CN110739528B - 天线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线设备，所述天线设备包括接地层、贴片天线图案、馈电过孔、环型元图案和耦合型元图案。接地层具有一个或更多个通孔。贴片天线图案均设置在接地层上方。馈电过孔设置为分别贯穿所述一个或更多个通孔，并电连接到所述贴片天线图案。环型元图案布置在贴片天线图案之间。耦合型元图案在比布置所述环型元图案的位置更远离贴片天线图案的位置以比所述环型元图案的数量少的数量交替地布置在所述贴片天线图案之间。

Description

天线设备
本申请要求于2018年7月18日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0083703号韩国专利申请以及于2018年10月22日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0126090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通过引用包含于此以用于所有目的。
技术领域
以下描述涉及一种天线设备。
背景技术
用于移动通信的数据流量趋于每年快速增加。已经积极开发技术以在实时数据无线网络中支持这种需求。例如，诸如基于物联网(IoT)的数据的内容创建、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、自动驾驶、同步视角(使用超小型照相机观看实时图像传输)等的应用需要能支持大量数据发送和接收的通信拓扑(例如，第5代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
因此，已经进行了对包括5G通信的mmWave通信的研究，并且已经进行了对能够顺利实现mmWave通信的天线设备的商业化/标准化的研究。
高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)中的射频(RF)信号在其传输过程中可能容易被吸收和损耗，并且通信质量可能因此变得劣化。因此，用于高频带中的通信的天线需要不同于现有天线技术的技术方法，并且可能需要开发诸如单独的功率放大器等的特殊技术，以确保天线增益，天线和射频集成电路(RFIC)之间的集成，确保有效的全向辐射功率(EIRP)等。
发明内容
提供本发明内容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构思的选择。本发明内容不旨在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨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，一种天线设备包括接地层、贴片天线图案、馈电过孔、环型元图案和耦合型元图案。所述接地层具有一个或更多个通孔。贴片天线图案均设置在所述接地层上方。馈电过孔设置为分别贯穿所述一个或更多个通孔，并分别电连接到所述贴片天线图案。环型元图案复制地布置在所述贴片天线图案之间。耦合型元图案在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案的位置以比所述环型元图案的数量少的数量复制地布置在所述贴片天线图案之间。
所述环型元图案可以布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙，并且所述耦合型元图案可以布置为形成空腔，所述空腔中的每个的宽度比所述环型元图案之间的所述空间宽。
所述空腔中的每个的面积可小于所述耦合型元图案中的每个的面积。
所述耦合型元图案可布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
所述空腔可具有多边形形状，所述空腔在第一方向上的长度和在垂直于所述第一方向的第二方向上的长度彼此不同。
所述耦合型元图案中的每个可具有多边形形状，所述耦合型元图案在所述第一方向上的长度大于在所述第二方向上的长度，并且所述空腔在所述第二方向上的所述长度大于在所述第一方向上的所述长度。
所述耦合型元图案可布置成N个Z字形行，其中，N是自然数。
所述耦合型元图案可具有如下形式：所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的一个的部分与所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的另一个的部分相对于彼此交替插入。
所述环型元图案可被布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙。所述耦合型元图案的侧部中的一侧可被设置为与所述环型元图案间隔开所述第一间隙。所述耦合型元图案的侧部中的其他侧可被设置为与所述环型元图案间隔开大于所述第一间隙的第二间隙。
所述环型元图案可布置成N行。
所述环型元图案可在竖直方向上彼此重叠地布置，并且所述耦合型元图案可在所述竖直方向上彼此重叠地布置。
所述天线设备还可包括：阵列过孔，仅在所述竖直方向上将所述环型元图案彼此连接。
所述天线设备还可包括设置在所述贴片天线图案上方的耦合贴片图案。所述环型元图案中的一些和所述耦合型元图案中的一些可设置在与设置有所述耦合贴片图案的水平面相同的水平面上。所述环型元图案中的另一些和所述耦合型元图案中的另一些可设置在与设置有所述贴片天线图案的水平面相同的水平面上。
所述贴片天线图案可布置在第一方向上，并且所述耦合型元图案中布置在垂直于所述第一方向的第二方向上的拐角处的所述耦合型元图案中的一个的面积可大于布置在所述第二方向上的中心处的所述耦合型元图案中的一个的面积。
所述环型元图案可被布置为包围所述贴片天线图案中的每个，并且所述耦合型元图案可被布置为包围所述环型元图案。
所述天线设备还可包括：端射天线图案，设置为当在竖直方向上观察时在第二方向上与所述贴片天线图案中的每个间隔开。所述贴片天线图案可布置在垂直于所述第二方向的第一方向上。当在所述竖直方向上观察时，所述环型元图案中的一些和所述耦合型元图案中的一些可布置在所述端射天线图案和所述贴片天线图案之间。
所述天线设备还可包括：集成电路(IC)，设置在所述接地层下方；馈电线，设置在所述接地层和所述IC之间；布线过孔，将所述IC和所述馈电线彼此电连接。所述馈电线中的一些可电连接到所述馈电过孔，所述馈电线中的另一些可电连接到所述端射天线图案。
在另一个总体方面，一种天线设备包括：接地层，具有至少一个通孔；贴片天线图案，设置在所述接地层上方；馈电过孔，设置为贯穿所述至少一个通孔并电连接到所述贴片天线图案；环型元图案；和耦合型元图案。所述环型元图案布置为包围所述贴片天线图案的侧边界的至少部分并且在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙。所述耦合型元图案布置为在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案远的位置包围所述贴片天线图案的所述侧边界的至少部分，并且布置为形成空腔，所述空腔之间具有第二间隙，所述第二间隙大于所述第一间隙。
所述耦合型元图案可被布置成Z字形行，并且所述空腔可由所述环型元图案的侧边界和所述Z字形行的弯曲部分形成。
所述耦合型元图案中的每个可具有多边形形状，所述耦合型元图案在第一方向上的长度大于在垂直于所述第一方向的第二方向上的长度。所述空腔中的一个空腔可具有多边形形状，所述一个空腔在所述第二方向上的长度大于在所述第一方向上的长度。
所述空腔中的每个的面积可小于所述耦合型元图案中的每个的面积。
所述耦合型元图案可被布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
所述耦合型元图案可包围所述贴片天线图案，以便形成多边形。所述耦合型元图案中对应于所述多边形的拐角的耦合型元图案的面积可大于所述耦合型元图案中对应于所述多边形的边的耦合型元图案的面积。
所述天线设备还可包括：阵列过孔，布置为包围所述贴片天线图案的所述侧边界的至少部分。所述环型元图案可布置为通过所述阵列过孔彼此电连接。
所述耦合型元图案可在竖直方向上彼此重叠地布置，并且彼此电断开。
在另一个总体方面，一种天线设备包括接地层、贴片天线图案、馈电过孔、环型元图案、耦合型元图案以及阵列过孔。所述接地层具有一个或更多个通孔。贴片天线图案均设置在所述接地层上方。馈电过孔设置为分别贯穿所述一个或更多个通孔并电连接到所述贴片天线图案。环型元图案在水平方向和竖直方向上复制地布置在所述贴片天线图案之间。耦合型元图案在所述水平方向和所述竖直方向上复制地布置在所述贴片天线图案之间，并且布置在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案的位置。阵列过孔在所述竖直方向上将所述环型元图案彼此连接。所述耦合型元图案在所述水平方向和所述竖直方向上彼此断开。
所述耦合型元图案可具有如下形式：所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的一个的部分与所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的另一个的部分相对于彼此交替插入。
所述耦合型元图案中的每个可大于所述环型元图案中的每个。
所述环型元图案可被布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙。所述耦合型元图案可被布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
所述耦合型元图案的侧部的一侧可设置为与所述环型元图案间隔开所述第一间隙，并且所述耦合型元图案的侧部中的其他侧可设置为与所述环型元图案间隔开大于所述第一间隙的第二间隙。
所述第二间隙可小于所述环型元图案与所述贴片天线图案之间的距离。
所述耦合型元图案和所述环型元图案可被布置为在所述耦合型元图案和所述环型元图案之间形成空腔，并且所述空腔可相对于所述耦合型元图案布置为马赛克结构。
在另一个总体方面，一种天线设备包括：接地层；贴片天线图案，设置在所述接地层上；馈电过孔；第一类元图案；第二类元图案。所述馈电过孔设置为分别电连接所述贴片天线图案。所述第一类元图案周边地设置在所述贴片天线图案中的每个的周围。所述第二类元图案交替地设置在所述贴片天线图案中的相邻的贴片天线图案周围的所述第一类元图案之间。
所述第一类元图案可以是环型元图案，所述第二类元图案可以是耦合型元图案。
所述第二类元图案中的每个可以彼此间隔开，并且所述第一类元图案中的每个可以彼此间隔开。
所述第二类元图案中的交替的第二类元图案可以设置成直列，所述第二类元图案中的其他第二类元图案可设置为与所述交替的第二类元图案交错。
所述第二类元图案中的交替的第二类元图案可分别与所述第二类元图案中的其他第二类元图案重叠。
所述第二类元图案中的端部的每个第二类元图案中的面积可大于所述第二类元图案中的中间的每个第二类元图案的面积。
所述第二类元图案的相对列可彼此间隔开以限定延伸间隙，所述延伸间隙的宽度大于所述第一类元图案中的每个之间的宽度。
所述第二类元图案被布置为具有空腔。
根据以下具体实施方式、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透视图。
图2A是示出天线设备的示例的截面图。
图2B是示出天线设备的截面的示例的透视图。
图2C是示出天线设备的环型元图案和耦合型元图案的示例的透视图。
图2D是示出天线设备的等效电路的示例的电路图。
图3A是示出天线设备的贴片天线图案的阵列的示例的透视图。
图3B是示出天线设备的上表面的示例的平面图。
图3C至图3F是示出天线设备的各个层的示例的平面图。
图4A是示出天线设备的尺寸的示例的平面图。
图4B至图4G是示出天线设备的各种形式的耦合型元图案的示例的平面图。
图5A是示出天线设备的贴片天线图案的阵列的示例的平面图。
图5B是示出天线设备的元图案的阵列的示例的平面图。
图6A和图6B是示出包括在天线设备中的连接构件的下部结构的示例的侧视图。
图7是示出天线设备的结构的示例的侧视图。
图8A和图8B是示出电子装置中的天线设备的布局的示例的平面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可能未按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，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
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里描述的方法、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，这里描述的方法、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，这里描述的操作顺序仅是示例，并且不限于这里阐述的那些顺序，而是除了必须以一定顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开内容之后将显而易见地改变。而且，为了更加清楚和简洁，可以省略对本领域中已知的特征的描述。
这里描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里描述的示例。更确切地，提供这里描述的示例仅是为了说明实现这里所描述的方法、设备和/或系统的在理解本申请的公开内容之后将是显而易见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“位于另一元件上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，它可以直接“位于另一元件上”、“连接到”或“结合到”另一元件，或者可以存在介于二者之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接位于另一元件上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，不存在介于二者之间的其他元件。
如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任何一个和任何两个或更多个的任意组合。
尽管这里可以使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、部件、区域、层或部分，但是这些构件、部件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地，这些术语仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一构件、部件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里描述的示例中提及的第一构件、部件、区域、层或部分也可称为第二构件、部件、区域、层或部分。
为了便于描述，这里可以使用诸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”的空间相对术语描述如图所示的一个元件与另一元件的关系。除了图中描绘的方位之外，这种空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则相对于另一元件被描述为“上方”或“上部”的元件将相对于另一元件变成“下方”或“下部”。因此，术语“上方”包括根据装置的空间方位包括上方方位和下方方位两者。该装置还可以以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他方位)，并且相应地解释这里使用的空间相对术语。
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，否则单数形式旨在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所述特征、数字、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、数字、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，这里描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
这里描述的示例的特征可以以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配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他配置是可能的。
图1是示出天线设备的示例的透视图。
参照图1，本公开中的天线设备可包括贴片天线图案110a、馈电过孔120a、环型元图案130a和耦合型元图案180a。
馈电过孔120a可以配置成使得射频(RF)信号从其穿过。例如，馈电过孔120a可以将集成电路(IC)和贴片天线图案110a彼此电连接，并且它们可以具有在z方向上延伸的结构。
贴片天线图案110a可以电连接到每个馈电过孔120a的一端。贴片天线图案110a可以从馈电过孔120a接收RF信号，在z方向上发送RF信号，并且将在z方向上接收的RF信号传输到馈电过孔120a。
通过贴片天线图案110a传播的一些RF信号可以朝向设置在贴片天线图案110a下方的接地层125a传播。朝向接地层125a传播的RF信号可以从接地层125a反射，然后在z方向上传播。因此，通过贴片天线图案110a传播的RF信号可以进一步集中在z方向上。
例如，贴片天线图案110a可以具有贴片天线的结构，贴片天线具有相对的圆形或多边形表面。贴片天线图案110a的相对表面可以用作导体和非导体之间的边界，RF信号通过该边界传播。贴片天线图案110a可以具有根据其参数(例如，形状、尺寸、高度、绝缘层的介电常数等)的固有频带(例如，28GHz)。
环型元图案130a可以设置为与贴片天线图案110a间隔开，并且布置成对应于贴片天线图案110a的侧边界的至少部分。环型元图案130a可以电磁耦合到贴片天线图案110a，并且可以在z方向上引导贴片天线图案110a的RF信号的路径。
例如，环型元图案130a可以具有相同的形状，并且可以重复布置或复制布置。也就是说，环型元图案130a可以被配置为具有电磁带隙特性，并且可以具有相对于RF信号的负折射率。因此，环型元图案130a还可以在z方向上引导贴片天线图案110a的RF信号的路径。
另外，环型元图案130a可以电磁耦合到贴片天线图案110a，并且环型元图案130a的参数(例如，每个环型元图案的高度、形状和尺寸、环型元图案的数量、环型元图案之间的间隙、环型元图案与贴片天线图案之间的距离等)可能对贴片天线图案110a的频率特性产生影响。
通过环型元图案130a传播的大多数RF信号可以被引导靠近z方向，但是一些RF信号可以变得远离z方向。因此，通过环型元图案130a传播的一些RF信号可能在环型元图案130a中沿x方向和/或y方向泄漏。
耦合型元图案180a可以被布置为对应于环型元图案130a的侧边界的至少部分，并且可以被布置为比环型元图案130a稀疏或比环型元图案130a数量少。
例如，耦合型元图案180a可以具有相同的形状，并且可以复制或交替地布置。也就是说，耦合型元图案180a可以被配置为具有电磁带隙特性，并且可以具有相对于RF信号的负折射率。因此，耦合型元图案180a还可以在z方向上引导贴片天线图案110a的RF信号的路径。
另外，耦合型元图案180a可以被配置为容易地耦合到相邻天线设备的耦合型元图案。例如，耦合型元图案180a可以提供空间，相邻天线设备的耦合型元图案的相应部分可以插入和设置在该空间中。
因此，耦合型元图案180a可以耦合到相邻天线设备的耦合型元图案，以类似地用作环型元图案130a。也就是说，由于耦合型元图案180a可以有效地链接到环型元图案130a，所以天线设备可以被操作为每个环型元图案130a在水平方向(x方向/y方向)上的宽度增加。在水平方向上增加每个环型元图案130a的宽度导致从接地层125a反射的RF信号可以传播通过的路径具有更宽的覆盖范围。因此，在本公开中的天线设备中，可以在z方向上进一步引导RF信号传播的路径。
这里，在水平方向上增加每个元图案(包括环型元图案和耦合型元图案)的宽度导致元图案使用更大量的空间。因此，在元图案的RF信号覆盖范围与元图案使用的空间之间可能存在权衡。
本公开中的天线设备可以包括其中RF信号覆盖范围的增加大于尺寸的增加的元图案。例如，本公开中的天线设备可以使用每个元图案在水平方向上的宽度增加大约1.5倍的元图案而具有RF信号覆盖范围在水平方向上的宽度增加大约两倍的RF信号覆盖范围。
这里，每个元图案在水平方向上的宽度增加约1.5倍可能是由于耦合型元图案180a与相邻天线设备的耦合型元图案彼此共享布置空间。也就是说，由于相邻天线设备也可以被操作为其每个环型元图案在水平方向上的宽度由于耦合型元图案180a和相邻天线设备的耦合型元图案之间的耦合而增加，所以两个天线设备可以彼此共享耦合型元图案的布置空间。
因此，就单个天线设备而言，与尺寸相比，本公开中的天线设备可以具有改善的增益。
另外，耦合型元图案180a之间的空间的部分可以填充有相邻天线设备的耦合型元图案的部分。因此，耦合型元图案180a之间的空间的其他部分可以形成空腔。每个空腔可以具有上表面和下表面，每个表面的面积小于每个耦合型元图案180a的面积。
空腔可以减少天线设备和相邻天线设备之间的电磁干扰。也就是说，空腔可以用作屏障以在z方向上引导RF信号的同时防止元图案在x方向和/或y方向上引导RF信号。
例如，当天线设备发送和接收水平极(H极)RF信号和竖直极(V极)RF信号以实现极化时，天线设备的H极RF信号可能引起与相邻天线设备的电磁干扰。空腔可以防止H极RF信号通过元图案传播到相邻天线设备。
因此，就天线设备的阵列而言，本公开中的天线设备相对于其尺寸可具有改善的增益。
然而，本公开中的天线设备可具有根据空腔的尺寸的特性。因此，空腔可以用作调节天线特性的参数。
参照图1，本公开中的天线设备还可以包括耦合贴片图案115a，耦合贴片图案115a设置在贴片天线图案110a上方，并且被设置为当在竖直方向(z方向)上观察时至少部分地被环型元图案130a包围。因此，本公开中的天线设备可以具有更宽的带宽。
用于连接贴片天线图案110a中的馈电过孔120a的最佳位置可以根据如何设置耦合贴片图案115a而变得接近贴片天线图案110a的边界。当最佳位置在贴片天线图案110a的第一方向(例如，0°的方向)上靠近贴片天线图案110a的边缘时，根据贴片天线图案110a的RF信号发送和接收，在贴片天线图案110a中流动的表面电流可以朝向贴片天线图案110a的第三方向(例如，180°的方向)流动。在该示例中，表面电流可以在第二方向(例如，90°的方向)和第四方向(例如，270°的方向)上分散，并且环型元图案130a和/或耦合型元图案180a可以引导由于表面电流在向上方向上在第二方向和第四方向上的分散而在横向方向上泄漏的RF信号。因此，贴片天线图案110a的辐射图案可以进一步集中在向上方向上，因而可以改善贴片天线图案110a的天线性能。然而，可以基于设计意图省略耦合贴片图案115a。
参照图1，本公开中的天线设备还可包括端射天线图案210a、导向器图案215a、馈电线220a和耦合接地图案235a中的至少一些。
端射天线图案210a可以在第二方向(例如，y方向)上形成辐射图案，以在第二方向(例如，y方向)上发送或接收RF信号。因此，本公开中的天线设备可以全方向地发送和接收RF信号。
例如，端射天线图案210a可以具有偶极子形式或折叠偶极子形式。在该示例中，每个端射天线图案210a的极子的一端可以电连接到馈电线220a。端射天线图案210a的频带可以设计为与贴片天线图案110a的频带基本相同，但不限于此。
另外，端射天线图案210a可以具有水平图案和耦合过孔212a彼此耦合的结构。因此，端射天线图案210a可以具有指向第二方向(例如，y方向)并且具有在其上流动的表面电流的电磁平面，因而具有改善的增益。
导向器图案215a可以电磁耦合到端射天线图案210a，以改善端射天线图案210a的增益或带宽。例如，导向器图案215a可以使用比端射天线图案210a的层数少的层数(例如，一层)，产生可以具有更宽带宽的端射天线图案210a。
馈电线220a可以将从端射天线图案210a接收的RF信号传输到IC，并且可以将从IC接收的RF信号传输到端射天线图案210a。例如，馈电线220a可以通过第二馈电过孔219a电连接到端射天线图案210a。
耦合型元图案180a可以改善贴片天线图案110a和端射天线图案210a之间的电磁隔离，这使得在本公开中的天线设备的天线性能改善和天线设备的小型化。
耦合接地图案235a可以设置在馈电线220a的上方或下方。耦合接地图案235a可以电磁耦合到端射天线图案210a，使得端射天线图案210a具有更宽的带宽。
图2A是示出图1中所示的天线设备的示例的截面图。图2B是示出图2A中所示的天线设备的截面的示例的透视图。
参照图2A和图2B，贴片天线图案和耦合贴片图案可以分别设置在与设置有环型元图案130a和耦合型元图案180a的层相同的层上。因此，环型元图案130a和耦合型元图案180a可以在向上方向上有效地引导从贴片天线图案泄漏的RF信号。
环型元图案130a和耦合型元图案180a中的每个可以具有多层(例如，六层)。随着每个环型元图案130a和耦合型元图案180a的层数增加，环型元图案130a的RF信号引导性能和耦合型元图案180a的RF信号反射性能可以得到改善。
另一方面，连接构件200a可以包括上述的接地层125a，并且还可以包括布线接地层202a、第二接地层203a和IC接地层204a。馈电线220a可以设置在与设置有布线接地层202a的水平面相同的水平面上。
参照图2B，环型元图案130a可以布置成行。环型元图案130a之间的间隙可以小于相应的环型元图案130a和耦合型元图案180a之间的间隙，使得环型元图案130a可以在z方向上进一步有效地引导RF信号。
另一方面，参照图2B，连接构件200a可以包括屏蔽过孔245a，屏蔽过孔245a将接地层彼此电连接并且邻近于接地层的边缘设置。
一些屏蔽过孔245a可以布置在环型元图案130a下方，并且其他屏蔽过孔245a可以布置成包围馈电过孔120a，从而使得馈电过孔120a上的电磁噪声减小并且使RF信号的传输损耗减少。
图2C是更详细地示出本公开中的天线设备的环型元图案和耦合型元图案的示例的透视图。
参照图2C，环型元图案130a可包括第一环型元图案137a、第二环型元图案132a、第三环型元图案133a、第四环型元图案134a、第五环型元图案135a和第六环型元图案136a。第一环型元图案137a、第二环型元图案132a、第三环型元图案133a、第四环型元图案134a、第五环型元图案135a和第六环型元图案136a可以通过阵列过孔131a彼此电连接。因此，环型元图案130a可以具有更接近电磁带隙特性的特性。
根据设计，阵列过孔131a可以在竖直方向上仅将环型元图案130a的环型元图案彼此连接。
另外，耦合型元图案180a可以具有第一耦合型元图案187a、第二耦合型元图案182a、第三耦合型元图案183a、第四耦合型元图案184a、第五耦合型元图案185a和第六耦合型元图案186a彼此平行布置的结构。
例如，第一环型元图案137a可以设置在与设置有贴片天线图案110a和耦合型元图案180a的第一耦合型元图案187a的水平面相同的水平面上。第二环型元图案132a可以设置在与设置有耦合贴片图案115a和耦合型元图案180a的第二耦合型元图案182a的水平面相同的水平面上。因此，环型元图案130a和耦合型元图案180a可以在z方向上更有效地引导通过贴片天线图案110a传播的RF信号。
参照图2C，耦合型元图案180a可以布置成使得它们中的一些元图案和其他元图案在竖直方向上彼此重叠，并且可以布置成彼此电断开。
也就是说，耦合型元图案180a可以被配置为使得它们不包括将第一耦合型元图案187a、第二耦合型元图案182a、第三耦合型元图案183a、第四耦合型元图案184a、第五耦合型元图案185a和第六耦合型元图案186a彼此连接的过孔。
就等效电路而言，过孔可以用作电感。由于耦合型元图案180a分别耦合到环型元图案130a和相邻天线设备的耦合型元图案，所以耦合型元图案180a可以具有相对大的电容。因此，为了所有元图案的阻抗平衡，耦合型元图案180a可以不包括过孔，以便具有相对小的电感。然而，由于电感和电容可以根据设计而改变，所以耦合型元图案180a还可以被配置为根据天线设备的设计而包括过孔。
环型元图案130a和耦合型元图案180a可以与接地层125a电断开，因此可以使得元图案具有更适合于使RF信号具有与贴片天线图案110a的频带相邻的频率的特性以进一步增加带宽。然而，本公开中的天线设备可以被配置为根据设计意图包括将元图案和接地层125a彼此电连接的接地过孔(未示出)，从而可以根据操作稳定性来设计天线设备。
图2D是示出本公开中的天线设备的等效电路的示例的电路图。
参照图2D，本公开中的天线设备的贴片天线图案110b可以将RF信号传播到诸如IC的源SRC2或者接收从源SRC2传播的RF信号，并且可以具有电阻值R2以及电感L3和L4。
环型元图案130b可以具有相对于贴片天线图案110b的电容C5和C12、环型元图案之间的电容C6和C10、阵列过孔的电感L5和L6以及环型元图案和接地层之间的电容C7和C11。
这里，可以将上述耦合型元图案的电容和电感添加到环型元图案130b的电容和电感。
本公开中的天线设备的频带和带宽可以由上述电阻值、电容和/或电感确定。
图3A是示出天线设备的贴片天线图案的阵列的示例的透视图，图3B是示出天线设备的上表面的示例的平面图。
参照图3A和图3B，本公开中的天线设备可以包括贴片天线图案110b、耦合贴片图案115b、馈电过孔120b、接地层125b、环型元图案130b、耦合型元图案180b、连接构件200b、端射天线图案210b、导向器图案215b、馈电线220b和耦合接地图案235b中的至少一些。
贴片天线图案110b和耦合贴片图案115b可以布置在第一方向(例如，x方向)上。
也就是说，贴片天线图案110b可以布置成1×n阵列。这里，n是2或更大的自然数。贴片天线图案110b布置成1×n阵列的天线设备可以有效地设置在电子装置的边缘。
环型元图案130b可以布置成包围每个贴片天线图案110b。
耦合型元图案180b可以布置成包围环型元图案130b。
当在竖直方向(z方向)上观察时，端射天线图案210b可以设置为在第二方向(例如，y方向)上与每个贴片天线图案110b间隔开。
这里，当在竖直方向(z方向)上观察时，一些环型元图案130b可以布置在端射天线图案210b和贴片天线图案110b之间。
因此，可以改善贴片天线图案110b和端射天线图案210b之间的电磁隔离。
另外，当在竖直方向(z方向)上观察时，一些耦合型元图案180b可以布置在端射天线图案210b和贴片天线图案110b之间。
由于耦合型元图案180b被布置为比环型元图案130b稀疏或比环型元图案130b数量少，因此耦合型元图案180b可以相对于端射天线图案210b提供更宽的电磁边界表面。
因此，从端射天线图案210b泄漏到贴片天线图案110b的RF信号可以更有效地在耦合型元图案180b的电磁边界表面上反射，并且可以在第二方向(例如，y方向)上进一步集中和反射。因此，可以进一步改善端射天线图案210b的天线性能。
图3C至图3F是示出本公开中的天线设备的各个层的示例的平面图。
参照图3C，接地层201a可以具有供馈电过孔120a穿过的通孔。接地层201a可以将贴片天线图案110a和馈电线彼此电磁屏蔽。
参照图3D，布线接地层202a可以包围馈电线220a的至少部分和贴片天线馈电线221a。馈电线220a可以电连接到第二布线过孔232a，并且贴片天线馈电线221a可以电连接到第一布线过孔231a。布线接地层202a可以将馈电线220a和贴片天线馈电线221a彼此电磁屏蔽。馈电线220a端部中的一个可以连接到第二馈电过孔211a。
参照图3E，第二接地层203a可以具有供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的通孔，并且可以具有耦合接地图案235a。第二接地层203a可以将馈电线和IC彼此电磁屏蔽。
参照图3F，IC接地层204a可以具有供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的通孔。IC 310a可以设置在IC接地层204a下方，并且可以电连接到第一布线过孔231a和第二布线过孔232a。端射天线图案210a和导向器图案215a可以设置在与IC接地层204a的水平面基本相同的水平面上。
IC接地层204a可以将在IC 310a和/或无源部件的电路中使用的地提供给IC 310a和/或无源部件。根据设计意图，IC接地层204a可以提供在IC 310a和/或无源部件中使用的电力和信号的传输路径。因此，IC接地层204a可以电连接到IC和/或无源部件。
布线接地层202a、第二接地层203a和IC接地层204a中的每个可以具有凹陷形状以便提供空腔。因此，端射天线图案210a可以设置得更靠近IC接地层204a。
布线接地层202a、第二接地层203a和IC接地层204a之间在竖直方向上的位置关系以及布线接地层202a、第二接地层203a和IC接地层204a中的每个的形状可以根据设计改变。
图4A是示出本公开中的天线设备的尺寸的示例的平面图。
参照图4A，环型元图案130b可以布置在第一区域S1和第三区域S3中，并且耦合型元图案180b可以布置在第二区域S2和第四区域S4中。第二区域S2可以设置在第一区域S1之间。第四区域S4可以设置为比第三区域S3更远离贴片天线图案110b和/或耦合贴片图案115b。第二区域S2在第一方向上的长度可以为W21。
环型元图案130b可以布置成在它们之间具有空间。空间可以具有第一间隙G11和G12。第一方向上的第一间隙G11和第二方向上的第一间隙G12可以彼此相同，但不限于此。
每个环型元图案130b在第一方向上可以具有第一长度W11并且在第二方向上可以具有第一长度W12。第一方向上的第一长度W11和第二方向上的第一长度W12可以彼此相同，但不限于此。例如，第一方向上的第一长度W11和第二方向上的第一长度W12可以分别是第一方向上的第一间隙G11和第二方向上的第一间隙G12的10倍或更多至12倍或更少。
每个空腔190b可以具有大于第一间隙G11和G12的第二间隙G21和G22。因此，空腔190b可以大于环型元图案130b之间的空间。因此，空腔190b可以辅助耦合型元图案180b的电磁带隙特性，以进一步改善贴片天线图案110b之间的电磁隔离。空腔和耦合型元图案交替，以在环型元图案之间形成方格图案或交替图案。
每个空腔190b在第一方向上可以具有第二间隙G21并且在第二方向上可以具有第二间隙G22，并且第一方向上的第二间隙G21可以小于第二方向上的第二间隙G22。也就是说，每个空腔190b可以具有多边形形状，空腔190b在第一方向上的长度和在垂直于第一方向的第二方向上的长度彼此不同。
因此，在本公开中的天线设备中，可以建立贴片天线图案110b之间的电磁隔离，并且可以通过减小第一区域S1的尺寸来使天线设备小型化。例如，第一方向上的第二间隙G21可以大于第二方向上的第二间隙G22的1/2，并且小于第二方向上的第二间隙G22的3/4，但是不限于此。
每个耦合型元图案180b在第一方向上可以具有第三长度W31并且在第二方向上可以具有第一长度W12。
耦合型元图案180b的侧部中的一个可以设置为在第一方向上与环型元图案130b间隔开第一间隙G11。耦合型元图案180b的其他侧部可以设置为在第一方向上与环型元图案130b间隔开第二间隙G21，第一方向上的第二间隙G21大于第一方向上的第一间隙G11。因此，空腔190b可以均匀地布置，并且因此更有效地辅助耦合型元图案180b的电磁带隙特性。
根据设计意图，耦合型元图案180b可以布置成使得其部分之间具有空间。该空间可以在第二方向上具有与第一间隙G12相同的间隙。因此，耦合型元图案180b可以在形成空腔190b的同时在不牺牲电磁带隙特性的情况下改善电磁耦合效率。
根据设计意图，每个耦合型元图案180b可以具有多边形形状，耦合型元图案180b在第一方向上的第三长度W31大于在第一方向上的第一长度W11或者大于在第二方向上的第一长度W12。因此，耦合型元图案180b可以在形成空腔190b的同时改善电磁耦合效率。例如，第一方向上的第三长度W31可以大于第一方向上的第一长度W11的1倍并且可以是第一方向上的第一长度W11的1.2倍或更小，但是不限于此。
每个空腔190b在第一方向上的第二间隙G21可以小于每个耦合型元图案180b在第一方向上的第三长度W31。因此，每个空腔190b的面积可以小于每个耦合型元图案180b的面积。因此，在本公开中的天线设备中，可以建立贴片天线图案110b之间的电磁隔离，并且可以通过减小第一区域S1的尺寸来使天线设备小型化。
另一方面，耦合型元图案180b中在第二方向(例如，y方向)上布置在拐角处的耦合型元图案182b可以大于耦合型元图案180b中在第二方向上布置在中心处的耦合型元图案181b。
也就是说，耦合型元图案180b可以包围贴片天线图案110b以形成多边形，并且耦合型元图案中对应于多边形的拐角的耦合型元图案182b可以大于耦合型元图案中对应于多边形的边的耦合型元图案181b。
因此，耦合型元图案180b可以在形成空腔190b的同时改善第二方向(例如，y方向)上的拐角处的阵列平衡，并且因此可以改善电磁带隙特性稳定性和电磁耦合效率。
换句话说，通过调整耦合型元图案181b和/或耦合型元图案182b的尺寸，可以使阵列中的拐角在电和磁方面大小相等但是方向相反。
例如，耦合型元图案180b中布置在拐角处的每个耦合型元图案182b在第一方向上可以具有第三长度W13，第一方向上的第三长度W13大于第一方向上的第一长度W11，并且每个耦合型元图案182b可以在第二方向上具有第三长度W14，第二方向上的第三长度W14大于第二方向上的第一长度W12。
同样地，环型元图案130b可以包围贴片天线图案110b以形成多边形。环型元图案中对应于多边形的拐角的环型元图案132b可以大于环型元图案中对应于多边形的边的环型元图案131b。同样，空腔190b中对应于多边形的拐角的空腔192b可以大于空腔190b中对应于多边形的边的空腔191b和193b。
因此，耦合型元图案180b可以在形成空腔190b的同时改善第二方向(例如，y方向)上拐角处的阵列平衡，并且因此可以改善电磁带隙特性稳定性和电磁耦合效率。
另一方面，耦合型元图案180b中设置在贴片天线图案110b和端射天线图案210b之间的每个耦合型元图案在第一方向上可以具有第四长度W42并且在第二方向上可以具有第四长度W41。第一方向上的第四长度W42可以与第一方向上的第一长度W11相同，第二方向上的第四长度W41可以小于第二方向上的第一长度W12，但第一方向上的第四长度W42和第二方向上的第四长度W41不限于此。
另一方面，环型元图案130b可以与贴片天线图案110b在第一方向上间隔开第五间隙G51并且在第二方向上间隔开第五间隙G52。
这里，每个空腔190b中第一方向上的第二间隙G21可以小于第一方向上的第五间隙G51，并且可以小于第二方向上的第五间隙G52。因此，耦合型元图案180b可以改善空腔190b的电磁屏蔽性能，并且改善电磁耦合效率。
另一方面，耦合型元图案180b可以具有以下形式：耦合型元图案更靠近贴片天线图案110b的一部分(例如，第一方向上的一侧的边缘)的部分与耦合型元图案更靠近贴片天线图案110b的另一部分(例如，第一方向上的另一侧的边缘)的部分相对于彼此交替地插入。
因此，耦合型元图案180b可以在形成空腔190b的同时在不牺牲电磁带隙特性的情况下改善电磁耦合效率。
根据设计，耦合型元图案180b还可以具有它们不相对于彼此交替插入的形式，如图4B至图4G所示。
图4B至图4G是示出本公开中的天线设备的各种形式的耦合型元图案的示例的平面图。
参照图4B至图4F，耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g可以布置成N个Z字形行，其中，N是自然数。因此，耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g可以以协调的方式建立空腔190c、190d、190e、190f和190g的电磁带隙特性和电磁屏蔽性能。
参照图4B至图4F，环型元图案130c、130d、130e、130f和130g可以布置成N行。也就是说，环型元图案130c、130d、130e、130f和130g中的每个的行数可以与耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g中的每个的行数相同。因此，本公开中的天线设备可以以协调的方式使用相对高规律性的环型元图案130c、130d、130e、130f和130g以及相对高电磁屏蔽性能的耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g。
参照图4B至图4F，空腔190c、190d、190e、190f和190g可以分别由环型元图案130c、130d、130e、130f和130g的侧边界以及耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g的Z字形行的弯曲部分形成。因此，空腔190c、190d、190e、190f和190g可以布置成Z字形行，可以改善电磁屏蔽性能，并且可以有效地辅助耦合型元图案180c、180d、180e、180f和180g的电磁带隙特性。
参照图4B至图4G，空腔190c、190d、190e、190f、190g和190h可以分别相对于耦合型元图案180c、180d、180e、180f、180g和180h布置成马赛克结构。因此，空腔190c、190d、190e、190f、190g和190h以及耦合型元图案180c、180d、180e、180f、180g和180h可以具有相对高的阵列规律性并且彼此互补地耦合，从而以协调的方式建立电磁带隙特性和电磁屏蔽性能。
参照图4B，每个空腔190c在第一方向上可以具有第二间隙G21，第一方向上的第二间隙G21大于图4A所示的每个空腔在第一方向上的第二间隙。例如，第一方向上的第二间隙G21可以与每个耦合型元图案180c在第一方向上的第三长度W31相同。
参照图4C，每个空腔190d在第一方向上可以具有第二间隙G21，第一方向上的第二间隙G21大于图4B所示的每个空腔在第一方向上的第二间隙。例如，第一方向上的第二间隙G21可以从每个耦合型元图案180b在第一方向上的第三长度W31延伸了延伸间隙G23。例如，每个耦合型元图案180d在第一方向上的第三长度W31可以大于图4A所示的每个耦合型元图案在第一方向上的第三长度。
参照图4D，耦合型元图案180e和空腔190e可以分别具有比图4A所示的每个耦合型元图案和空腔的行多的行。
参照图4E，空腔190f可以具有比图4A所示的空腔的行多的行。
参照图4F，每个空腔190g在第二方向上可以具有第二间隙G22，第二间隙G22可以小于图4A所示的每个空腔在第二方向上的第二间隙。
参照图4G，贴片天线图案110h可以具有圆形形状，环型元图案130h和耦合型元图案180h中的每个可以具有梯形形状，并且空腔190h可以具有三角形形状。也就是说，本公开中的天线设备的各个部件的形状不限于矩形形状。
图5A是示出本公开中的天线设备的贴片天线图案的阵列的示例的平面图。
参照图5A，本公开中的天线设备可以包括贴片天线图案110i、接地层125i、环型元图案130i、耦合型元图案180i、空腔190i、端射天线图案210i和馈电线220i中的至少一些。
贴片天线图案110i可以布置成m×n阵列，其中，m和n是2或更大的自然数。因此，本公开中的天线设备可以设置为更邻近电子装置的拐角。
每个环型元图案130i可以具有与每个贴片天线图案110i的形状对应的环型形状，并且耦合型元图案180i可以具有晶格结构。
图5B是示出本公开中的天线设备的元图案的阵列的示例的平面图。
参照图5B，本公开中的天线设备可以包括贴片天线图案110i、接地层125j、环型元图案130j、耦合型元图案180j和空腔190j中的至少一些。
环型元图案130j和耦合型元图案180j不完全包围贴片天线图案110i，并且可以仅设置在贴片天线图案110i之间。
也就是说，当耦合型元图案180j布置在环型元图案130j之间时，每个环型元图案130j的形状不特别限于环型形状，并且可以是弦形形状。
图6A和图6B是示出包括在本公开中的天线设备中的连接构件的下部结构的示例的侧视图。
参照图6A，本公开中的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、无源部件350和子板410中的至少一些。
连接构件200可以具有与上面参照图1至图5B描述的每个连接构件的结构类似的结构。
IC 310可以与上述IC相同，并且可以设置在连接构件200下方。IC 310可以电连接到连接构件200的布线，以将RF信号传输到布线或接收从布线传输的RF信号，并且可以电连接到连接构件200的接地层，以接从接地层提供的地。例如，IC 310可以执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力生成中的至少一些以生成转换后的信号。
粘合构件320可以将IC 310与连接构件200彼此粘合。
电连接结构330可以将IC 310和连接构件200彼此电连接。例如，电连接结构330可以包括焊球、引脚、接地焊盘或焊盘中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。电连接结构330的熔点可以低于连接构件200的布线和接地层的熔点，以利用低熔点通过预定工艺将IC 310和连接构件200彼此电连接。
包封剂340可以包封IC 310的至少部分，并且可以改善IC 310的散热性能和冲击保护性能。例如，包封剂340可以通过感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、环氧树脂模塑料(EMC)等来实现。
无源部件350可以设置在连接构件200的下表面上，并且可以通过电连接结构330电连接到连接构件200的布线和/或接地层。例如，无源部件350可以包括电容器(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可以设置在连接构件200下方，并且可以电连接到连接构件200，以便接收从外部设备传输的中频(IF)信号或基带信号，并将IF信号或基带信号传输到IC 310或接收从IC 310传输的IF信号或基带信号，并将IF信号或基带信号传输到外部设备。这里，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)可以大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，子板410可以通过可包括在连接构件200的IC接地层中的布线将IF信号或基带信号传输到IC 310，或者接收从IC 310传输的IF信号或基带信号。由于连接构件200的第一接地层设置在IC接地层和布线之间，因此IF信号或基带信号与RF信号可以在天线设备内彼此电隔离。
参照图6B，本公开中的天线设备可包括屏蔽构件360、连接器420和片式天线430中的至少一些。
屏蔽构件360可以设置在连接构件200下方并且设置成与连接构件200一起屏蔽IC310。例如，屏蔽构件360可以设置为一起覆盖(例如，共形屏蔽)IC 310和无源部件350或分别覆盖(例如，隔室屏蔽)IC 310和无源部件350。例如，屏蔽构件360可以具有一个表面是敞开的六面体形状，并且可以结合到连接构件200以具有六面体容纳空间。屏蔽构件360可以由具有高导电性的材料(诸如铜)形成，以具有短的趋肤深度，并且可以电连接到连接构件200的接地层。因此，屏蔽构件360可以减少可施加于IC 310和无源部件350的电磁噪声。
连接器420可以具有电缆(例如，同轴电缆、柔性印刷电路板(PCB))的连接结构，可以电连接到连接构件200的IC接地层，并且可以起到类似于上述子板的作用。即，连接器420可以接收从电缆提供的IF信号、基带信号和/或电力，或者可以向电缆提供IF信号和/或基带信号。
片式天线430可以帮助本公开中的天线设备发送或接收RF信号。例如，片式天线430可以包括介电块和电极，介电块的介电常数大于绝缘层的介电常数，电极设置在介质块的相对表面上。电极中的一个可以电连接到连接构件200的布线，并且电极中的另一个可以电连接到连接构件200的接地层。
图7是示出本公开中的天线设备的结构的示例的侧视图。
参照图7，本公开中的天线设备可以具有如下结构：端射天线100f、贴片天线图案1110f、IC 310f和无源部件350f集成到连接构件500f中。
端射天线100f和贴片天线图案1110f可以被设计为分别与上述天线设备和贴片天线图案相同，并且可以接收从IC 310f传输的RF信号并发送RF信号或将接收到的RF信号传输到IC 310f。
连接构件500f可以具有堆叠有至少一个导电层510f和至少一个绝缘层520f的结构(例如，印刷电路板的结构)。导电层510f可以具有上述的接地层和馈电线。
另外，本公开中的天线设备还可包括柔性连接构件550f。柔性连接构件550f可包括在竖直方向上观察时与连接构件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可以在竖直方向上柔性弯曲。因此，第二柔性区域580f可以柔性地连接到组板和/或相邻天线设备的连接器。
柔性连接构件550f可包括信号线560f。中频(IF)信号和/或基带信号可以通过信号线560f传输到IC 310f，或者传输到组板和/或相邻天线设备的连接器。
图8A和图8B是示出电子装置中的本公开中的天线设备的布局的示例的平面图。
参照图8A，包括端射天线100g、贴片天线图案1110g和绝缘层1140g的天线设备可以设置为在电子装置700g的组板600g上邻近于电子装置700g的侧边界。
电子装置700g可以是智能手机、个人数字助理(PDA)、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、汽车部件等，但不限于此。
通信模块610g和基带电路620g还可以设置在组板600g上。天线设备可以通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。
通信模块610g可以包括以下项中的至少一些以便执行数字信号处理：存储器芯片，诸如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM))、闪存等；应用处理器芯片，诸如中央处理器(例如，中央处理单元(CPU))、图形处理器(例如，图形处理单元(GPU))、数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等；以及逻辑芯片，诸如模数转换器、专用IC(ASIC)等。
基带电路620g可以执行模数转换、模拟信号的放大、滤波和频率转换以生成基带信号。从基带电路620g输入或输出的基带信号可以通过电缆传输到天线设备。
例如，可以通过电连接结构、芯过孔和布线将基带信号传输到IC。IC可以将基带信号转换为毫米波段中的RF信号。
参照图8B，各自包括端射天线100h、贴片天线图案1110h和绝缘层1140h的天线设备可以分别设置为在电子装置700h的组板600h上邻近于电子装置700h的相对的边界，并且通信模块610h和基带电路620h还可以设置在组板600h上。天线设备可以通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。
本说明书中所述的贴片天线图案、耦合贴片图案、环型元图案、耦合型元图案、馈电过孔、阵列过孔、接地过孔、屏蔽过孔、布线过孔、馈电线、接地层、端射天线图案、导向器图案、耦合接地图案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)，并且可以通过诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成工艺、加成工艺、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等的镀覆方法形成，但不限于此。
本说明书中所述的绝缘层可以通过FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、热固性树脂(诸如环氧树脂)、热塑性树脂(诸如聚酰亚胺树脂)、热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸在诸如玻璃纤维(或玻璃布或玻璃织物)的芯材料中的树脂、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、普通覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷基绝缘材料等来实施。绝缘层可以填充在本说明书中所述的天线设备中未设置贴片天线图案、耦合贴片图案、环型元图案、耦合型元图案、馈电过孔、阵列过孔、接地过孔、屏蔽过孔、布线过孔、馈电线、接地层、端射天线图案、导向器图案、耦合接地图案和电连接结构的位置的至少部分中。
本说明书中所述的RF信号可以具有根据以下协议的格式：诸如，无线保真(Wi-Fi)(电气和电子工程师协会(IEEE)802.11系列等)，全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE802.16系列等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)，仅演进数据(Ev-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强无绳电信(DECT)、蓝牙、3G、4G和5G协议，以及在上述协议之后指定的任何其他无线和有线协议，但不限于此。
如上所述，部分地由于RF信号在z方向上进一步集中，因此本公开中的天线设备可以具有更有效和改善的天线性能。
此外，由于可以相对于用于在z方向上集中RF信号的部件(例如，元图案)的尺寸改善性能，所以本公开中的天线设备可以具有改善天线性能并且有利于小型化的结构。
此外，本公开中的天线设备可以具有更加紧凑的结构，并且由于贴片天线图案的V极RF信号导致相邻天线设备中产生的电磁干扰可能会减少，因此本公开中的天线设备相对于其尺寸可以具有改善的天线性能。
此外，由于可以另外提供根据天线性能的参数(例如，空腔)，因此本公开中的天线设备可以具有更精细调整的天线性能。
此外，在本公开的天线设备中，由于可以提供对用于在z方向上集中RF信号的部件(例如，元图案)的阻抗进行平衡的结构，所以可以改善天线设备的元图案耦合效率，并且天线设备可以具有更加改善的天线性能。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。这里描述的示例仅被认为是描述性意义的，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为适用于其他示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的部件以不同的方式组合和/或由其他部件或其等同物替换或补充，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的所有变化应被解释为包括在本公开中。

Claims (40)

1.一种天线设备，所述天线设备包括：
接地层，具有一个或更多个通孔；
贴片天线图案，均设置在所述接地层上方；
馈电过孔，设置为分别贯穿所述一个或更多个通孔并电连接到所述贴片天线图案；
环型元图案，布置在所述贴片天线图案之间；以及
耦合型元图案，在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案的位置重复布置在所述贴片天线图案之间，以比所述环型元图案稀疏。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述环型元图案被布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙，并且
所述耦合型元图案布置为形成空腔，所述空腔中的每个的宽度比所述环型元图案之间的所述空间宽。
3.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述空腔中的每个的面积小于所述耦合型元图案中的每个的面积。
4.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
5.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述空腔具有多边形形状，所述空腔在第一方向上的长度和在垂直于所述第一方向的第二方向上的长度彼此不同。
6.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案中的每个具有多边形形状，所述耦合型元图案在所述第一方向上的长度大于在所述第二方向上的长度，并且
所述空腔在所述第二方向上的所述长度大于在所述第一方向上的所述长度。
7.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案布置成N个Z字形行，其中，N是自然数，并且所述环型元图案连续布置。
8.根据权利要求7所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案具有如下形式：所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的一个的部分与所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的另一个的部分相对于彼此交替插入。
9.根据权利要求7所述的天线设备，其中，所述环型元图案被布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙，并且
所述耦合型元图案的侧部中的一侧被设置为与所述环型元图案间隔开所述第一间隙，并且
所述耦合型元图案的侧部中的其他侧被设置为与所述环型元图案间隔开大于所述第一间隙的第二间隙。
10.根据权利要求7所述的天线设备，其中，所述环型元图案布置成N行。
11.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述环型元图案在竖直方向上彼此重叠地布置，并且
所述耦合型元图案在所述竖直方向上彼此重叠地布置。
12.根据权利要求11所述的天线设备，所述天线设备还包括：阵列过孔，仅在所述竖直方向上将所述环型元图案彼此连接。
13.根据权利要求11所述的天线设备，所述天线设备还包括设置在所述贴片天线图案上方的耦合贴片图案，
其中，所述环型元图案中的一些和所述耦合型元图案中的一些设置在与设置有所述耦合贴片图案的水平面相同的水平面上，并且
所述环型元图案中的另一些和所述耦合型元图案中的另一些设置在与设置有所述贴片天线图案的水平面相同的水平面上。
14.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述贴片天线图案布置在第一方向上，并且
所述耦合型元图案中布置在垂直于所述第一方向的第二方向上的拐角处的所述耦合型元图案中的一个的面积大于布置在所述第二方向上的中心处的所述耦合型元图案中的一个的面积。
15.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述环型元图案被布置为包围所述贴片天线图案中的每个，并且
所述耦合型元图案被布置为包围所述环型元图案。
16.根据权利要求15所述的天线设备，所述天线设备还包括：端射天线图案，设置为当在竖直方向上观察时在第二方向上与所述贴片天线图案中的每个间隔开，
其中，所述贴片天线图案布置在垂直于所述第二方向的第一方向上，并且
当在所述竖直方向上观察时，所述环型元图案中的一些和所述耦合型元图案中的一些布置在所述端射天线图案和所述贴片天线图案之间。
17.根据权利要求16所述的天线设备，所述天线设备还包括：
集成电路，设置在所述接地层下方；
馈电线，设置在所述接地层和所述集成电路之间；以及
布线过孔，将所述集成电路和所述馈电线彼此电连接，
其中，所述馈电线中的一些电连接到所述馈电过孔，并且
所述馈电线中的另一些电连接到所述端射天线图案。
18.一种天线设备，所述天线设备包括：
接地层，具有至少一个通孔；
贴片天线图案，设置在所述接地层上方；
馈电过孔，设置为贯穿所述至少一个通孔并电连接到所述贴片天线图案；
环型元图案，布置为包围所述贴片天线图案的侧边界的至少部分并且在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙；以及
耦合型元图案，布置为在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案的位置包围所述贴片天线图案的所述侧边界的至少部分，并且布置为形成空腔，所述空腔之间具有第二间隙，所述第二间隙大于所述第一间隙。
19.根据权利要求18所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案被布置成Z字形行，并且
所述空腔由所述环型元图案的侧边界和所述Z字形行的弯曲部分形成。
20.根据权利要求18所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案中的每个具有多边形形状，所述耦合型元图案在第一方向上的长度大于在垂直于所述第一方向的第二方向上的长度，以及
所述空腔中的一个空腔具有多边形形状，所述一个空腔在所述第二方向上的长度大于在所述第一方向上的长度。
21.根据权利要求20所述的天线设备，其中，所述空腔中的每个的面积小于所述耦合型元图案中的每个的面积。
22.根据权利要求20所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案被布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
23.根据权利要求18所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案包围所述贴片天线图案，以便形成多边形，并且
所述耦合型元图案中对应于所述多边形的拐角的耦合型元图案的面积大于所述耦合型元图案中对应于所述多边形的边的耦合型元图案的面积。
24.根据权利要求18所述的天线设备，所述天线设备还包括：阵列过孔，布置为包围所述贴片天线图案的所述侧边界的至少部分，
其中，所述环型元图案布置为通过所述阵列过孔彼此电连接。
25.根据权利要求24所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案在竖直方向上彼此重叠地布置，并且彼此电断开。
26.一种天线设备，所述天线设备包括：
接地层，具有一个或更多个通孔；
贴片天线图案，均设置在所述接地层上方；
馈电过孔，设置为分别贯穿所述一个或更多个通孔并电连接到所述贴片天线图案；
环型元图案，在水平方向和竖直方向上布置在所述贴片天线图案之间；
耦合型元图案，在所述水平方向和所述竖直方向上交替布置在所述贴片天线图案之间，并且布置在比布置所述环型元图案的位置更远离所述贴片天线图案的位置；以及
阵列过孔，在所述竖直方向上将所述环型元图案彼此连接，
其中，所述耦合型元图案在所述水平方向和所述竖直方向上彼此断开。
27.根据权利要求26所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案具有如下形式：所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的一个的部分与所述耦合型元图案的更靠近所述贴片天线图案中的另一个的部分相对于彼此交替插入。
28.根据权利要求27所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案中的每个大于所述环型元图案中的每个。
29.根据权利要求26所述的天线设备，其中，所述环型元图案被布置为在所述环型元图案之间具有空间，所述空间具有第一间隙，并且
所述耦合型元图案被布置为在所述耦合型元图案之间具有空间，所述空间具有与所述第一间隙基本相同的间隙。
30.根据权利要求29所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案的侧部的一侧设置为与所述环型元图案间隔开所述第一间隙，并且
所述耦合型元图案的侧部中的其他侧设置为与所述环型元图案间隔开大于所述第一间隙的第二间隙。
31.根据权利要求30所述的天线设备，其中，所述第二间隙小于所述环型元图案与所述贴片天线图案之间的距离。
32.根据权利要求26所述的天线设备，其中，所述耦合型元图案和所述环型元图案被布置为在所述耦合型元图案和所述环型元图案之间形成空腔，并且
所述空腔相对于所述耦合型元图案布置为马赛克结构。
33.一种天线设备，所述天线设备包括：
接地层；
贴片天线图案，设置在所述接地层上；
馈电过孔，设置为分别电连接所述贴片天线图案；
第一类元图案，周边地设置在所述贴片天线图案中的每个的周围；以及
第二类元图案，交替地设置在所述贴片天线图案中的相邻的贴片天线图案周围的所述第一类元图案之间,
其中，所述第一类元图案是环型元图案，所述第二类元图案是耦合型元图案。
34.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案中的每个彼此间隔开，并且所述第一类元图案中的每个彼此间隔开。
35.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案中的交替的第二类元图案设置成直列，并且
所述第二类元图案中的其他第二类元图案设置为与所述交替的第二类元图案交错。
36.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案中的交替的第二类元图案分别与所述第二类元图案中的其他第二类元图案重叠。
37.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案中的端部的每个第二类元图案的面积大于所述第二类元图案中的中间的每个第二类元图案的面积。
38.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案的相对列彼此间隔开以限定延伸间隙，所述延伸间隙的宽度大于所述第一类元图案中的每个之间的宽度。
39.根据权利要求33所述的天线设备，其中，所述第二类元图案被布置为具有空腔。
40.一种天线设备，所述天线设备包括：
接地层；
贴片天线图案，设置在所述接地层上；
馈电过孔，设置为分别电连接所述贴片天线图案；
第一类元图案，周边地设置在所述贴片天线图案中的每个的周围；以及
第二类元图案，交替地设置在所述贴片天线图案中的相邻的贴片天线图案周围的所述第一类元图案之间，
其中，所述第二类元图案中的每个彼此间隔开，并且所述第一类元图案中的每个彼此间隔开。
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