CN111193523B - 计算设备、移动电话及用于计算设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明内容公开了一种计算设备、移动电话及用于计算设备的方法。本文描述的技术提供了用于毫米波通信系统的槽天线阵列。一个或更多个实现方式通过在围绕壳体结构的外边缘的金属带中创建多个槽天线来形成槽天线阵列。各种实现方式形成槽天线阵列以支持与毫米波通信系统相关联的毫米波形。为了形成天线阵列，一个或更多个实现方式使用连接至金属带的内边缘的带状线将相应的信号馈源电容性地耦接至每个相应的槽天线，其中，带状线在壳体结构中包括的硬件部件与天线阵列之间提供隔离。响应于将信号馈源耦接至槽天线，各种实现方式发送与毫米波通信系统相关联的波束形成无线信号以实现成功的数据交换。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种计算设备、移动电话及用于计算设备的方法。
背景技术
无线通信的发展对实现无线功能的设备提出更高的要求。例如，增加的传输频率转化为更小的波长。反过来，这些较小的波长给与收发器路径相关联的电子电路系统带来了挑战，例如，大小、准确性、干扰、屏蔽等。使这些挑战进一步加剧的是，支持无线通信的设备常常具有并入支持硬件的空间限制，从而对设备可以如何支持这些特征施加了额外的限制。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种计算设备，包括：壳体结构，被配置成容纳与所述计算设备相关联的硬件部件，所述壳体结构包括形成所述壳体结构的外边缘的金属带；至少一个无线链路部件，至少部分地包括在所述壳体结构内并且被配置成在所述计算设备与其他设备之间维持与毫米波通信系统相关联的至少一个无线链路；多个槽天线，包括在所述金属带中，共同地形成槽天线阵列，以及带状线，位于所述金属带的内边缘上，将所述至少一个无线链路部件电子地耦接至所述多个槽天线，所述带状线包括：接地面，位于所述金属带的内边缘与所述硬件部件中的至少一些之间；多个射频信号馈源，与所述至少一个无线链路部件相关联，每个相应的射频信号馈源被配置成激励所述多个槽天线中的相应的槽天线；以及多个凹口，每个相应的凹口被配置成将所述多个射频信号馈源与非预期的信号隔离。
本发明的另一方面涉及一种移动电话，包括：壳体结构，被配置成容纳与所述移动电话相关联的硬件部件，所述壳体结构包括形成所述壳体结构的外边缘的金属带；至少一个无线链路部件，至少部分地包括在所述壳体结构内并且被配置成在所述移动电话与其他设备之间维持与毫米波通信系统相关联的至少一个无线链路；多个槽天线，包括在所述金属带中，共同地形成与发送毫米波形相关联的槽天线阵列，所述毫米波形与所述毫米波通信系统相关联；以及带状线，位于所述金属带的内边缘上，将所述至少一个无线链路部件电子地耦接至所述多个槽天线，所述带状线包括：多个射频信号馈源，与所述至少一个无线链路部件相关联，每个相应的射频信号馈源被配置成激励所述多个槽天线中的相应的槽天线以生成与所述毫米波通信系统相关联的波束形成信号；以及多个凹口，每个相应的凹口被配置成将所述多个射频信号馈源与非预期的信号隔离。
本发明的又一方面涉及一种用于计算设备的方法，包括：在围绕与所述计算设备相关联的壳体结构的外边缘的金属带中创建多个槽天线，所述计算设备包括与毫米波通信系统相关联的能力；以及使用连接至所述金属带的内边缘的带状线将所述多个槽天线的每个相应的槽天线电容性地耦接至多个信号馈源中的相应的信号馈源以形成天线阵列，所述带状线在包括在所述壳体结构中的硬件部件与所述多个槽天线之间提供隔离。
附图说明
尽管所附权利要求书特别阐述了本技术的特征，但是根据以下结合附图的详细描述可以最好地理解这些技术及其目的和优点，在附图中：
图1是根据一个或更多个实现方式的在其中可以采用槽天线阵列的代表性环境的概述；
图2示出了根据一个或更多个实现方式的示例信号传播；
图3示出了根据一个或更多个实现方式的包括槽天线阵列的示例设备；
图4示出了根据一个或更多个实现方式的与槽天线阵列/带状线对相关联的示例特征；
图5示出了根据一个或更多个实现方式的示例槽天线阵列/带状线对；
图6示出了根据一个或更多个实现方式的使用槽天线阵列/带状线对发送信号的流程图；以及
图7是根据一个或更多个实现方式的可用于采用槽天线阵列的示例设备的图示。
具体实施方式
转向附图，其中，相同的附图标记指代相同的元件，本公开内容的技术被示出为在合适的环境中实现。以下描述是基于权利要求的实施方式并且不应被认为是关于本文未明确描述的替选实施方式限制权利要求。
本文描述的技术提供了用于毫米波通信系统传输的槽天线阵列。一个或更多个实现方式通过在围绕壳体结构的外边缘的金属带中创建多个槽天线来形成槽天线阵列。各种实现方式形成槽天线阵列以支持与毫米波通信系统相关联的毫米波形。为了形成天线阵列，一个或更多个实现方式使用连接至金属带的内边缘的带状线将相应的信号馈源电子地和/或电容性地耦接至每个相应的槽天线。在这样的情况下，馈线不会暴露，而是由导体支撑，因此带状线在天线阵列与壳体结构中包括的硬件部件之间提供隔离，同时将天线功率向外引导。响应于将信号馈源耦接至槽天线，各种实现方式发送与毫米波通信系统相关联的波束形成无线信号以实现成功的数据交换。
现在考虑其中可以采用如本文描述的各个方面的示例环境。
示例环境
图1示出了示例环境100，该示例环境100包括移动电话形式的示例计算设备102。此处，计算设备102包括无线通信能力以利于各种计算设备之间通过各种无线网络(例如，无线局域网(WLAN)、无线电信网络、无线(Wi-Fi)接入点等)的双向链接。计算设备102的各种实现方式包括对第五代无线系统(5G)通信系统的支持。
计算设备102包括壳体结构104，该壳体结构104通常表示包围构成该计算设备的各种硬件、固件和/或软件部件的壳体结构或机架。壳体结构104可以由任何合适的类型的材料(例如，金属、聚合物、复合材料、陶瓷等)以及材料的组合制成。壳体结构104通常包括一个或多个槽天线阵列106，用于辐射和接收由计算设备102使用的电磁波以与其他设备进行无线通信。
槽天线阵列106表示多个天线的一个或更多个阵列，其中每个相应的天线均由与壳体结构104相关联的材料构成。换言之，槽天线阵列106的物理结构使用壳体结构104的一部分或者全部。例如，一些实现方式通过在壳体材料中(例如，在包围和/或形成壳体结构的外边缘的金属带中)切出孔、洞和/或槽来构造槽天线。可以选择与每个相应的槽天线相关联的大小、形状和/或深度使得对应的天线在期望的频率范围上辐射和接收信号。作为一个示例，一些实现方式将阵列的相应的槽天线配置成具有与大致与毫米波频谱相关联的频率范围的一部分或全部(例如作为示例和非限制地，24至86千兆赫(GHz))对应的尺寸。此处，术语“大致”用于表示频率范围，在该频率范围上槽天线阵列106中的每个相应的槽天线辐射和接收足以成功恢复包含在其内的信息的频率。这可能包括现实世界中与已识别频率范围的偏差，其允许不精确地在这些值处的替选频率提供成功功能。当以阵列布置时，各种实现方式使用信号的相长和/或相消特性的知识，将多个槽天线配置成以期望的传输图共同辐射信号。计算设备102可以包括槽天线的单个阵列或槽天线的多个阵列，其中每个阵列位于不同的位置处。
各种实现方式使用一个或多个带状线108驱动一个或多个槽天线阵列106。通常，带状线覆盖在槽天线的相应的阵列上以为每个相应的槽天线提供独立的信号馈源。反过来，可以独立地修改每个馈源，使得使用一个或多个槽天线阵列106的共同传输形成期望的辐射图，例如，具有特定强度、大小、形状和/或方向的波束形成信号。各种实现方式通过用平行的接地面围绕金属带在带状线108内形成一个或多个传输线。然后，使用绝缘材料例如基板将金属条与接地面分离。如本文进一步描述的，各种实现方式通过在独立信号馈源之间包括凹口、孔和/或垂直互连访问(通孔)路径来替选地或附加地将带状线内的相应的馈源彼此隔离。为了驱动和/或激励槽天线阵列，各种实现方式将带状线电子地和/或电容性地耦接至天线。例如，如本文中进一步描述，一些实现方式将带状线内的信号馈源放置在天线孔上。
计算设备102还包括一个或多个无线链路部件110，其通常表示用于维护无线链路(例如，协议栈、信号生成、信号路由、信号解调、信号调制等)的硬件、固件和/或软件部件的任何组合。例如，一个或多个无线链路部件110可以包括协议栈、收发器路径、调制器、解调器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)等的任意组合。一个或多个无线链路部件110可以被部分地或完全地包围在壳体结构104中。无线链路部件110、带状线108和/或槽天线阵列106组合起来使计算设备102能够与其他设备无线地通信，例如，通过通信云114与计算设备112通信。
通信云114通常表示利于各种计算设备之间的双向链路的任何合适类型的通信网络。这可以包括蜂窝电话网络、WLAN、传感器网络、卫星通信网络、地面微波网络等。因此，通信云114可以包括多个互连的通信网络，多个互连的通信网络包括多个互连的元件，本文提供了其示例。在该示例中，通信云114使计算设备102能够与计算设备112通信，其中计算设备112通常表示能够促进无线通信的任何类型的设备，例如服务器、台式计算设备、基站、蜂窝式移动电话等。
已经描述了其中可以利用槽天线阵列的各个方面的示例操作环境，现在考虑根据一个或更多个实现方式的关于信号辐射图的一般性讨论。
信号辐射图
如今的计算设备常常包括用于与其他设备连接的无线功能。为了来回传递信息，计算设备在彼此之间建立符合预定义协议和频率标准的无线链路。该一致性为设备提供了经由无线信号同步和交换数据的机制。无线链路可以比有线链路更强大，因为无线链路为连接设备提供了更大的自由度。设备可以在不使用任何额外的外围部件或设备的情况下无线地连接至支持相同的无线链路格式的任何接收设备。这不仅允许设备交换数据，而且通过消除物理上束缚通信设备的有线连接提供了移动性的额外益处。
使用天线来传播和接收无线信号。作为电磁辐射的形式，在各个设备之间传播的无线信号遵循各种波和粒子特性，例如反射、折射、散射、吸收、极化等。如何设计和/或构造天线也会影响传播什么信号辐射图。为了说明，考虑包括两个长度对称的部件的偶极天线。在半波偶极天线中，每个极的长度为
其中λ表示与偶极天线谐振的频率对应的波长。当天线谐振时，在天线的臂之间传播的电流和电压的波产生驻波。因此，偶极天线具有用于较低频率的较长极以及用于较高频率的较短极。天线在其谐振频率处具有最低的阻抗，从而简化了天线与传输线之间的阻抗匹配以进行发送或接收。反过来，这会影响天线的功耗和效率。通过仔细调整天线阻抗、长度、半径等，设计人员可以选择对应的天线谐振的频率。发送时，偶极天线以全向图辐射。但是，其他天线配置也可以用于发送全向图。全向辐射图的一个优点是，其在大区域上产生全面的覆盖。
考虑图2a，其示出了绘制示例全向辐射图202的二维图200。在各种场景中，参照图2a和/或图2b描述的示例可以被认为是参照图1描述的一个或更多个示例的延续。此处，全向辐射图形成圆形覆盖，其中对应的天线在所有方向上辐射相同量的能量。然而，由于实现方式中的物理变化，真实世界的实现方式可能会偏离此。另外，辐射图202从其源(例如，图200的中心)向外辐射，其中，随着信号远离辐射图202的源，辐射图202的信号强度逐渐减小。换言之，图200的中心与天线传输源对应。
就与其他设备连接而言，由于能量在所有方向上均等地传输，因此全向辐射图允许发送设备在没有关于连接设备位置的任何信息的情况下进行发送。因此，辐射图202允许无线联网设备在无需关于用户设备物理位置的任何先验知识的情况下在所有方向上进行发送并且服务于各种用户设备。然而，这种方法的缺点是，由于天线在所有方向上发送能量而天线也在所有方向上接收能量，从而降低了信噪比(SNR)，这又可能使通信更加容易出错。在信号具有较短波长的较高频带中，这可能变得特别成问题，从而使信号更易于出错。全向传输图的替选方式是使用波束形成技术传输定向信号。
波束形成结合了来自多个天线的传输，以使用相长干涉或相消干涉来创建发射图。作为一个示例，波束形成设备可以使用一起工作以利用这些特性的相控阵列天线。通过影响从相应天线发送的每个信号的频率、相位和/或幅度，发送设备可以生成具有选择性空间图和/或方向的信号。例如，如果频率和振幅相同的两个信号的振荡分开0°或360°，则这两个信号被认为是同相的。同相的信号在发生碰撞时呈现出相长干涉，这导致单个波的振幅大于各个波中的任何一个。相反地，如果频率和振幅相同的两个信号的振荡分开180°，则这两个信号被认为是异相的。异相的信号在发生碰撞时会呈现相消干涉，从而彼此抵消并且不产生信号。彼此不完全同相或异相变化的信号导致部分相长或相消，这取决于相位差。相控阵列天线一起工作以利用这些特性并且向特定目标生成更高增益或定向信号。因此，通过调整相控阵列中每个相应天线的相应相位，各种实现方式可以沿期望的方向发送信号。如本领域技术人员将理解的，出于讨论目的，简化了经由相位变化使用相长干涉和相消干涉来生成期望的信号辐射图的这些示例。
为了演示目标信号辐射图，考虑图2b，图2b示出了绘制波束形成辐射图206的主瓣的二维图204。如辐射图202的情况那样，辐射图206的真实世界的实现方式可能由于对应的实现方式中的物理变化而不同。
因为信号没有像在全向情况下那样被分散，波束形成将能量集中在特定方向上，这又增加了对应信号的功率。这可以改善对应的SNR，并且允许发送设备改善数据速率(例如，进一步发送更多数据)，并且扩展发送信号可以传播多远。这也可以减少发送设备对其他设备造成的噪声或干扰的量，特别是在嘈杂的环境中。通过发送波束形成方向信号，计算设备可以减少其引入到在相邻区域中工作的其他设备中的干扰和/或RF噪声的量。因此，相对于全向无线信号，波束形成无线信号提供降低的RF噪声。然而，为了获得类似于全向辐射图的覆盖，一些实现方式利用多个天线阵列，其中每个阵列在特定方向上发送辐射图(例如，指向图204的第一象限的第一阵列、指向图204的第二象限的第二阵列、指向图204的第三象限的第三阵列等)。相应地，这些多个天线阵列相对于单个天线消耗更多的空间。
高频通信系统例如5G通信系统受益于天线阵列的使用。例如，一些5G通信系统使用相对于其他通信系统而言被认为是高频的额外的频谱，例如，与毫米波长度对应的频谱带(例如24GHz至86GHz)。这些高频速率也与较短的波长对应，这对希望支持5G通信系统的设备提出了若干挑战，因为这些高频波形相对于较低频率容易产生更多的自由空间损耗、大气吸收、给定功率下的更短的传输范围以及散射。
尽管毫米波形在传输介质中更容易劣化，但是较高频率的毫米波形相对于较低频率有利地具有较小的天线长度。例如，参考偶极天线，由于对于与λ对应的谐振频率，每个极具有
的长度，所以较小的波长与较小的天线大小对应。较小的天线大小又使得将对应的天线合并到计算设备中更加可行，尤其是在空间受限的情况下。尽管针对偶极天线进行了描述，但是其他天线通常相对于波形长度显示出相同的大小特性。由于毫米波形天线相对于与较低频率相关联的天线具有较小的大小，因此各种实现方式通过使用天线阵列来应对与利用毫米波形的通信系统相关联的传输挑战(例如，与自由空间损耗、散射、短传输范围等相关联的挑战)。通过使用天线阵列和对应的波束形成信号，各种设备可以应对由这些较高频率带来的一些信号损失挑战。然而，在平衡设备中天线阵列的容纳与对应的可用空间之间存在折衷。
已经描述了各种辐射图之间的差异，现在考虑根据一个或更多个实施方式的槽天线阵列的讨论。
槽天线阵列
越来越多的设备包括无线通信功能，从而给现有的无线通信系统带来压力。例如，随着更多设备共享相同的频带，共享频带可能变得过饱和。为了缓解这种压力，各种通信系统例如5G通信系统正在扩展到更高的频谱。这些较高的频带不仅给成功的信号发送和接收带来挑战，而且还可能会对硬件产生不利影响，例如，使电子装置的能效降低、对信号处理能力的要求很高、引入更多的相位噪声等。当计算设备具有用于并入各种类型的硬件的固定的大小时，这可能导致部件之间的空间竞争。因此，在包括新功能与用于实现该功能的对应的空间之间存在折衷。
为了说明，考虑包括使用印刷电路板(PCB)的各种类型的电子装置的计算设备。如果与包括在PCB中的电路系统没有适当的隔离，那么RF信号馈源可能会导致信号劣化到不再成功运行的点。因此，天线阵列和/或RF信号馈源相对于PCB的定位可以包括缩进或间隙以维持预定的隔离水平，其中缩进和/或间隙没有电子装置。作为一个示例，可以利用同轴电缆在包括缩进的情况下将独立的信号馈源传送到天线阵列的每个相应的天线。然而，RF馈源的频率可以驱动使用相对于其他频率更大的缩进以维持具有相同质量的信号。换言之，较高的频率速率相对于其他频率增加了缩进的大小以便维持工作信号。这些缩进又占据更多的空间，而为其他电子装置留下更少的空间。
本文描述的技术提供了用于与毫米波通信系统相关联的毫米波形传输的槽天线阵列。一个或更多个实现方式通过在围绕壳体结构的外边缘的金属带中创建多个槽天线来形成槽天线阵列。各种实现方式形成槽天线阵列以支持毫米波通信系统。为了形成天线阵列，一个或更多个实现方式使用连接至金属带的内边缘的带状线将相应的信号馈源电子地和/或电容性地耦接至每个相应的槽天线，其中，带状线在包括在壳体结构中的硬件部件与天线阵列之间提供隔离。响应于将信号馈源耦接至槽天线，各种实现方式发送与毫米波通信系统相关联的波束形成无线信号以实现成功的数据交换。
现在考虑图3，其示出了根据一个或更多个实现方式的槽天线阵列的示例。在多种情况下，参照图3描述的示例可以被认为是参照图1和图2描述的一个或更多个示例的延续。
图3包括图1的计算设备102的两个视图。图3的上部示出了计算设备102的三维(3D)视图，其中壳体结构大致被划分为两个部分以暴露对应的内部：上壳体结构300和下壳体结构302。图3的下部大致示出了下壳体结构302的局部视图，下壳体结构302具有包括在该结构内和/或与该结构关联的各种部件。尽管图3以特定方式示出了这些分区和分组，但是应当理解，这仅仅是出于讨论的目的，并且在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，可以利用替选的或附加的分区和/或分组。使用相同的指示符值来标识在图3的上部与下部两者中的部件以指示两个视点之间的关系。
在各种实现方式中，上壳体结构和下壳体结构机械地耦接以封装和/或覆盖计算设备102的电子装置304。计算设备102的内部电子装置可以包括硬件、软件和/或固件(例如，相机、电池、无线链路部件、显示器、冷却部件、PCB板、处理部件，射频(RF)电缆、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)部件等)的任何合适的组合。在该示例中，下壳体结构302的组件包括围绕外边缘的金属带306。当上壳体结构300机械地耦接至下壳体结构302时，上壳体结构在外部覆盖电子装置304以及金属带306，从而保护下壳体结构302的电子装置和外边缘不被暴露。
金属带306包括槽天线阵列308和带状线310，此处经由区域312总体地表示。如图3的下部所示，带状线310位于金属带306的内边缘上、邻近电子装置304，并且在与槽天线阵列308相关联的各种孔上。由于带状线的外层形成接地面，因此带状线的临近电子装置304的边缘在槽天线阵列与电子装置304之间提供了另外的隔离而不包括被配置成提供隔离的缩进。例如，在各种实现方式中，对于28GHz或更高的谐振频率，带状线向金属带的内边缘引入小于约0.2毫米的深度和/或厚度(取决于用于带状线的材料)。因此，带状线的深度和/或厚度可以基于对应的谐振频率和/或材料。此外，由于屏蔽和/或隔离是由带状线本身提供的，因此除了用于防止带状线将其他电路系统电接地短路之外的足够的空间，在带状线与电子装置之间不需要包括额外的缩进区域。例如，一些实现方式包括在带状线与临近带状线的闭合电子装置之间的小于约0.2毫米的空间。这又释放了空间资源，同时保持了实现成功通信的信号质量。作为一个示例，内边缘上的带状线添加的尺寸可以耗用[发明人提供的尺寸]。
尽管图3示出了单个槽天线阵列/带状线对，但是替选的或附加的实现方式包括位于多个位置的多个槽天线阵列/带状线对，例如位于计算设备的右侧以形成第一传输对的第一槽天线阵列/带状线对、位于计算设备的左侧以形成第二传输对的第二槽天线阵列/带状线对、位于计算设备的顶部以形成第三对传输对的第三槽天线阵列/带状线对等。作为一个示例，槽天线阵列/带状线对的定位可以被配置成提供与5G设备相关联的球形波束覆盖。如本文进一步所述，阵列中的每个相应的槽天线与金属带306内的孔、洞和/或槽对应，其中金属带用作接地面并且带状线包括将独立RF的信号馈源提供给每个相应的槽天线的一个或多个信号馈源。
现在考虑图4，图4示出了槽天线阵列/带状线对的更详细的视图。在各种情况下，参照图4描述的示例可以被认为是参照图1至图3描述的一个或更多个示例的延续。
图4包括图3的区域312，其中槽天线阵列/带状线对已经被划分为两个部分：槽天线阵列400和带状线402。槽天线阵列400包括四个槽天线：天线404-1、天线404-2、天线404-3和天线404-4。虽然图4包括四个槽天线，但是应当理解，在不脱离要求保护的主题的范围的情况下，阵列中可以包括任何合适数量的槽天线。此处，每个相应的天线具有相对于彼此统一的形状。换言之，用于构造天线404-1的尺寸与用于构造天线404-2、天线404-3和天线404-4的尺寸对准。例如，天线404-4在这里被示为具有矩形形状，其与宽度406、高度408和深度410对应，这些中的每个都表示被选择以产生天线404-4的期望谐振频率的任意值。在一些实现方式中，宽度、高度和/或深度的值基于半波导波长。一个或更多个实现方式利用落在3.5毫米(mm)至5.5mm范围内的宽度大小、落在0.4mm至0.8mm范围内的高度大小以及落在1mm至4mm范围内的深度。在该示例中，天线404-1、天线404-2和天线404-3中的每一个共享与天线404-4相同的形状和尺寸。替选的或附加的实现方式构造彼此具有不同的形状和/或尺寸的每个相应的天线，以及/或者统一天线和不同天线的组合。例如，每个天线可以被设计为具有使每个相应的天线以不同的频率谐振的尺寸，使得天线的分组共同跨多个频带。替选地或附加地，可以利用交叉槽天线通过选择具有对应的灵活性的一个或多个带状线馈源结构来提供双极化部件以独立地馈送交叉槽天线的每个槽。例如，在一些实现方式中，每个槽天线可以具有与半波导波长对应的尺寸。
尽管图4将每个槽天线示出为无结构，但是替选的或附加的实现方式在孔内添加不会破坏信号传播的支承材料。例如，每个槽天线可以包括各种类型的电介质(例如，陶瓷、纸、玻璃、塑料等)作为整个壳体结构的支承材料。各种实现方式基于对应的槽天线的期望谐振频率来选择电介质。
带状线402向每个相应的天线提供独立的RF馈源以及馈源之间的隔离。如本领域技术人员将理解的，带状线402通常表示形成传输线的电路，例如通过使用平行的接地面、绝缘材料以及位于接地面之间并且被绝缘材料包围的扁平金属带。在各种实现方式中，带状线402包括此处被标识为凹口412-1、凹口412-2和凹口412-3的多个凹口和/或孔，其中每个凹口表示在带状线中不存在结构。为了进一步说明，除了凹口412-1至凹口412-3之外，带状线402具有大致矩形的形状。此处，使用大致矩形形状的上下文，带状线402中的每个凹口表示切口，该切口在带状线中造成结构的缺失和/或物质的缺失。这又通过破坏任何非预期的波导和/或信号并且改善由槽天线阵列生成的合成传输信号，在独立馈源之间提供了额外的隔离。替选的或附加的实现方式使用在与连接槽的线垂直的线中紧密间隔开的一组通孔。
在该示例中，每个凹口具有相对于彼此统一的形状。例如，凹口412-3具有表示任意长度的深度418、宽度414、高度416的矩形形状。因此，由于每个凹口具有相对于彼此统一的尺寸和形状，因此凹口412-1和凹口412-2也是具有与凹口412-3所示的宽度、高度和深度相同的宽度、高度和深度的矩形。通过示例和非限制的方式，一个或更多个实施方式利用凹口，该凹口的宽度具有落在0.4mm至0.8mm的范围内的大小，该凹口的高度具有落在2.5mm至4.5mm的范围内的大小，以及该凹口的深度具有落在0.1mm至0.3mm范围内的大小。在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，替选的或附加的实施方式使用彼此不同的形状和/或尺寸以及/或者统一的凹口和不同的凹口的组合来构造相应的凹口。如本文中进一步描述的，这些凹口的添加有助于扰动在随后耦接RF馈源的带状线的两个导体之间产生的波导中的非预期的波传播，从而提供了额外的隔离。这允许多个槽天线在没有额外的缩进和/或间隙的情况下形成其中所得传输信号劣化和/或干扰较小的阵列，从而相对于其他实现方式释放了空间资源。在一些实现方式中，每个凹口具有与带状线弯曲宽度(例如，深度418)0.8mm对应的尺寸。
现在考虑图5，图5示出了根据一个或更多个实现方式的具有附加的细节的示例槽天线阵列/带状线对。在各种情况下，参照图5描述的示例可以被认为是参照图1至图4描述的一个或更多个示例的延续。
图5包括槽天线的阵列，其中该阵列的每个相应的槽天线在此处被标记为槽天线500-1、槽天线500-2、槽天线500-3和槽天线500-4。图5还包括带状线502，其中带状线的部分包括覆盖在每个相应的天线的顶部上的结构。这些部分各自包括用作信号源的相应的RF馈源，其激励相应的槽天线以生成传输信号。例如，RF馈源504-1表示第一信号源，其源自电子电路系统例如图3的内部电子装置304并且连接和/或耦接至槽天线500-1。类似地，RF馈源504-2表示耦接至槽天线500-2的第二信号馈源，RF馈送504-3与耦接至槽天线500-3的第三信号馈送对应，以及RF馈源504-4与耦接至槽天线500-4的第四信号馈源对应。这些馈送中的每一个电子地和/或电容性地耦接至各种类型的硬件、软件和/或固件以生成无线信号。在各种实现方式中，这些馈源电子地和/或电容性地耦接至图3的电子装置304和/或图1的无线链路部件110。在各现实施方式中，可以使用一个或多个偏心带状线馈源以及辐射槽来实现多频带功能，该辐射槽具有在馈源偏心时具有双谐振行为的特定宽度。
图5还示出了在信号馈送之间提供隔离的各种凹口。例如，凹口506-1在RF馈送504-1与RF馈送504-2之间提供隔离，凹口506-2在RF馈送504-2与RF馈送504-3之间提供隔离，并且凹口506-3在RF馈源504-3和RF馈源504-4之间提供隔离。如本文进一步所述，这种隔离又改善了槽天线在以阵列布置时的波束形成能力。如本文进一步所述，可以以任何合适的方式选择每个相应的凹口的大小和/或尺寸。在至少一个实施方式中，凹口的深度具有与凹口的宽度的70％至80％对应的长度。
在图5中，带状线502附接和/或附至金属带508，其中金属带与壳体结构的外边缘对应。为了讨论的目的，带状线502的侧边缘已经在图像510中被放大以展示带状线中包括的示例层。这些层共同提供了带状线，其中任意宽度512对应于与带状线关联的厚度。例如，带状线502的一些实现方式具有通常包括在与65微米(μm)至195μm对应的范围内的宽度。在图5中，带状线502包括(从左到右)覆盖涂层层、接地层、第一电介质层、馈源层、第二电介质层和粘合剂层，其中覆盖涂层层是远离金属带508的最外层以及粘合剂层是邻近金属带508的层。一些实现方式将相同的材料用于第一电介质层和第二电介质层，而替选的或附加的实施方式利用不同的材料。在各种实现方式中，如本文进一步所述，馈源层与RF信号馈源对应，使用RF信号馈源来激励槽天线。这些层共同构成宽度512。
现在考虑图6，图6示出了根据一个或更多个实现方式的使用槽天线阵列/带状线对来发送波束形成无线信号的方法600。该方法可以通过硬件、软件和/或固件的任何合适的组合来执行。在至少一些实现方式中，该方法的方面可以由一个或更多个合适地配置的硬件部件和/或软件模块例如参照图1的计算设备102描述的那些硬件部件和/或软件模块来实现。虽然图6中描述的方法以特定的顺序示出了这些步骤，应当理解，此处描述的步骤的任何特定顺序或层次都用于说明示例方法的示例。可以使用重新排列这些步骤的顺序的其他方法。因此，这里描述的顺序步骤可以重新安排，并且这些步骤的图示顺序不旨在限制。
在602处各种实施方式在壳体结构中创建多个槽天线。作为一个示例，一些实施方式在围绕计算设备的机架的金属带中创建孔和/或槽。每个相应的槽天线可以具有与其他槽天线相同的尺寸以及/或者每个槽天线可以具有彼此不同的尺寸。作为一个示例，如本文进一步所述，相应的槽天线的尺寸可以对应于与发送和/或接收同毫米波通信系统相关联的波形相关联的半谐振频率。各种实现方式使用多个槽天线形成单个槽天线阵列，而替选的或附加的实现方式形成多个槽天线阵列。为了说明，具有大致矩形的形状的移动电话可以具有位于矩形的第一边缘上的第一槽天线的阵列、位于矩形的第二边缘上的第二槽天线阵列、位于矩形的第三边缘上的第三槽天线阵列等。槽天线阵列可以包括任何合适数量的相应的槽天线，其中如本文进一步所述那样，在一些实施方式中，槽天线的数量是基于期望的波束形成信号的。
在604处，一个或更多个实现方式使用带状线将相应的信号馈源电子地和/或电容性地耦接至多个天线的每个相应的槽天线。例如，返回参考由机架的金属带创建槽天线的情况，一些实现方式将带状线覆盖在金属带的内边缘上，并且将每个相应的槽天线电子地和/或电容性地耦接至相应的RF馈源。各种实现方式覆盖带状线，该带状线在带状线内包括凹口和/或无结构以在各个RF馈源之间提供隔离。在一些情况下，当带状线电子地和/或电容性地耦接至槽天线时，带状线内的凹口物理上位于带状线上以被定位在每个槽天线之间。
响应于将信号馈源电子地和/或电容性地耦接至槽天线，在606处一个或更多个实现方式使用多个槽天线发送波束形成信号。这可以包括独立地修改每个相应的RF馈源，使得槽天线阵列用作相控阵列天线。各种实现方式波束形成高频信号，例如，与5G通信系统相关联的毫米波。
通过在现有壳体结构中创建槽天线以及包括独立信号馈源的带状线，各种实现方式相对于其他实现方式使用计算设备的较少的空间资源来生成用于高频波形的天线阵列。位于金属带的内边缘上的带状线固有地提供隔离，这是因为带状线的对应的接地面之一邻近电子装置放置。进而，这减少和/或消除了在馈源与电子装置之间包括被配置成提供附加隔离的缩进或间隙的需要。此外，通过金属带中的孔创建的槽天线利用现有的壳体结构用于天线生成，而不是并入消耗空间资源的附加部件。
已经描述了槽天线阵列/带状线对的示例，现在考虑对可以用于各种实现方式的示例设备的讨论。
示例设备
图7示出了示例计算设备700的各种部件，示例计算设备700表示可以被用来实现槽天线阵列的各个方面的任何合适类型的计算设备，如本文进一步所述。因此，图7包括各种非限制性示例设备，其包括：移动电话700-1、膝上型计算机700-2、智能电视700-3、监视器700-4和平板电脑700-5。在各种情况下，参照图7描述的示例可以被认为是参照图1至图6描述的一个或更多个示例的延续。
计算设备700包括壳体结构702，该壳体结构702通常表示用于容纳与计算设备700相关联的各种电子部件、电池、屏蔽件、PCB等的物理结构。壳体结构702可以具有任何物理形状、大小、部件、分隔等。在各种实现方式中，壳体结构702包括围绕用作接地面的外边缘的金属带。
壳体结构包括合适数量的槽天线阵列704和带状线706，其中每个相应的槽天线阵列具有形成相应的传输对的相应的带状线，如本文进一步所述。在一些实现方式中，槽天线阵列704包括孔和/或槽，孔和/或槽从包围壳体结构702的外边缘的金属带中去除结构。进而，带状线706向每个相应的槽天线提供相应的RF馈源，使得槽天线共同充当发送波束形成无线信号的天线阵列。各种实现方式将每个相应的带状线定位在金属带的内边缘上，使得该带状线使用带状线的对应的接地面之一在槽天线阵列与壳体结构702内部的各种电子部件之间提供屏蔽和/或隔离。替选地或附加地，每个带状线在每个相应的RF馈源之间包括一个或更多个孔和/或凹口以提供附加的隔离。
壳体结构702还包括无线链路部件708，无线链路部件708此处通常用于表示用于建立无线链路、维护无线链路和通过无线链路进行通信的硬件、软件、固件或其任何组合。一个或多个无线链路部件708与槽天线阵列704和/或带状线706一起工作以发送、接收、编码和解码经由无线信号传送的对应的消息，并且可以部分地或完全地封装在壳体结构702内。无线链路部件可以是多用途的(例如，支持多种不同类型的无线链路)或者可以是单用途的。计算设备700可以包括多种类型的无线链路部件以支持多个无线通信路径，或者仅包括被配置用于单个无线通信路径的一组无线链路部件。
壳体结构702包括处理器系统710，该处理器系统710表示处理计算机可执行指令以控制计算设备的操作的应用处理器、微处理器、数字信号处理器、控制器等中的任何一个。处理系统可以至少部分地以硬件实现，该硬件可以包括集成电路或芯片上系统的部件、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、复杂的可编程逻辑器件以及芯片和其他硬件中的其他实现方式。替选地或另外，可以用软件、硬件、固件或者结合处理和控制电路实现的固定逻辑电路系统中的任何一个或其组合来实现电子装置。尽管未示出，但是计算设备700可以包括耦接设备内的各种部件的系统总线、交叉开关、互连链路或数据传输系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任何一种或不同总线结构的组合，例如，存储器总线或存储器控制器、数据协议/格式转换器、外围总线、通用串行总线、处理器总线或本地总线(利用各种总线架构中的任何一种)。
壳体结构702还包括计算机可读介质712，计算机可读介质712包括存储器介质714和存储介质716。体现为计算机可读介质712上的计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)可由处理器系统710执行以提供本文所述的部分功能或全部功能。例如，各种实施方式可以访问操作系统模块，该操作系统模块通过从调用程序隐藏实现细节(例如，协议消息传递、显示设备配置、寄存器配置、存储器访问等)来提供对底层硬件功能的高层访问。计算机可读介质的各种实现包括能够进行数据存储的一个或更多个存储设备，存储设备的示例包括随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪存、EPROM、EEPROM等)以及磁盘存储装置。因此，计算机可读介质712可以至少部分地实现为在不包括传播信号或波形的存储介质中存储信息(例如，数字或模拟值)的物理设备。各种实现方式可以使用任何合适类型的介质例如电子的、磁的、光学的、机械的、量子的、原子的等。
鉴于可以将本讨论的原理应用到许多可能的方面，应当认识到，本文中参照附图所描述的实现方式仅是示例性的，而不应视为限制权利要求的范围。因此，本文描述的技术涵盖了可能落入所附权利要求及其等同物的范围内的所有这样的实现方式。
Claims (20)
1.一种计算设备，包括：
壳体结构，被配置成容纳与所述计算设备相关联的硬件部件，所述壳体结构包括形成所述壳体结构的外边缘的金属带；
至少一个无线链路部件，至少部分地包括在所述壳体结构内并且被配置成在所述计算设备与其他设备之间维持与毫米波通信系统相关联的至少一个无线链路；
多个槽天线，包括在所述金属带中，共同地形成槽天线阵列，以及
带状线，位于所述金属带的内边缘上，将所述至少一个无线链路部件电子地耦接至所述多个槽天线，所述带状线包括：
接地面，位于所述金属带的内边缘与所述硬件部件中的至少一些之间；
多个射频信号馈源，与所述至少一个无线链路部件相关联，每个相应的射频信号馈源被配置成激励所述多个槽天线中的相应的槽天线；以及
多个凹口，每个相应的凹口被配置成将所述多个射频信号馈源与非预期的信号隔离。
2.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述槽天线阵列被配置成能够在通常跨24吉赫兹至86吉赫兹的频率的部分上操作。
3.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述计算设备包括移动电话。
4.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述毫米波通信系统包括第五代无线通信系统。
5.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述多个槽天线中的每个相应的槽天线包括电介质支承材料。
6.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述带状线将小于0.2毫米的厚度添加至所述金属带的内边缘。
7.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述多个槽天线中的至少一个槽天线具有基于半波导波长的大致矩形形状，其中，所述矩形形状的宽度具有包括在具有3.5毫米至5.5毫米的范围内的大小，所述矩形形状的高度具有包括在具有0.4毫米至0.8毫米的范围内的大小，以及所述矩形形状的深度具有包括在具有1毫米至4毫米的范围内的大小。
8.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述多个槽天线和所述带状线形成位于所述计算设备的第一侧上的第一传输对，以及
其中，所述计算设备包括第二多个槽天线和第二带状线，所述第二多个槽天线和所述第二带状线形成位于所述计算设备的第二侧上的第二传输对。
9.一种移动电话，包括：
壳体结构，被配置成容纳与所述移动电话相关联的硬件部件，所述壳体结构包括形成所述壳体结构的外边缘的金属带；
至少一个无线链路部件，至少部分地包括在所述壳体结构内并且被配置成在所述移动电话与其他设备之间维持与毫米波通信系统相关联的至少一个无线链路；
多个槽天线，包括在所述金属带中，共同地形成与发送毫米波形相关联的槽天线阵列，所述毫米波形与所述毫米波通信系统相关联；以及
带状线，位于所述金属带的内边缘上，将所述至少一个无线链路部件电子地耦接至所述多个槽天线，所述带状线包括：
多个射频信号馈源，与所述至少一个无线链路部件相关联，每个相应的射频信号馈源被配置成激励所述多个槽天线中的相应的槽天线以生成与所述毫米波通信系统相关联的波束形成信号；以及
多个凹口，每个相应的凹口被配置成将所述多个射频信号馈源与非预期的信号隔离。
10.根据权利要求9所述的移动电话，其中，所述多个槽天线包括至少四个槽天线。
11.根据权利要求10所述的移动电话，其中，所述多个凹口包括至少三个凹口，其中，每个相应的凹口位于所述至少四个槽天线的相应的槽天线对之间的相应位置处。
12.根据权利要求9所述的移动电话，其中，每个相应的凹口具有大致矩形的形状，其中，所述矩形的形状的宽度具有包括在具有0.4毫米至0.8毫米的范围内的大小，所述矩形的形状的高度具有包括在具有2.5毫米至4.5毫米的范围内的大小，以及所述矩形的形状的深度具有包括在具有0.1毫米至0.3毫米的范围内的大小。
13.根据权利要求9所述的移动电话，其中，每个相应的槽天线具有至少部分地基于半波导波长的大致矩形的形状，其中，所述矩形的形状的宽度具有包括在具有3.5毫米至5.5毫米的范围内的大小，所述矩形的形状的高度具有包括在具有0.4毫米至0.8毫米的范围内的大小，以及所述矩形形状的深度具有包括在具有1毫米至4毫米的范围内的大小。
14.根据权利要求9所述的移动电话，其中，所述带状线还通过将所述带状线的接地面定位成邻近所述硬件部件中至少一些硬件部件而不是包括提供隔离的缩进，而被定位成在所述槽天线阵列与所述硬件部件中的所述至少一些硬件部件之间提供屏蔽。
15.根据权利要求9所述的移动电话，其中，所述毫米波通信系统包括第五代通信系统。
16.一种用于计算设备的方法，包括：
在围绕与所述计算设备相关联的壳体结构的外边缘的金属带中创建多个槽天线，所述计算设备包括与毫米波通信系统相关联的能力；以及
使用连接至所述金属带的内边缘的带状线将所述多个槽天线的每个相应的槽天线电容性地耦接至多个信号馈源中的相应的信号馈源以形成天线阵列，所述带状线在包括在所述壳体结构中的硬件部件与所述多个槽天线之间提供隔离。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述在所述多个槽天线与所述硬件部件之间提供所述隔离还包括以下中的至少之一：
将所述带状线的接地面定位在所述金属带与所述硬件部件之间；或者
在所述多个信号馈源中的相应的信号馈源对之间的所述带状线中包括相应的凹口。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，每个相应的凹口包括：所述带状线内的结构缺失，所述结构缺失具有大致矩形的形状，所述矩形的形状的宽度具有包括在具有0.4毫米至0.8毫米的范围内的大小，所述矩形的形状的高度具有包括在具有2.5毫米至4.5毫米的范围内的大小，以及所述矩形的形状的深度具有包括在具有0.1毫米至0.3毫米的范围内的大小。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括使用所述天线阵列发送与所述毫米波通信系统相关联的波束形成无线信号，以在所述计算设备与其他设备之间实现成功的数据交换。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述创建所述多个槽天线还包括在所述金属带中创建均一的孔，每个孔与所述多个槽天线的相应的槽天线对应。
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