐射部连接到所述第二馈线的一端，并且被构造为提供平行于所述第一电磁平面的第三电磁平面，所述第四辐射部连接到所述第三辐射部，并被构造为提供垂直于所述第三电磁平面的第四电磁平面，其中，所述接地层的位置在所述第一方向上位于所述第二馈线的位置与所述第四辐射部的位置之间。

通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将显而易见。

附图说明

图1是示出根据实施例的天线装置的透视图。

图2是示出根据实施例的包括屏蔽结构的天线装置的透视图。

图3是示出根据实施例的天线装置的透视图。

图4是示出根据实施例的包括第一天线结构和第二天线结构的天线装置的透视图。

图5A是示出根据实施例的包括屏蔽结构的天线装置的平面图。

图5B是示出图5A的省略一些辐射部的天线装置的平面图。

图6是示出根据实施例的天线装置的天线结构的电磁平面的平面图。

图7A和图7B是示出根据实施例的天线装置的示图。

图8A和图8B是示出根据实施例的天线装置的示图。

图9A和图9B是示出根据实施例的天线装置的示图。

图10A和图10B是示出根据实施例的天线装置的阵列结构的示图。

图11A和图11B是示出根据实施例的设置在比天线装置中包括的连接构件的位置低的位置的结构的示图。

图12A和图12B是示出根据实施例的电子设备中的天线装置的布置的平面图。

在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实现，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、装置和/或系统的诸多可行方式中的一些可行方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)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”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。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，可不存在介于它们之间的其他元件。

这里，注意的是，针对示例或实施例的术语“可”的使用(例如，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，但所有示例和实施例不限于此。

如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“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、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、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，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

这里描述的示例的特征可以以如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式组合。此外，尽管这里描述的示例具有各种构造，但是如在理解本申请的公开之后将显而易见的其他构造是可行的。

在以下描述中对结合方向x、y和z的“+”的引用分别指的是图中所示的x、y和z箭头的方向。在以下描述中对结合方向x、y和z的“-”的引用分别指的是与图中所示的x、y和z箭头的方向相反的方向。

图1是示出根据实施例的天线装置10的透视图。

参照图1，天线装置10可包括接地层160a、馈线110a和天线结构100a。

馈线110a可设置在比接地层160a的位置低的位置。馈线110a可将从天线结构100a接收的射频(RF)信号发送到IC，并且可将从IC接收的RF信号发送到天线结构100a。

天线结构100a可包括第一辐射部120a，第一辐射部120a连接到馈线110a的一端并提供在第一方向(例如，+x方向)上的电磁平面，在这种情况下，该电磁平面的法向为第一方向。待从馈线110a接收或待发送到馈线110a的RF信号可穿过第一辐射部120a的电磁平面。因此，天线结构100a可通过第一辐射部120a的电磁平面在第一方向上发送和接收RF信号。

此外，天线结构100a还可包括第二辐射部130a，第二辐射部130a连接到第一辐射部120a以提供在第二方向(例如，+z方向)上的电磁平面，并且设置为使得第二辐射部130a的至少一部分位于比接地层160a的位置高的位置。待从馈线110a接收或待发送到馈线110a的RF信号的一部分可在第一辐射部120a中发送和接收，并且RF信号的另一部分可穿过第二辐射部130a的电磁平面。

因此，由于天线结构100a可在第一方向上通过第一辐射部120a的电磁平面发送和接收RF信号，并且还可在第二方向上通过第二辐射部130a的电磁平面发送和接收RF信号，因此可扩展RF信号的发送/接收方向。

在该示例中，天线结构100a中的第一辐射部120a的馈送路径和第二辐射部130a的馈送路径均通过馈线110a形成。例如，天线装置10可通过使用集成馈送路径在第一方向和第二方向二者上发送和接收RF信号。因此，与传统天线装置相比，天线装置10可减小馈线110a的数量、长度和复杂性，因此，与传统天线装置相比，天线装置10可减小尺寸或改善天线性能(例如，减少馈线中的RF信号损耗)。

此外，天线结构100a的第一辐射部120a和第二辐射部130a可布置为彼此靠近。通常，第一定向天线和第二定向天线会彼此分开比预定或规定的距离大的距离或者会需要用于电磁屏蔽的组件，以减小对彼此的电磁影响。第一辐射部120a与第二辐射部130a之间的距离可比预定或规定的距离短。可不需要用于第一辐射部120a与第二辐射部130a之间的电磁屏蔽的单独组件。因此，与传统天线装置相比，天线装置10可进一步小型化，并且可具有与尺寸相关的改善的天线性能。

接地层160a可分别用作天线结构100a的第一辐射部120a和第二辐射部130a的反射器。例如，RF信号的沿着-x方向穿过天线结构100a的第一辐射部120a的一部分可在接地层160a中沿着+x方向反射。RF信号的沿着-z方向穿过第二辐射部130a的一部分可在接地层160a中沿着+z方向反射。

因此，与传统天线装置相比，天线装置10可具有进一步改善的增益，并且可减小由天线结构100a施加到馈线110a的电磁噪声。

此外，接地层160a可电磁耦合到天线结构100a的第二辐射部130a。因此，天线结构100a可有效地将RF信号的一部分从第一辐射部120a引诱到第二辐射部130a，从而可平衡在第一辐射部120a中发送和接收的RF信号与在第二辐射部130a中发送和接收的RF信号。

图2是示出根据实施例的包括屏蔽结构140a的天线装置10-1的透视图。例如，除了天线装置10-1包括屏蔽结构140a之外，天线装置10-1可与图1中所示的天线装置10类似。

参照图2，除了图1中所示的天线装置10中描述的组件之外，天线装置10-1可包括设置在比接地层160a的位置高的位置的屏蔽结构140a，以在侧向方向(例如，x方向和y方向中的一个或更多个方向)上围绕天线结构100a的第二辐射部130a的至少一部分。

屏蔽结构140a可反射由相邻的天线装置引起的电磁噪声，并且可将从天线结构100a发送到接地层160a并且最终反射到屏蔽结构140a的RF信号沿着z方向反射。

因此，与传统天线装置相比，天线装置10-1可提高对于相邻的天线装置的电磁隔离度，并且可具有改善的增益。

天线结构100a可根据第一辐射部120a与第二辐射部130a之间的垂直连接而具有L形，但是不限于这样的构造。例如，第一辐射部120a的电磁平面可略微倾斜，使得法线指向-z方向。

图3是示出根据实施例的天线装置10-2的透视图。

参照图3，在天线装置10-2中，天线结构100b还可包括第三辐射部135b，第三辐射部135b连接到第一辐射部120b以提供在第三方向(例如，-z方向)上的电磁平面，并且设置为使得第三辐射部135b的至少一部分位于比馈线110b的位置低的位置。

待从馈线110b接收或待发送到馈线110b的RF信号的一部分可通过第一辐射部120b发送和/或接收，一部分可通过第二辐射部130b的电磁平面发送和/或接收，一部分可通过第三辐射部135b的电磁平面发送和/或接收。

因此，由于天线结构100b在第一方向上通过第一辐射部120b的电磁平面发送和接收RF信号、在第二方向上通过第二辐射部130b的电磁平面发送和接收RF信号以及在第三方向上通过第三辐射部135b的电磁平面发送和接收RF信号，因此可进一步扩展RF信号的发送/接收方向。

天线结构100b可具有根据第一辐射部120b、第二辐射部130b和第三辐射部135b的相对于周围组件(例如，接地层和屏蔽结构)的大小关系、角度关系、厚度关系和位置关系而确定的频带(例如，28GHz、60GHz)。

图4是示出根据实施例的包括第一天线结构100c和第二天线结构101c的天线装置10-3的透视图。

参照图4，天线装置10-3可包括第一馈线110c、第一天线结构100c、第二馈线111c和第二天线结构101c。第一天线结构100c可包括第一辐射部120c、第二辐射部130c和第三辐射部135c。第二天线结构101c可包括第四辐射部121c、第五辐射部131c和第六辐射部136c中的至少一部分。

第一馈线110c可将从第一天线结构100c接收的RF信号发送到IC，并且可将从IC接收的RF信号发送到第一天线结构100c。

第二馈线111c可将从第二天线结构101c接收的RF信号发送到IC，并且可将从IC接收的RF信号发送到第二天线结构101c。例如，第二馈线111c可与第一馈线110c平行设置，并且可相对于z轴设置在与第一馈线110c的高度相同的高度上。

第四辐射部121c可连接到第二馈线111c的一端，可提供在第一方向(例如，+x方向)上的电磁平面，并且可基于与第一天线结构100c的第一辐射部120c的原理类似的原理在第一方向上发送和接收RF信号。

第五辐射部131c可连接到第四辐射部121c以提供在第二方向(例如，+z方向)上的电磁平面，可设置在比第二馈线111c的位置高的位置，并且可基于与第一天线结构100c的第二辐射部130c的原理类似的原理在第二方向上发送和接收RF信号。

第六辐射部136c可连接到第四辐射部121c以提供在第三方向(例如，-z方向)上的电磁平面，并且设置为使得第六辐射部136c的至少一部分被定位在比第二馈线111c的位置低的位置。

第一天线结构100c的第一辐射部120c和第二天线结构101c的第四辐射部121c可在第一馈线110c的一端与第二馈线111c的一端分开的方向(例如，y方向)上具有扩展结构。

因此，第一天线结构100c的第一辐射部120c和第二天线结构101c的第四辐射部121c可基于与偶极天线的偶极子的原理类似的原理在第一方向上发送和接收RF信号。通常，由于偶极天线可具有比单极天线的带宽宽的带宽，因此天线装置10-3可按照类似于偶极天线的方式通过使用第一辐射部120c和第四辐射部121c而具有相对宽的带宽。

图5A是示出类似于图4中所示的天线装置10-3但是附加地包括屏蔽结构140c的天线装置10-4的平面图。图5B是示出图5A中所示的省略第二辐射部130c和第五辐射部131c的天线装置10-4的平面图。

参照图5A和图5B，屏蔽结构140c可设置在比接地层160c的位置高的位置，以一同围绕第一天线结构100c的第二辐射部130c的至少一部分以及第二天线结构101c的第五辐射部131c的至少一部分。因此，天线装置10-4可在具有相对宽的带宽的同时改善相邻的天线装置的电磁隔离，并且可由于RF信号在屏蔽结构140c中的反射而具有改善的增益。

例如，屏蔽结构140c在xy平面中具有U形，并且可设置为使得第二辐射部130c的一部分和第四辐射部131c的一部分设置在U形内。

此外，屏蔽结构140c与第二辐射部130c之间的最短距离(例如，在y方向上的间隔距离)可比通过天线结构100c发送和接收的RF信号的波长的1/4短。因此，天线结构100c可有效地连接到屏蔽结构140c，并且可通过屏蔽结构140c与天线结构100c之间的电容而具有精细调谐的谐振频率。

第二辐射部130c和第五辐射部131c之间的最短距离(例如，在y方向上的间隔距离)可比屏蔽结构140c与第二辐射部130c之间的最短距离(例如，在y方向上的间隔距离)短。因此，天线装置10-4可进一步抑制在RF信号的发送和接收期间在y方向上的分散。

第二辐射部130c和第五辐射部131c可呈具有长边(例如，y方向边)和短边(例如，x方向边)的矩形形状。RF信号可包括x矢量分量和y矢量分量。y矢量分量可比x矢量分量更可能被抵消。当第二辐射部130c和第五辐射部131c具有矩形形状时，RF信号中的x矢量分量的比可相对较高。因此，相对于传统天线装置，天线装置10-4可具有进一步改善的增益。

此外，第二辐射部130c的长边和第五辐射部131c的长边可形成虚拟的单条直线。因此，天线装置10-4可进一步抑制在RF信号的发送和接收期间在y方向上的分散。

图6是示出根据实施例的天线装置的天线结构的电磁平面的平面图。

参照图6，天线结构的第一辐射部120d和第四辐射部121d中的每个可利用堆叠图案H1以及电连接在堆叠图案H1中的相邻的堆叠图案之间的过孔V1形成。也就是说，过孔V1中的每个可电连接到堆叠图案H1中的相邻的堆叠图案。

RF信号可具有相对短的波长。因此，RF信号可如同在堆叠图案H1之间和过孔V1之间没有设置空间地穿过第一辐射部120d和第四辐射部121d。

因此，图4至图5B中所示的第一辐射部120c和第四辐射部121c中的每个可通过利用堆叠图案H1和过孔V1组成的第一辐射部120d和第四辐射部121d来代替。

图7A和图7B是示出根据实施例的天线装置10-5的第一具体结构的示图。

参照图7A和图7B，天线装置10-5可包括馈线110d、第一辐射部120d、第四辐射部121d、第二辐射部130d、第五辐射部131d、屏蔽结构140d、接地层160d和连接构件200d中的至少一部分。

第一辐射部120d和第四辐射部121d可具有堆叠图案H2和过孔V2结合在一起的结构。

连接构件200d可包括布线层210d、第二接地层215d和IC接地层225d中的至少一部分。IC可设置在比连接构件200d的位置低的位置。连接构件200d中的布线层210d、第二接地层215d和IC接地层225d的边界可用作用于第一辐射部120d和第四辐射部121d的反射器，因此可影响第一辐射部120d和第四辐射部121d的天线性能。

馈线110d可设置在与布线层210d相同的(在z方向上的)高度上。接地层160d可设置在比布线层210d的位置高的位置，第二接地层215d可设置在比布线层210d的位置低的位置。接地层160d和第二接地层215d可为馈线110d提供电磁屏蔽环境。

IC接地层225d可提供用于IC的操作的接地件，并且可设置在比第二接地层215d的位置低的位置。布线层210d、第二接地层215d和IC接地层225d的位置关系、数量和尺寸可根据设计规格自由改变。

天线装置10-5可减小馈线110d的数量、长度和复杂性，从而减小布线层210d的尺寸。因此，也可减小接地层160d的尺寸和第二接地层215d的尺寸。因此，与传统天线装置相比，天线装置10-5可具有减小的尺寸，同时在多个方向上发送和接收RF信号。根据设计规格，天线装置10-5还可包括被构造为通过利用布线层210d的空闲空间来改善天线性能的组件(例如，阻抗转换器、屏蔽过孔、分支电路等)。

屏蔽结构140d可具有电连接到接地层160d的接地过孔150d和接地图案结合在一起的结构。例如，由于屏蔽结构140d可具有与第一辐射部120d的堆叠图案H2和过孔V2的结合结构类似的结构，因此可有效地反射RF信号。

第二辐射部130d可设置在与屏蔽结构140d的最上面的接地图案的高度相同的高度处，但是不限于这样的构造，并且可根据诸如RF信号的频率、带宽和增益的设计规格而变化。

图8A和图8B是示出根据实施例的天线装置10-6的示图。

参照图8A和图8B，天线装置10-6可包括馈线110e、第一辐射部120e、第四辐射部121e、第二辐射部130e、第五辐射部131e、第三辐射部135e、第六辐射部136e、屏蔽结构140e、接地过孔150e、接地层160e和连接构件200e中的至少一部分。

第一辐射部120e和第四辐射部121e可具有堆叠图案H3和过孔V3结合在一起的结构。

第三辐射部135e的一部分和第六辐射部136e的一部分可在xy平面中与连接构件200e叠置。因此，连接构件200e可用作用于第三辐射部135e和第六辐射部136e的反射器，并且可电磁耦合到第三辐射部135e和第六辐射部136e。

此外，天线装置10-6还可包括副基板260e，副基板260e提供用于布置第三辐射部135e的空间、用于布置第六辐射部136e的空间、用于布置第一辐射部120e的一部分的空间以及用于布置第四辐射部121e的一部分的空间。

副基板260e的上表面的面积可小于连接构件200e的接地层的面积。因此，向天线装置提供RF信号的IC可在侧向方向上(在xy平面中)与副基板260e分开。

根据设计规格，用于天线结构与IC之间的电磁屏蔽的屏蔽过孔(未示出)可设置在副基板260e的侧表面上。

图9A和图9B是示出根据实施例的天线装置10-7的示图。

参照图9A和图9B，天线装置10-7可包括馈线110f、第一辐射部120f、第四辐射部121f、第二辐射部130f、第五辐射部131f、第三辐射部135f、第六辐射部136f、第一屏蔽结构140f、第二屏蔽结构145f、第一接地过孔150f、第二接地层160f和连接构件200f中的至少一部分。

第二屏蔽结构145f可设置在比连接构件200f的位置低的位置，以在侧向方向(例如，x方向和y方向)上围绕第三辐射部135f的至少一部分和第六辐射部136f的至少一部分。

此外，第二屏蔽结构145f可在竖直方向(例如，z方向)上设置在与第一屏蔽结构140f对应的位置，并且因此可电磁耦合到第三辐射部135f和第六辐射部136f。

第三辐射部135f和第六辐射部136f可布置在与第二屏蔽结构145f的最下面的图案的高度相同的高度处，但是不限于这样的构造，并且可根据诸如RF信号的频率、带宽和增益的设计标准而变化。

图10A和图10B是示出根据实施例的天线装置10-8的阵列结构的示图。

参照图10A和图10B，天线装置10-8可包括以1×n结构布置的天线结构。在这种情况下，n可以是2或更大的自然数。第二天线结构至第n天线结构中的每个可包括与第一天线结构100g的第一辐射部120g、第二辐射部130g和第三辐射部135g对应的辐射部。

例如，天线结构中的一个可以是第三天线结构102g，并且可连接到设置在比接地层160g的位置低的位置的第三馈线的一端。

第三天线结构102g可包括：第七辐射部122g，连接到第三馈线的一端并提供在第一方向上的电磁平面；以及第八辐射部132g，连接到第七辐射部122g以提供在第二方向上的电磁平面，并且设置为使得第八辐射部132g的至少一部分位于比接地层160g的位置高的位置。

接地层160g可具有与天线结构的数量对应的尺寸。连接到天线结构中的每个的馈线的数量可与天线结构的数量对应，并且可影响接地层160g和连接构件200g的尺寸。由于可减小馈线的数量、长度和复杂性，因此可减小接地层160g和连接构件200g的尺寸。

屏蔽结构140g可围绕天线结构中的每个的至少一部分，或者可围绕以两个为单位的天线结构，并且可包括接地图案和接地过孔150g。

例如，屏蔽结构140g可设置在比接地层160g的位置高的位置，以阻挡第一天线结构100g的第二辐射部130g的至少一部分和第三天线结构102g的第八辐射部132g的至少一部分，并且在x方向和/或y方向上分别围绕第一天线结构100g的第二辐射部130g的至少一部分和第三天线结构102g的第八辐射部132g的至少一部分。

图11A和图11B是示出根据实施例的设置在比天线装置中包括的连接构件200的位置低的位置的结构的示图。

参照图11A，根据实施例的天线装置可包括连接构件200、IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和副基板410中的至少一部分。

连接构件200可具有与参照图7A至图10B描述的连接构件的结构类似的结构。

IC 310可与上面描述的IC相同，并且可设置在比连接构件200的位置低的位置。IC310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的接地层以获得接地。例如，IC 310可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力产生中的至少一部分，以产生转换的信号。

粘合构件320可将IC 310和连接构件200彼此结合。

电连接结构330可将IC 310和连接构件200彼此电连接。例如，电连接结构330可具有诸如焊球、引脚、接地焊盘(land)和焊盘(pad)的结构。电连接结构330的熔点比连接构件200的布线和接地层的熔点低，使得IC 310和连接构件200可利用低熔点通过预定工艺电连接。

包封剂340可包封IC 310的至少一部分，并且可改善IC 310的散热性能和冲击保护性能。例如，包封剂340可利用感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)、环氧塑封料(EMC)等实现。

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))、电感器和片式电阻器中的至少一部分。

副基板410可设置在比连接构件200的位置低的位置，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信号发送到IC 310，或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将信号发送到外部。在这种情况下，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz和60GHz)可比IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz和10GHz)高。

例如，副基板410可将IF信号或基带信号发送到IC 310，或者可通过可包括在连接构件200的IC接地层中的布线从IC 310接收信号。由于连接构件200的第一接地层设置在IC接地层与布线之间，因此IF信号或基带信号与RF信号可在天线装置中电隔离。

参照图11B，根据实施例的天线装置可包括屏蔽构件360、连接器420和片式天线430中的至少一部分。

屏蔽构件360可设置在比连接构件200的位置低的位置，并且可设置为与连接构件200一起限定IC 310的容纳空间。例如，屏蔽构件360可布置为一起覆盖(例如，共形地屏蔽)IC 310和无源组件350，或者分别覆盖(例如，分隔地屏蔽)IC 310和无源组件350。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结合而具有六面体的容纳空间。屏蔽构件360可利用诸如铜的具有高导电性的材料形成，以具有相对浅的趋肤深度，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可从外部接收的电磁噪声。

连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆、柔性PCB)的连接结构，可电连接到连接构件200的IC接地层，并且可具有与上面描述的副基板的功能类似的功能。例如，连接器420可被提供有来自电缆的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，以辅助天线装置。例如，片式天线430可包括介电常数大于绝缘层的介电常数的介电块以及设置在介电块的两个表面上的电极。电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，并且电极中的另一个可电连接到连接构件200的接地层。

图12A和图12B是示出根据实施例的电子设备中的天线装置的布置的平面图。

参照图12A，天线装置10-9可设置为在电子设备700g的组板600g上与电子设备700g的侧向边界相邻。

电子设备700g可以是智能手机、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、笔记本电脑、上网本、电视、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于上述示例。

还可在组板600g上设置通信模块610g和基带电路620g。天线装置10-9可通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。

通信模块610g可包括以下部件中的至少一部分以用于执行数字信号处理：诸如易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)、闪存等的存储器芯片；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、微控制器等的应用处理器芯片；诸如模数转换器、专用IC(ASIC)等的逻辑芯片。

基带电路620g可执行模数转换、响应于模拟信号的放大、滤波和频率转换，以产生基础信号。从基带电路620g输出的基础信号可通过电缆传输到天线装置10-9。

例如，可通过电连接结构、芯过孔和布线将基础信号传输到IC。IC可将基础信号转换为毫米波(mmWave)频带中的RF信号。

参照图12B，天线装置10-10可设置为在电子设备700h的组板600h上与电子设备700h的一个侧表面和另一个侧表面相邻。还可在组板600h上设置通信模块610h和基带电路620h。天线装置10-10可通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。

这里公开的天线结构、馈电过孔、接地层和屏蔽结构可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金等的导电材料)，并且可根据诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成、加成、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等的镀覆方法形成，但不限于这些示例。

此外，根据实施例的天线装置，其中未设置天线结构、馈电过孔、接地层和屏蔽结构的空间的至少一部分可填充有绝缘层。绝缘层可利用诸如液晶聚合物(LCP)、环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、诸如玻璃纤维、玻璃布和玻璃织物的芯材料与无机填料一起浸到热固性树脂或热塑性树脂中或无机填料浸到热固性树脂或热塑性树脂中的树脂(例如，半固化片、ABF(Ajinomoto build-up film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT))、光敏绝缘可成像介电(PID)树脂、覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷基绝缘材料等来实现。

这里公开的RF信号可具有根据Wi-Fi(IEEE 802.11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协议、4G协议、5G协议以及在它们后面指定的任何其他无线和有线协议的格式，但不限于这些示例。

与传统天线装置相比，根据实施例的天线装置可将用于第一方向发送/接收的天线和用于第二方向发送/接收的天线集成，从而减小连接到天线的馈线的数量、长度和复杂性，并且可进一步具有对天线性能有利的组件而没有实质上增大尺寸。

根据实施例的天线装置可在第一方向和第二方向上发送和接收RF信号，而无需用于第一方向发送和接收的天线与用于第二方向发送和接收的天线之间的电磁隔离的任何单独设计。因此，可附加地设置对天线性能有利的组件，而不会实质上增大天线装置的尺寸，同时保持天线性能。

分别执行本申请中描述的操作的图12A中的通信模块610g和图12B中的通信模块610h通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当情况下包括控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器和被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，执行本申请中描述的操作的一个或更多个硬件组件通过计算硬件实现，例如，通过一个或更多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可通过诸如逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器的一个或更多个处理元件或被配置为以限定的方式响应和执行指令以实现期望的结果的任意其他装置或装置的组合实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用在本申请中描述的示例的描述中，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或者多种类型的处理元件，或者可包括这两者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现。一个或更多个硬件组件可通过一个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现，并且一个或更多个其他硬件组件可通过一个或更多个其他处理器、或者另一处理器和另一控制器实现。一个或更多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理配置中的任意一种或更多种，不同的处理配置的示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理装置、单指令多数据(SIMD)多处理装置、多指令单数据(MISD)多处理装置和多指令多数据(MIMD)多处理装置。

用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以用于单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。可基于公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法的附图中所示的框图和流程图以及说明书中的对应描述使用任意编程语言来编写指令或软件。

用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构并且将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任意其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得通过一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构。

虽然本公开包括具体的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是，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变化。在此所描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。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、装置或者电路中的组件和/或通过其他组件或者它们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。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限定，在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (21)

1.一种天线装置，所述天线装置包括：

接地层；

馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；以及

天线结构，所述天线结构包括：

第一辐射部，连接到所述馈线的一端，并且被构造为提供在第一方向上的第一电磁平面；以及

第二辐射部，连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第二方向上的第二电磁平面，并且设置为使得所述第二辐射部的至少一部分设置在比所述接地层的位置高的位置。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一辐射部包括堆叠在彼此上的堆叠图案和将所述堆叠图案彼此电连接的过孔。

3.根据权利要求1所述的天线装置，所述天线装置还包括屏蔽结构，所述屏蔽结构设置在比所述接地层的位置高的位置并且侧向地围绕所述第二辐射部的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述屏蔽结构包括接地过孔和接地图案，所述接地过孔具有分别电连接到所述接地层的第一端，所述接地图案电连接到所述接地过孔的第二端。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述屏蔽结构为U形结构，所述天线结构的一部分设置在所述U形结构的内部。

6.根据权利要求1所述的天线装置，所述天线装置还包括第二接地层，所述第二接地层设置在比所述馈线的位置低的位置，

其中，所述天线结构还包括第三辐射部，所述第三辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第三方向上的第三电磁平面，并且设置为使得所述第三辐射部的至少一部分设置在比所述第二接地层的位置低的位置。

7.根据权利要求6所述的天线装置，所述天线装置还包括第二屏蔽结构，所述第二屏蔽结构设置在比所述第二接地层的位置低的位置并且侧向地围绕所述第三辐射部的至少一部分。

8.根据权利要求6所述的天线装置，所述天线装置还包括副基板，所述副基板提供被构造为容纳所述第三辐射部的空间以及被构造为容纳所述第一辐射部的一部分的空间，

其中，所述副基板的上表面的面积小于所述接地层的面积。

9.根据权利要求1所述的天线装置，所述天线装置还包括：

第二馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；以及

第二天线结构，所述第二天线结构包括：

第三辐射部，连接到所述第二馈线的一端，并被构造为提供在所述第一方向上的第三电磁平面；以及

第四辐射部，连接到所述第三辐射部，被构造为提供在所述第二方向上的第四电磁平面，并设置为使得所述第四辐射部的至少一部分位于比所述接地层的位置高的位置，

其中，所述第一辐射部和所述第三辐射部具有在远离彼此的方向上延伸的结构。

10.根据权利要求9所述的天线装置，所述天线装置还包括屏蔽结构，所述屏蔽结构设置在比所述接地层的位置高的位置并且侧向地将所述第二辐射部的至少一部分和所述第四辐射部的至少一部分一同围绕。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其中，所述屏蔽结构与所述第二辐射部之间的最短距离比由所述天线结构发送和接收的RF信号的波长的1/4短。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其中，所述第二辐射部与所述第四辐射部之间的最短距离比所述屏蔽结构与所述第二辐射部之间的最短距离短。

13.根据权利要求11所述的天线装置，其中，所述第二辐射部与所述第四辐射部分别呈具有长边和短边的矩形形状，并且

所述第二辐射部的长边和所述第四辐射部的长边形成虚拟的单条直线。

14.根据权利要求9所述的天线装置，其中，所述天线结构还包括第五辐射部，所述第五辐射部连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第三方向上的第五电磁平面，并且布置为使得所述第五辐射部的至少一部分设置在比所述馈线的位置低的位置，并且

所述第二天线结构还包括第六辐射部，所述第六辐射部连接到所述第三辐射部，被构造为提供在所述第三方向上的第六电磁平面，并且设置为使得所述第六辐射部的至少一部分位于比所述第二馈线的位置低的位置。

15.根据权利要求9所述的天线装置，所述天线装置还包括：

第三馈线，设置在比所述接地层的位置低的位置；

第三天线结构，所述第三天线结构包括：

第五辐射部，连接到所述第三馈线的一端，并被构造为提供在所述第一方向上的第五电磁平面；以及

第六辐射部，连接到所述第五辐射部，被构造为提供在所述第二方向上的第六电磁平面，并且设置为使得所述第六辐射部的至少一部分位于比所述接地层的位置高的位置；以及

屏蔽结构，设置在比所述接地层的位置高的位置，被构造为侧向阻挡所述第二辐射部的至少一部分和所述第三天线结构的所述第六辐射部的至少一部分，并且被构造为分别侧向围绕所述第二辐射部的至少一部分和所述第六辐射部的至少一部分。

16.一种天线装置，所述天线装置包括：

馈线；以及

天线结构，所述天线结构包括：

第一辐射部，连接到所述馈线的一端，并且被构造为提供在第一方向上的第一电磁平面；

第二辐射部，连接到所述第一辐射部，被构造为提供在第二方向上的第二电磁平面；以及

第三辐射部，连接到所述第一辐射部，并且被构造为提供在第三方向上的第三电磁平面。

17.根据权利要求16所述的天线装置，所述天线装置还包括：

第二馈线；以及

第二天线结构，所述第二天线结构包括：

第四辐射部，连接到所述第二馈线的一端，并且被构造为提供在所述第一方向上的第四电磁平面；

第五辐射部，连接到所述第四辐射部，并被构造为提供在所述第二方向上的第五电磁平面；以及

第六辐射部，连接到所述第四辐射部，并被构造为提供在所述第三方向上的第六电磁平面，

其中，所述第一辐射部和所述第四辐射部具有在远离彼此的方向上延伸的结构。

18.一种天线装置，所述天线装置包括：

第一馈线；

第一天线结构，所述第一天线结构包括：

第一辐射部，连接到所述第一馈线的一端，并被构造为提供第一电磁平面；以及

第二辐射部，连接到所述第一辐射部，被构造为提供与所述第一电磁平面垂直的第二电磁平面；以及

接地层，在第一方向上设置在所述第一馈线的位置与所述第二辐射部的位置之间的位置。

19.根据权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一天线结构还包括第三辐射部，所述第三辐射部连接到所述第一辐射部，并且被构造为提供与所述第一电磁平面垂直的第三电磁平面，并且

所述第一馈线的位置在所述第一方向上位于所述第三辐射部的位置与所述第二辐射部的位置之间。

20.根据权利要求18所述的天线装置，所述天线装置还包括屏蔽结构，所述屏蔽结构在垂直于所述第二电磁平面的一个或更多个平面中至少部分地围绕所述天线装置。

21.根据权利要求18所述的天线装置，所述天线装置还包括：

第二馈线；以及

第二天线结构，所述第二天线结构在与所述第一电磁平面和所述第二电磁平面的相交线平行的方向上与所述第一天线结构分开，并包括：

第三辐射部，连接到所述第二馈线的一端，并且被构造为提供平行于所述第一电磁平面的第三电磁平面；以及

第四辐射部，连接到所述第三辐射部，并被构造为提供垂直于所述第三电磁平面的第四电磁平面，

其中，所述接地层的位置在所述第一方向上位于所述第二馈线的位置与所述第四辐射部的位置之间。