CN110416708A - 天线装置、天线模块及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置、天线模块及电子设备，所述天线装置包括：馈线，RF信号通过所述馈线；馈电过孔，具有电连接到所述馈线的第一端；馈电天线图案，电连接到所述馈电过孔的第二端，并且从所述馈电过孔的所述第二端在第一延伸方向上延伸；镜像天线图案，与所述馈电天线图案分开并在与所述馈电天线图案的所述第一延伸方向相反的第二延伸方向上延伸；接地线，与所述馈线电隔离；以及镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接，并设置为绕过所述馈电过孔。

Description

天线装置、天线模块及电子设备
本申请要求于2018年4月30日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0049531号韩国专利申请和于2018年7月6日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0078847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包含于此。
技术领域
本申请涉及一种天线装置、天线模块及电子设备。
背景技术
移动通信数据流量每年在迅速增长。正在实施实时支持在无线网络中数据流量迅速增长的技术发展。例如，由诸如物联网(IoT)、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与社交网络服务(SNS)结合的现场VR/AR、自主驾驶、同步视窗(使用紧凑型相机的用户视图的实时图像传输)的应用以及类似的应用产生的数据需要支持大量数据交换的通信基础设施(例如，第5代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)的RF信号在传输过程中容易被吸收并导致信号损耗，使得通信质量会大幅地降低。因此，在高频带下通信的天线需要不同于典型的天线技术的技术方法，并且可能需要开发诸如用于确保天线增益、集成天线和射频集成电路(RFIC)、确保有效的各向同性辐射功率的单独的功率放大器等的专用技术。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式介绍选择的构思，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意在用于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：馈线，RF信号通过所述馈线；馈电过孔，具有电连接到所述馈线的第一端；馈电天线图案，电连接到所述馈电过孔的第二端，并且从所述馈电过孔的所述第二端在第一延伸方向上延伸；镜像天线图案，设置为与所述馈电天线图案分开并在与所述馈电天线图案的所述第一延伸方向相反的第二延伸方向上延伸；接地线，设置为与所述馈线电隔离；以及镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接，并设置为绕过所述馈电过孔
当在垂直于所述馈线的方向上观察时，所述馈线可与所述接地线重叠。
所述接地线的宽度可大于所述馈线的宽度。
所述镜像芯图案的绕过方向可以是相对于所述镜像天线图案的所述第二延伸方向的斜线方向。
所述镜像芯图案的中心区域的宽度可小于所述镜像芯图案的第一端的宽度并且可小于所述镜像芯图案的第二端的宽度。
从所述镜像天线图案的第一端到所述镜像天线图案的第二端的长度可大于从所述馈电天线图案的第一端到所述馈电天线图案的第二端的长度。
从所述镜像天线图案的所述第一端到所述镜像天线图案的所述第二端的长度可等于从所述镜像天线图案的所述第一端到所述馈电天线图案的所述第二端的长度。
导向图案可设置为在垂直于所述馈电天线图案的所述第一延伸方向和所述馈电过孔的延伸方向的方向上与所述馈电天线图案分开。
从所述镜像天线图案的第一端到所述镜像天线图案的第二端的长度可大于从所述馈电天线图案的第一端到所述馈电天线图案的第二端的长度，并且所述导向图案的与所述镜像天线图案重叠的长度大于所述导向图案的与所述馈电天线图案重叠的长度。
所述天线装置还可包括：接地层，电连接到所述接地线并凹入以提供腔，其中，所述接地线可设置为绕过所述接地层的所述腔的中心区域。
在一个总体方面，一种天线模块包括：接地层；集成电路(IC)，设置在所述接地层的下部；以及多个天线装置，沿所述接地层的侧边界布置，其中，所述多个天线装置中的至少一个包括：馈线，电连接到所述IC；馈电过孔，具有电连接到所述馈线的第一端；馈电天线图案，电连接到所述馈电过孔的第二端，并且从所述馈电过孔的第二端在第一延伸方向上延伸；镜像天线图案，设置为与所述馈电天线图案分开，并在与所述馈电天线图案的所述第一延伸方向相反的第二延伸方向上延伸；接地线，电连接到所述接地层；以及镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接，并设置为绕过所述馈电过孔。
当在上下方向上观察时，所述馈线可与所述接地线重叠，并且所述镜像芯图案的绕过方向相对于所述镜像天线图案的所述第二延伸方向倾斜。
所述天线模块还可包括：布线过孔，使所述馈线和所述IC电连接，其中，所述接地层包括通孔并设置在所述馈线下方，所述布线过孔穿过所述通孔。
所述馈电天线图案可设置在低于所述接地层的位置的位置，并且所述镜像天线图案和所述接地层设置在相同高度。
所述天线模块还可包括：多个贴片天线图案，设置在所述接地层的上侧上；多个贴片天线馈电过孔，各自具有电连接到所述多个贴片天线图案之中的相应的贴片天线图案的第一端；多个贴片天线布线，各自具有电连接到所述多个贴片天线馈电过孔之中的相应的贴片天线馈电过孔的第二端的第一端；以及多个贴片天线布线过孔，各自具有电连接到所述多个贴片天线布线之中的相应的贴片天线布线的第二端的第一端。
所述天线模块可包括：无源组件，设置在所述接地层的下侧上并电连接到所述接地层；以及屏蔽构件，设置在所述接地层的下侧上，电连接到所述接地层并设置为围绕所述IC。
在一个总体方面，一种电子设备包括：组板，包括：通信模块；基带电路；第一天线模块，所述第一天线模块包括天线装置，所述天线装置包括：馈线；接地线，设置为与所述馈线平行；馈电天线图案；镜像天线图案；镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接；以及导向图案，能够电磁耦合到所述馈电天线图案，并且设置为与所述镜像天线图案和所述馈电天线图案分开，其中，所述导向图案的与所述镜像天线图案重叠的长度大于所述导向图案的与所述馈电天线图案重叠的长度。
所述通信模块可以能够通过柔性连接构件电耦合到所述第一天线模块；并且所述基带电路可被配置为生成基带信号，并且通过所述柔性连接构件将所生成的基带信号发送到所述第一天线模块。
所述电子设备还可包括第二天线模块，其中，所述第一天线模块和所述第二天线模块能够通过一个或更多个柔性连接构件电连接到所述通信模块和所述基带电路
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是示出天线装置的示例的透视图。
图2A至图2D是示出图1的天线装置中另外设置有连接构件的结构的示例的示图；
图3是示出天线装置的示例的尺寸和位置关系的平面图；
图4A至图4D是示出天线装置的每层的示例的平面图；
图5A至图5C是示出天线模块的示例的示图；
图6A和图6B是示出包括在天线装置和天线模块中的连接构件的下部结构的示例的侧视图；
图7是示出天线装置和天线模块的结构的示例的侧视图；以及
图8A和图8B是示出设置在电子设备中的天线模块的示例的平面图。
在整个说明书和具体实施方式中，相同的标号表示相同的元件。附图可以不按照比例绘制，为了清楚、说明和方便，可以夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下详细描述，以帮助读者获得对在此描述的方法、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，在此所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、变型和等同物将是显而易见的。例如，除了必须以特定的顺序出现的操作之外，在此描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是可在理解本申请的公开内容之后做出将显而易见的改变。而且，为了增加清楚性和简洁性，可省略对本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实现，并且不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已提供在此描述的示例，仅仅是为了示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此所述的方法、装置和/或系统的多种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”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，或者在它们之间可存在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，它们之间可不存在其他元件。
尽管在此可使用诸如“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的限制。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，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称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间相关术语来描述如附图所示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设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将被描述为相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据设备的空间方位而包含“在……之上”和“在……之下”两个方位。设备还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或在其他方位)，并对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。
这里使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。术语“包含”、“包括”以及“具有”表示存在所述特征、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。
由于制造技术和/或公差，可能发生附图中所示形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造过程中发生的形状变化。
在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有多种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是其他配置是可行的。
图1是示出天线装置的示例的透视图。
参照图1，天线装置可包括馈线110、馈电过孔115、馈电天线图案120、导向图案125(图2A)、镜像天线图案130、镜像芯图案132和接地线135。
馈线110可被配置为允许RF信号经其通过。例如，馈线110可以使集成电路(IC)和馈电天线图案120电连接，并且可具有在X方向上延伸的结构。
馈电过孔115的一端可电连接到馈线110，并且可配置为允许RF信号经其通过。例如，馈电过孔115可具有在Z方向上延伸的结构，因此，馈电过孔115可改变RF信号传输的方向。电磁耦合可集中在RF信号的传输方向改变的点上。因此，馈电过孔115可提供用于电磁耦合集中的环境。
馈电天线图案120可电连接到馈电过孔115的另一端，并且从馈电过孔115的另一端在一个方向(例如，+Y方向)上延伸。馈电天线图案120可从馈电过孔115接收RF信号，并在X方向上发送接收到的信号以及将在X方向上接收到的RF信号传输到馈电过孔115。
镜像天线图案130可与馈电天线图案120分开并且在与馈电天线图案120的延伸方向相反的方向(例如，-Y方向)上延伸。镜像天线图案130可电磁耦合到馈电天线图案120。因此，镜像天线图案130可在Y方向上相对于馈电天线图案120镜像。
接地线135可与馈线110电隔离。接地线135可设置为与馈线110平行，并且可电磁耦合到馈线110。因此，接地线135可在Z方向上相对于馈线110镜像以便进行操作。
接地线135可电连接到镜像天线图案130。镜像天线图案130可与馈电天线图案120一起以类似于偶极天线的原理进行操作。通常，偶极天线相对于单极天线可具有大的带宽，但它使用更多的馈线。由于馈线被配置为允许RF信号经其通过，所以它可利用大的空间。
在示例中，根据本发明的天线装置可以以与偶极天线的原理类似的原理进行操作，但是使用的馈线的数量可减少一半。因此，根据示例的天线装置可具有减小的尺寸，同时保持天线性能(例如，带宽、增益等)。
镜像芯图案132可设置为使接地线135和镜像天线图案130电连接，并且可设置为绕过馈电过孔115。镜像芯图案132可电磁耦合到馈电过孔115。因此，镜像芯图案132可相对于馈电过孔115倾斜地镜像以进行操作。
由于馈电过孔115可提供用于电磁耦合的集中的环境，因此镜像芯图案132可比镜像天线图案130和接地线135更密集地耦合到RF信号路径。因此，示例天线装置的镜像天线图案130可更有效地支持RF信号的发送和接收，并且可进一步扩宽带宽。
另外，示例天线装置的RF信号路径的组件(馈线110、馈电过孔115和馈电天线图案120)可与接地组件(接地线135、镜像芯图案132和镜像天线图案130)镜像并且可使RF信号路径的组件和接地组件更紧密地耦合。因此，示例天线装置的镜像天线图案130可更有效地支持RF信号的发送和接收，并且可进一步扩宽带宽。
图2A是示出图1中所示的天线装置中另外设置有连接构件的结构的示例的透视图。
参照图2A，根据示例的天线装置可包括馈线110、馈电过孔115、馈电天线图案120、导向图案125、镜像天线图案130、接地线135、第二接地层140和连接构件200中的至少一些。
连接构件200可包括布线接地层210、接地层215、IC接地层225和多个屏蔽过孔245中的至少一些。IC可设置在连接构件200下方并且贴片天线图案190可设置在连接构件200上方。多个屏蔽过孔245可布置为与布线接地层210、接地层215和IC接地层225的边界相邻。
贴片天线图案190可通过连接构件200从IC接收RF信号并远程发送RF信号，或者远程接收RF信号并通过连接构件200将接收到的RF信号传输到IC。贴片天线图案190可电磁耦合到耦合贴片图案195并且可在第一方向(例如，Z方向)上形成辐射图案。例如，由于贴片天线图案190被元(meta)构件180包围，所以它可将辐射图案集中在Z方向上。
在示例中，天线装置可设置为与连接构件200的侧表面相邻，以在第二方向(例如，X方向)上发送和接收RF信号。连接构件200的侧表面的一部分可以是凹入的，并且天线装置可设置为接近连接构件200的凹入区域，因此，可减小尺寸。图2A示出了连接构件200具有凹入区域，但是根据示例，凹入区域可被省略。在凹入区域被省略的示例中，当在上下方向(例如，Z方向)上观察时，布线接地层210、接地层215和IC接地层225的边界可基本上与第二接地层140的边界重叠。由于边界可用作相对于示例天线装置的反射器，因此边界可能影响天线装置的天线性能。
馈线110可设置在与连接构件200的布线接地层210相同的高度处。也就是说，馈线110可通过布线接地层210将RF信号发送到IC并且可通过布线接地层210从IC接收RF信号。
馈电过孔115可布置为电连接在馈线110和馈电天线图案120之间。因此，馈电天线图案120可设置在相对于上下方向(例如，Z方向)低于或高于馈线110的位置处，并且可在基于布置高度的方向上发送和接收RF信号。
馈电天线图案120可被配置为电连接到馈电过孔115和/或馈线110以发送或接收RF信号。例如，馈电天线图案120可设置为与连接构件200的侧表面相邻，并且可具有单极子的形状。馈电天线图案120可具有与极子长度、极子厚度、到镜像天线图案130的距离、到连接构件200的距离和连接构件的绝缘层的介电常数中的至少一者对应的频带(例如，28GHz、60GHz等)。
接地线135可设置为电连接在连接构件200的接地层215和镜像天线图案130之间。也就是说，镜像天线图案130不直接从IC接收RF信号，不直接将RF信号发送到IC，并且可从接地层215接地。
当在上下方向(例如，Z方向)上观察时，镜像天线图案130可布置为与馈电天线图案120一起形成偶极子形状。因此，馈电天线图案120可与镜像天线图案130一起以与偶极天线的原理类似的原理进行操作。
与普通偶极天线相比，示例天线装置可将馈线110的数量减少一半。随着馈线110的数量减少，连接构件200的布线接地层210可减小用于在馈线110和IC之间进行电连接的布置空间的尺寸。随着电连接到连接构件200的天线装置的数量增加，可更有效地减小尺寸。因此，示例天线装置可具有与天线的尺寸相关的改善的天线性能。
例如，由于布线接地层210可具有用于增大围绕布线的第二接地层的尺寸以及增加布置在第二接地层140的边界处的过孔的数量的自由空间，并且可具有用于诸如1/4波长转换器的阻抗变换器的自由空间，因此示例天线装置可使用布线接地层210的自由空间来改善天线性能。也就是说，示例天线装置可灵活地具有尺寸减小和/或天线性能的增强的效果。
另外，根据示例，镜像天线图案130和相邻的天线装置的镜像天线图案可电连接到相同的接地层215。因此，接地层215可将天线装置和相邻的天线装置电磁解耦。因此，可改善天线装置和相邻的天线装置之间的隔离，并且天线装置和相邻的天线装置可设置为彼此更靠近。也就是说，在示例中，天线装置可具有与天线的尺寸相关的改善的天线性能。
导向图案125可在连接构件200的外部方向(例如，X方向)上与馈电天线图案120分开。导向图案125可电磁耦合到馈电天线图案120以改善馈电天线图案120的增益或带宽。根据示例，导向图案125的数量可以是两个或大于两个，或者可省略。
第二接地层140可设置在馈线110和接地线135上方，并且在示例中，可增强天线装置和贴片天线图案190之间的隔离。
图2B是示出图2A中所示的天线装置的侧视图。
参照图2B，接地线135可设置在低于馈线110的位置，并且镜像天线图案130可设置在高于馈电天线图案120的位置。因此，在示例天线装置中，可调整馈电天线图案120和镜像天线图案130之间的电磁平衡，进一步改善RF信号发送/接收效率。
贴片天线图案和元构件180可通过贴片天线间隔区域185与连接构件200分开。
图2C是示出图2A中所示的天线装置的后视图，并且图2D是示出图2A中所示的天线装置的平面图。
参照图2C和图2D，接地线135可布置为使得其至少一部分与馈线110重叠。另外，接地线135可在与馈电过孔115相邻的部分处倾斜地弯曲并连接到镜像天线图案130。因此，由于从电磁的角度观察，接地线135可相对于馈线110对称地起作用，因此从电磁的角度观察，镜像天线图案130也相对于馈电天线图案120对称地起作用。因此，示例天线装置可具有进一步改善的天线性能(例如，带宽、增益等)。
镜像天线图案130的长度可长于馈电天线图案120的长度。另外，导向图案125可布置为使得其中心更倾向于朝向镜像天线图案130而不是馈电天线图案120。因此，在示例天线装置中，可调整馈电天线图案120和镜像天线图案130之间的电磁平衡，进一步改善RF信号发送/接收效率。
在示例中，连接构件200的凹入区域可相对于馈线110和接地线135具有水平对称结构。也就是说，以凹入区域为基准，镜像天线图案130与馈电天线图案120相比可具有进一步横向延伸的形状。因此，根据连接构件200的镜像天线图案130的电容可与根据连接构件200的馈电天线图案120的电容不同，使得馈电天线图案120和镜像天线图案130可以是电磁平衡的。
图3是示出天线装置的尺寸和位置关系的示例的平面图。
参照图3，接地线135的宽度W3可大于馈线110的宽度W5。因此，接地线135可更集中地耦合到馈线110。
另外，镜像芯图案132的中心宽度W4-1可小于镜像芯图案132的第一端的宽度W4-3并且小于镜像芯图案132的第二端的宽度W4-2。因此，镜像芯图案132可更集中地耦合到馈电过孔115。
从镜像天线图案130的第一端到第二端的长度L2可长于从馈电天线图案120的第一端到第二端的长度L1。因此，馈电天线图案120和镜像天线图案130可以电磁平衡。
例如，从镜像天线图案130的第一端到第二端的长度L2可等于从镜像天线图案130的第一端到馈电天线图案120的第二端的长度L3。由于根据示例的天线装置的电磁中心可根据镜像芯图案132的耦合集中而靠近镜像芯图案132，所以当L2和L3基本相等时，天线装置可优化电磁平衡。
为了改善天线装置的电磁平衡，导向图案125可布置为使得其中心倾向于与镜像天线图案130的延伸长度对应。例如，从导向图案125的第一端到镜像天线图案的第一端的Y方向距离L5和从导向图案125的第二端到镜像天线图案130的第一端的Y方向距离L6可基本上彼此相等。
接地线135和馈电天线图案120之间的距离L4-1可基本上等于镜像天线图案130和馈电天线图案120之间的距离L4-2。镜像天线图案130的宽度W6、馈电天线图案120的宽度W7和导向图案125的宽度W8可基本相等。馈电天线图案120到接地层的距离D1可长于镜像天线图案130到接地层的距离D2。接地层225的凹入区域的X方向长度D4可长于从接地层到导向图案125的距离D3。接地层的凹入区域的一个方向(+Y方向)上的宽度W1可基本上等于接地层225的凹入区域在另一个方向(-Y方向)上的宽度W2。
图4A至图4D是示出示例天线装置的层的平面图。
参照图4A，IC接地层225可具有多个通孔，布线过孔231以及贴片天线布线过孔232和233分别穿过所述多个通孔。IC 310可设置在IC接地层225的下部，并且可电连接到布线过孔231以及贴片天线布线过孔232和233。馈电天线图案120和导向图案125可设置在与IC接地层225的高度基本相同的高度处。
IC接地层225可提供在IC 310的电路和/或无源组件中使用的地。根据示例，IC接地层225可提供在IC 310和/或无源组件中使用的电力和信号路径。因此，IC接地层225可电连接到IC和/或无源组件。
参照图4B，接地层215可具有多个通孔，布线过孔231以及贴片天线布线过孔232和233分别穿过所述多个通孔。接地线135、镜像芯图案132和镜像天线图案130可电连接到接地层215，并且可设置在与接地层215的高度基本相同的高度处。接地层215可电磁屏蔽馈线和IC。
另外，接地层215可具有凹入形状以提供腔。接地线135可设置为绕过接地层215的腔的中心。
参照图4C，布线接地层210可围绕馈线110的至少一部分以及贴片天线馈线212和213。馈线110可电连接到布线过孔231并且贴片天线馈线212和213可电连接到贴片天线布线过孔232和233。布线接地层210可电磁屏蔽馈线110以及贴片天线馈线212和213。
参照图4D，第二接地层140可具有通孔，贴片天线馈电过孔192和193穿过通孔。贴片天线馈电过孔192和193的第一端可连接到贴片天线图案190，并且贴片天线馈电过孔192和193的第二端可电连接到贴片天线馈线。第二接地层140可电磁屏蔽贴片天线图案190和馈电天线图案，并且反射贴片天线图案190在Z方向上的RF信号，以进一步将贴片天线图案190的RF信号集中在Z方向上。
IC接地层225、接地层215、布线接地层210和第二接地层140的垂直关系和形状可根据实施示例而变化。
图5A至图5C示出了示例天线模块。
参照图5A和图5B，示例天线模块可包括以1×n的结构布置的多个天线装置。这里，n是2或更大的自然数。天线模块可设置在电子设备的拐角的中心附近。多个贴片天线图案190b和多个耦合贴片图案195b可布置在连接构件200b的上侧并且以1×n的结构布置。当多个贴片天线图案190b连接到连接构件200b时，在连接构件200b中RF信号所流过的布线的数量可以是2n或3n，但不限于此。
多个天线装置可包括馈线110b、馈电过孔115b、馈电天线图案120b、导向图案125b、镜像天线图案130b、镜像芯图案132b和接地线135b中的至少一些。因此，在连接构件200b中RF信号所流过的布线的数量可减少n，因此，连接构件200b的尺寸可进一步减小。另外，多个天线装置可彼此进一步相邻。
根据示例的天线模块可包括根据设计以m×n的结构布置的多个天线装置。这里，m是2或更大的自然数。天线模块可设置为与电子设备的顶端相邻。
参照图5B和图5C，IC 310b可设置在连接构件200b的下部处。多个天线装置可布置为使得馈电天线图案120b定向在一个方向(例如，-Y方向)，如图5B中所示，并且可设置为使得一些馈电天线图案120b定向在一个方向(例如，-Y方向)而另一些馈电天线图案120c定向在另一个方向(例如，+Y方向)，如图5C中所示。其他馈线110c、导向图案125c、镜像天线图案130c和镜像芯图案132c中的一些可设置在与馈电天线图案120c对应的位置处。
根据图5C中所示的布置，可进一步减少多个天线装置之间的电磁干扰，并且可改善多个天线装置之间的隔离，但是示例不限于此。例如，多个天线装置可布置为如图5B中所示以改善波束形成效率。
图6A和图6B是示出根据示例的天线装置和天线模块中包括的连接构件的下部结构的侧视图。
参照图6A，根据示例的天线模块可包括连接构件200、IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和子板410中的至少一些。
连接构件200可具有与上面参照图1至图5C描述的连接构件的结构类似的结构。
IC 310与上述IC相同，并且可设置在连接构件200的下侧。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可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力生成中的至少一些以产生转换的信号。
粘合构件320可将IC 310和连接构件200彼此粘合。
电连接结构330可电连接IC 310和连接构件200。例如，电连接结构330可具有诸如焊球、引脚、接地焊盘(land)、焊盘(pad)的结构。电连接结构330可具有比连接构件200的布线层和接地层的熔点低的熔点，因此，电连接结构330可通过使用低熔点的预定工艺使IC310和连接构件200电连接。
包封剂340可包封IC 310的至少一部分并且改善IC 310的散热性能和防震性能。例如，包封剂340可实现为可光成像的包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)、环氧树脂模塑料(EMC)等。
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))、电感器和片式电阻器中的至少一些。
子板410可设置在连接构件200下方，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接收到的信号传输到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传输到外部。这里，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、10GHz等)。
例如，子板410可通过包括在连接构件200的IC接地层中的布线将IF信号或基带信号传输到IC 310或从IC 310接收IF信号或基带信号。由于连接构件200的第一接地层(即，接地层215)设置在IC接地层和布线之间，所以IF信号或基带信号与RF信号可在天线模块中电隔离。
参照图6B，根据示例的天线模块可包括屏蔽构件360、连接器420和芯片天线430中的至少一些。
屏蔽构件360可设置在连接构件200下方并且与连接构件200一起限制IC 310。例如，屏蔽构件360可设置为将IC 310和无源组件350一起覆盖(例如，共形屏蔽)或者单独覆盖IC 310和无源组件350(例如，分隔屏蔽)。例如，屏蔽构件360可呈具有一侧开口的六面体的形状，并且可通过与连接构件200的结合而具有六面体形状的六面体容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电性的材料(诸如，铜)形成，可具有短的趋肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地层。因此，屏蔽构件360可减少可能作用在IC 310和无源组件350上的电磁噪声。
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，并且可具有类似于上述的子板的作用的作用。也就是说，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，或者可将IF信号和/或基带信号提供给电缆。根据示例，芯片天线430可发送或接收RF信号以辅助天线装置。例如，芯片天线430可包括具有高于绝缘层的介电常数的介电常数的介电块和设置在介电块的两侧上的多个电极。多个电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，并且另一个可电连接到连接构件200的接地层。
图7是示出根据示例的包括天线装置的天线模块的结构的侧视图。
参照图7，在示例中，天线模块可具有天线装置100f、贴片天线图案1110f、IC 310f和集成在连接构件500f中的无源组件350f。
天线装置100f和贴片天线图案1110f可被设计为与上述天线装置和贴片天线图案相同，并且可从IC 310f接收RF信号并发送接收到的RF信号，或者将接收到的RF信号传输到IC 310f。
连接构件500f可具有堆叠至少一个导电层510f和至少一个绝缘层520f的结构(例如，印刷电路板(PCB)的结构)。导电层510f可具有上述的接地层和馈线。
此外，根据示例的天线模块还可包括柔性连接构件550f。当在竖直方向上观察时，柔性连接构件550f可包括与连接构件500f重叠的第一柔性区域570f和不与连接构件500f重叠的第二柔性区域580f。
第二柔性区域580f可在竖直方向上柔性弯曲。因此，第二柔性区域580f可柔性地连接到组板的连接器和/或相邻的天线模块。
柔性连接构件550f可包括信号线560f。中频(IF)信号和/或基带信号可通过信号线560f传输到IC 310f或传输到组板的连接器和/或相邻的天线模块。
图8A和8B是示出根据示例的电子设备中的天线模块的布置的平面图。
参照图8A，包括天线装置100g、贴片天线图案1110g和介电层1140g的天线模块可在电子设备700g的组板600g上安装为与电子设备700g的侧边界相邻。
电子设备700g可以是智能手机、个人数字助理、数字摄像机、数字静态相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、膝上型电脑、上网本、电视、视频游戏机、智能手表、汽车等，但不限于此。
通信模块610g和基带电路620g可进一步设置在组板600g上。天线模块可通过同轴电缆630g电结合到通信模块610g和/或基带电路620g。同轴电缆630g可根据示例用图7中所示的柔性连接构件代替。
通信模块610g可包括下列项中的至少一些：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；诸如中央处理器(例如，CPU)、图形处理器(例如，GPU)、用于执行数字信号处理的数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等的应用处理器芯片；以及诸如模数转换器(ADC)、专用IC(ASIC)等的逻辑芯片。
基带电路620g可对模拟信号执行模数转换以及放大、滤波和频率转换来生成基带信号。从基带电路620g输入/输出的基带信号可通过电缆传输到天线模块。
例如，基带信号可通过电连接结构、芯过孔和布线传送到IC。IC可将基带信号转换为毫米波(mmWave)带的RF信号。
参照图8B，均包括天线装置100h、贴片天线图案1110h和介电层1140h的多个天线模块在电子设备700h的组板600h上安装为与电子设备700h的一个边界和另一边界相邻，并且通信模块610h和基带电路620h可进一步设置在组板600h上。多个天线模块可通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。
在示例中，本公开中描述的馈线、馈电过孔、馈电天线图案、镜像天线图案、镜像芯图案、接地线、接地层、导向图案、贴片天线图案、耦合贴片图案、布线过孔、屏蔽过孔和电连接结构可包括金属(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料)并且可通过诸如化学气相沉积(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)等镀覆方法形成，但不限于此。
在示例中，本公开中描述的绝缘层可利用以下材料形成：诸如FR-4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、树脂(诸如环氧树脂的热固性树脂)、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、将这些树脂与无机填料一起浸在玻璃纤维、玻璃布、玻璃织物等芯中而获得的树脂，例如，半固化片、ABF(Ajinomoto build-up film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)、感光介电(PID)树脂、通用覆铜层压板(CCL)或者玻璃或陶瓷基绝缘体等。绝缘层可填充在本公开中描述的天线装置和天线模块中未设置有馈线、馈电过孔、馈电天线图案、镜像天线图案、镜像芯图案、接地线、接地层、导向图案、贴片天线图案、耦合贴片图案、布线过孔、屏蔽过孔和电连接结构的位置的至少一部分中。
在示例中，本公开中描述的RF信号可具有诸如Wi-Fi(IEEE 802.11族等)、WiMAX(IEEE 802.16族等)、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以及根据某些指定的无线协议和有线协议的后继者的形式，但不限于此。
如上所述，通过减少连接到天线的馈线的数量、长度和复杂性，根据示例的天线装置和天线模块可在保持天线性能的同时具有减小的尺寸，或者甚至在没有实质增加尺寸的情况下另外具有有利于天线性能的组件。
通过更紧密地耦合与RF信号路径对应的组件和与地对应的组件，根据示例的天线装置和天线模块可进一步增强对应于地的组件的天线支持性能并具有更宽的带宽。
尽管本公开包括具体的示例，但是对于本领域普通技术人员将明显的是，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、设备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、设备或者电路中的组件，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 (19)

1.一种天线装置，包括：
馈线，射频信号通过所述馈线；
馈电过孔，具有电连接到所述馈线的第一端；
馈电天线图案，电连接到所述馈电过孔的第二端，并且从所述馈电过孔的所述第二端在第一延伸方向上延伸；
镜像天线图案，设置为与所述馈电天线图案分开并在与所述馈电天线图案的所述第一延伸方向相反的第二延伸方向上延伸；
接地线，设置为与所述馈线电隔离；以及
镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接，并设置为绕过所述馈电过孔。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
当在垂直于所述馈线的方向上观察时，所述馈线与所述接地线重叠。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，
所述接地线的宽度大于所述馈线的宽度。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述镜像芯图案的绕过方向是相对于所述镜像天线图案的所述第二延伸方向的斜线方向。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述镜像芯图案的中心区域的宽度小于所述镜像芯图案的第一端的宽度并且小于所述镜像芯图案的第二端的宽度。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
从所述镜像天线图案的第一端到所述镜像天线图案的第二端的长度大于从所述馈电天线图案的第一端到所述馈电天线图案的第二端的长度。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，
从所述镜像天线图案的所述第一端到所述镜像天线图案的所述第二端的长度等于从所述镜像天线图案的所述第一端到所述馈电天线图案的所述第二端的长度。
8.根据权利要求1所述的天线装置，所述天线装置还包括：
导向图案，设置为在垂直于所述馈电天线图案的所述第一延伸方向和所述馈电过孔的延伸方向的方向上与所述馈电天线图案分开。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，
从所述镜像天线图案的第一端到所述镜像天线图案的第二端的长度大于从所述馈电天线图案的第一端到所述馈电天线图案的第二端的长度，并且
所述导向图案的与所述镜像天线图案重叠的长度大于所述导向图案的与所述馈电天线图案重叠的长度。
10.根据权利要求9所述的天线装置，所述天线装置还包括：
接地层，电连接到所述接地线并凹入以提供腔，
其中，所述接地线设置为绕过所述接地层的所述腔的中心区域。
11.一种天线模块，包括：
接地层；
集成电路，设置在所述接地层的下部；以及
多个天线装置，沿所述接地层的侧边界布置，
其中，所述多个天线装置中的至少一个包括：
馈线，电连接到所述集成电路；
馈电过孔，具有电连接到所述馈线的第一端；
馈电天线图案，电连接到所述馈电过孔的第二端，并且从所述馈电过孔的第二端在第一延伸方向上延伸；
镜像天线图案，设置为与所述馈电天线图案分开，并在与所述馈电天线图案的所述第一延伸方向相反的第二延伸方向上延伸；
接地线，电连接到所述接地层；以及
镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接，并设置为绕过所述馈电过孔。
12.根据权利要求11所述的天线模块，其中，
当在上下方向上观察时，所述馈线与所述接地线重叠，并且
所述镜像芯图案的绕过方向相对于所述镜像天线图案的所述第二延伸方向倾斜。
13.根据权利要求11所述的天线模块，所述天线模块还包括：
布线过孔，使所述馈线和所述集成电路电连接，
其中，所述接地层包括通孔并设置在所述馈线下方，所述布线过孔穿过所述通孔。
14.根据权利要求13所述的天线模块，其中，
所述馈电天线图案设置在低于所述接地层的位置的位置，并且
所述镜像天线图案和所述接地层设置在相同高度。
15.根据权利要求11所述的天线模块，所述天线模块还包括：
多个贴片天线图案，设置在所述接地层的上侧上；
多个贴片天线馈电过孔，各自具有电连接到所述多个贴片天线图案之中的相应的贴片天线图案的第一端；
多个贴片天线布线，各自具有电连接到所述多个贴片天线馈电过孔之中的相应的贴片天线馈电过孔的第二端的第一端；以及
多个贴片天线布线过孔，各自具有电连接到所述多个贴片天线布线之中的相应的贴片天线布线的第二端的第一端。
16.根据权利要求11所述的天线模块，所述天线模块还包括：
无源组件，设置在所述接地层的下侧上并电连接到所述接地层；以及
屏蔽构件，设置在所述接地层的下侧上，电连接到所述接地层并设置为围绕所述集成电路。
17.一种电子设备，包括：
组板，包括：
通信模块；
基带电路；以及
第一天线模块，所述第一天线模块包括：
天线装置，所述天线装置包括：
馈线；
接地线，设置为与所述馈线平行；
馈电天线图案；
镜像天线图案；
镜像芯图案，使所述接地线和所述镜像天线图案电连接；以及
导向图案，能够电磁耦合到所述馈电天线图案，并且设置为与所述镜像天线图案和所述馈电天线图案分开，
其中，所述导向图案的与所述镜像天线图案重叠的长度大于所述导向图案的与所述馈电天线图案重叠的长度。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中：
所述通信模块能够通过柔性连接构件电耦合到所述第一天线模块；并且
所述基带电路被配置为生成基带信号，并且通过所述柔性连接构件将所生成的基带信号发送到所述第一天线模块。
19.根据权利要求18所述的电子设备，所述电子设备还包括第二天线模块，其中，所述第一天线模块和所述第二天线模块能够通过一个或更多个柔性连接构件电连接到所述通信模块和所述基带电路。
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