CN111758186B - 多层天线 - Google Patents

Abstract

一种多层层压天线，包括：馈线，被配置为传送电力；辐射体，耦合到馈线，辐射体包括被设置在天线的第一层中的金属，并且辐射体具有一定长度的边缘，以辐射频率来辐射能量；以及伪金属，被设置在天线的第二层中，第二层不同于天线的第一层；其中伪金属的第一部分被配置为使得伪金属的第一部分的、被设置在第二层的由辐射体重叠的区域之外的任何线性边缘小于对应于辐射频率的辐射波长的一半。

Description

多层天线

技术领域

本申请要求于2018年2月23日提交的名称为“多层天线”的美国申请No.15/903065的优先权，该申请被转让给其受让人，并且在此通过引用将其全部内容明确地并入本文。

背景技术

无线通信设备越来越流行并且越来越复杂。例如，移动电信设备已经从简单的电话发展到具有多种通信能力的智能电话(例如，多种蜂窝通信协议、Wi-Fi、

和其它短距离通信协议)、超级计算处理器、照相机等。无线通信设备具有天线，以支持在一定频率范围内的无线通信。

通常期望具有薄的天线系统。例如，移动通信设备通常具有多个天线系统，每个天线系统都要求薄以适合移动通信设备(例如，智能电话、平板电脑等)的薄型尺寸。具有一层或多层辐射金属的多层天线系统可以被用于提供薄型天线系统。在某些实现中，在层的至少一部分中没有明显的金属化或硬化元素的层可能变形到不可接受的程度。

发明内容

多层层压天线的示例包括：馈线，被配置为传送电力；辐射体，被耦合到馈线，辐射体包括被设置在天线的第一层中的金属，并且辐射体具有一定长度的边缘以辐射频率来辐射能量；以及伪金属，被设置在天线的第二层中，第二层不同于天线的第一层；其中伪金属的第一部分被配置为使得伪金属的第一部分的、被设置在第二层的由辐射体重叠的区域之外任何线性边缘小于对应于辐射频率的辐射波长的一半。

这样的天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。伪金属的第一部分包括形状相似的零件，每个形状相似的零件的最长线性边缘尺寸小于辐射波长的十分之一。形状相似的零件是矩形的。形状相似的零件彼此电分离。伪金属的第一部分包括多个零件，其中零件中的至少一个零件是圆形形状的，或者零件中的至少一个零件是三角形形状的，或者零件中的至少一个零件是不规则的形状。辐射体包括至少一个贴片辐射体，或至少一个偶极辐射体、或者至少一个贴片辐射体与至少一个偶极辐射体的组合。

同样地或备选地，这种天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。辐射体是矩形贴片辐射体，虚拟的中心线以与第一层和第二层垂直的方式延伸穿过贴片辐射体的中心，伪金属的第一部分包括被设置在第二层中的、以正交于矩形贴片辐射体的投射到第二层中的任何边缘的方向、远离中心线超过对应于辐射频率的辐射波长的八分之一的距离的所有伪金属，并且伪金属的第一部分被配置使得伪金属的第一部分的任何线性边缘小于辐射波长的一半。矩形贴片辐射体是正方形的，并且伪金属的第二部分与伪金属的第一部分分离，并且在第二层中，伪金属的第二部分包括连续的金属板，连续的金属板与贴片辐射体重叠，连续的金属板与贴片辐射体共同居中，并且连续的金属板的最长直边缘长度不超过对应于辐射频率的辐射波长的三分之一。伪金属的第一部分中的至少一些与矩形贴片辐射体重叠。

同样地或备选地，这种天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。在第二层的与辐射体的周缘重叠的区域中不存在伪金属。伪金属是第一伪金属，天线还包括第二伪金属，第二伪金属被设置在天线的与第一层和第二层分离的第三层中，在第三层的与辐射体的周缘重叠的区域中不存在第二伪金属。伪金属的第二部分与贴片辐射体重叠，并且伪金属的第一部分中的至少一些被设置在贴片辐射体的以与第一层和第二层正交的方式被投射到第二层上的周缘的外部。伪金属的第一部分、伪金属的第二部分以及贴片辐射体共同居中，使得第二层包括由第二层的环围绕的伪金属的第二部分，并且伪金属的第一部分中的至少一些被设置在环的外部，环不存在金属。

同样地或备选地，这种天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。天线还包括被设置在天线的第四层中的寄生元件，寄生元件包括覆盖贴片辐射体并且与馈线电隔离的金属板，天线的第二层被设置在天线的第一层与天线的第四层之间并且与天线的第四层邻近。寄生元件的面积在尺寸上不同于贴片辐射体的面积。寄生元件是分别被设置在天线的相应的层中的多个寄生元件中的一个寄生元件，寄生元件中的每个寄生元件的尺寸都大于更靠近贴片辐射体的寄生元件中的最接近的寄生元件的尺寸。伪金属被设置在第二层的至少40％的面积上。伪金属是第一伪金属，并且天线还包括被设置在天线的第一层中的第二伪金属。

多层层压天线的另一个示例包括：用于激励的装置；辐射装置，被耦合到用于激励的装置，辐射装置用于辐射从用于激励的装置接收的能量，辐射装置被设置在天线的第一层中并且包括连续的金属零件，连续的金属零件被配置为以辐射频率来辐射；以及用于加固的第一装置，被设置在天线的第二层中，第二层不同于天线的第一层，用于加固的第一装置包括金属，用于加固的第一装置具有用于加固的第一装置的、被设置在第二层的由连续的金属零件重叠的区域之外的任何线性边缘小于对应于辐射频率的辐射波长的一半。

这种天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。用于加固的第一装置包括矩形金属零件，每个矩形金属零件的较长的线性边缘长度不超过辐射波长的五分之一，并且矩形金属零件中的每个矩形金属零件的较短的线性边缘长度至少为辐射波长的十分之一。连续的金属零件是矩形的贴片辐射体，虚拟的中心线以与第一层和第二层垂直的方式延伸穿过辐射装置的中心，并且矩形金属零件包括被设置在第二层中的、以正交于连续的金属零件的投射到第二层中的任何边缘的方向、远离中心线超过辐射装置的每个边缘的长度的四分之一的距离的所有用于加固的第一装置。一些矩形金属零件与连续的金属零件重叠。

同样地或备选地，这种天线的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。在第二层的与连续的金属零件的周缘重叠的区域中不存在用于加固的第一装置。天线还包括用于加固的第二装置，用于加固的第二装置被设置在天线的与第一层和第二层分离的第三层中，在第三层的与连续的金属零件的周缘重叠的区域中不存在用于加固的第二装置。用于加固的第一装置的第一部分与连续的金属零件重叠，并且用于加固的第一装置的第二部分被设置在连续的金属零件的与第一层和第二层正交的方式被投射到第二层上的周缘的外部。用于加固的第一装置进一步被用于在保持辐射装置的增益的同时增加辐射装置的带宽。

移动设备的示例包括：显示器；处理器，通信地耦合到显示器；收发器，通信地耦合到处理器；以及天线，通信地耦合到收发器并且包括：馈线，被配置为传送电力；辐射体，被耦合到馈线并且包括固体金属零件，固体金属零件被设置在天线的第一层中并且具有被配置为以辐射频率来发射能量的边缘长度；以及伪金属，被设置在天线的第二层中，第二层不同于天线的第一层，伪金属包括矩形金属零件，每个矩形金属零件的线性边缘长度小于对应于辐射频率的辐射波长的十分之一，在第二层的与辐射体的周缘重叠的区域中不存在伪金属。

这种移动设备的实现可以包括以下特征中的一个或多个特征。天线还包括：接地平面；寄生元件，被设置在天线的第三层中，第一层覆盖接地平面，第二层覆盖第一层，并且第三层覆盖第二层。寄生元件是第一伪寄生元件，伪金属是第一伪金属，并且天线还包括：第二伪金属，被设置在天线的第四层中，第四层不同于天线的第一层、第二层和第三层，第二伪金属包括多个矩形金属零件，每个矩形金属零件的线性边缘长度小于辐射波长的十分之一，在第四层的与辐射体的周缘重叠的区域中不存在第二伪金属；以及第二伪寄生元件，被设置在天线的第五层中；其中第四层覆盖第三层并且第五层覆盖第四层。伪金属被设置在第二层的至少40％的面积上。

附图说明

图1是通信系统的示意图。

图2是图1中示出的移动设备的简化部件的分解透视图。

图3是图2中所示的包括天线的印刷电路板的俯视图。

图4是图3中所示的天线中的一个天线的贴片辐射体和偶极辐射体的俯视图。

图5是图4中所示的天线的贴片辐射体部分的俯视图。

图6-图7是备选的贴片辐射体部分的俯视图。

图8是图4中示出的天线的俯视图，示出了贴片辐射体伪金属和伪填充物。

图9是图5中示出的贴片辐射体部分的俯视图，示出了贴片辐射体和寄生元件。

图10是图5中示出的贴片辐射体部分的馈电、贴片辐射体、伪金属和寄生元件的侧视图。

图11是备选的贴片辐射体和寄生元件配置的俯视图。

具体实施方式

本文讨论了用于在多层天线中设置非辐射金属的技术。例如，多层层压天线配置具有包含金属的每个层。在每层中以足够的量和位置提供金属，以防止该层发生不可接受的变形。例如，每个层可以具有该层的50％或更多是金属的，其中任何“伪”金属被分布在整个层上同时不与(在另一个层上的)辐射元件的辐射边缘重叠。辐射金属可以是一个或多个贴片辐射体、一个或多个偶极辐射体或其组合。被设置在辐射元件的外部(当从天线配置的层向下看时)的每个伪金属零件的最长线性边缘尺寸可以不超过辐射元件的辐射波长的十分之一。被设置在辐射元件的内部(例如，在贴片天线的区域的内部)的伪金属可以是连续的，并且最长的尺寸在辐射波长的十分之一之上。金属(辐射元件金属、伪金属、或其组合)可以围绕每层的外围而被设置。但是，可以使用其它配置。

本文描述的项目和/或技术可以提供以下功能中的一个或多个功能，以及未提及的其它功能。多层天线可以在每一层中具有足够的刚度。多层天线中的贴片辐射体的带宽可以通过向天线的层(例如，不包括贴片辐射体的层和/或包括贴片辐射体的层)添加加固金属来增加。可以在包括贴片辐射体的多层天线的层中提供加固金属，而不降低贴片辐射体的增益，或者至少不显著降低贴片辐射体的增益。多层堆叠的机械强度可以显著提高，并且可以防止在制造过程期间或制造之后的变形。此外，层的每个厚度可以被保持在公差内。可以提供其它功能，并且并非根据本公开的每个实现都必须提供所讨论的任何功能，更不用说全部功能。此外，可以借助于不同于所指出的方式来实现上述所指出的效果，并且所指出的项目/技术可以不一定产生所指出的效果。

参考图1，通信系统10包括移动设备12、网络14、服务器16和接入点(AP)18、20。系统10是无线通信系统，其中系统10的部件可以例如经由网络14和/或一个或多个接入点18、20(和/或一个或多个其它未示出的设备，诸如一个或多个基站收发器)(至少有时使用无线连接)直接地或间接地彼此通信。对于间接通信，可以在从一个实体到另一个实体的传输期间改变通信，例如，以改变数据包的报头信息，以改变格式等。所示的移动设备12是移动无线通信设备(尽管它们可以进行无线通信以及经由有线连接)，包括移动电话(包括智能电话)、膝上式电脑和平板电脑。无论是当前存在的还是将来开发的，还可以使用其它移动设备。此外，其它无线设备(无论是否移动)都可以在系统10内实现，并且可以彼此通信和/或与移动设备12、网络14、服务器16和/或AP 18、20通信。例如，这种其它设备可以包括物联网(IoT)设备、医疗设备、家庭娱乐和/或自动化设备等。移动设备12或其它设备可以被配置为在不同的网络中和/或出于不同的目的进行通信(例如，5G、Wi-Fi通信、Wi-Fi通信的多种频率、卫星定位、一种或多种类型的蜂窝通信(例如，GSM(全球移动系统)、CDMA(码分多址)、LTE(长期演进))等)。

参考图2，图1中示出的移动设备12中的一个设备的示例包括顶盖52、显示器54、印刷电路板(PCB)56和底盖58。所示的移动设备12可以是智能电话或平板电脑，但是讨论不限于这样的设备。PCB56包括一个或多个天线，天线被配置为促进在移动设备12与包括其它无线通信设备的一个或多个其它设备之间双向通信。此外，PCB 56的尺寸和/或形状不相称，或者与设备的周缘不相称。例如，PCB 56可以具有切口以容纳电池。因此，本领域技术人员将理解，可以实现除了所示出的那些实施例之外的PCB 56的实施例。

还参考图3，PCB 56的示例包括主体部分60和两个天线62、64。天线62、64被类似地配置，具有多个辐射体，以促进在相对于移动设备12的各个方向上与其它设备的通信。在图3的示例中，天线62包括贴片辐射体66和偶极辐射体68，例如在图4中进一步示出的。在其它示例中，一个或多个天线可以仅包括一个或多个偶极辐射体、仅包括一个或多个贴片辐射体、或者一个或多个偶极辐射体和一个或多个贴片辐射体的组合。在其它示例中，可以单独地使用一种或多种其它类型的辐射体，或者将其与一个或多个偶极辐射体和/或一个或多个贴片辐射体组合使用。贴片辐射体被配置为主要向PCB 56的平面上方和下方辐射信号，并且主要从PCB 56的平面上方和下方接收信号，即，进入和退出图3所示的页面。偶极辐射体被配置为主要向PCB 56的侧面辐射信号，并且主要从PCB 56的侧面接收信号，而天线62中的偶极辐射体68被配置为主要辐射到如图3中所示的PCB 56的顶部和左侧，并且天线64中的偶极辐射体被配置为主要辐射到如图3中所示的PCB 56的右侧和底部。将天线62、64放置在PCB 56的角落中或角落附近可以帮助(相对于移动设备12的方向，可以向移动设备12发送信号并且可以从移动设备12接收信号)提供空间分集，例如，以帮助提高MIMO(多输入、多输出)能力。此外，贴片辐射体66可以被配置为提供双偏振辐射和接收。

包括天线62、64的PCB 56包括多层衬底70。天线62、64可以包括八层、14层或其它数目的层。例如，天线62、64可以包括14层FCBGA(倒装芯片球栅阵列)并且可以被安装在PCB60上。在一些实施例中，天线62、64中的一个或多个天线与相同衬底上的收发器芯片组集成在一起。天线62、64的每个层可以包括一定量的金属以提供足够的机械强度和可制造性。已经发现，例如由于寄生耦合，将金属添加到天线62、64的层可能不利地影响贴片辐射体66的性能。已经进一步发现，通过在天线62、64的层中适当地设计伪金属，可以改善贴片辐射体66的性能，同时还提供天线62、64的期望的机械强度和可制造性。因此，与其中将金属添加到天线会降低性能的现有设计相反，例如通过使天线能够在更宽的带宽上发送和/或接收，如本文的某些实施例中描述的包含伪金属实际上可以使性能受益。伪金属可以包括金属零件，每个金属零件不电连接(不通过电导体连接)到贴片辐射体66或其它辐射元件。伪金属可以是不连接以接收功率的金属零件，例如不通过导体连接到向贴片辐射体66提供功率的电源的金属零件。伪金属可以包括不与PCB 56的其它层中的物品电连接的金属零件。伪金属可以被(尺寸化和成形)配置为不辐射，或者以贴片辐射体66的辐射频率(或多个频率)辐射无关紧要的能量(例如，小于帖片辐射体66辐射的5％的能量)。每个伪金属零件可以被成形使得伪金属零件的线性(直的)边缘不超过辐射波长的一半。例如，伪金属零件的最长线性边缘(如果有)可以小于辐射波长的40％，或者小于辐射波长的25％，或者小于辐射波长的20％，或者小于辐射波长的10％。在一些实施例中，伪金属的金属零件足够大以至于在其中感应出电流，但是不大到使得以贴片辐射体66的辐射频率(或多个辐射频率)或其附近的辐射频率辐射。

还参考图4，天线62包括贴片辐射体71、72、73、74，偶极辐射体75、76、77、78和接地平面80。贴片辐射体71-74和偶极辐射体75-78可以包括分别被设置在天线62的层中的扁平金属零件。贴片辐射体71-74可以全部被设置在天线62的相同层中。偶极辐射体75-78可以全部被设置在相同层中，并且可以被设置在或者可以不被设置在与贴片辐射体71-74相同的层中。例如，尽管可以使用辐射体71-78的其它层位置，但是贴片辐射体71-74可以被设置在14层衬底的第8层中，并且偶极辐射体75-78可以被设置在14层衬底的第5层中。接地平面80位于贴片辐射体71-74之下。在图4中，贴片辐射体71、72、73、74、偶极辐射体75、76、77、78和接地平面80均以实线示出，但是被设置在PCB 56的不同层中。图4中的虚线表示天线62和天线62的贴片辐射体区域81、82、83、84，其中天线62和贴片辐射体区域81-84延伸穿过衬底70的所有层。贴片辐射体区域81-84中的每个贴片辐射体区域可以被类似地配置。贴片辐射体区域81-84中的两个或多个贴片辐射体区域可以被彼此不同地配置，例如，被配置在天线62的同一层中或不同层中。例如，在下面更详细地讨论的伪金属配置可以在贴片辐射体区域81-84的不同的贴片辐射体区域之间不同。

天线62被配置为以一个或多个辐射频率辐射能量。贴片辐射体71-74中的每个贴片辐射体被配置为以贴片辐射频率辐射能量。在此，贴片辐射体71-74中的每个贴片辐射体是矩形，在该示例中是正方形，每个边具有长度90。长度90确定波长，贴片辐射体71-74中的每个贴片辐射体将以该波长辐射能量，其中长度90测量基本上是辐射波长的一半，例如，在辐射波长的40％与辐射波长的一半之间。辐射波长是天线62中(例如，对应于贴片辐射频率的天线62的衬底70的电介质中)的波长。备选地，贴片辐射体71-74可以是具有不同边长的矩形，因此具有两个不同的贴片辐射频率。偶极辐射体75-78中的每个偶极辐射体具有基本上是偶极辐射波长的一半的宽度79。偶极辐射波长和对应的偶极辐射频率可以与贴片辐射波长和对应的贴片辐射频率相同或不同。此外，不同的偶极可以具有不同的偶极辐射波长(和频率)和/或不同的贴片可以具有不同的贴片辐射波长(和频率)和/或不同的天线可以具有不同的辐射波长(和频率)。

在此，根据辐射波长的部分来讨论被设置在天线62(和其它地方)中的伪金属零件的尺寸。该辐射波长可以是天线62的任何辐射波长。例如，辐射波长可以是天线62的唯一辐射波长，或者如果有两个辐射波长，则可以是更短的辐射波长，或者如果有两个以上的辐射波长，则可以是最短的辐射波长。

参考图5，进一步参考图4，贴片辐射体区域81的示例包括贴片辐射体71、内部伪金属92和外部伪金属94。贴片辐射体71和伪金属94可以在或者可以不在天线62的单独的层上，但是全部以实线示出。此外，贴片辐射体71和伪金属92在PCB 56的单独的层上，但是全部以实线示出。内部伪金属92包括多个内部伪金属零件102并且外部伪金属94包括多个外部伪金属零件104。内部伪金属92通过与贴片辐射体71的周缘98重叠的避开区96与外部伪金属94分离。伪金属零件102彼此电隔离(即，不电连接)并且与伪金属零件104电隔离。伪金属零件104彼此电隔离(即，不电连接)并且与伪金属零件102电隔离。此外，内部伪金属92和/或外部伪金属94可以被设置在天线62的多于一层中。内部伪金属92可以在不同的层中具有不同的配置，并且外部伪金属94可以在不同的层中具有不同的配置。已经发现，尽管这些性能不是由所有伪金属的配置提供的，但是提供适当的尺寸、相对间隔、数据和位置的伪金属92、94可以改善天线62、64的机械稳定性和可制造性，并且还可以在保持贴片辐射体71的增益(即，不减少增益)的同时增加贴片辐射体71的带宽，除非明确说明，否则不是权利要求所要求的。

如图所示，内部伪金属零件102被彼此均匀地间隔开，并且在由内部伪金属92占据的区域内被均匀地设置(即，在零件102之间均匀地具有类似尺寸的间隙)。但是，可以使用其它间隔和/或布局。例如，间隙可以是不均匀的，其中间隙中的至少一个间隙不同于至少一个其它间隙。实际上，可以使用间隙都不相同的配置。

内部伪金属92在贴片辐射体71上方或下方，并且被配置为不辐射的，即，即使在一个或多个内部伪金属零件102中以辐射频率感应出电流，也不以辐射频率辐射能量。尽管一些能量可能从内部伪金属零件102中的任何一个内部伪金属零件泄漏，但是内部伪金属零件102将不会以辐射频率谐振。包括内部伪金属零件102的内部伪金属92被配置为不以辐射频率辐射。备选地，内部伪金属可以被配置为耦合到辐射贴片但是不辐射，因为伪金属零件的物理尺寸远小于辐射频率的波长(通常小于波长的十分之一)。

为了帮助防止以辐射频率辐射，内部伪金属零件102中的每个内部伪金属零件可以被尺寸化和成形，使得内部伪金属零件102的边缘的最长线性(即，直的)尺寸为小于辐射波长的十分之一。而且，内部伪金属零件102的每个线性边缘(例如，矩形零件的长度和宽度(即，较长的线性边缘长度和较短的线性边缘长度))可以长于辐射波长的二十分之一。

并非所有的内部伪金属零件的最长线性边缘尺寸都必须小于在天线62中以贴片辐射体71的辐射频率辐射的波长的十分之一。由于贴片中心的下方的电流非常微弱并且不能很好地耦合到伪金属，因此在贴片辐射体71的中心部分的下方的内部伪金属可以具有大于辐射波长的十分之一的线性边缘尺寸。例如，还参考图6，大的内部伪金属零件106在贴片辐射体97的中心线99的上方或下方。中心线99是假想线，其延伸穿过贴片辐射体97的中心并且穿过天线62的所有层。大的内部伪金属零件106可以例如朝向贴片辐射体97的任何边缘正交地延伸(即，在与突出到伪金属层中的贴片辐射体97的边缘正交的方向上)等于或小于辐射波长的六分之一，并且不以辐射频率辐射。大的内部伪金属零件106可以与贴片辐射体97共同居中(即，大的内部伪金属零件106的中心可以沿着中心线99放置)并且最长的直边不超过辐射波长的三分之一。大的内部伪金属零件106可以是连续的金属板(即，二维实体)并且位于贴片辐射体97的中心部分下方。大的内部伪金属零件106将非常弱地耦合到辐射的贴片，并且不以辐射频率辐射。

内部伪金属零件102被类似地成形，但是可以被不同地成形。在此，内部伪金属零件102是正方形，但是可以使用其他形状，诸如圆形(如图7所示)、具有不等边的矩形、三角形、椭圆形、不规则形状等。光滑的外部形状(诸如，圆形或椭圆形)可以具有最长的线性尺寸(例如，圆的直径)，该尺寸小于辐射波长的一半，例如小于辐射波长的1/3(或1/5或1/10)并且大于辐射波长的1/20。具有直的边缘的形状可以被配置为使得没有直的边缘长于辐射波长的一半，例如小于辐射波长的1/3(或1/5或1/10)并且大于辐射波长的1/20。尽管图5所示的内部伪金属零件102都具有相同的形状，但是内部伪金属94在PCB 56(例如，如图6所示)的单个层内可以具有不同的形状，和/或PCB 56的不同的层可以具有内部伪金属94的不同的形状。例如，参考图7，大的内部伪金属零件110是正方形，而小的内部伪金属零件112(例如，离朝向正交于贴片辐射体103的任何边缘的方向远离贴片辐射体103的中心线101的距离超过一半距离的零件)是圆形。

再次参考图5，外部伪金属零件104被配置为不以辐射频率辐射并且可以类似于内部伪金属零件102被成形。例如，外部伪金属零件104可以具有小于辐射波长的十分之一并且大于辐射波长的二十分之一的最长的线性边缘尺寸。与内部伪金属零件102一样，外部伪金属零件104可以具有其它形状(例如，参见图7)，并且可以在PCB 56的单个层内具有不同的形状。外部伪金属零件102还可以被配置为不辐射，此处外部伪金属零件104中的每个外部伪金属零件的最长的线性边缘尺寸小于辐射波长的十分之一。如图所示，外部伪金属零件104在贴片辐射体71周围彼此均匀地间隔并且均匀地设置，而没有丢失的零件，但是可以使用其它间隔和/或布局。

内部伪金属92和外部伪金属94被设置使得避开区96不存在(即，没有)伪金属。因此，没有伪金属在贴片辐射体的周缘98之上或之下，或者邻近周缘98并且在周缘98外部的区域之上或之下，或者邻近周缘98并且在周缘98内部的区域之上或之下。天线62的其它层(即，除了设置有伪金属92、94的(多个)层以外的层)中的伪金属也将不存在于避开区96中。避开区96是没有伪金属的环，在此具有外部伪金属94被设置在环的外部。周缘98外部的避开区的宽度114可以例如是辐射波长的十分之一或二十分之一。周缘98的内部的避开区的宽度116可以例如是辐射波长的十分之一、二十分之一或四十分之一。

参照图8，进一步参照图3-图5，除了贴片辐射体区域81-84和偶极辐射体75-78，天线62还包括伪填充零件120和寄生带125、126、127、128。寄生带125-128被配置为分别地增强了偶极辐射体75-78的性能。寄生带125-128未被连接到馈电网络。寄生带125-128和偶极辐射体75-78被设置成与贴片辐射体区域81-84的贴片辐射体71-74相距足够远，从而在彼此感应的辐射频率下不具有显著的电流。伪填充零件120是薄金属零件，每个薄金属零件被设置在天线62的层中并且被配置为不以辐射频率辐射。伪填充零件被示出为圆形，但是可以使用一种或多种其它形状(例如，正方形、具有不同长度边的矩形等)，包括天线62中的相同层中的多个不同形状和/或天线62的不同层中的不同形状。伪填充零件120可以被设置为在形成列的天线62的不同层中彼此覆盖，尽管连续层中的伪填充零件120可以不彼此接触。

天线62的每个层被配置为具有足够的金属以向该层提供机械稳定性。例如，天线62的每一层的面积的至少40％的面积可以被金属占据，例如来自贴片辐射体71-74、偶极辐射体75-78、寄生带125-128、伪金属92、94和/或伪填充零件120、和/或被设置在层中的其它金属(例如，下面讨论的寄生带和/或寄生贴片等)。作为另一个示例，天线62的每个层的至少50％(或另一个百分比)的面积可以被金属占据。进一步，PCB 56的衬底70的每个层的至少40％、50％或另一个百分比可以被金属占据。

参考图9-图10，进一步参考图3-图5，天线62包括寄生贴片元件131、132、133，伪金属141、142、143、144(图9中未示出)，和馈电151、152。伪金属141-144的剖面线是为了帮助区分层，而不是作为这些元件的横截面的指示。伪金属141-144中的任何一个伪金属或每个伪金属可以包括伪金属92、94。可以使用比所示的伪金属141-144更多的伪金属，例如，在由伪金属141-144分别地占据的层中的一个或多个层中的更多的伪金属，和/或在一个或多个其它层(诸如包含寄生贴片元件131-133的层)中的伪金属。此外，取决于一个因素或多个因素(诸如天线62的电性能和/或结构完整性)，可以不使用图10所示的一些伪金属141-144(例如，伪金属144)。伪金属141包括大的伪金属零件146和小的伪金属零件147、148。小的伪金属零件147、148与寄生贴片元件131的相应的边缘重叠，但不与贴片辐射体71的边缘重叠。伪金属142与伪金属141被类似地配置(在此成形和设置)。伪金属143与伪金属141-142被不同地配置，但是在其它示例中可以被类似地配置。伪金属未被示出为与寄生贴片元件131-133中的任何寄生贴片元件设置在相同层上，但是伪金属可以与这些元件中的一个或多个元件设置在相同层上(例如，被设置在元件的一个或多个元件的周缘的外部区域中)。此外，尽管伪金属141、142的零件被示出为在每个层内具有不同的边缘长度，但是层中的任何层的伪金属零件可以被对称地成形和/或被均匀地分布在整个层中。在一些这种实施例中，每个零件的最长的线性尺寸小于贴片辐射体71的辐射波长的1/20。馈电151、152被配置并且被耦合到贴片辐射体71，以传递将被贴片辐射体71辐射的能量。馈电151、152被设置以使贴片辐射体71以两种不同的偏振辐射，例如，以组合方式提供圆形地偏振辐射。馈线151、152与寄生贴片元件131-133中的任何寄生贴片元件隔离，而不是连接到寄生贴片元件131-133中的任何寄生贴片元件。来自贴片辐射体71的能量在寄生贴片元件131-133中感应出电流，从而使寄生贴片元件131-133基于寄生贴片元件131-133的边缘长度以相应的辐射频率贡献辐射。在图9所示的示例中，寄生贴片元件131-133是类似于贴片辐射体71而成形的金属板(即，寄生贴片元件131-133是矩形(在此为正方形)贴片)，并且与贴片辐射体71共同居中并且位于贴片辐射体71之上，但是可以使用其它形状和/或位置的寄生贴片元件。例如，如图11所示，金属的寄生带161可以与贴片辐射体170一起使用，其中两个寄生带161偏离贴片辐射体170的中心。此外，尽管寄生元件131-133具有与贴片辐射体71的边缘平行或垂直的边缘，并且寄生带161具有与贴片辐射器170的边缘平行或垂直的边缘，但是一个或多个寄生元件可以具有相对于贴片辐射体的边缘倾斜的一个或多个边缘。作为备选的寄生元件放置的另一个示例，一个或多个寄生元件可以位于贴片辐射体71之下。

返回图9-图10，伪金属141被设置在寄生元件131与贴片辐射体71之间，伪金属142被设置在寄生贴片元件131与寄生贴片元件132之间，并且伪金属143被设置在寄生贴片元件132与寄生贴片元件133之间。例如，伪金属141-143可以分别地被设置在14层PCB的层9、层11和层13中，并且贴片辐射体71和寄生贴片元件131-133可以分别地被设置在14层PCB的层8、层10、层12和层14中。本文中相对于层使用的数字名词表示在PCB中的层的位置，例如，层1是最底层，层2是层1之上并与层1邻近的层等等。本文(包括权利要求中)使用的数字形容词是对层的通用参考，并且其本身并不表示多层天线中的特定位置，或一层相对于另一层的特定相对位置。例如，第一层可以在PCB的层9中。作为另一个示例，第二层可以与第一层分离(不邻近)。作为另一个示例，第三层可以与第一层邻近，例如，可以是PCB的层8或层10，而第一层在PCB的层9中。

相对于贴片辐射体71的尺寸，寄生贴片元件131-133可以是各种尺寸。在此，寄生贴片元件131、133具有与贴片辐射体71的尺寸和面积不同的尺寸和面积，其中寄生贴片元件131的面积小于贴片辐射体71的面积，寄生贴片元件132的面积与贴片辐射体71的面积相似，并且寄生贴片元件133的面积大于贴片辐射体71的面积。因此，寄生贴片元件131-133中的每个寄生贴片元件被设置在天线62的相应的层中，并且寄生贴片元件131-133中的每个寄生贴片元件的尺寸大于更接近贴片辐射体71的寄生贴片元件131-133中的最接近的寄生贴片元件的尺寸。

寄生元件可以被设置在辐射的上方和/或下方。在图10中，寄生贴片元件131-133全部被设置在贴片辐射体71的上方，但是可以使用其它示例配置，例如，也可以具有一个或多个寄生贴片元件，或备选地，被设置在贴片辐射体71的下方。

所讨论的结构可以提供具有良好电性能和良好结构完整性的毫米波天线。可以使用多层PCB以提供多个辐射体，多个辐射体可以在毫米波频段上沿边缘发射方向和相对于PCB垂直的方向辐射，从而例如相对于智能设备(诸如，智能手机)的平面而辐射。这样的配置对于提供用于在第五代(5G)移动通信(例如在28GHz频带附近的频率上)中使用的天线系统可能是有用的。添加到多层PCB的层的金属可以帮助提供PCB的结构完整性，并且还可以改善天线系统的电气性能，例如，在添加的金属附近扩展贴片辐射体的带宽。例如，尽管不同的伪金属配置可能会产生不同的带宽，但是贴片辐射体的带宽可以从具有回波损耗大于10dB的、从大约26.5GHz到大约29.5GHz的带宽，扩展到具有回波损耗大于10dB的、从大约26GHz到大约31GHz的带宽。对于类似的和/或其它带宽(例如，38GHz带宽)，伪金属的使用可以帮助改善带宽和/或其它天线性能特征(例如，增益、方向性)。

其它注意事项

而且，如本文使用的，在以“至少一个”为开头或以“一个或多个”为开头的项目列表中使用的“或”表示析取性列表，例如，“A、B或C中的至少一个”的列表或“A、B或C中的一个或多个”的列表表示A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)或具有多于一个特征的组合(例如，AA、AAB、ABBC等)。

进一步，“向”实体发送或传输信息的指示或者发送或传输信息的声明不需要完成通信。这种指示或声明包括以下情况：信息从发送实体传达，但未到达信息的预期接收者。即使没有实际接收到信息，但是预期的接收者仍可以被称为接收实体，例如接收执行环境。其外，被配置为“向”预期接收者发送或传输信息的实体不需要被配置为完成向预期接收者的信息传递。例如，实体可以将带有预期接收者的指示的信息提供给能够转发信息连同预期接收者的指示的另一个实体。

可以根据特定要求做出实质性变化。例如，也可以使用定制的硬件，和/或可以在由硬件、可以在由处理器执行的软件(包括便携式软件，诸如小程序等)或两者中实现特定的元件。此外，可以采用连接到诸如网络输入/输出设备的其它计算设备。

以上讨论的系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略、替代或添加各种过程或部件。例如，关于某些配置描述的特征可以被组合在各种其它配置中。可以以类似的方式组合配置的不同方面和元件。而且，技术在发展，因此许多元件是示例，并且不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以及提供对示例配置(包括实现)的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置。例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术，而没有不必要的细节，以避免使配置模糊。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围、适用性或配置。相反，配置的先前描述提供了用于实现所描述的技术的描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

已经描述了几个示例配置，在不脱离本公开的精神的情况下，可以使用各种修改、备选的构造和等同物。例如，以上元件可以是较大系统的部件，其中其它规则可以优先于或以其它方式修改本发明的应用。同样，可以在考虑以上要素之前、之中或之后进行许多操作。因此，以上描述不限制权利要求的范围。

此外，一种以上的发明可以被公开。

Claims (30)

1.一种多层层压天线，包括：

馈线，被配置为传送电力；

辐射体，耦合到所述馈线，所述辐射体包括被设置在所述天线的第一层中的金属，并且所述辐射体具有一定长度的边缘，以辐射频率来辐射能量；以及

伪金属，被设置在所述天线的第二层中，所述第二层不同于所述天线的所述第一层，所述伪金属被配置为以所述辐射频率来辐射如果存在也无关紧要的能量；

其中所述伪金属的第一部分被配置为使得所述伪金属的所述第一部分的、被设置在所述第二层的由所述辐射体重叠的区域之外的任何线性边缘小于对应于所述辐射频率的辐射波长的一半；并且

其中所述伪金属的第二部分通过与所述辐射体的周缘重叠的避开区与所述伪金属的第一部分分离，并且所述避开区中不存在所述伪金属。

2.根据权利要求1所述的天线，其中所述伪金属的所述第一部分包括多个形状相似的零件，每个形状相似的零件的最长线性边缘尺寸小于所述辐射波长的十分之一。

3.根据权利要求2所述的天线，其中所述多个形状相似的零件是矩形的。

4.根据权利要求3所述的天线，其中所述多个形状相似的零件彼此电分离。

5.根据权利要求1所述的天线，其中所述伪金属的所述第一部分包括多个零件，其中所述多个零件中的至少一个零件是圆形形状的，或者所述多个零件中的至少一个零件是三角形形状的，或者所述多个零件中的至少一个零件是不规则形状的。

6.根据权利要求1所述的天线，其中所述辐射体包括至少一个贴片辐射体、或至少一个偶极辐射体、或至少一个贴片辐射体与至少一个偶极辐射体的组合。

7.根据权利要求1所述的天线，其中所述辐射体是矩形贴片辐射体，其中虚拟的中心线以与所述第一层和所述第二层垂直的方式延伸穿过所述贴片辐射体的中心，其中所述伪金属的所述第一部分包括被设置在所述第二层中的、朝向正交于所述矩形贴片辐射体的投射到所述第二层中的任何边缘的方向远离所述中心线超过对应于所述辐射频率的所述辐射波长的八分之一的距离的所有伪金属，并且其中所述伪金属的所述第一部分被配置使得所述伪金属的所述第一部分的任何线性边缘小于所述辐射波长的一半。

8.根据权利要求7所述的天线，其中所述矩形贴片辐射体是正方形的，并且其中所述伪金属的所述第二部分包括连续的金属板，所述连续的金属板与所述贴片辐射体重叠，所述连续的金属板与所述贴片辐射体共同居中，并且所述连续的金属板的最长直边缘长度不超过对应于所述辐射频率的所述辐射波长的三分之一。

9.根据权利要求7所述的天线，其中所述伪金属的所述第一部分中的至少一些与所述矩形贴片辐射体重叠。

10.根据权利要求1所述的天线，其中在所述第二层的与所述辐射体的周缘重叠的区域中不存在所述伪金属。

11.根据权利要求10所述的天线，其中所述伪金属是第一伪金属，所述天线还包括第二伪金属，所述第二伪金属被设置在所述天线的与所述第一层和所述第二层分离的第三层中，在所述第三层的与所述辐射体的周缘重叠的区域中不存在所述第二伪金属。

12.根据权利要求6所述的天线，其中所述伪金属的第二部分与所述贴片辐射体重叠，并且所述伪金属的所述第一部分中的至少一些被设置在所述贴片辐射体的以与所述第一层和所述第二层正交的方式被投射到所述第二层上的周缘的外部。

13.根据权利要求12所述的天线，其中所述伪金属的所述第一部分、所述伪金属的所述第二部分以及所述贴片辐射体共同居中，使得所述第二层包括由所述第二层的环围绕的所述伪金属的所述第二部分，并且所述伪金属的所述第一部分中的至少一些被设置在所述环的外部，所述环不存在金属。

14.根据权利要求6所述的天线，还包括被设置在所述天线的第四层中的寄生元件，所述寄生元件包括覆盖所述贴片辐射体并且与所述馈线电隔离的金属板，所述天线的所述第二层被设置在所述天线的所述第一层与所述天线的所述第四层之间并且与所述天线的所述第四层邻近。

15.根据权利要求14所述的天线，其中所述寄生元件的面积在尺寸上不同于所述贴片辐射体的面积。

16.根据权利要求15所述的天线，其中所述寄生元件是分别被设置在所述天线的相应的层中的多个寄生元件中的一个寄生元件，所述多个寄生元件中的每个寄生元件在尺寸上大于更靠近所述贴片辐射体的多个寄生元件中的最接近的寄生元件。

17.根据权利要求1所述的天线，其中所述伪金属被设置在所述第二层的至少40％的面积之上。

18.根据权利要求1所述的天线，其中所述伪金属是第一伪金属，所述天线还包括被设置在所述天线的所述第一层中的第二伪金属。

19.一种多层层压天线，包括：

用于激励的装置；

辐射装置，被耦合到所述用于激励的装置，所述辐射装置用于辐射从所述用于激励的装置接收的能量，所述辐射装置被设置在所述天线的第一层中并且包括连续的金属零件，所述连续的金属零件被配置为以辐射频率来辐射；以及

用于加固的第一装置，被设置在所述天线的第二层中，所述第二层不同于所述天线的所述第一层，所述用于加固的第一装置包括金属，其中所述用于加固的第一装置的、被设置在所述第二层的由所述连续的金属零件重叠的区域之外的任何线性边缘小于对应于所述辐射频率的辐射波长的一半；

其中所述用于加固的第一装置的第一部分通过与所述辐射装置的周缘重叠的避开区与所述用于加固的第一装置的第二部分分离，并且所述避开区中不存在所述用于加固的第一装置。

20.根据权利要求19所述的天线，其中所述用于加固的第一装置包括多个矩形金属零件，每个矩形金属零件的较长的线性边缘长度不超过所述辐射波长的五分之一，并且多个矩形金属零件中的每个矩形金属零件的较短的线性边缘长度至少为所述辐射波长的十分之一。

21.根据权利要求20所述的天线，其中所述连续的金属零件是矩形贴片辐射体，其中虚拟的中心线以与所述第一层和所述第二层垂直的方式延伸穿过所述辐射装置的中心，并且其中所述多个矩形金属零件包括被设置在所述第二层中的、朝向正交于所述连续的金属零件的投射到所述第二层中的任何边缘的方向远离所述中心线超过所述辐射装置的每个边缘的长度的四分之一的距离的所有用于加固的第一装置。

22.根据权利要求20所述的天线，其中所述多个矩形金属零件中的一些矩形金属零件与所述连续的金属零件重叠。

23.根据权利要求19所述的天线，其中在所述第二层的与所述连续的金属零件的周缘重叠的区域中不存在所述用于加固的第一装置。

24.根据权利要求23所述的天线，还包括用于加固的第二装置，所述用于加固的第二装置被设置在所述天线的与所述第一层和所述第二层分离的第三层中，在所述第三层的与所述连续的金属零件的周缘重叠的区域中不存在所述用于加固的第二装置。

25.根据权利要求23所述的天线，其中所述用于加固的第一装置的第一部分与所述连续的金属零件重叠，并且所述用于加固的第一装置的第二部分被设置在所述连续的金属零件的以与所述第一层和所述第二层正交的方式被投射到所述第二层上的周缘的外部。

26.根据权利要求19所述的天线，其中所述用于加固的第一装置进一步用于在保持所述辐射装置的增益的同时增加所述辐射装置的带宽。

27.一种移动设备，包括：

显示器；

处理器，通信地耦合到所述显示器；

收发器，通信地耦合到所述处理器；以及

天线，通信地耦合到所述收发器并且包括：

馈线，被配置为传送电力；

辐射体，被耦合到所述馈线并且包括固体金属零件，所述固体金属零件被设置在所述天线的第一层中并且具有被配置为以辐射频率来辐射能量的边缘长度；以及

伪金属，被设置在所述天线的第二层中，所述第二层不同于所述天线的所述第一层，所述伪金属包括多个矩形金属零件，每个矩形金属零件的最长的线性边缘长度小于对应于所述辐射频率的辐射波长的十分之一，在所述第二层的与所述辐射体的周缘重叠的区域中不存在所述伪金属。

28.根据权利要求27所述的设备，其中所述天线还包括：

接地平面；

寄生元件，被设置在所述天线的第三层中，其中所述第一层覆盖所述接地平面，所述第二层覆盖所述第一层，并且所述第三层覆盖所述第二层。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述寄生元件是第一伪寄生元件，所述伪金属是第一伪金属，并且所述天线还包括：

第二伪金属，被设置在所述天线的第四层中，所述第四层不同于所述天线的所述第一层、所述第二层和所述第三层，所述第二伪金属包括多个矩形金属零件，每个矩形金属零件的较长的线性边缘长度小于所述辐射波长的十分之一，在所述第四层的与所述辐射体的周缘重叠的区域中不存在所述第二伪金属；以及

第二伪寄生元件，被设置在所述天线的第五层中；

其中所述第四层覆盖所述第三层，并且所述第五层覆盖所述第四层。

30.根据权利要求27所述的设备，其中所述伪金属被设置在所述第二层的至少40％的面积之上。

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