CN110970728B - 具有天线模块隔离结构的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有天线模块隔离结构的电子设备。电子设备可以设置有由集成电路内的相位和幅值控制器控制的相控天线阵列。该阵列可以形成在天线层上，并且该集成电路可以被安装到电介质基板的传输线层上。接地平面可以将该传输线层与该天线层分开。连接器可以被安装到该传输线层的表面，并且可以使用导电迹线耦合到该集成电路。无源谐振器可以形成在该天线层中，并且可以包括导电结构，该导电结构在该阵列的有效操作波长的四分之一处谐振，以形成用于该阵列在该接地平面上产生的表面电流的开路阻抗。这可以用来阻止该表面电流在接地平面的边缘处散射并且泄漏到该集成电路上。

Description

具有天线模块隔离结构的电子设备
本专利申请要求于2018年9月28日提交的美国专利申请No.16/146,488 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 备通常包含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。为了支持毫米波和厘米波通信，在基板上形成天线阵列。阵列的传输 线被嵌入基板内。
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，可能 难以确保基板上的放大器电路和其他射频部件与由天线产生的表面电流充 分隔离。将射频部件在基板上彼此远离地散布通常会改进隔离。然而，同时， 制造商继续努力使用紧凑结构来实施诸如天线阵列的无线通信电路，以满足 消费者对小外形无线设备的需求。
因此，希望能够为电子设备提供改进的无线通信电路，诸如支持毫米波 和厘米波通信的通信电路。
发明内容
电子设备可设置有无线电路。该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的频率发射 和接收天线信号的电路)。天线可布置成相控天线阵列。可使用相位和幅值 控制器来控制相控天线阵列。相位和幅值控制器可包括集成电路内的放大器 电路。
电子设备可以包括天线模块。该天线模块可包括电介质基板。电介质基 板可以包括由接地平面分开的天线层和传输线层。集成电路可以被安装到传 输线层的表面。射频连接器可以被安装到传输线层的表面。射频连接器可以 通过传输线层中的导电迹线将传输线的信号导体耦合到集成电路。相控天线 阵列可以包括天线层上的天线谐振元件。
无源谐振器可以形成在天线层中。该无源谐振器可以包括天线层中的导 电迹线，该导电迹线通过垂直导电结构诸如导电通孔、导电带或其他导体的 围栏耦合到接地平面。无源谐振器可以在相控天线阵列的有效操作波长的四 分之一处谐振，以形成相控天线阵列在接地平面上产生的表面电流的开路阻 抗。这可以用来阻止表面电流在接地平面边缘散射并泄漏到集成电路上。
附图说明
图1是根据一些实施方案的具有无线电路的例示性电子设备的透视图。
图2是根据一些实施方案的例示性电子设备的后透视图。
图3是根据一些实施方案的具有无线电路的例示性电子设备的示意图。
图4是根据一些实施方案的可使用控制电路进行调节来引导信号束的 例示性相控天线阵列的图示。
图5是根据一些实施方案的例示性收发器电路和天线的图示。
图6是根据一些实施方案的具有双端口的例示性贴片天线的透视图。
图7是根据一些实施方案的例示性天线模块的透视图。
图8是根据一个实施方案的具有被动谐振器隔离元件的例示性天线模 块的横截面侧视图。
图9是根据一些实施方案的具有被动谐振器隔离元件的例示性天线模 块的俯视图。
图10是根据一些实施方案的用于相控天线阵列的例示性辐射图案包络 的侧视图。
具体实施方式
电子设备诸如图1的电子设备10可包含无线电路。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。电子设备可以包括用于使用这些频率的信号来执行 无线通信的天线。如果需要，设备10还可包含无线通信电路，用于处理卫 星导航系统信号、蜂窝电话信号、本地无线局域网络信号、近场通信、基于 光的无线通信或其他无线通信。
电子设备10可以是计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的 计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式 电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、虚 拟或扩增现实头戴设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的 其他装置，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计 算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电 子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、无线访问点或基站、桌上型计算 机、键盘、游戏控制器、计算机鼠标、鼠标垫、轨迹板或触摸板，实施这些 设备中的两个或更多个的功能的装置、或其他电子装置。在图1的例示性配 置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑，或 其他便携式计算设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅为 例示性的。
如图1所示，设备10可包括显示器诸如显示器8。显示器8可被安装在 外壳(诸如外壳12)中。有时可称为壳体或箱体的外壳12可由塑料、玻璃、 陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这 些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可以利用一体式配置形 成，在一体式配置中，外壳12的一部分或全部被机加工或模制成单个结构， 或者可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或 多个结构等)形成。
显示器8可为并入导电电容性触摸传感器电极层或其他触摸传感器部 件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传 感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的 显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形 成。
显示器8可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电 泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素 阵列、电润湿显示器像素阵列、或者基于其他显示器技术的显示器像素。
可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃或者透光塑料、蓝宝石的层或其他透 明电介质来保护显示器8。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可以在显 示器覆盖层中形成开口，以容纳一个或多个按钮、诸如指纹传感器或光传感 器的传感器电路、诸如扬声器端口或麦克风端口的端口等。开口可以形成在 外壳12中以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口、充电端 口等)。外壳12中的开口还可被形成，以用于音频部件诸如扬声器和/或麦 克风。
天线可被安装在外壳12中。如果需要，一些天线(例如，可以实施波 束转向的天线阵列等)可以被安装在显示器8的非有效边界区域之下(例如， 参见图1的例示性天线位置6)。显示器8可以包含具有像素阵列的有效区 域(例如，中央矩形部分)。显示器8的非有效区域没有像素，并且可以形 成有效区域的边界。如果需要，天线也可以通过外壳12后部或设备10中其 他地方的填充电介质开口操作。
为了避免当外部物体诸如人的手或用户的其他身体部分阻挡一个或多 个天线时中断通信，天线可以被安装在外壳12中的多个位置处。诸如接近 传感器数据的传感器数据、实时天线阻抗测量、诸如接收信号强度信息的信 号质量测量以及其他数据可用于确定一个或多个天线何时由于外壳12的定 向、用户的手或其他外部物体的阻挡或其他环境因素而正受到不利影响。设 备10然后可以切换一个或多个替换天线来代替正受到不利影响的天线。
天线可以被安装在外壳12的拐角处(例如，在图1的拐角位置6和/或 在外壳12后部的拐角位置中)、沿着外壳12的外围边缘、在外壳12的后 部上、在用于覆盖和保护设备10前面上的显示器8的显示器覆盖玻璃或其 他电介质显示器覆盖层的下方、在外壳12的背面或外壳12的边缘上的电介 质窗口的下方，或者在设备10中的其他地方。
图2是电子设备10的后透视图，示出了外壳12的后部和侧面上的例示 性位置6，其中天线(例如，单天线和/或相控天线阵列)可以被安装在设备 10中。天线可以被安装在设备10的拐角处、沿着外壳12的边缘(诸如由侧 壁12E形成的边缘)、在后外壳部分(壁)12R的上部和下部、在后外壳壁12R的中心(例如，在后外壳12R中心的电介质窗结构或其他天线窗下方) 中、在后外壳壁12R的拐角处(例如，在外壳12和设备10的后部的左上角、 右上角、左下角和右下角上)等。
在其中外壳12完全或几乎完全由电介质形成的配置中，天线可以通过 电介质的任何合适部分发射和接收天线信号。在其中外壳12由诸如金属的 导电材料形成的配置中，外壳的诸如槽孔或金属中的其他开口的区域可以填 充塑料或其他电介质。天线可以被安装成与开口中的电介质对齐。这些开口 有时可以被称为电介质天线窗口、电介质间隙、电介质填充开口、电介质填 充槽孔、细长电介质开口区域等，可以允许天线信号从安装在设备10内的 天线发射到外部无线装置，并且可以允许内部天线从外部无线装置接收天线 信号。在另一种合适的布置中，天线可以被安装在外壳12的导电部分的外 部。
图3示出了示出可用于设备10的例示性部件的示意图。如图3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、主机处理器、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。可以使用控制电路14实施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—有时称为
Figure BDA0002191304760000051
)、用于其 他短程无线通信链路的协议诸如
Figure BDA0002191304760000052
协议或其他WPAN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、基于天线的空间测距协议(例如，无线电检测和测距(RADAR)协 议或用于以毫米波和厘米波频率输送的信号的其他需要的距离检测协议)等。 每个通信协议可以与指定用于实施协议的物理连接方法的相应的无线电访 问技术(RAT)相关联。
设备10中的控制电路(例如控制电路14)可被配置为使用硬件(例如， 专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10 中执行操作的软件代码被存储在控制电路14中的非暂态计算机可读存储介 质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指 令、软件、数据、指令、或代码。该非暂态计算机可读存储介质可包括非易 失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱 动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器或 其他可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电 路14的处理电路上执行。处理电路可包括具有处理电路的专用集成电路、 一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其他处理电路。
设备10可包括输入-输出电路16。该输入-输出电路16可包括输入-输出 设备18。输入-输出设备18可用于允许将数据供应到设备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、传感器和其他输入-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、光传感器、陀螺仪、加速度计、或可检测 运动和相对于地球的设备定向的其他部件、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， 诸如无线电路34。无线电路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射频(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。
无线电路34可包括用于处理各种射频通信频带的收发器电路20。例如， 收发器电路20可以包括全球定位系统(GPS)接收器电路22、本地无线收 发器电路24、远程无线收发器电路26和/或毫米波收发器电路28。
本地无线收发器电路24可以包括无线局域网(WLAN)收发器电路， 并且因此有时在本文可以被称为WLAN收发器电路24。WLAN收发器电路24可针对
Figure BDA0002191304760000071
(IEEE 802.11)通信处理2.4GHz和5GHz频带并且可处理 2.4GHz
Figure BDA0002191304760000072
通信频带。
远程无线收发器电路26可以包括蜂窝电话收发器电路，并且因此有时 在本文可以被称为蜂窝电话收发器电路26。蜂窝电话收发器电路26可以处 理频率范围中的无线通信，诸如700MHz至960MHz的通信频带、1710MHz 至2170MHz的通信频带，以及2300MHz至2700MHz的通信频带或600MHz 至4000MHz之间的其他通信频带或其他合适的频率(作为示例)。蜂窝电 话收发器电路26可处理语音数据和非语音数据。
毫米波收发器电路28(本文有时称为极高频(EHF)收发器电路28或 毫米波收发器电路28)可支持在介于约10GHz和300GHz之间的频率下的 通信。例如，毫米波收发器电路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)中的通信。例如，毫 米波收发器电路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 何其他需要的频带。如果需要，毫米波收发器电路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，毫米波收发器电路28可支持10GHz和300GHz 之间的多个频带的通信，诸如27.5GHz至29.5GHz的第一频带、37GHz至 41GHz的第二频带，以及57GHz至71GHz的第三频带，和/或10GHz至 300GHz之间的其他通信频带。毫米波收发器电路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可处理以10GHz和300GHz之间的频率的任何需要的通信频带处的 通信(例如，毫米波通信频带、厘米波通信频带等)。如果需要，毫米波收 发器电路28可以包括空间测距电路(例如，毫米波空间测距电路)，其使 用天线40发射和接收的毫米波和/或厘米波信号来执行空间测距操作。空间 测距电路可以使用发射和接收信号来检测或估计设备10和设备10周围的外部物体(例如，外壳12和设备10外部的物体，诸如用户或其他人员的身体、 其他设备、动物、家具、墙壁或设备10附近的其他物体或障碍物)之间的 距离。
GPS接收器电路22可以接收1575MHz下的GPS信号或用于处理其他 卫星定位数据的信号(例如，1609MHz下的GLONASS信号)。从环绕地 球运行的卫星群接收用于GPS接收器电路22的卫星导航系统信号。
如果需要，无线电路34能够包括用于其他近程和远程无线链路的电路。 例如，无线电路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。
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输送数据。在2.4GHz和5GHz下的
Figure BDA0002191304760000081
和
Figure BDA0002191304760000082
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。毫米波收发器电路28可以在短距离上通过视线路径 输送在发射器和接收器之间行进的信号。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，调节阵列中每个天线 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 境能够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。
无线电路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，该天线由堆叠贴片天线结构、环形天线结构、 贴片天线结构、倒F形天线结构、槽孔天线结构、平面倒F形天线结构、单 极，偶极，螺旋形天线结构、八木天线结构、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能够被配 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)两者。天线40可包括被布置成用于处理毫米波通 信和厘米波通信的一个或多个相控天线阵列的天线。
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耦合到收发器电路20。设备10中的传输线路径(本文有时称为 传输线)可以包括同轴电缆、由金属化通孔实现的同轴探针、微带传输线、 带状传输线、边缘耦合微带传输线、边缘耦合带状线传输线、波导结构、由 这些类型的传输线的组合形成的传输线等。
设备10中的传输线可以集成到刚性和/或柔性印刷电路板。在一种合适 的布置中，设备10中的传输线还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置在发射线内。
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)。因此，可能 需要将多个天线或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内或设备内的不同位置处。利用这种类型的布置，可以切换使 用无阻挡的天线或相控天线阵列。在其中在设备10中形成相控天线阵列的 场景中，一旦切换到使用中，相控天线阵列可使用波束转向以优化无线性能。 还可使用其中将来自设备10中的一个或多个不同位置的天线一起操作的配 置。
在具有相控天线阵列的设备中，无线电路34可以包括增益和相位调节 电路，该增益和相位调节电路用于调节与相控天线阵列中的每个天线40相 关联的信号(例如，执行波束转向以将相控天线阵列的信号波束指向需要的 指向方向)。切换电路可以用于切换需要的天线40进入和退出使用。如果 需要，图1和图2的每个位置6可以包括多个天线40(例如，一组三个天线 或者相控天线阵列中多于三个或少于三个天线)，并且如果需要，来自位置6之一的一个或多个天线可以用于发射和接收信号，同时来自位置6的另一 个的一个或多个天线用于发射和接收信号。
图4示出了可如何在相控天线阵列中形成用于处理毫米波和厘米波通 信的天线40。如图4中所示，相控天线阵列42(有时在本文中称为阵列42、 天线阵列42或天线40的阵列42)可耦合到信号路径，诸如传输线路径50 (例如，一个或多个射频传输线)。例如，相控天线阵列42中的第一天线 40-1可以耦合到第一传输线路径50-1，相控天线阵列42中的第二天线50-2 可以耦合到第二传输线路径50-2，相控天线阵列42中的第N天线40-N可以 耦合到第N个传输线路径50-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42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42中的天线40可被布置成任何需要数量的行和列或任何 其他需要的图案(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50可用于将信号(例如，射频信号，诸如毫米 波和/或厘米波信号)从毫米波收发器电路28(图3)供应给相控天线阵列 42，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50 可用于将在相控天线阵列42处接收的信号从外部无线装置输送至毫米波收发器电路28(图3)。
在相控天线阵列42中使用多个天线40允许通过控制由天线输送的射频 信号的相对相位和幅值(振幅)来实现波束转向布置。在图4的示例中，天 线40各自具有对应的射频相位和幅值控制器46(例如，插置在传输线路径 50-1上的第一相位和幅值控制器46-1可控制由天线40-1处理的射频信号的 相位和幅值，插置在传输线路径50-2上的第二相位和幅值控制器46-2可控 制由天线40-2处理的射频信号的相位和幅值，插置在传输线路径50-N上的 第N相位和幅值控制器46-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46各自可包括用于调节传输线路径50(例如，相移 器电路)上的射频信号相位的电路和/或用于调节传输线路径50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46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42 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46可调节提供给相控天线阵列42中的每个天线的发 射信号的相对相位和/或幅值，并且可调节由相控天线阵列42从外部无线装 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 46可包括用于检测由相控天线阵列42从外部无线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42在特定方向上发射和接收的无线信号。信号波束可以表 现出峰值增益，该峰值增益以相应的指向角度定向在特定的指向方向上(例 如，基于来自相控天线阵列中的每个天线的信号组合的相长干涉和相消干 涉)。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射频信 号。
例如，如果调节相位和幅值控制器46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4的波束48A所示的毫米波 频率发射波束，其定向点A的方向。然而，如果调节相位和幅值控制器46 以产生用于发射毫米波信号的第二组相位和/或幅值，则如波束48B所示， 发射的信号将形成定向在点B的方向的毫米波频率发射波束。类似地，如果 调节相位和幅值控制器46以产生第一组相位和/或幅值，则如波束48A所示， 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。如果调节相位和幅值控制器46以产生第二组相位和/或幅值，则如光 束48B所示，可以从点B的方向接收信号。
可基于从图3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44来控制每个相位和幅值控制器46以产生需要的相位和/或幅值(例 如，可使用控制信号44-1来控制相位和幅值控制器46-1提供的相位和/或幅 值，可使用控制信号44-2来控制相位和幅值控制器46-2提供的相位和/或幅 值，等)。如果需要，控制电路14可实时主动地调节控制信号44，以随着 时间的推移以不同的需要方向引导发射或接收波束。如果需要，相位和幅值 控制器46可以向控制电路14提供识别接收信号相位的信息。
当执行毫米波或厘米波通信时，射频信号通过相控天线阵列42和外部 无线装置之间的视线路径线输送。如果外部无线装置位于图4的点A，则可 以调节相位和幅值控制器46以将信号波束转向点A(例如，将信号波束的 指向方向转向点A)。如果外部装置位于位置B，可调节相位和幅值控制器 46以将信号波束转向方向B。在图4的示例中，为了简单起见(例如，朝向 图4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4的页面上的左侧和右侧)上被转向。
图5中示出了可以在相控天线阵列42中形成的天线40的示意图(例如， 作为图4的相控天线阵列42中的天线40-1、40-2、40-3和/或40-N)。如图 5所示，天线40可耦合到收发器电路20(例如，图3的毫米波收发器电路 28)。收发器电路20可使用传输线路径50(在本文中有时称为射频传输线 50)耦合到天线40的天线馈电部F。天线馈电部F可包括正天线馈电端子(诸 如正天线馈电端子56)并且可包括接地天线馈电端子(诸如接地天线馈电端 子58)。传输线路径50可包括正信号导体，诸如耦合到端子56的信号导体 52和耦合到端子58的接地导体，诸如接地导体54。
任何需要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6示出了可用于图4 的相控天线阵列42中的例示性贴片天线。
如图6所示，天线40可具有贴片天线谐振元件60，该贴片天线谐振元 件60与诸如天线接地平面64(本文有时称为天线接地64)的接地平面分开 并平行。贴片天线谐振元件60可位于平面诸如图6的X-Y平面内(例如， 元件60的侧表面区域可位于X-Y平面中)。贴片天线谐振元件60在本文中 有时可称为贴片60、贴片元件60、贴片谐振元件60、天线谐振元件60或谐 振元件60。天线接地64可位于与贴片元件60的平面平行的平面内。因此， 贴片元件60和天线接地64可位于分开固定距离的单独的平行平面中。贴片 元件60和天线接地64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他需要的导电结构的电介质基板上图 案化的导电迹线形成。
可选择贴片元件60的侧面的长度，使得天线40在需要的操作频率下谐 振(辐射)。例如，贴片元件60的侧面可各自具有大约等于天线40输送的 信号的波长的一半的长度62(例如，给定围绕贴片元件60的材料的电介质 特性的有效波长)。在一个合适的布置中，仅作为一个示例，长度62可以 在0.8mm和1.2mm之间(例如，大约1.1mm)之间，以用于覆盖57GHz和 70GHz之间的毫米波频带。
图6的示例仅为例示性的。贴片元件60可具有正方形形状，其中贴片 元件60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60 可形成为具有任何需要数目的直边缘和/或弯曲边缘的其他形状。如果需要， 贴片元件60和天线接地层64可具有不同的形状和相对定向。
为了增强天线40所处理的偏振，可为天线40提供多个馈电部。如图6 所示，天线40可以具有在天线端口P1处的第一馈电部，该第一馈电部耦合 到诸如传输线路径50V的第一传输线路径50；和在天线端口P2处的第二馈 电部，该第二馈电部耦合到诸如传输线路径50H的第二传输线路径50。第 一天线馈电部可具有耦合到天线接地64的第一接地天线馈电端子(为了清 楚起见未在图6中示出)和耦合到贴片元件60的第一正天线馈电端子56， 诸如正天线馈电端子56V。第二天线馈电部可以具有耦合到天线接地64的 第二接地天线馈电端子(为了清楚起见未在图6中示出)和耦合到贴片元件 60的第二正天线馈电端子56，诸如正天线馈电端子56H。
孔或开口(诸如开口70和开口72)可形成于天线接地64中。传输线路 径50V可包括垂直导体66V(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60上 穿过孔70延伸至正天线馈电端子56V。传输线路径50H可包括垂直导体66H， 该垂直导体66H穿过孔72延伸到贴片元件60上的正天线馈电端子56H。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部时，天线40可发射和/或接 收具有第一线性偏振的射频信号(例如，与端口P1相关联的天线信号68的 电场E1可与图6中的Y轴平行地定向)。当使用与端口P2相关联的天线馈 电部时，天线40可发射和/或接收具有第二线性偏振的射频信号(例如，与 端口P2相关联的天线信号68的电场E2可以与图6的X轴平行地定向，使 得与端口P1和P2相关联的线性偏振彼此正交)。
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，有效端口可 随时间推移而变化，使得天线40能够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可以耦合到不同的相位和幅值控制器，或者都可 以耦合到相同的相位和幅值控制器(例如，在天线40形成在相控天线阵列 内的场景中)。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上输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展现其他偏振(例如，圆形或椭圆形偏振)。
如果不小心，则图6所示类型的天线40(诸如双偏振贴片天线)的带 宽可能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)。如果需要，天线40可以包括用于加宽天线40的带宽的一个或多个 寄生天线谐振元件(例如，扩展天线40的带宽以覆盖整个相应的通信频带)。 例如，寄生天线谐振元件可以包括位于贴片元件60上方的一个或多个导电 贴片。寄生天线谐振元件的长度可以大于或小于贴片元件60的长度，以增 加加宽天线带宽的额外谐振。如果需要，寄生天线谐振元件可以具有用于阻 抗匹配的十字形。如果需要，天线40可使用第一天线馈电部进行馈电。在 另一种合适的布置中，额外贴片天线(例如，具有一个或两个天线馈电部的 贴片天线)可以被堆叠在图6的天线40的上方和/或下方。堆叠贴片天线中 的贴片元件可以至少部分重叠。
图6所示的天线结构仅仅是例示性的，并且通常，任何需要类型的天线 都可以用于图4的相控天线阵列42中。如果需要，相控天线阵列42可以与 诸如射频集成电路的其他电路集成，以形成集成天线模块。
图7是用于处理设备10中频率大于10GHz的信号的例示性集成天线模 块的后透视图。如图7所示，设备10可以配备有集成天线模块，诸如集成 天线模块110(本文有时称为天线模块110或模块110)。模块110可以包 括形成在诸如电介质基板80的电介质基板上的天线40的相控天线阵列42。 基板80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80可以 是包括多个堆叠电介质层82的堆叠电介质基板(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、刚性印刷电路板材料、柔性印刷电路 板材料、陶瓷、塑料、玻璃或其他电介质)。相控天线阵列42可包括以任 何需要图案布置的任何需要数量的天线40。
相控天线阵列42中的天线40可以包括诸如贴片元件60、接地迹线98 (例如，为相控天线阵列42中的每个天线40形成图6的天线接地64的导电 迹线)的元件和/或诸如插置在基板80的电介质层82之间或形成在其上的寄 生元件的其他部件。贴片元件60可以形成在基底80的表面91上，或者可 以嵌入在表面91处或与表面91相邻的层82内。贴片元件60、天线40中的 寄生元件、接地迹线98可以由基板80的电介质层82上的导电迹线形成(例 如，嵌入基板80内和/或基板80上)。
一个或多个电气部件90可以被安装在基板80的表面88上(例如，基 板80的与表面90和贴片元件60相对的表面)。部件90可以例如包括集成 电路(例如，集成电路芯片)或安装到基板80的表面88的其他电路。部件 90可以包括射频部件，诸如放大器电路92、移相器电路以及对射频信号进 行操作的其他电路。部件90有时在本文可以被称为射频集成电路(RFIC)90。 然而，这仅仅是例示性的，并且通常，部件90的电路不需要形成在集成电 路上。RFIC 90中的放大器电路92和移相器电路可以例如形成相控天线阵列 42的相位和幅值控制器46(图4)。RFIC 90可以包括耦合到相控天线阵列 42中的天线40的天线馈电部的端口。
模块110可以通过诸如传输线100H和100V的传输线结构从毫米波收 发器电路28(图3)接收射频信号。传输线100H和100V可以是同轴电缆 或任何其他需要的传输线结构，并且可以形成相控天线阵列42的传输线路 径50(图4)的一部分。传输线100H可以具有耦合到毫米波收发器电路28 (图3)的第一端部和耦合到基板80的表面88上的射频连接器102H的第 二端部(例如，连接器102H可以接收传输线100H)。传输线100V可以具 有耦合到毫米波收发器电路28(图3)的第一端部和耦合到基板80的表面 88上的射频连接器102V的第二端部。射频连接器102H和102V可以包括接 地结构，该接地结构将来自传输线100V和100H的接地导体耦合到接地迹 线98(例如，在导电通孔或其他结构上方)。射频连接器102H和102V可 以将信号导体从传输线100V和100H耦合到RFIC 90(例如，使用基板80 上和/或基板80中的导电迹线和/或导电通孔)。传输线100V可用于为相控 天线阵列42的天线40中的天线馈电端子56V(图6)输送射频信号。传输 线100H可用于为相控天线阵列42的天线40中的天线馈电端子56H(图6) 输送第一射频信号。
基板80中的电介质层82可以包括第一组层84(本文有时称为天线层 84)和第二组层86(本文有时称为传输线层86)。接地迹线98可以将天线 层84与传输线层86分开。基板80的传输线层86上的导电迹线或其他金属 层可以用于形成传输线结构，诸如图4的传输线路径50。例如，传输线层 86上的导电迹线可用于形成带状线或微带传输线，该带状线或微带传输线耦 合在天线40的天线馈电部(例如，在延伸穿过天线层84的导电通孔上)和 RFIC90(例如，在延伸穿过传输线层86的导电通孔上)之间。传输线层86 上的导电迹线还可以用于耦合射频连接器102H和102V，并且因此耦合从传 输线100H和100V到RFIC 90的信号导体。
射频连接器102H和102V以及传输线100H和100V可以在基板80的侧 面(端部)106处耦合到表面88。射频连接器102H和102V以及传输线层 86中的用于将连接器102H和102V耦合到RFIC 90的导电迹线的存在会使 得模块110的侧面106容易受到来自模块110的天线层84的电流泄漏的影响。 例如，相控天线阵列42中的天线40可以产生沿着接地迹线98的表面(例 如，在面对天线层84的接地迹线98的表面处)横向向外传播的表面电流。 如果不小心，电流I可能通过射频连接器102H和102V(例如，通过连接器 102H和102V中允许传输线100H和100V的机械连接但是形成接地电流的 不需要的路径的开口)在模块110的侧面106处在接地导线98的边缘处散 射以及将传输线层86中的导电迹线散射到RFIC 90上(如箭头104所示)。 该散射电流可能进一步从输出96泄漏到放大器电路92的输入94上。这会 允许信号噪声在放大器电路92处的反馈回路中累积，在放大器电路92的响 应中产生不需要的振荡，并且最终用于恶化模块110中天线40的响应。
为了减轻这些影响，可以在模块110的侧面106处在天线层84上或内 形成电磁隔离元件，诸如无源谐振器。图8是模块110的横截面侧视图(例 如，如在图7的箭头112的方向上截取)，该图示出了模块110可如何包括 用于从表面电流I隔离RFIC 90的无源谐振器。
如图8所示，相控天线阵列42中的给定天线40可以包括嵌入基板80 的天线层84内的相应贴片元件60。图8所示的天线40例如可以是相控天线 阵列42中最靠近模块110的侧面106的天线。在图8的示例中，天线40配 备有用于加宽天线40的频率响应的寄生元件125。如果需要，可省略寄生元 件125。寄生元件125(或者在省略寄生元件125的场景中的贴片元件60) 可以形成在基板80的表面91上，或者可以嵌入基板80内(例如，使得一 个或多个电介质层82形成在寄生元件125上)。
RFIC 90和射频连接器102H可以被安装到基板80中传输线层86的表 面88。射频传输线100H可以耦合到连接器102H。为了清楚起见，图8中 省略了图7的连接器102V和传输线100V。来自传输线100H的信号导体可 以通过连接器102H和延伸穿过传输线层86的垂直导电通孔136耦合到导电 迹线134。导电迹线134可以通过延伸穿过传输线层86的垂直导电通孔137 耦合到RFIC 90上的射频端口120’。在另一种合适的布置中，导电迹线134 可以形成在基板80的表面88上，并且导电通孔136和137可以省略。射频 连接器102H可以包括接地结构，该接地结构将传输线100H的接地导体通 过导电迹线和/或导电通孔(为了清楚起见，在图8中未示出)耦合到模块 110中的接地。
RFIC 90还可以包括射频端口120。每个射频端口120可以通过相应的 传输线路径(例如，图4的传输线路径50的部分)耦合到相控天线阵列42 中的相应天线40。端口120和120’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需要的导电互连结构。
天线40的传输线路径的部分可嵌入传输线层86内。例如，传输线路径 可以包括传输线层86中的导电迹线132(例如，传输线层86内给定电介质 层82上的导电迹线)。导电迹线132可以形成相控天线阵列42中天线40 的信号导体(例如，图5的信号导体52)的一部分。接地迹线98可以形成 相控天线阵列42中天线40的接地导体(例如，图5的接地导体54)的一部 分。如果需要，传输线层86内的额外接地迹线可以用于形成传输线路径的 接地导体的一部分。
导电迹线132可耦合到垂直导电通孔128上方的天线40的正天线馈电 端子(例如，图6的正天线馈电端子56V和56H)。导电迹线134可以形成 在与导电迹线132相同的电介质层82上，或者导电迹线132和134可以形成 在单独的电介质层82上。导电迹线132可耦合到垂直导电结构130上方的 收发器端口120。垂直导电通孔128可以穿过传输线层86、接地迹线98中 的孔或开口以及天线层84延伸到相控天线阵列42中的贴片元件60。垂直导 电通孔130可以延伸穿过传输线层86。
在图8的示例中，为了清楚起见，天线40被示为具有耦合到单个垂直 导电通路128的单个天线馈电部，并且如果需要，每个天线40可以包括两 个天线馈电部(例如，与图6的正天线馈电端子56V和56H相关联的天线馈 电部)，每个天线馈电部耦合到相应的导电通孔128、导电迹线132、导电 通孔130和端口120。以此方式，导电通孔128、137和136、导电迹线132 和134以及传输线100H的信号导体可以共同形成相控天线阵列42中的天线 40的信号导体52(图5)(例如，导电通孔导电通孔128、137和136、导 电迹线132和134以及传输线100H的信号导体可以各自形成每个天线40的 传输线路径50的一部分，如图图5所示)。
如图8所示，模块110可包括电磁隔离元件，诸如无源谐振器138。无 源谐振器138是不使用天线信号或天线馈电部直接馈电的无源谐振元件。无 源谐振器138可以耦合到接地迹线98的延伸部分144(例如，接地迹线98 的延伸超出相控天线阵列42的横向轮廓的一部分)，并且可以包括延伸穿 过天线层84和臂140中的一个或多个电介质层82的垂直导电结构142。臂 140可以由嵌入天线层84内(例如，在相应的电介质层82上)或形成在天 线层84的表面91上的导电迹线形成。臂140可以在垂直导电结构142上方 短接到接地迹线98(例如，接地迹线98的部分144)。作为示例，垂直导 电结构142可以包括基板80的侧面106上的导电迹线、基板80的侧面106 上方的片金属、基板80的侧面106上方的导电带和/或延伸穿过天线层84的 垂直导电通孔。垂直导电结构142在本文中有时可称为壁142、侧壁142或 腿部142。臂140有时在本文中可称为唇部140或导电迹线140。
贴片元件60可以位于地面迹线98上方的高度H2处。寄生元件125可 以位于接地迹线98上方的高度H1处。无源谐振器138的臂140可以位于接 地迹线98上方的高度H3(例如，垂直导电结构142可以具有等于高度H3 的长度)处。高度H3可以大于或等于高度H1，也可以大于或等于高度H2。
臂140可以具有位于垂直导电结构142处的第一端部和面向相控天线阵 列42的相对的第二端部。臂140可以具有长度126(例如，从第一端部延伸 到第二端部)。臂140面向相控天线阵列42的端部可以与贴片元件60面向 模块110的侧面106的边缘分开距离124。接地迹线98的部分144可以具有 等于距离124和长度126之和的长度。例如，距离124可以近似等于(例如， 在10％-20％之内)天线40的自由空间操作波长的一半(例如，对应于10GHz 和300GHz之间的频率的厘米波长或毫米波长)。
无源谐振器138的尺寸可以被选择成将无源谐振器138配置为在天线40 的有效操作波长的大约四分之一处谐振。有效波长通过将天线40的自由空 间操作波长除以恒定因子(例如，用于形成天线层84的材料的电介质常数 的平方根)给出。例如，长度126可以被选择为天线40的有效操作波长的 四分之一(例如，在10％-20％之内)，以便将无源谐振器138配置为展现该 谐振。这种谐振可以在天线40的操作波长处产生无限(开路)阻抗。无限 阻抗可用于阻挡表面电流I(例如，天线40的操作波长下的表面电流)从侧 面106处的天线层84传播到模块110的传输线层86中(例如，如箭头122 所示)。以此方式，无源谐振器138可以防止表面电流I泄漏到RFIC 90上， 并在RFIC 90的放大器电路中产生不需要的反馈。
图8的示例仅为例示性的。如果需要，无源谐振器138可具有其他形状 (例如，具有弯曲和/或直边缘的形状)。如果需要，无源谐振器138可以完 全嵌入天线层84内(例如，基板80可以延伸到无源谐振器138之外的右侧)。 在图8的示例中，无源谐振器138被示出为仅在第一和第二维度上延伸(例 如，平行于Y轴和Z轴)。实际上，无源谐振器138还可以在第三维中延伸 (例如，跨过基板80的宽度并且平行于图8的X轴)。
图9是模块110的俯视图，该图示出了无源谐振器138如何延伸跨过模 块110的宽度。如图9所示，相控天线阵列42可以包括具有形成在基板80 的表面91处、上或下方的相应贴片元件60的多个天线40。无源谐振器138 的垂直导电结构142可以从边缘156到边缘152覆盖基板80的侧面106(例 如，垂直导电结构142可以从边缘156到边缘152延伸跨过模块110的宽度)。 类似地，臂140可以延伸跨过模块110的宽度。臂140可以与相控天线阵列 42中最近的天线40分开距离124。臂140可以具有长度126(例如，平行于 图9的Y轴)。由于无源谐振器138的谐振，由相控天线阵列42产生的表 面电流I在其波长处可能遇到无限阻抗，这用于防止电流I在模块110的侧 面106处散射并且进入模块110的传输线层中。
如果需要，垂直导电结构142可以由延伸穿过基板80的导电通孔150 的围栏形成。导电通孔150在相控天线阵列42的操作波长下可以是不透明 的。为了在相控天线阵列42覆盖的频率下不透明，相邻导电通孔150之间 的距离(间距)可以小于相控天线阵列42的有效操作波长的大约1/8。
图10是在图8和9的无源谐振器138存在和不存在的情况下，相控天 线阵列42可以展示的示例性辐射图案包络的侧视图。如图10所示，曲线160 示出了在没有无源谐振器138的情况下相控天线阵列42的一种可能的辐射 图案包络。如曲线160所示，在放大器电路92处由表面电流I产生的反馈(例 如，如图7的箭头104所示)可能会降低模块110的射频性能，使得相控天 线阵列42展现不均匀的在不同波束角处具有不需要零点的图案包络。曲线162示出了当配备无源谐振器138时相控天线阵列42的一种可能的辐射图案 包络。如曲线162所示，相控天线阵列42可以在其视场中展现相对平滑(均 匀)的辐射图案包络(例如，因为图7的RFIC 90通过图8和图9的无源谐 振器138与表面电流1隔离)。图10的示例仅为例示性的。一般来讲，曲 线162和160可具有其他形状。
根据一个实施方案，提供了一种天线模块，该天线模块包括：电介质基 板，该电介质基板具有传输线层和天线层；接地平面，该接地平面将传输线 层与天线层分开；天线谐振元件，该天线谐振元件位于天线层上；射频电路， 该射频电路被安装到传输线层的表面并耦合到天线谐振元件；射频连接器， 该射频连接器被安装到传输线层的表面，并通过传输线层中的导电迹线耦合 到射频电路；以及无源谐振器，该无源谐振器位于天线层上并耦合到接地平 面，该无源谐振器被配置为阻挡由天线谐振元件在接地平面上产生的表面电流。
根据另一个实施方案，无源谐振器包括由天线层中的给定天线层上的导 电迹线形成的臂和从臂延伸到接地平面的垂直导电结构。
根据另一实施方案，其中臂具有在天线谐振元件的有效操作波长的四分 之一的10％-20％内的长度。
根据另一实施方案，无源谐振器被配置为在天线谐振元件的有效工作波 长处形成无限阻抗。
根据另一实施方案，其中臂与天线谐振元件分开天线谐振元件的自由空 间操作波长的一半。
根据另一个实施方案，天线层包括陶瓷。
根据另一个实施方案，有效操作波长对应于10GHz和300GHz之间的 频率。
根据另一个实施方案，垂直导电结构包括从由导电带、片金属、导电迹 线和导电通孔围栏组成的组中选择的结构。
根据另一实施方案，臂和垂直导电结构各自延伸跨过天线模块的宽度。
根据另一个实施方案，射频电路包括放大器电路。
根据另一个实施方案，射频电路包括集成电路。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：电介质基 板；相控天线阵列，该相控天线阵列在电介质基板上并且被配置为在介于 10GHz和300GHz之间的频率下输送射频信号，相控天线阵列包括：位于介 电质基板中的接地迹线；射频连接器，该射频连接器位于基板的表面上；以 及无源谐振器，该无源谐振器位于电介质基板上并耦合到接地迹线，接地迹 线的一部分插置在无源谐振器和射频连接器之间。
根据另一个实施方案，无源谐振器被配置为在该频率下形成开路阻抗。
根据另一个实施方案，电子设备包括放大器电路，该放大器电路被安装 到基板的表面并被配置为调节由相控天线阵列输送的射频信号的幅值。
根据另一个实施方案，电子设备包括位于电介质基板中的导电迹线，该 导电迹线将射频连接器耦合到放大器电路。
根据另一个实施方案，无源谐振器被配置为在对应于该频率的有效波长 的四分之一处谐振。
根据另一个实施方案，无源谐振器与相控天线阵列中最近的天线分开对 应于频率的自由空间波长的一半。
根据另一个实施方案，无源谐振器包括位于电介质基板中的导电迹线和 导电通孔围栏。
根据一个实施方案，提供了一种天线模块，该天线模块包括：电介质基 板；接地平面，该接地平面位于电介质基板中；射频集成电路，该射频集成 电路在接地平面的第一侧面处被安装到电介质基板的表面；相控天线阵列， 该相控天线阵列具有位于接地平面的第二侧面处的电介质基板上的天线谐 振元件，天线谐振元件被配置为在频率下输送射频信号；以及导电迹线，该 导电迹线位于接地平面的第一侧面处的电介质基板上并通过垂直导电结构 耦合到接地平面，导电迹线被配置为在对应于该频率的有效波长的四分之一 处谐振。
根据另一实施方案，该频率包括介于10GHz和300GHz之间的频率， 并且导电迹线被配置为阻止由相控天线阵列在接地平面的第一侧面产生的 表面电流散射到接地平面的第二侧面上。
前文仅为例示性的，并且在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下， 本领域的技术人员可作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组 合实施。

Claims (20)

1.一种天线模块，包括：
电介质基板，所述电介质基板具有传输线层和天线层；
接地平面，所述接地平面将所述传输线层与所述天线层分开；
天线谐振元件，所述天线谐振元件位于所述天线层上；
射频电路，所述射频电路被安装到所述传输线层的表面并耦合到所述天线谐振元件；
射频连接器，所述射频连接器被安装到所述传输线层的所述表面并通过所述传输线层中的导电迹线耦合到所述射频电路；和
无源谐振器，所述无源谐振器位于所述天线层上并耦合到所述接地平面，其中所述无源谐振器被配置为阻挡由所述天线谐振元件在所述接地平面上产生的表面电流。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述无源谐振器包括由所述天线层中的给定天线层上的导电迹线形成的臂和从所述臂延伸到所述接地平面的垂直导电结构。
3.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述臂具有在所述天线谐振元件的有效操作波长的四分之一的10％-20％内的长度。
4.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述无源谐振器被配置为在所述天线谐振元件的所述有效操作波长处形成无限阻抗。
5.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述臂与所述天线谐振元件分开所述天线谐振元件的自由空间操作波长的一半。
6.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述天线层包括陶瓷。
7.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述有效操作波长对应于10GHz和300GHz之间的频率。
8.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述垂直导电结构包括选自由以下组成的组的结构：导电带、片金属、导电迹线和导电通孔围栏。
9.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述臂和所述垂直导电结构各自延伸跨过所述天线模块的宽度。
10.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述射频电路包括放大器电路。
11.根据权利要求7所述的天线模块，其中所述射频电路包括集成电路。
12.一种电子设备，包括：
电介质基板；
相控天线阵列，所述相控天线阵列位于所述电介质基板上并被配置为在介于10GHz和300GHz之间的频率下输送射频信号，其中所述相控天线阵列包括位于所述电介质基板中的导电迹线；
射频连接器，所述射频连接器位于所述基板的表面上；和
无源谐振器，所述无源谐振器位于电介质基板上并耦合到接地迹线，其中所述接地迹线的一部分插置在所述无源谐振器和所述射频连接器之间。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述无源谐振器被配置为在所述频率下形成开路阻抗。
14.根据权利要求12所述的电子设备，还包括放大器电路，所述放大器电路被安装到所述基板的所述表面并被配置为调节由所述相控天线阵列输送的所述射频信号的幅值。
15.根据权利要求14所述的电子设备，还包括位于所述电介质基板中的导电迹线，所述导电迹线将所述射频连接器耦合到所述放大器电路。
16.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述无源谐振器被配置为在对应于所述频率的有效波长的四分之一处谐振。
17.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述无源谐振器与所述相控天线阵列中最近的天线分开对应于所述频率的自由空间波长的一半。
18.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述无源谐振器包括位于所述电介质基板中的导电迹线和导电通孔围栏。
19.一种天线模块，包括：
电介质基板；
接地平面，所述接地平面位于所述电介质基板中；
射频集成电路，所述射频集成电路在所述接地平面的第一侧面处被安装到所述电介质基板的表面；
相控天线阵列，所述相控天线阵列具有位于所述接地平面的第二侧面处的所述电介质基板上的天线谐振元件，所述天线谐振元件被配置为在所述相控天线阵列的操作频率下输送射频信号；和
导电迹线，所述导电迹线位于所述接地平面的所述第二侧面处的所述电介质基板上并通过垂直导电结构耦合到所述接地平面，其中所述导电迹线被配置为在对应于所述频率的有效波长的四分之一处谐振。
20.根据权利要求19所述的天线模块，其中所述频率包括介于10GHz和300GHz之间的频率，并且所述导电迹线被配置为阻止由所述相控天线阵列在所述接地平面的所述第二侧面处产生的表面电流散射到所述接地平面的所述第一侧面上。
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