CN111725622A - 天线设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种天线设备，所述天线设备可包括：馈电线；接地平面，围绕所述馈电线的一部分设置；馈电过孔，电连接到所述馈电线；第一端射天线图案，设置在所述接地平面的前面以与所述接地平面间隔开，并且电连接到所述馈电过孔；第二端射天线图案，电连接到所述馈电线并且比所述第一端射天线图案向前更远地设置；以及第三端射天线图案，电连接到所述馈电过孔，并且以所述第三端射天线图案的一部分与所述第二端射天线图案重叠这样的方式设置在所述第一端射天线图案的前面。

Description

天线设备
本申请要求于2019年3月21日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0032468号韩国专利申请以及于2019年6月11日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0068925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被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种天线设备。
背景技术
移动通信的数据流量每年都在快速增长。正在进行技术开发，以支持无线网络中的实时数据流量的这种飞跃。例如，基于物联网(IoT)的数据、与增强现实(AR)、虚拟现实(VR)以及社交网络服务(SNS)结合的实况VR/AR、自主导航、同步视窗(用于使用超小型相机传输用户视角的实时图像)等的内容的应用需要支持大量数据的交换的通信(例如，第五代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
因此，已经研究了包括5G通信的毫米波(mmWave)通信，并且已经进行对天线设备进行商业化/标准化的研究以顺利地实现这种毫米波(mmWave)通信。
例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等的高频带中的射频(RF)信号在传输过程中容易被吸收，并且导致信号损耗。因此，通信的质量可能急剧劣化。因此，用于高频带中的通信的天线需要与现有技术的天线技术不同的技术方法，并且可能需要特别的技术开发(诸如，针对单独的功率放大器等的技术开发)，以确保天线增益、将天线和射频集成电路(RFIC)集成并且确定有效全向辐射功率(EIRP)等。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的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。
在一个总的方面，一种天线设备包括：馈电线；接地平面，围绕所述馈电线的一部分设置；馈电过孔，电连接到所述馈电线；第一端射天线图案，设置在所述接地平面的前面以与所述接地平面间隔开，并且电连接到所述馈电过孔；第二端射天线图案，电连接到所述馈电线并且比所述第一端射天线图案向前更远地设置；以及第三端射天线图案，电连接到所述馈电过孔，并且以所述第三端射天线图案的一部分与所述第二端射天线图案重叠这样的方式设置在所述第一端射天线图案的前面。
所述第二端射天线图案可以是开放型图案。所述第三端射天线图案可以是封闭型图案。
所述第二端射天线图案可具有相对于所述天线设备的向前方向对角地弯曲的形状。
所述第三端射天线图案的一部分可具有弧形形状。
所述第三端射天线图案可包括：弧形图案，均具有弧形形状；以及连接图案，将所述弧形图案彼此电连接。
所述弧形图案的中心处的所述弧形图案之间的间隔距离可大于所述弧形图案的端部处的所述弧形图案之间的间隔距离。
所述弧形图案中的每个的宽度可小于所述第二端射天线图案的宽度。
所述连接图案中的每个的宽度可小于所述馈电线的宽度。
所述第二端射天线图案的宽度可大于所述第一端射天线图案的宽度。
所述第一端射天线图案的一部分可具有相对于所述天线设备的向后方向倾斜地延伸的形状。
所述第一端射天线图案可包括：第一偶极图案，电连接到所述馈电过孔；以及第二偶极图案，电连接到所述馈电过孔，并且具有相对于所述第一偶极图案倾斜地向后延伸的形状。
所述接地平面可包括凹入区域，所述第二偶极图案的一部分位于所述凹入区域中。
在另一总的方面，一种天线设备包括：馈电线；接地平面，围绕所述馈电线的一部分设置；馈电过孔，电连接到所述馈电线；第一端射天线图案，设置在所述接地平面的前面以与所述接地平面间隔开，并且电连接到所述馈电过孔；以及第二端射天线图案，电连接到所述馈电线并且比所述第一端射天线图案向前更远地设置，其中，所述第一端射天线图案包括第一偶极图案和第二偶极图案，所述第二偶极图案相对于所述第一偶极图案倾斜地向后延伸，并且其中，所述第二端射天线图案的一部分具有相对于所述第一偶极图案倾斜地向前延伸的形状。
所述第二端射天线图案可具有从所述馈电线中的位于所述第一偶极图案和所述第二偶极图案前面的点延伸并且相对于所述天线设备的向前方向对角地弯曲的形状。
所述第一偶极图案和所述第二偶极图案可从所述第一偶极图案与所述第二偶极图案彼此重叠的点相对于彼此沿不同的方向延伸。所述接地平面可包括凹入区域，所述第二偶极图案的一部分位于所述凹入区域中。
所述第一偶极图案和所述第二偶极图案中的每个的宽度可小于所述第二端射天线图案的宽度。
在另一总的方面，一种天线设备包括：接地平面；馈电线，从所述接地平面向前延伸；馈电过孔，电连接到所述馈电线；弯曲偶极天线图案，向前与所述接地平面间隔开并且电连接到所述馈电过孔，所述弯曲偶极天线图案包括弯曲臂，所述弯曲臂均具有固定端和自由端，所述固定端连接到所述馈电线，所述自由端在所述固定端外侧向前且横向地设置；以及环形偶极天线图案，电连接到所述馈电过孔，并且在所述弯曲偶极天线图案上方的区域中与所述弯曲偶极天线图案重叠。
所述弯曲臂中的每个可包括：第一部分，在所述固定端处连接到所述馈电线，并且垂直于所述馈电线横向地延伸；以及第二部分，从所述第一部分向前对角地延伸并且在所述自由端处终止。
所述环形偶极天线图案可包括弧形形状图案和连接图案，所述连接图案将所述弧形形状图案彼此连接。
所述弧形形状图案中的每个的宽度可小于所述弯曲偶极天线图案的宽度。所述连接图案中的每个的宽度可小于所述馈电线的宽度。
通过以下具体实施方式、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1A和图1B是示出根据示例的天线设备的透视图。
图1C是图1A和图1B的根据示例的天线设备的侧视图。
图1D是图1A和图1B的根据示例的天线设备的平面图。
图2A和图2B是示出根据示例的天线设备的布置的平面图。
图3A至图3F是示出根据示例的天线设备的各种第三端射天线图案的平面图。
图4A至图4C是示出根据示例的天线设备的各种结构的平面图。
图5A至图5D是在XY平面内顺序地示出根据示例的天线设备的连接构件的接地平面的平面图。
图6A和图6B是示出可被包括在图1A至图5D中示出的根据示例的天线设备中的连接构件的下部结构的示图。
图7A和图7B是根据示例的示出电子装置中的天线设备的布置的平面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明及方便起见，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在此描述的方法、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，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可对在此描述的操作的顺序做出在如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域内已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的很多可行方式中的一些可行方式。
在此，应注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。
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”另一元件或“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，或者可存在介于它们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，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。
尽管可在此使用诸如“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限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、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被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件将相对于所述另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位而包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各个示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或增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，附图中示出的形状可发生改变。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
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，虽然在此描述的示例具有多种构造，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造也是可行的。
在以下描述中讨论的示例提供一种天线设备，该天线设备能够改善天线性能或者能够在提供处于多个不同频带中的发送单元/接收单元的同时易于被小型化。
图1A和图1B是示出根据示例的天线设备100的透视图。图1C是根据示例的天线设备100的侧视图。图1D是根据示例的天线设备100的平面图。
参照图1A、图1B、图1C和图1D，天线设备100包括第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a，以提供不同频带中的发射单元/接收单元。第一端射天线图案120a可包括第一偶极图案121a和第二偶极图案122a中的任意一个或两个。
第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a电连接到馈电线110a的一端，可从馈电线110a接收射频(RF)信号，并且可在向前方向上(例如，在Y方向上)发送接收到的信号或者可将从天线设备100的前面接收的RF信号提供到馈电线110a。
馈电线110a可电连接到连接构件200a中的第一布线过孔231a，并且第一布线过孔231a可电连接到设置在其下侧上(例如，在Z方向上)的集成电路(IC)。IC可通过第一布线过孔231a和馈电线110a向第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a提供RF信号或者从第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a接收RF信号。
馈电线110a可具有共用第一频带(例如，28GHz)中的第一RF信号的传输路径与第二频带(例如，39GHz)中的第二RF信号的传输路径的结构。因此，由于馈电线110a的数量可减少，因此可减小连接构件200a中被RF信号发送路径占用的尺寸，并且可减小天线设备100的总体尺寸。
例如，馈电线110a可包括第一馈电线和第二馈电线。第一馈电线和第二馈电线可分别电连接到第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的一个极子和另一个极子。
第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a分别相对于第一频带和/或第二频带谐振，以集中地接收与第一RF信号和第二RF信号相对应的能量。
由于连接构件200a可反射由第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a辐射的第一RF信号和第二RF信号中的朝向连接构件200a辐射的第一RF信号和第二RF信号，因此第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的辐射图案可向前(例如，在Y方向上)集中。因此，可改善第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的增益。
第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的谐振可基于谐振频率以及第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的外围结构而产生，所述谐振频率取决于与第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a对应的电感和电容的组合。
第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a中的每个可具有基于依据本征要素(例如，绝缘层的形状、尺寸、厚度、间隔距离或介电常数等)的本征谐振频率以及由于与相邻的图案和/或过孔的电磁耦合的非本征谐振频率的带宽。
第一偶极图案121a和第二偶极图案122a比第二端射天线图案123a小，并且因此可具有比基于第二端射天线图案123a的本征要素的电感和/或电容小的电感和/或电容，从而主要相对于第一RF信号和第二RF信号中的具有相对短波长的第二RF信号谐振。
第二端射天线图案123a可主要相对于第一RF信号谐振，并且还可影响第一偶极图案121a的第一RF信号谐振。
连接构件200a可反射第一RF信号和第二RF信号。相对于从第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a在向前方向上(例如，在Y方向上)被引导的第一RF信号和第二RF信号，由连接构件200a反射的第一RF信号和第二RF信号可用作相长干涉和/或相消干涉。
在该示例中，当第一端射天线图案120a以及第二端射天线图案123a与连接构件200a之间的距离等于或大于特定距离(例如，RF信号的波长的1/4倍)时，第一RF信号和第二RF信号的总干涉中的相长干涉的比例可增大。
由于第二端射天线图案123a比第一偶极图案121a和第二偶极图案122a大，因此第二端射天线图案123a与连接构件200a之间的距离可大于第一偶极图案121a以及第二偶极图案122a与连接构件200a之间的距离。因此，第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a中的每个的相长干涉的比例可增大，并且第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a中的每个的增益可提高。
第一端射天线图案120a的至少一部分可具有相对于其向后方向对角地延伸的形状。例如，第二偶极图案122a可具有相对于第一偶极图案121a倾斜地向后延伸的形状。
因此，第二偶极图案122a的第四谐振频率可高于第一偶极图案121a的第三谐振频率，并且第一偶极图案121a和第二偶极图案122a的辐射图案可被形成为相对于相互辐射图案增大相长干涉的比重。
因此，可增强第一偶极图案121a和第二偶极图案122a相对于彼此的电磁互补性，并且第一端射天线图案120a可具有根据第三谐振频率和第四谐振频率的组合的相对宽的带宽。
馈电过孔111a可将第一端射天线图案120a和馈电线110a彼此电连接。例如，第一端射天线图案120a可通过馈电过孔111a设置在馈电线110a的下方。
可通过在馈电过孔111a中的Z方向路径提供将第一端射天线图案120a的第二RF信号的Z方向矢量分量加到第二RF信号。因此，第一端射天线图案120a的辐射图案可从向前方向(例如，Y方向)向Z方向倾斜。
另外，第二端射天线图案123a可由于馈电过孔111a而位于与第一端射天线图案120a不同的高度上。
因此，当使辐射图案向前(例如，在Y方向上)集中时，第一端射天线图案120a可不被第二端射天线图案123a阻挡，并且因此可抑制与第二RF信号对应的增益的劣化。
参照图1A、图1B、图1C和图1D，天线设备100还可包括第三端射天线图案124。第三端射天线图案124可电连接到馈电过孔111a。
例如，第三端射天线图案124的一端和另一端可分别电连接到馈电过孔111a的第一馈电线和第二馈电线。例如，第三端射天线图案124可以是与第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的开放型图案不同的封闭型图案。也就是说，第三端射天线图案124可以是环形偶极天线图案。由于第一端射天线图案120a和第二端射天线图案123a的开放结构与第三端射天线图案124的封闭结构的重叠结构增大电磁耦合的集中度，因此可提高第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的电磁耦合集中度，并且可提高第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的第二RF信号的增益。
第三端射天线图案124可电连接到馈电线110a和/或馈电过孔111a，并且因此可具有固有谐振频率。例如，当固有谐振频率对应于第一RF信号和/或第二RF信号的频率时，可形成针对第一RF信号和/或第二RF信号的辐射图案。
第三端射天线图案124的本征要素可被设计为具有与第二端射天线图案123a的第一谐振频率相邻的第二谐振频率。
因此，第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124可通过第一谐振频率和第二谐振频率的组合而具有相对宽的带宽。第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124还可被设计为具有根据第一谐振频率和第二谐振频率的窄带设计的相对高的增益。
第三端射天线图案124可由于馈电过孔111a而位于与第二端射天线图案123a不同的高度处。
第三端射天线图案124的至少一部分可被设置为在竖直方向(例如，Z方向)上与第二端射天线图案123a重叠。
因此，第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的辐射图案可分别被形成为相对于第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的辐射图案增大相长干涉的比重。例如，可增强第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124相对于彼此的电磁互补性。
第三端射天线图案124的一端和另一端可在馈电过孔111a上集中。在这种情况下，第三端射天线图案124可具有沿与第一偶极图案121a和第二偶极图案122a不同的方向延伸的形状。
因此，可抑制第三端射天线图案124在向前方向上(例如，在Y方向上)电磁阻挡第一偶极图案121a和第二偶极图案122a的现象。因此，可提高天线设备100的频带的总体增益。
第三端射天线图案124的至少一部分可具有弧形形式。因此，第三端射天线图案124可在减小对第一偶极图案121a和第二偶极图案122a的增益的影响的同时改善第二端射天线图案123a的电磁互补性。
换句话说，第三端射天线图案124的弧形可用作与第一RF信号对应的表面电流流过的电磁平面。电磁平面可起到使其中表面电流在第二端射天线中流动的区域扩大的作用。因此，可显著提高根据示例的天线设备的第一RF信号的增益。
由于第三端射天线图案124与第二端射天线图案123a重叠，因此天线设备100的尺寸最低程度地因第三端射天线图案124而增大。因此，与现有技术相比较，天线设备100可具有改善的天线性能(例如，增益、带宽或方向性)而基本不增大天线尺寸。
例如，第三端射天线图案124可包括具有弧形形状的弧形图案124a、124b、124c和124d，并且可包括将弧形图案124a、124b、124c和124d彼此电连接的连接图案114a、114b、114c、114d和114e。
例如，当RF信号的频率高时，弧形图案124a、124b、124c和124d、连接图案114a、114b、114c、114d和114e以及它们之间的间隙的总体结构可用作电磁平面。
因此，第二端射天线图案123a与第三端射天线图案124之间的电磁耦合范围的宽度可大于弧形图案124a、124b、124c和124d的总宽度。因此，与装置尺寸相比，第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的第一RF信号的增益可进一步提高。
例如，弧形图案124a、124b、124c和124d中的每个的宽度可小于第二端射天线图案123a的宽度。因此，可进一步增大由于第二端射天线图案123a与第三端射天线图案124的重叠而导致的每单位面积的耦合集中度，并且可通过电磁耦合进一步提高第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的增益。
例如，连接图案114a、114b、114c、114d和114e中的每个的宽度可小于馈电线110a的宽度。因此，第二端射天线图案123a与第三端射天线图案124之间的表面电流比可以是合适的，并且因此，可通过电磁耦合进一步提高第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的增益。
例如，弧形图案124a、124b、124c和124d的中心(例如，相对于X方向的中心)处弧形图案124a、124b、124c和124d之间的距离(例如，弧形图案124a、124b、124c和124d中相邻的弧形图案之间的距离)可大于弧形图案124a、124b、124c和124d的端部处弧形图案124a、124b、124c和124d之间的距离(例如，弧形图案124a、124b、124c和124d中相邻的弧形图案之间的距离)。因此，第三端射天线图案124具有总体上进一步向前(例如，在Y方向上)突出的结构，并且第三端射天线图案124的辐射图案可因此进一步集中在向前方向上，并且第三端射天线图案124的增益可进一步提高。
第二端射天线图案123a可具有在第二端射天线图案123a的中心部分处在X方向上延伸的同时在向前倾斜方向上弯曲的形状。例如，第二端射天线图案123a可包括弯曲臂，弯曲臂均具有连接到馈电线110a的固定端和在固定端外侧向前且横向地设置的自由端。更具体地，例如，弯曲臂中的每个可包括：第一部分，在固定端处连接到馈电线110a，并且垂直于馈电线110a横向地延伸；以及第二部分，从第一部分向前对角地延伸并且在自由端处终止。因此，第二端射天线图案123a的辐射图案可具有向前(例如，在Y方向上)集中的开放突出结构。开放突出结构可与第三端射天线图案124的封闭突出结构具有相对高的电磁互补性。因此，第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124可具有第一RF信号的相对较高的增益。
另外，第二端射天线图案123a的宽度可大于第一端射天线图案120a的宽度。因此，从馈电线110a发送的第一RF信号可被更多地引到第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124，并且因此，可进一步改善第一RF信号与第二RF信号之间的电磁隔离。
参照图1A至图1D，连接构件200a可具有其中接地平面201a、202a、203a、204a、205a和206a堆叠的结构。接地平面201a、202a、203a、204a、205a和206a的数量不受特别限制。
接地平面201a、202a、203a、204a、205a和206a中的至少一个围绕馈电线110a的一部分并且可被设置到第一端射天线图案120a、第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的后面。
例如，接地平面201a、202a、203a、204a、205a和206a可具有突出区域P4和凹入区域C1、C2、C3和C4。
第一端射天线图案120a的第二偶极图案122a的一部分可位于凹入区域C1、C2、C3和C4中。
例如，第一端射天线图案120a的第一偶极图案121a相对于第二端射天线图案123a和第三端射天线图案124的结构具有自适应形式，并且第二偶极图案122a相对于接地平面201a、202a、203a、204a、205a和206a中的至少一个的结构可具有自适应形式。
例如，第一端射天线图案120a改善第一RF信号和第二RF信号之间的电磁隔离，并且提高第二RF信号的反射效率以进一步提高第二RF信号的增益。
图2A和图2B是示出根据示例的天线设备101e、102e、103e和104e的布置的平面图。
参照图2A和图2B，根据示例的天线设备101e、102e、103e和104e可被布置在X方向上，并且可分别使辐射图案在Y方向上集中。天线设备101e、102e、103e和104e均可具有与上面针对图1A至图1D描述的天线设备100的特征和构造相同的特征和构造。
贴片天线图案1110a可被布置在Y方向上，同时被设置在连接构件200a的上方(例如，在Z方向上)，并且贴片天线图案1110a的辐射图案可在Z方向上集中。例如，上耦合图案1115a可被设置在贴片天线图案1110a的上方以彼此间隔开。
连接构件200a可包括屏蔽过孔245a。
图3A至图3F是示出根据示例的天线设备的各种第三端射天线图案的平面图。
参照图3A，第三端射天线图案124-1可包括一个弧形图案124a以及两个连接图案114a和114e。
参照图3B，第三端射天线图案124-2可包括两个弧形图案124a和124b以及两个连接图案114a和114e。
参照图3C，第三端射天线图案124-3可包括三个弧形图案124a、124b和124c以及两个连接图案114a和114e。
参照图3D，第三端射天线图案124-4可包括四个弧形图案124a、124b、124c和124d以及两个连接图案114a和114e。
参照图3E，第三端射天线图案124-5可包括四个弧形图案124a、124b、124c和124d以及三个连接图案114a、114c和114e。
参照图3F，第三端射天线图案124-6可包括四个弧形图案124a、124b、124c和124d以及五个连接图案114a、114b、114c、114d和114e。
第三端射天线图案的弧形图案124a、124b、124c和124d以及连接图案114a、114b、114c、114d和114e的结构对与第一RF信号对应的第一频带(例如，24GHz至30GHz的频带)的带宽和/或增益的影响可大于其对与第二RF信号对应的第二频带(例如，38GHz至42GHz的频带)的带宽和/或增益的影响。
图4A至图4C是示出根据示例的天线设备的各种结构的平面图。
参照图4A，天线设备100-1包括第一偶极图案121a和第二偶极图案122a以及第二端射天线图案123a，但可不包括第三端射天线图案。因此，天线设备100-1可在改善第一RF信号与第二RF信号之间的电磁隔离的同时进一步提高第二RF信号的增益。
参照图4B，天线设备100-2包括第一偶极图案121a和第二偶极图案122a以及第三端射天线图案124，但可不包括第二端射天线图案。
例如，第三端射天线图案124的至少一部分可具有相对于第一偶极图案121a向前对角地延伸的形状。因此，天线设备100-2可在改善第一RF信号与第二RF信号之间的电磁隔离的同时进一步提高第二RF信号的增益。
参照图4C，连接构件200b可具有不包括突出区域和凹入区域的形状，并且在这种情况下，可省略第二偶极图案122a。例如，第一端射天线图案可根据设计而仅包括第一偶极图案121a和第二偶极图案122a中的一者。
图5A至图5D是根据示例的在XY平面内顺序地示出天线设备的连接构件的接地平面的平面图。
图5D仅示出了上面描述的第一端射天线图案、第二端射天线图案和第三端射天线图案中的第一端射天线图案120a。为了简明和提高附图中示出的特征的清楚性，图5A至图5D中未示出上面描述的第二端射天线图案和第三端射天线图案。
参照图5A，第一接地平面224a可设置在贴片天线图案1110a的下方，可具有供第二馈电过孔1120a穿过的通孔，并且可包括第一突出区域P4。
贴片天线图案1110a可在Z方向上远程地发送和/或接收RF信号。因此，天线设备执行通过贴片天线图案1110a的RF信号的竖直发送/接收以及通过偶极天线图案的RF信号的水平发送/接收，从而在所有方向上远程地发送和接收RF信号。
参照图5B，第二接地平面225a可被设置为分别围绕将馈电线110a和第一布线过孔231a电连接的第一布线212a以及将第二馈电过孔1120a和第二布线过孔232a电连接的第二布线214a，并且可连接到第五阻挡图案135a。
屏蔽过孔245a可沿台阶形腔CS的前边界线布置并且将第二接地平面225a和第三接地平面222a彼此电连接。
参照图5C，第三接地平面222a可包括供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的通孔，并且可连接到第二阻挡图案132a。屏蔽过孔245a可沿台阶形腔CS的前边界线布置并且可将第三接地平面222a与第四接地平面221a彼此电连接。过孔图案112a可电连接到偶极天线图案(第一端射天线图案)120a(图5D)。
参照图5D，第四接地平面221a可具有在第一端射天线图案120a的后方凹入两次或更多次的形状，第四接地平面221a可包括供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的通孔，并且可连接到第一阻挡图案131a。屏蔽过孔245a可沿台阶形腔CS的前边界线布置。第一端射天线图案120a可设置在台阶形腔CS的前方(例如，在X方向上)。
图6A和图6B是示出可被包括在图1A至图5D中示出的天线设备中的连接构件200的下部结构的示图。
参照图6A，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、无源组件350和子基板410中的至少一部分。
连接构件200可具有与上面参照图1A至图5D描述的连接构件的结构类似的结构。
IC 310与上面描述的IC相同，并且可设置在连接构件200的下方。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的接地平面以接地。例如，IC 310可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和功率产生中的至少一部分以产生转换后的信号。
粘合构件320可将IC 310与连接构件200彼此结合。
电连接结构330可将IC 310与连接构件200彼此电连接。例如，电连接结构330可具有诸如焊料球、引脚、焊盘或焊垫的结构。电连接结构330可具有比连接构件200的布线和接地平面的熔点低的熔点，并且因此可利用应用相对低的熔点的工艺形成为将IC 310与连接构件200彼此电连接。
包封剂340可密封IC 310的至少一部分，并且可改善IC 310的散热性能和冲击保护性能。例如，包封剂340可被实现为感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、环氧模塑料(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的布线和/或接地平面。
子基板410可设置在连接构件200的下侧上，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信号发送到IC 310或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将信号发送到外部。在该示例中，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz或60GHz)大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，通过可被包括在连接构件200的IC接地平面内的布线，子基板410可将IF信号或基带信号发送到IC 310或者可从IC 310接收信号。由于连接构件200的第一接地平面设置在IC接地平面和布线之间，因此IF信号或基带信号以及RF信号可在天线模块中彼此电隔离。
参照图6B，天线设备可包括屏蔽构件360、连接器420和片式天线430中的至少一部分。
屏蔽构件360可设置在连接构件200的下方以与连接构件200一起限制IC 310。例如，屏蔽构件360可被设置为一起覆盖(例如，共形地屏蔽)IC 310和无源组件350或者分别覆盖(例如，分隔屏蔽)IC 310和无源组件350。例如，屏蔽构件360可具有其中一个表面敞开的六面体的形式，并且可具有通过与连接构件200结合而具有六面体形状的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电性的材料(诸如，铜)形成，以具有相对短的集肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地平面。因此，屏蔽构件360可减小可影响IC 310和无源组件350的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆或柔性PCB)的连接结构，并且可电连接到连接构件200的IC接地平面。连接器420可执行与上面描述的子基板410的作用类似的作用。例如，连接器420可从电缆接收IF信号、基带信号和/或电力，或者可将IF信号和/或基带信号提供到电缆。
片式天线430可通过辅助天线设备而发送或接收RF信号。例如，片式天线430可包括：介电块，具有比绝缘层的介电常数大的介电常数；以及电极，设置在介电块的两个表面上。电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，并且电极中的另一个可电连接到连接构件200的接地平面。
图7A和图7B是示出根据示例的电子装置中的天线设备的布置的平面图。
参照图7A，包括天线设备100g、贴片天线图案1110g和介电层1140g的天线模块可设置在电子装置700g的组板600g上以与电子装置700g的横向边界相邻。
电子装置700g可以是智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板PC、膝上型计算机、上网本、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于前述示例。
还可在组板600g上设置通信模块610g和基带电路620g。天线模块可通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。
通信模块610g可包括下列项中的至少一部分：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))、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；以及逻辑芯片，诸如，模拟-数字转换器(ADC)、专用集成电路(ASIC)等。
基带电路620g可执行模拟数字转换、针对模拟信号的放大、滤波和频率转换，以产生基础信号。从基带电路620g输入/输出的基础信号可经由电缆传输到天线模块。
例如，基础信号可通过电连接结构、芯过孔和布线传输到IC。IC可将基础信号转换为毫米波(mmWave)频带中的RF信号。
参照图7B，均包括天线设备100i和贴片天线图案1110i的天线模块可分别与具有多边形形状的电子装置700i的侧边的中心相邻地设置在电子装置700i的组板600i上，并且还可在组板600i上设置通信模块610i和基带电路620i。天线设备100i和天线模块可通过同轴电缆630i电连接到通信模块610i和/或基带电路620i。
在示例中描述的端射天线图案、馈电线、馈电过孔、接地平面、贴片天线图案、屏蔽过孔和电连接结构可包括金属材料(例如，导电材料(诸如，铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金))，并且可根据镀覆方法(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)和改进的半加成工艺(MSAP)等)形成。然而，端射天线图案、馈电线、馈电过孔、接地平面、贴片天线图案、屏蔽过孔和电连接结构的材料和形成方法不限于前述示例。
在示例中描述的介电层和/或绝缘层还可通过FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、或者通过将这些树脂与无机填料一起浸在芯材料(诸如，玻璃纤维、玻璃布、玻璃织物等)中形成的树脂(例如，半固化片树脂、ABF(Ajinomoto Build-up Film)树脂、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、感光介电(PID)树脂、覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷系列的绝缘材料等)实现。介电层和/或绝缘层可填充天线设备的其中未设置端射天线图案、馈电线、馈电过孔、接地平面、贴片天线图案、屏蔽过孔和电连接结构的至少一部分。
在示例中描述的RF信号可在诸如以下协议的各种通信协议下使用：Wi-Fi(IEEE802.11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、第3代(3G)、4G、5G以及在上述协议之后指定的各种无线和有线协议，但其示例不限于此。
如以上所阐述的，根据示例的天线设备可改善天线性能(例如，增益、带宽、方向性、发送/接收速率等)，并且可容易地小型化，同时提供不同频带中的发送/接收单元。
执行本申请中描述的操作的图7A和图7B中的通信模块610g和610i通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作。可用于在适当情况下执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例包括控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器和被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，执行本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或更多个通过计算硬件实现，例如，通过一个或更多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可通过一个或更多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以限定的方式响应和执行指令以实现期望的结果的任意其他装置或装置的组合)实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或者多种类型的处理元件，或者可包括这两者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器实现。一个或更多个硬件组件可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器实现，并且一个或更多个其他硬件组件可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器实现。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理配置中的任意一种或更多种，不同的处理配置的示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理、单指令多数据(SIMD)多重处理、多指令单数据(MISD)多重处理和多指令多数据(MIMD)多重处理。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以用于单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。可基于公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法的附图中所示的框图和流程图以及说明书中的对应描述使用任意编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构并且将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任意其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得通过一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构。
虽然本公开包括特定的示例，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、装置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、装置或者电路中的组件，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，并且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括在本公开中。

Claims (20)

1.一种天线设备，包括：
馈电线；
接地平面，围绕所述馈电线的一部分设置；
馈电过孔，电连接到所述馈电线；
第一端射天线图案，设置在所述接地平面的前面以与所述接地平面间隔开，并且电连接到所述馈电过孔；
第二端射天线图案，电连接到所述馈电线并且比所述第一端射天线图案向前更远地设置；以及
第三端射天线图案，电连接到所述馈电过孔，并且以所述第三端射天线图案的一部分与所述第二端射天线图案重叠这样的方式设置在所述第一端射天线图案的前面。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第二端射天线图案是开放型图案，并且
所述第三端射天线图案是封闭型图案。
3.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第二端射天线图案具有相对于所述天线设备的向前方向对角地弯曲的形状。
4.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第三端射天线图案的一部分具有弧形形状。
5.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述第三端射天线图案包括：
弧形图案，均具有弧形形状；以及
连接图案，将所述弧形图案彼此电连接。
6.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述弧形图案的中心处的所述弧形图案之间的间隔距离大于所述弧形图案的端部处的所述弧形图案之间的间隔距离。
7.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述弧形图案中的每个的宽度小于所述第二端射天线图案的宽度。
8.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述连接图案中的每个的宽度小于所述馈电线的宽度。
9.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第二端射天线图案的宽度大于所述第一端射天线图案的宽度。
10.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第一端射天线图案的一部分具有相对于所述天线设备的向后方向倾斜地延伸的形状。
11.根据权利要求10所述的天线设备，其中，所述第一端射天线图案包括：
第一偶极图案，电连接到所述馈电过孔；以及
第二偶极图案，电连接到所述馈电过孔，并且具有相对于所述第一偶极图案倾斜地向后延伸的形状。
12.根据权利要求11所述的天线设备，其中，所述接地平面包括凹入区域，所述第二偶极图案的一部分位于所述凹入区域中。
13.一种天线设备，包括：
馈电线；
接地平面，围绕所述馈电线的一部分设置；
馈电过孔，电连接到所述馈电线；
第一端射天线图案，设置在所述接地平面的前面以与所述接地平面间隔开，并且电连接到所述馈电过孔；以及
第二端射天线图案，电连接到所述馈电线并且比所述第一端射天线图案向前更远地设置，
其中，所述第一端射天线图案包括第一偶极图案和第二偶极图案，所述第二偶极图案相对于所述第一偶极图案倾斜地向后延伸，并且
其中，所述第二端射天线图案的一部分具有相对于所述第一偶极图案倾斜地向前延伸的形状。
14.根据权利要求13所述的天线设备，其中，所述第二端射天线图案具有从所述馈电线中的位于所述第一偶极图案和所述第二偶极图案前面的点延伸并且相对于所述天线设备的向前方向对角地弯曲的形状。
15.根据权利要求13所述的天线设备，其中，所述第一偶极图案和所述第二偶极图案从所述第一偶极图案与所述第二偶极图案彼此重叠的点相对于彼此沿不同的方向延伸，并且
所述接地平面包括凹入区域，所述第二偶极图案的一部分位于所述凹入区域中。
16.根据权利要求13所述的天线设备，其中，所述第一偶极图案和所述第二偶极图案中的每个的宽度小于所述第二端射天线图案的宽度。
17.一种天线设备，包括：
接地平面；
馈电线，从所述接地平面向前延伸；
馈电过孔，电连接到所述馈电线；
弯曲偶极天线图案，向前与所述接地平面间隔开并且电连接到所述馈电过孔，所述弯曲偶极天线图案包括弯曲臂，所述弯曲臂均具有固定端和自由端，所述固定端连接到所述馈电线，所述自由端在所述固定端外侧向前且横向地设置；以及
环形偶极天线图案，电连接到所述馈电过孔，并且在所述弯曲偶极天线图案上方的区域中与所述弯曲偶极天线图案重叠。
18.根据权利要求17所述的天线设备，其中，所述弯曲臂中的每个包括：第一部分，在所述固定端处连接到所述馈电线，并且垂直于所述馈电线横向地延伸；以及第二部分，从所述第一部分向前对角地延伸并且在所述自由端处终止。
19.根据权利要求17所述的天线设备，其中，所述环形偶极天线图案包括弧形形状图案和连接图案，所述连接图案将所述弧形形状图案彼此连接。
20.根据权利要求19所述的天线设备，其中，所述弧形形状图案中的每个的宽度小于所述弯曲偶极天线图案的宽度，并且所述连接图案中的每个的宽度小于所述馈电线的宽度。
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