CN111293408A - 具有宽带测距能力的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有宽带测距能力的电子设备。本发明提供一种电子设备，该电子设备可设置有控制电路和无线电路。该无线电路可包括相控天线阵列和具有发射端口和接收端口的射频集成电路。该阵列可包括耦接到该发射端口的第一组堆叠贴片天线和耦接到该接收端口的第二组堆叠贴片天线。该集成电路可使用该发射端口和该第一组天线以毫米波频率发射测距信号。该集成电路可使用该接收端口和该第二组天线来接收已从外部对象反射的所发射的测距信号的反射版本。该控制电路可基于所发射和所接收的信号来标识该电子设备和该外部对象之间的距离。

Description

具有宽带测距能力的电子设备
本专利申请要求2019年9月6日提交的美国非临时专利申请号16/563,658以及2018年12月7日提交的美国临时专利申请号62/776,968的优先权，这些专利申请据此以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本发明整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及具有无线电路的电子设备。
背景技术
电子设备通常包括无线电路。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。电子设备还通常包括用于执行空间测距操作的无线电路，在这些操作中使用所发射和所反射的射频信号来标识电子设备和外部对象之间的距离。
可能期望的是，支持介于10GHz和300GHz之间的毫米和厘米波频率下的空间测距操作。然而，如果不小心，无线电路将表现出不足以在这些频率下执行令人满意的空间测距操作的带宽。
因此，希望能够提供具有以相对高带宽支持毫米和厘米波空间测距操作的无线电路的电子设备。
发明内容
本发明提供可设置有控制电路和无线电路的一种电子设备。该无线电路和该控制电路可使用多输入和多输出(MIMO)无线电检测和测距(RADAR)方案来执行空间测距操作。
该无线电路可包括具有发射端口和接收端口的射频集成电路。毫米和厘米波收发器电路可形成在该射频集成电路上。相位和幅值控制器可耦接到该发射端口和该接收端口中的每个。该无线电路可包括耦接到该射频集成电路的相控天线阵列。
该相控天线阵列可包括耦接到该发射端口的第一组堆叠贴片天线和耦接到该接收端口的第二组堆叠贴片天线。该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线可形成于该相控天线阵列的单行中，或者可各自包括用于缩小由该相控天线阵列生成的波束宽度的多个相堆叠贴片天线的列。
该射频集成电路可使用该发射端口和该第一组堆叠贴片天线以毫米波频率来发射射频测距信号。该射频集成电路可使用该接收端口和该第二组堆叠贴片天线来接收已从外部对象反射的所发射的射频范围信号的反射版本。该控制电路可基于所发射和所接收的信号来标识该电子设备和该外部对象之间的距离。该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线可将该相控天线阵列配置为支持相对宽的带宽，诸如大于1GHz的带宽。这可允许该电子设备在诸如57GHz至61GHz的频率的相对宽范围的频率上执行空间测距操作。
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具有无线电路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是示出根据一些实施方案例示性毫米和厘米波收发器电路可如何使用射频发射线路耦接到天线的示意图。
图5是根据一些实施方案的可使用控制电路进行调整来引导信号波束的例示性相控天线阵列的图示。
图6是示出根据一些实施方案例示性电子设备可如何使用相控天线阵列和毫米波信号来执行空间测距操作的图示。
图7是根据一些实施方案的例示性堆叠贴片天线结构的透视图，该例示性堆叠贴片天线结构可以用于使用毫米波信号来执行空间测距操作的相控天线阵列设置。
图8是根据一些实施方案的图7所示类型的例示性堆叠贴片天线结构的天线性能(天线效率)的曲线图。
图9是示出根据一些实施方案例示性相控天线阵列可如何包括专用发射和接收天线以使用毫米波信号来执行空间测距操作的图示。
图10是示出根据一些实施方案例示性相控天线阵列可如何包括多列多个同相发射和接收天线以使用毫米波信号来执行空间测距操作的图示。
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。该天线可包括用于使用毫米波信号和厘米波信号执行无线通信和/或空间测距操作的相控天线阵列。毫米波信号(其有时称为极高频(EHF)信号)以约30GHz以上的频率(例如，以60GHz或者介于约30GHz和300GHz之间的其它频率)传播。厘米波信号以介于约10GHz和30GHz之间的频率传播。如果需要，设备10还可包含天线，用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、本地无线区域网络信号、近场通信、基于光的无线通信或者其它无线通信。
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、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器或者其它手持式或便携式电子设备)、较小设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、虚拟或增强现实头戴式设备、嵌入在眼镜中的设备或佩戴在用户的头部上的其它设备或者其它可佩戴或微型设备)、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)、无线接入点或基站、台式计算机、便携式扬声器、键盘、游戏控制器、游戏系统、计算机鼠标、鼠标垫、跟踪板或触控板、实现这些设备中的两个或更多个的功能的装备、或者其它电子装备。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、平板计算机、便携式扬声器或者其它便携式计算设备。如果需要，其他构型可用于设备10。图1的示例仅是例示性的。
如图1所示，设备10可包括显示器，诸如显示器8。显示器8可安装在外壳(诸如，外壳12)中。外壳12(有时可称为封罩或壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其它合适的材料或者这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可以利用一体式构型形成，在所述一体式构型中，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可以是并入导电电容性触摸传感器电极层或其它触摸传感器部件(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，或者可以是非触敏的显示器。电容性触摸传感器电极可由氧化铟锡焊盘或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、电泳显示像素阵列、等离子体显示像素阵列、有机发光二极管显示像素阵列、电润湿显示像素阵列、或者基于其它显示技术的显示像素。
可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃或者透光塑料、蓝宝石的层或其它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，可在显示器覆盖层中形成开口以容纳一个或多个按钮、传感器电路诸如指纹传感器或光传感器、端口诸如扬声器端口或麦克风端口等。开口可在外壳12中形成，从而形成通信端口(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，可将天线中的一些(例如，实现波束转向等的天线阵列)安装在显示器8的不活动边界区域下方(参见例如图1的例示性天线位置6)。显示器8可包含具有像素阵列(例如，中心矩形部分)的活动区域。显示器8的非活动区域不含像素并且可形成活动区域的边界。如果需要，天线也可通过外壳12的后部或设备10中的其它位置中的电介质填充开口来操作。
为了避免在诸如人类手部或用户的其它身体部位的外部对象阻挡一个或多个天线时破坏通信，可将天线安装在外壳12中的多个位置处。传感器数据，诸如接近传感器数据、实时天线阻抗测量值、信号质量测量值(诸如接收的信号强度信息)和其它数据可用于确定一个或多个天线何时由于外壳12的取向、用户的手部或其它外部对象的阻挡或者其它环境因素而受到不利影响。然后，设备10可切换使用一个或多个替换天线来替代正在受到不利影响的天线。
天线可安装成位于外壳12的拐角处(例如，图1的拐角位置6中和/或外壳12后部的拐角位置中)、沿着外壳12的周边边缘、在外壳12后部、在用于覆盖并保护设备10的前部上的显示器8的显示覆盖玻璃或其它介电显示覆盖层下方、在外壳12的后部面或外壳12的边缘上的介电窗下方，或者在设备10中的其它位置。
图2是示出外壳12的后部和侧部上的例示性位置6的电子设备10的后透视图，其中天线(例如，单个天线和/或相控天线阵列)可安装在设备10中。天线可安装成位于设备10的拐角处、沿着外壳12的边缘(诸如由侧壁12E形成的边缘)、在后部外壳壁12R的上部和下部上、在后部外壳壁12R的中心中(例如，在后部外壳壁12R的中心中的介电窗结构或其它天线窗下方)、在后部外壳壁12R的拐角处(例如，外壳12和设备10的后部的左上角、右上角、左下角和右下角)等。
在外壳12完全或几乎完全由电介质(例如，塑料、玻璃、蓝宝石、陶瓷、织物等)形成的配置中，天线可通过电介质的任何合适部分来发射和接收天线信号。在外壳12由诸如金属的导电材料形成的配置中，外壳的诸如狭槽的区域或金属中的其它开口可填充有塑料或其它电介质。天线可安装成与开口中的电介质对齐。这些开口(其有时可称为电介质天线窗口、电介质间隙、电介质填充的开口、电介质填充的狭槽、细长电介质开口区域等)可允许天线信号从安装在设备10内部的天线发射到外部无线装备并且可允许内部天线从外部无线装备接收天线信号。在另一个合适的布置中，天线可安装在外壳12的导电部分的外部上。
图1和图2仅是例示性的。一般来讲，外壳12可具有任何期望的形状(例如，矩形形状、圆柱形形状、球形形状、这些形状的组合等)。如果需要，可省略图1的显示器8。天线可位于外壳12内，外壳12上和/或外壳12的外部。
可用于设备10中的例示性部件的示意图在图3中示出。如图3所示，设备10可包括控制电路14。控制电路14可包括存储装置，诸如存储电路20。存储电路20可包括硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪速存储器或其它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。控制电路14可包括处理电路诸如处理电路22。处理电路22可用于控制设备10的操作。处理电路22可包括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、中央处理单元(CPU)等。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可存储在存储电路20上(例如，存储电路20可包括存储软件代码的非暂时性(有形)计算机可读存储介质)。软件代码有时可称为程序指令、软件、数据、指令或者代码。存储在存储电路20上的软件代码可由处理电路22执行。
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、媒体播放应用程序、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。使用控制电路14实现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 BDA0002265001020000061
)、诸如
Figure BDA0002265001020000062
协议或其它WPAN协议的短程无线通信链路的协议、IEEE 802.11ad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)协议或用于以毫米和厘米波频率传送的信号的其它所需范围检测协议)等。每个通信协议可与指定用于实现协议的物理连接方法的对应无线电接入技术(RAT)相关联。
设备10可包括输入-输出电路16。输入-输出电路16可包括输入-输出设备18。输入-输出设备18可用于允许将数据提供到设备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、传感器和其它输入-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、音频插孔以及其它音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、陀螺仪、加速度计或可检测相对于地球的运动和设备取向的其它部件、电容传感器、接近传感器(例如，电容性接近传感器和/或红外接近传感器)、磁性传感器，以及其它传感器和输入-输出部件。
输入-输出电路16可包括无线电路，诸如用于无线传送射频信号的无线电路24。虽然为了清楚起见，控制电路14与图3的示例中的无线电路24分开示出，但无线电路24可包括形成处理电路22的一部分的处理电路和/或形成控制电路14的存储电路20的一部分的存储电路(例如，控制电路14的一部分可在无线电路24上实现)。例如，控制电路14可包括基带处理器电路或形成无线电路24的一部分的其它控制部件。
无线电路24可包括毫米和厘米波收发器电路，诸如毫米/厘米波收发器电路28。毫米/厘米波收发器电路28可支持频率介于约10GHz和300GHz之间的通信。例如，毫米/厘米波收发器电路28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(有时称为超高频(SHF)频带)中的通信。例如，毫米/厘米波收发器电路28可支持以下各项中的通信：介于约18Ghz和27GHz之间的IEEE K通信频带、介于约26.5Ghz和40GHz之间的Ka通信频带、介于约12Ghz和18GHz之间的Ku通信频带、介于约40Ghz和75GHz之间的V通信频带、介于约75Ghz和110GHz之间的W通信频带，或者介于大约10Ghz和300GHz之间的任何其它所需频带。如果需要，毫米/厘米波收发器电路28可支持60GHz和/或第5代移动网络的IEEE 802.11ad通信，或者介于27Ghz和90GHz之间的第5代无线系统(5G)通信频带。毫米/厘米波收发器电路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共同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。
毫米/厘米波收发器电路28(本文中有时简称为收发器电路28或毫米/厘米波电路28)可使用射频信号以由毫米/厘米波收发器电路28发射和接收的毫米和/或厘米波信号来执行空间测距操作。所接收信号可以是已经从外部对象反射并返回到设备10的所发射信号的版本。控制电路14可处理所发射和所接收的信号以检测或估计设备10和设备10周围的一个或多个外部对象(例如，设备10外部的对象，诸如用户或其它人的身体、其它设备、动物、家具、墙壁或者设备10附近的其它物体或障碍物)之间的范围。如果需要，控制电路14还可处理所发射和所接收的信号以标识外部对象相对于设备10的二维或三维空间位置。
由毫米/厘米波收发器电路28执行的空间测距操作是单向的。如果需要，毫米/厘米波收发器电路28还可执行与外部无线装备的双向通信。双向通信涉及由毫米/厘米波收发器电路28发射无线数据以及接收已由外部无线装备发射的无线数据。无线数据可例如包括已编码到对应数据包中的数据，诸如与电话呼叫相关联的无线数据、流媒体内容、互联网浏览、与在设备10上运行的软件应用程序相关联的无线数据、电子邮件消息等。
如果需要，无线电路24可包括用于处理频率低于10GHz的通信的收发器电路，诸如非毫米/厘米波收发器电路26。非毫米/厘米波收发器电路26可包括处理用于
Figure BDA0002265001020000081
(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带的无线局域网(WLAN)收发器电路；处理2.4GHz
Figure BDA0002265001020000082
通信频带的无线个人局域网(WPAN)；处理700至960MHz、1710至2170MHz、2300至2700MHz的蜂窝电话通信频带和/或介于600MHz和4000MHz之间的任何其它所需蜂窝电话通信频带的蜂窝电话收发器电路；接收1575MHz的GPS信号或用于处理其它卫星定位数据的信号(例如，1609MHz的GLOSNASS信号)的GPS接收器电路；电视机接收器电路；AM/FM无线电接收器电路、寻呼系统收发器电路；经常通信(NFC)电路等。非毫米/厘米波收发器电路26和毫米/厘米波收发器电路28可各自包括一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪音输入放大器、无源射频部件、切换电路、发射线路结构以及用于处理射频信号的其它电路。
无线电路24可包括天线30。非毫米/厘米波收发器电路26可使用一个或多个天线30来发射和接收低于10GHz的射频信号。毫米/厘米波收发器电路28可使用天线30来发射和接收高于10GHz(例如，在毫米波和/或厘米波频率下)的射频信号。
在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其它远程链路中，射频信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。在2.4Ghz和5GHz下的
Figure BDA0002265001020000084
和
Figure BDA0002265001020000083
链路以及其它短程无线链路中，射频信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。毫米/厘米波收发器电路28可在短距离上传送在视距路径上行进的射频信号。为了增强毫米和厘米波通信的信号接收，可使用相控天线阵列和波束转向技术(例如，调整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的操作环境可以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24中的天线30可使用任何合适的天线类型形成。例如，天线30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、狭槽天线结构、平面倒F形天线结构、单极天线结构、偶极天线结构、螺旋天线结构、八木(Yagi-Uda)天线结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线30中的一个或多个可以是背腔式天线。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，一种类型的天线可用于形成非毫米/厘米波收发器电路26的非毫米/厘米波无线链路，而另一种类型的天线可用于以毫米和/或厘米波频率为毫米/厘米波收发器电路28传送射频信号。用于以毫米和厘米波频率传送射频信号的天线30可被布置在一个或多个相控天线阵列中。
可形成于用于以毫米和厘米波频率传送射频信号的相控天线阵列中的天线30的示意图在图4中示出。如图4所示，天线30可耦接到毫米/厘米(MM/CM)波收发器电路28。毫米/厘米波收发器电路28可使用包括射频发射线路32的发射线路路径来耦接到天线30的天线馈电部34。天线馈电部34可包括正天线馈电端子(诸如正天线馈电端子36)并且可包括接地天线馈电端子(诸如接地天线馈电端子38)。射频发射线路32可包括正信号导体，诸如耦接到正天线馈电端子36的信号导体40。射频发射线路32可包括接地导体，诸如耦接到接地天线馈电端子38的接地导体42。
射频发射线路32可包括同轴电缆、通过金属化通孔实现的同轴探针、微带发射线路、带状线发射线路、边缘耦接微带发射线路、边缘耦接带状线发射线路、波导结构、这些的组合等。多种类型的发射线路可用于形成将毫米/厘米波收发器电路28耦接到天线馈电部34的发射线路路径。如果需要，可将滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路、移相器电路、放大器电路和/或其它电路插置在射频发射线路32上。
可将设备10中的射频发射线路集成到陶瓷基板、刚性印刷电路板和/或柔性印刷电路中。在一种合适的布置中，设备10中的射频发射线路可集成在多层层压结构(例如，导电材料(诸如铜)层和介电材料(诸如树脂)在没有介入粘合剂的情况下层压在一起的层)内，该多层层压结构可在多个维度(例如，二维或三维)上折叠或弯曲，并且在弯曲之后维持弯曲或折叠形状(例如，多层层压结构可折叠成特定的三维形状以围绕其它设备部件布线，并且可具有足够刚性以在折叠后维持其形状而无需用加强件或其它结构保持就位)。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)。
图5示出用于处理在毫米和厘米波频率下的射频信号的天线30如何形成在相控天线阵列中。如图5所示，相控天线阵列48(有时在本文中称为阵列48、天线阵列48或天线30的阵列48)可耦接到射频发射线路32。例如，相控天线阵列48中的第一天线30-1可耦接到第一射频发射线路32-1，相控天线阵列48中的第二天线30-2可耦接到第二射频发射线路32-2，相控天线阵列48中的第N天线30-N可耦接到第N射频发射线路32-N等。虽然本文将天线30描述为形成相控天线阵列，但相控天线阵列48中的天线30有时还可称为共同形成单个相控阵天线。
相控天线阵列48中的天线30可布置成任何所需数量的行和列或者任何其它所需图案(例如，天线不必布置成具有行和列的网格图案)。在信号发射操作期间，射频发射线路32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/厘米波收发器电路28(图4)供应到相控天线阵列48以便无线发射。在信号接收操作期间，射频发射线路32可用于将在相控天线阵列48处接收到的信号(例如，来自外部无线设备或已从外部对象反射的所发射信号)传送到毫米/厘米波收发器电路28(图4)。
相控天线阵列48中多个天线30的使用允许通过控制由天线传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5的示例中，天线30各自具有对应射频相位和幅值控制器46(例如，插置在射频发射线路32-1上的第一相位和幅值控制器46-1可控制由天线30-1处理的射频信号的相位和幅值，插置在射频发射线路32-2上的第二相位和幅值控制器46-2可控制由天线30-2处理的射频信号的相位和幅值，插置在射频发射线路32-N上的第N相位和幅值控制器46-N可控制由天线30-N处理的射频信号的相位和幅值等)。
相位和幅值控制器46可各自包括用于调整发射线路32上的射频信号的相位的电路(例如，相移器电路)和/或用于调整发射线路32上的射频信号的幅值的电路(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波束转向电路(例如，使由相控天线阵列48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可调整提供给相控天线阵列48中的每个天线的所发射信号的相对相位和/或幅值，并且可调整由相控天线阵列48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48接收的所接收信号相位的相位检测电路。术语“波束”或“信号波束”在本文中可用于共同地指代由相控天线阵列48在特定方向上发射和接收的无线信号。信号波束可表现出在特定指向方向上以对应指向角度取向(例如，基于来自相控天线阵列中每个天线的信号的组合的构造和破坏性干扰)的峰值增益。术语“发射波束”有时可在本文中用于指代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代从特定方向接收的射频信号。
例如，如果调整相位和幅值控制器46以产生所发射射频信号的第一组相位和/或幅值，则所发射信号将形成如图5的波束B1所示的在点A的方向上取向的发射波束。然而，如果调整相位和幅值控制器46以产生所发射信号的第二组相位和/或幅值，则所发射信号将形成如波束B2所示的在点B的方向上取向的发射波束。类似地，如果调整相位和幅值控制器46以产生第一组相位和/或幅值，则射频信号(例如，接收波束中的射频信号)可从点A的方向来接收，如波束B1所示。如果调整相位和幅值控制器46以产生第二组相位和/或幅值，则射频信号可从点B的方向来接收，如波束B2所示。
可基于从图3的控制电路14接收的对应控制信号44来控制每个相位和幅值控制器46以产生所需相位和/或幅值(例如，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44-1来控制，相位和幅值控制器46-2提供的相位和/或幅值可使用控制信号44-2来控制等)。如果需要，控制电路14可主动地实时调整控制信号44，以随着时间以不同的所需方向控制发射或接收波束。如果需要，相位和幅值控制器46可向控制电路14提供标识所接收信号的相位的信息。
当使用在毫米和厘米波频率下的射频信号来执行空间测距操作时，射频信号在相控天线阵列48和外部对象之间的视距路径线路上被传送。如果外部对象位于图5的点A处，则可调整相位和幅值控制器46以使信号波束朝向点A转向(例如，以使信号波束的指向方向朝向点A转向)。相控天线阵列48可朝向点A发射射频信号并且可接收所发射信号的已从点A处的外部对象反射的所反射版本。然后，控制电路14(图3)可处理所发射和所接收的信号以标识相控天线阵列48和点A处的外部对象之间的距离(范围)。控制电路14可使用关于在发射和接收射频信号的而同时如何使相控天线阵列48转向的信息来精确定位外部对象的空间位置(例如，以标识相控天线阵列48和外部对象之间的距离以及外部对象和相控天线阵列48之间的视距路径指向角两者)。
类似地，如果外部对象位于点B处，则可调整相位和幅值控制器46以使信号波束朝向点B转向(例如，以使信号波束的指向方向朝向点B转向)。相控天线阵列48可朝向点B发射射频信号，并且可接收所发射信号的已从点B处的外部对象反射的所反射版本。这些信号都可进行处理以标识点B处的外部对象的位置。如果需要，控制电路14(图3)可控制相位和幅值控制器46在发射和接收射频信号的同时在不同波束方向上扫描以用于执行空间测距操作。这可允许控制电路14标识并跟踪一个或多个外部对象随时间变化的位置，即使外部对象相对于相控天线阵列48移动也是如此。在图5的示例中，为简单起见，波束转向被示出为在单个自由度上执行(例如，在图5的页面上朝向左侧和右侧)。然而，在实践中，波束可在两个或更多个自由度(例如，在三维上，即进入和离开页面以及向图5的页面上的左侧和右侧)上控制。
图6是示出设备10如何使用在毫米和/或厘米波频率下的射频信号来执行空间测距操作的图示。如图6所示，设备10上的电路(例如，图3的毫米/厘米波收发器电路28)可使用一个或多个相控天线阵列48来发射射频测距信号54。射频测距信号54可通过相控天线阵列48以毫米或厘米波频率发射。射频测距信号54可包括毫米或厘米波频率的脉冲或其它预定信号的序列(例如，串)(例如，基于RADAR协议或其它范围或对象检测协议生成的脉冲)。
然后，设备10可等待接收所发射射频测距信号54的已从设备10附近(例如，在设备10的视距内)的外部对象反射的所反射版本。在图6的示例中，所发射射频测距信号54作为反射信号56从外部物体50反射离开。在使用相控天线阵列48接收到反射信号56时，设备10上的电路(例如，图3的控制电路14)可将所发射的射频测距信号54(例如，所发射信号中的脉冲序列)与所接收的反射信号56(例如，所接收信号中的脉冲序列)进行比较，以标识设备10和外部对象50之间的距离R1。控制电路可基于所发射的射频测距信号54和所接收的反射信号56之间的时间延迟以及信号在空气中的已知传播速度来标识距离R1。脉冲序列可例如允许毫米/厘米波收发器电路28标识任何给定所接收信号是所发射射频测距信号54的所反射版本，而不是在设备10处接收到的一些其它信号(例如，因为脉冲序列对于所反射信号与所发射射频测距信号中的已知脉冲序列将是相同的)。
如果需要，设备10可使用射频测距信号54和反射信号56的已知指向角结合所标识距离(例如，距离R1)来确定外部对象50的二维或三维空间位置(例如，设备10附近的外部对象50的X、Y和/或Z坐标)。可重复这些操作来跟踪外部对象50相对于设备10随时间变化的位置。
如果需要，设备10可以这种方式跟踪多个外部对象相对于设备10的位置。例如，如图6所示，射频测距信号54'和反射信号56'可用于标识设备10和另外的外部对象52之间的距离R2。设备10可使用射频测距信号54'和反射信号56'的已知指向角组合距离R2来确定外部对象52的空间位置。可重复这些操作来跟踪外部对象52随时间变化的位置。
在一个合适的布置中，可使用相控天线阵列48中的第一组天线来发射射频测距信号54和54'，并且可使用相控天线阵列48中的第二组天线来接收反射信号56和56'。在另一个合适的布置中，相同的天线可用于发射射频测距信号和接收所反射信号。在一些情形下，相控天线阵列48仅需要在相对窄的带宽(例如，小于1GHz的带宽)下操作。然而，为了优化空间测距操作，可能希望能够使用相控天线阵列48来支持更大的带宽。
任何所需的天线结构可用于实现相控天线阵列48中的天线。如果不小心，则相控天线阵列48中的天线可表现出不足以执行令人满意的空间测距操作的带宽。在本文中有时作为示例描述的一种合适的布置中，堆叠贴片天线结构可用于实现相控天线阵列48中的天线。堆叠贴片天线结构可允许相控天线阵列48表现出足够宽的带宽以用于优化空间测距操作。可用于相控天线阵列48中的例示性堆叠贴片天线结构在图7中示出。
图7的堆叠贴片天线结构58可用于形成相控天线阵列48(图5和图6)的每个天线30(图3至图5)。如图7所示，堆叠贴片天线结构58可包括与诸如接地层64的接地层分隔开且平行的贴片天线谐振元件60。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。接地层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和接地层64可位于分隔开距离66的单独的平行平面中。贴片元件60和接地层64可由图案化到电介质基板上的导电迹线形成，该电介质基板诸如陶瓷基板、刚性印刷电路板基板或柔性印刷电路板基板(为了清楚起见，未在图7的示例中示出)。
可将贴片元件60的边的长度选择成使得堆叠贴片天线结构58在所需操作频率下谐振。例如，贴片元件60的边可各自具有大约等于由堆叠贴片天线结构58传送的信号的波长(例如，给定围绕贴片元件60的材料的介电特性的有效波长)的一半的长度72。
图7的示例仅是例示性的。贴片元件60可具有正方形形状，其中贴片元件60的所有边具有相同长度或者可具有不同的矩形形状。贴片元件60可形成为具有任何所需数目的直边缘和/或弯曲边缘的其它形状。如果需要，贴片元件60和接地层64可具有不同的形状和相对取向。
堆叠贴片天线结构58可使用耦接到贴片元件36的正天线馈电端子60和耦接到接地层38的接地天线馈电端子64来馈电。射频发射线路(例如，图4的射频发射线路32)可耦接到正天线馈电端子36和接地天线馈电端子38。贴片元件60可包括位于贴片元件60的耦接到正天线馈电端子36的边处的阻抗匹配凹口70(例如，以使贴片元件60的阻抗与射频发射线路的阻抗匹配)。
在图7的示例中，堆叠贴片天线结构58仅使用单偏振来传送射频信号。如果需要，堆叠贴片天线结构58可设置有用于覆盖多个偏振(例如，正交的水平偏振和垂直偏振、圆形偏振、椭圆偏振等)的多个馈电部。
如果不小心，则贴片元件60自身可具有不足以覆盖整个所关注频带(例如，频率大于10GHz的频带)的带宽。例如，在相控天线阵列48(图5和图6)被配置为覆盖介于57GHz和61GHz之间的毫米波频带的情形下，贴片元件60自身可能不具有足以覆盖介于57GHz和61GHz之间的整个频率范围的带宽。为了使天线30(图3至图5)及因此相控天线阵列48(图5和图6)的带宽最大化，堆叠贴片天线结构58可包括用于扩宽天线的带宽的一个或多个寄生天线谐振元件。
如图7所示，带宽扩宽寄生天线谐振元件(诸如寄生天线谐振元件62)可由位于贴片元件60上方的距离68处的导电结构形成。寄生天线谐振元件62在本文中有时可称为寄生谐振元件62、寄生天线元件62、寄生元件62、寄生贴片62、寄生导体62、寄生结构62、寄生件62或贴片62。寄生元件62不直接馈电，而贴片元件60经由正天线馈电端子36和接地天线馈电端子38直接馈电。寄生元件62可产生由贴片元件60生成的电磁场的构建扰动，从而为堆叠贴片天线结构58产生新的谐振(例如，寄生元件62可具有大于或小于贴片元件72的长度60的长度)。这可用于扩宽堆叠贴片天线结构58的总体带宽(例如，以覆盖57GHz至61GHz的整个毫米波频带)。
寄生元件62的至少一些或全部可与贴片元件60重叠。如果需要，寄生元件62可具有十字或“X”形状。为了形成十字形状，寄生元件62可包括通过从正方形或矩形金属贴片的拐角移除导电材料而形成的凹口或狭槽。从寄生元件62移除导电材料以形成十字形状可用于调整贴片元件60的阻抗，使得贴片元件60的阻抗与对应射频发射线路匹配。如果需要，寄生元件106可具有其它形状或取向(例如，矩形形状、正方形形状或者具有直边缘和/或弯曲边缘的其它形状)。
如果需要，图7的堆叠贴片天线结构58可形成在电介质基板(为了清楚起见，未在图7中示出)上。电介质基板可以是例如刚性印刷电路板、柔性印刷电路板、陶瓷基板或其它电介质基板。电介质基板可包括多个堆叠的电介质层(例如，多层印刷电路板基板、诸如多层玻璃纤维填充的环氧树脂、多层陶瓷基板等)。接地层64、贴片元件60和寄生元件62可形成在电介质基板的不同层上。
当以此方式来配置时，堆叠贴片天线结构58可覆盖所关注的相对宽的毫米波通信频带，诸如介于57GHz和61GHz之间的频带。图8是作为相控天线阵列48(图5和图6)中使用堆叠贴片天线结构58(图7)实现的天线30(图3至图5)的频率的函数的天线性能(天线效率)的曲线图。如图8所示，天线可表现出从第一频率(例如，57GHz)至第二频率(例如，61GHz)的相对高的带宽(例如，大于阈值效率TH的天线效率)。在不存在图7的寄生元件62的情况下，天线将表现出低得多的带宽(例如，1GHz或更小)。在存在图7的寄生元件62的情况下，天线可表现出相对高的带宽(例如，大于1GHz、大于2GHz、大于5GHz、介于1GHz和5GHz之间、介于1GHz和7GHz之间等)。以此方式，可使相控天线阵列的带宽最大化以优化用于相对于设备10跟踪一个或多个外部对象(例如，图6的外部对象50和52)的空间测距操作。图8的示例仅是例示性的，并且通常，天线可表现出跨越任何所需的毫米和/或厘米波频率延伸的任何所需形状的天线效率曲线。
图9是示出无线电路24如何使用相控天线阵列48中的不同组的天线来发射和接收射频测距信号(例如，使用多输入和多输出(MIMO)RADAR方案)的图示。如图9所示，无线电路24可包括射频集成电路芯片(RFIC)74。RFIC 74可包括射频部件，诸如毫米/厘米波收发器电路28(图3)以及用于相控天线阵列48的相位和幅值控制器46(图5)。
相控天线阵列48可被配置为使用MIMO RADAR方案来操作。当以此方式来配置时，相控天线阵列48可包括仅用于发射射频信号(在本文中有时称为发射天线30TX)的一组76天线30(图3至图5)和仅用于接收射频信号(在本文中有时称为接收天线30RX)的一组78天线30。发射天线30TX和接收天线30RX可各自使用图7的堆叠贴片天线结构58来实现，以覆盖足够宽的带宽(例如，57GHz至61GHz)。已使用图7的堆叠贴片天线结构58形成的发射天线30TX和接收天线30RX在本文中有时可称为堆叠贴片天线。
每个发射天线30TX可通过相应的射频发射线路32耦接到RFIC 74的对应发射端口80TX。RFIC 74可包括耦接到每个发射端口80TX的对应相位和幅值控制器46(图5)。每个接收天线30RX可在相应的射频发射线路32上耦接到RFIC 74的对应接收端口80RX。RFIC 74可包括耦接到每个接收端口80RX的对应相位和幅值控制器46(图5)。在本文中作为示例描述的一个合适的布置中，组76包括三个发射天线30TX，而组78包括四个接收天线30RX。这仅是例示性的，而如果需要，可使用其它数量的发射天线和接收天线。
集合76中的每个发射天线30TX可与组76中的一个或多个邻近(相邻)发射天线30TX分隔开距离2λ。距离2λ可以是相控天线阵列48的操作波长λ的两倍(例如，其中操作波长λ是从对应自由空间波长由用于形成相控天线阵列48的基板的介电常数修改的有效操作波长)。可将操作波长λ选择成位于由相控天线阵列48覆盖的频带的中心处或者由相控天线阵列48覆盖的频带内的任何其它所需频率(例如，可将操作波长λ选择成与介于57GHz和61GHz之间的任何所需频率相对应)。
组78中的每个接收天线30RX可与组78中的一个或多个邻近接收天线30RX分隔开距离λ/2(例如，相控天线阵列48的操作波长的一半，或者分隔发射天线30TX的距离的四分之一)。以此方式，配置相控天线阵列48可例如允许RFIC 74将由接收天线30RX接收的信号卷积，以产生接收天线的虚拟阵列，该接收天线的虚拟阵列具有比物理存在于相控天线阵列48中的接收天线多的接收天线。这可例如优化给定相控天线阵列48的固定物理尺寸由相控天线阵列48获得的空间分辨率。
无线电路24可执行空间测距操作。例如，RFIC 74可在发射端口80TX和发射天线30TX上发射射频测距信号(例如，图6的射频测距信号54或54')。对应的反射信号(例如，图6的反射信号56或56')可由RFIC 74在接收天线30RX和接收端口80RX上接收。控制电路14(图3)可处理所发射和接收的信号以标识并跟踪一个或多个外部对象(例如，图6的外部对象50和52)相对于设备10的位置。使用图7的堆叠贴片天线结构58形成发射天线30TX和接收天线30RX(例如，将相控天线阵列48配置为以大于1GHz的带宽操作)可例如限制相控天线阵列48的视轴波束的不期望倾斜，因为相应于其中相控天线阵列48具有小于1GHz的带宽的情形频率已改变。
因为图9的发射天线30TX和接收天线30RX均形成于单排相控天线阵列48内，所以由相控天线阵列48处理的信号波束可相对较宽。为了进一步聚焦(窄化)信号波束，相控天线阵列48可包括多个同相发射天线30TX的列和多个同相接收天线30RX的列。图10是示出相控天线阵列48可如何包括多个同相发射天线30TX的列和多个相位接收天线30RX的列的图示。
如图10所示，每个发射天线30TX可位于同相发射天线30TX的对应列84中。类似地，每个接收天线30RX可位于同相接收天线30RX的对应列86中。在图10的示例中，发射天线30TX的每个列84包括四个发射天线30TX，并且接收天线30RX的每个列86包括四个接收天线30RX。这仅是例示性的，并且通常，列86和84可包括任何所需数量的天线。
发射天线30TX的每个列84可通过同一(共享)射频发射线路32耦接到RFIC 74的相同发射端口80TX。类似地，接收天线30RX的每个列86可通过同一(共享)射频发射线路32耦接到RFIC 74的相同接收端口80RX。通过给定发射端口80TX发射的射频测距信号可以相同相位和幅值(例如，因为每个列84中的发射天线30TX共享相同接收端口80RX以及图5的相同相位和幅值控制器46)提供给对应列84中耦接到该发射端口80TX的每个发射天线30TX。每个发射天线30TX可通过射频发射线路32的对应区段84与同一列82中的一个或两个邻近发射天线30TX分隔开。区段82可具有被选择成使得提供给给定列84的射频测距信号在该列84中的每个发射天线30TX的位置处为同相的长度。例如，区段82可各自具有大约等于λ/2的长度。
类似地，每个接收天线30RX可通过射频发射线路32的对应区段82与同一列86中的一个或两个邻近接收天线30RX分隔开。区段82可具有被选择成使得所反射信号(例如，图6的反射信号56或56')从给定列86提供到与该列86中的每个接收天线30RX同相的对应接收端口80RX的长度。例如，相控天线阵列48的组78中的区段82可各自具有大约等于λ/2的长度。通过以这种方式将发射天线30TX和接收天线30RX分布在相控天线阵列48的多个行上，由相控天线阵列48处理的信号波束可比相控天线阵列48仅包括单行天线的情形下更聚焦(窄)。
根据一个实施方案，提供一了种装置，包括：射频集成电路，该射频集成电路具有发射端口和接收端口；相控天线阵列，该相控天线阵列包括第一组堆叠贴片天线，该第一组堆叠贴片天线耦接到该发射端口，该射频集成电路被配置为使用该发射端口和该第一组堆叠贴片天线来发射毫米波信号，和第二组堆叠贴片天线，该第二组堆叠贴片天线耦接到该接收端口，该射频集成电路被配置为使用该接收端口和该第二组堆叠贴片天线来接收毫米波信号；和控制电路，该控制电路被配置为基于所发射和所接收的毫米波信号来执行空间测距操作。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线包括接地层，贴片元件，该贴片元件与该接地层重叠，第一天线馈电端子，该第一天线馈电端子耦接到该贴片元件，第二天线馈电端子，该第二天线馈电端子耦接到该接地层以及寄生元件，该寄生元件与该贴片元件重叠。
根据另一个实施方案，该贴片元件包括阻抗匹配凹口。
根据另一个实施方案，该寄生元件包括矩形金属贴片。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线嵌入电介质基板中。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线被配置为覆盖大于1GHz的带宽。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线被配置为以57GHz至61GHz的频带辐射。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线和该第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线位于该相控天线阵列的单行中。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线包括多个同相堆叠贴片天线的第一组列，并且该第二组堆叠贴片天线包括多个同相堆叠贴片天线的第二组列。
根据另一个实施方案，射频集成电路包括耦接到该第一组列和该第二组列中的每一列的相应的相位和幅值控制器。
根据另一个实施方案，所接收的毫米波信号包括已从外部对象反射的所发射的毫米波信号的反射版本，该控制电路被配置为基于所发射和所接收的毫米波信号来跟踪该外部对象的位置。
根据另一个实施方案，该第一组中的每个堆叠贴片天线与该第一组中的至少一个其它堆叠贴片天线分隔开达该相控天线阵列的有效操作波长的两倍，并且该第二组中的每个堆叠贴片天线与该第二组中的至少一个其它堆叠贴片天线分隔开达该相控天线阵列的该有效操作波长的一半。
根据另一个实施方案，该第一组堆叠贴片天线包括三个堆叠贴片天线，并且该第二组堆叠贴片天线包括四个堆叠贴片天线。
根据一个实施方案，提供一种电子设备，该电子设备包括：集成电路芯片，该集成电路芯片具有发射端口和接收端口；相控天线阵列，该相控天线阵列包括耦接到这该发射端口的发射天线，该发射天线和该发射端口被配置为使用大于1GHz的带宽和耦接到该接收端口的接收天线来发射毫米波测距信号，该接收天线和该接收端口被配置为使用大于1GHz的带宽和控制电路来接收反射的毫米波测距信号，该控制电路被配置为基于所发射的毫米波测距信号和所接收的所反射的毫米波测距信号来执行空间测距操作。
根据另一个实施方案，该带宽大于2GHz。
根据另一个实施方案，该发射天线和该发射端口被配置为以包括从57GHz至61GHz的频率的频带发射该毫米波测距信号。
根据另一个实施方案，该发射天线各自包括堆叠贴片天线结构。
根据另一个实施方案，该接收天线各自包括附加的堆叠贴片天线结构。
根据一个实施方案，提供一种电子设备，该电子设备包括：相控天线阵列，该相控天线阵列具有被配置为以大于10GHz的频率发射射频测距信号的第一组天线和被配置为接收所发射射频测距信号的所反射版本的第二组天线，该第一组天线和该第二组天线中的每个天线包括接地层、与该接地层重叠的贴片天线谐振元件以及与该贴片天线谐振元件重叠的寄生贴片；和控制电路，该控制电路耦接到该相控天线阵列，该控制电路被配置为基于由该第一组天线发射的该射频测距信号和该所发射射频测距信号的由该第二组天线接收的所反射版本来标识该装置与外部对象之间的距离。
根据另一个实施方案，该第一组天线和该第二组天线中的每个天线被配置为覆盖大于1GHz的带宽，该第一组中的每个天线与该第一组中的至少一个其它天线分隔开达对应于该频率的有效操作波长的两倍，并且该第二组中的每个天线与该第二组中的至少一个其它天线分隔开达该有效操作波长的一半。
前述仅为例示性的，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)

1.一种装置，包括：
射频集成电路，所述射频集成电路具有发射端口和接收端口；
相控天线阵列，所述相控天线阵列包括：
第一组堆叠贴片天线，所述第一组堆叠贴片天线耦接到所述发射端口，其中所述射频集成电路被配置为使用所述发射端口和所述第一组堆叠贴片天线来发射毫米波信号，和
第二组堆叠贴片天线，所述第二组堆叠贴片天线耦接到所述接收端口，其中所述射频集成电路被配置为使用所述接收端口和所述第二组堆叠贴片天线来接收毫米波信号；和
控制电路，所述控制电路被配置为基于所发射和所接收的毫米波信号来执行空间测距操作。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线和所述第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线包括：
接地层；
贴片元件，所述贴片元件与所述接地层重叠；
第一天线馈电端子，所述第一天线馈电端子耦接到所述贴片元件；
第二天线馈电端子，所述第二天线馈电端子耦接到所述接地层；和
寄生元件，所述寄生元件与所述贴片元件重叠。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述贴片元件包括阻抗匹配凹口。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述寄生元件包括矩形金属贴片。
5.根据权利要求4所述的装置，所述第一组堆叠贴片天线和所述第二组堆叠贴片天线嵌入电介质基板中。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线和所述第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线被配置为覆盖大于1GHz的带宽。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线和所述第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线被配置为以57GHz至61GHz的频带辐射。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线和所述第二组堆叠贴片天线中的每个堆叠贴片天线位于所述相控天线阵列的单行中。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线包括多个同相堆叠贴片天线的第一组列，并且其中所述第二组堆叠贴片天线包括多个同相堆叠贴片天线的第二组列。
10.根据权利要求9所述的装置，其中射频集成电路包括耦接到所述第一组列和所述第二组列中的每一列的相应的相位和幅值控制器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所接收的毫米波信号包括已从外部对象反射的所发射的毫米波信号的反射版本，所述控制电路被配置为基于所发射和所接收的毫米波信号来跟踪所述外部对象的位置。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组中的每个堆叠贴片天线与所述第一组中的至少一个其它堆叠贴片天线分隔开达所述相控天线阵列的有效操作波长的两倍，并且所述第二组中的每个堆叠贴片天线与所述第二组中的至少一个其它堆叠贴片天线分隔开达所述相控天线阵列的所述有效操作波长的一半。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一组堆叠贴片天线包括三个堆叠贴片天线，并且所述第二组堆叠贴片天线包括四个堆叠贴片天线。
14.一种电子设备，所述电子设备包括：
集成电路芯片，所述集成电路芯片具有发射端口和接收端口；
相控天线阵列，其中所述相控天线阵列包括：
发射天线，所述发射天线耦接到所述发射端口，其中所述发射天线和所述发射端口被配置为使用大于1GHz的带宽来发射毫米波测距信号，和
接收天线，所述接收天线耦接到所述接收端口，其中所述接收天线和所述接收端口被配置为使用大于1GHz的带宽来接收反射的毫米波测距信号；和
控制电路，其中所述控制电路被配置为基于所发射的毫米波测距信号和所接收的反射的毫米波测距信号来执行空间测距操作。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述带宽大于2GHz。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述发射天线和所述发射端口被配置为以包括从57GHz至61GHz的频率的频带发射所述毫米波测距信号。
17.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述发射天线各自包括堆叠贴片天线结构。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述接收天线各自包括附加的堆叠贴片天线结构。
19.一种电子设备，所述电子设备包括：
相控天线阵列，所述相控天线阵列具有被配置为以大于10GHz的频率发射射频测距信号的第一组天线和被配置为接收所发射射频测距信号的反射版本的第二组天线，其中所述第一组天线和所述第二组天线中的每个天线包括接地层、与所述接地层重叠的贴片天线谐振元件以及与所述贴片天线谐振元件重叠的寄生贴片；和
控制电路，所述控制电路耦接到所述相控天线阵列，其中所述控制电路被配置为基于由所述第一组天线发射的射频测距信号和由所述第二组天线接收的所发射的射频测距信号的所反射版本来标识所述装置和外部对象之间的距离。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一组天线和所述第二组天线中的每个天线被配置为覆盖大于1GHz的带宽，所述第一组中的每个天线与所述第一组中的至少一个其它天线分隔开达对应于所述频率的有效操作波长的两倍，并且所述第二组中的每个天线与所述第二组中的至少一个其它天线分隔开达所述有效操作波长的一半。
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