CN112310618A - 天线设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种天线设备，所述天线设备包括：接地面；第一贴片天线图案，具有第一带宽并且与所述接地面间隔开；第二贴片天线图案，与所述接地面和所述第一贴片天线图案间隔开，并且与所述第一贴片天线图案的至少一部分叠置；以及引导过孔，设置在所述第一贴片天线图案与所述接地面之间，并且使所述第一贴片天线图案电连接到所述接地面。所述第二贴片天线图案具有第二带宽，所述第二带宽与比所述第一带宽的频率高的频率对应。所述引导过孔沿着所述第一贴片天线图案的第一侧设置。

Description

天线设备
本申请要求于2019年7月31日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0093172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
移动通信数据流量逐年增长。已开发了各种技术以支持无线网络中实时数据的快速增长。例如，基于物联网(IoT)的数据、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与社交网络服务(SNS)结合的实况VR/AR、自动驾驶功能、诸如同步视窗(使用紧凑型相机以用户视角传输实时图像)的应用等可能需要支持大量数据的发送和接收的通信(例如，5G通信、毫米波(millimetre Wave)通信等)。
因此，已进行了对包括第五代(5G)通信的mmWave通信的大量研究，并且已越来越多地进行了对用于实现这样的通信的天线设备的商业化和标准化的研究。
高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)的射频(RF)信号在传输期间可能容易被吸收和损耗，这会使通信的质量劣化。因此，用于在高频带中执行通信的天线可能需要与普通天线中使用的技术不同的技术方法，并且可能需要诸如单独的功率放大器等的专门技术以确保天线增益、天线和射频集成电路(RFIC)的集成、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的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。
本公开提供一种天线设备，该天线设备可改善天线性能(例如，增益、带宽、方向性等)和/或可容易被小型化。
在一个总体方面，一种天线设备包括：接地面；第一贴片天线图案，具有第一带宽并且与所述接地面间隔开；第二贴片天线图案，与所述接地面和所述第一贴片天线图案间隔开，并且与所述第一贴片天线图案的至少一部分叠置；以及引导过孔，设置在所述第一贴片天线图案与所述接地面之间，并且使所述第一贴片天线图案电连接到所述接地面。所述第二贴片天线图案具有第二带宽，所述第二带宽与比所述第一带宽的频率高的频率对应。所述引导过孔沿着所述第一贴片天线图案的第一侧设置。
所述引导过孔可包括三个或更多个引导过孔，并且所述三个或更多个引导过孔可线性地布置。
所述第一贴片天线图案可具有多边形形状，并且所述引导过孔可被布置为使所述第一贴片天线图案的除了所述第一侧之外的侧敞开。
所述引导过孔的至少一部分可与所述第二贴片天线图案的边界叠置。
所述第二贴片天线图案可比所述第一贴片天线图案与所述接地面间隔远，使得所述第一贴片天线图案设置在所述第二贴片天线图案与所述接地面之间，并且所述第一贴片天线图案与所述第二贴片天线图案之间的间隔距离可小于所述第一贴片天线图案与所述接地面之间的间隔距离。
所述第二带宽可包括60GHz，并且所述第一带宽的中心频率可包括在20GHz至40GHz的范围内。
所述第一贴片天线图案的在第一方向上的长度可以是所述第二贴片天线图案的在所述第一方向上的长度的0.8倍至1.2倍。
所述天线设备可包括电连接到所述第二贴片天线图案的馈电过孔，并且所述第一贴片天线图案可包括通孔，所述馈电过孔穿过所述通孔。
所述馈电过孔可与所述多个引导过孔相邻设置并且可偏离所述第一贴片天线图案的中心。
所述天线设备可包括电连接到所述馈电过孔并且设置在所述第一贴片天线图案的所述通孔中的馈电图案，并且所述馈电图案可具有比所述馈电过孔的宽度大的宽度。
所述引导过孔可与所述第二贴片天线图案间隔开。
在另一总体方面，一种天线设备包括：接地面；多个第一贴片天线图案，所述多个第一贴片天线图案中的每个具有多边形形状并且与所述接地面间隔开；以及引导过孔，设置在所述多个第一贴片天线图案与所述接地面之间，并且使所述多个第一贴片天线图案中的每个电连接到所述接地面。所述引导过孔被布置为使所述多个第一贴片天线图案的彼此不相对的第一侧敞开，并且沿着所述第一贴片天线图案的与所述第一侧相对的第二侧布置。
所述多个第一贴片天线图案可沿第一方向布置，并且从所述多个第一贴片天线图案中的每个的所述第二侧到所述第一侧的第二方向可与所述第一方向不同。
所述天线设备可包括与所述多个第一贴片天线图案间隔开的多个第二贴片天线图案，并且所述多个第一贴片天线图案与所述多个第二贴片天线图案之间的间隔距离可小于所述多个第一贴片天线图案与所述接地面之间的间隔距离。
所述天线设备可包括分别电连接到所述多个第二贴片天线图案的多个馈电过孔，所述多个第一贴片天线图案中的每个可包括通孔，所述多个馈电过孔中的相应的馈电过孔穿过所述通孔，并且所述多个馈电过孔可将电力间接馈送到相应的第一贴片天线图案。
所述天线设备可包括电连接到所述多个馈电过孔的相应的馈电过孔并且与所述接地面间隔开的馈电线，并且所述接地面可包括至少一个通孔，所述多个馈电过孔穿过所述至少一个通孔。
在另一总体方面，一种天线设备包括：接地面；第一贴片天线图案，在第一方向上与所述接地面间隔开；第二贴片天线图案，在所述第一方向上与所述接地面间隔开，并且与所述第一贴片天线图案的至少一部分叠置，使得所述第一贴片天线图案在所述第一方向上设置在所述第二贴片天线图案与所述接地面之间；以及多个引导过孔，使所述第一贴片天线图案电连接到所述接地面，并且沿着所述第一贴片天线图案的面对所述接地面的第一表面成直线地设置，所述第一表面与所述第一方向大体垂直。
通过以下详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据示例的天线设备的透视图。
图2A是示出根据示例的天线设备的截面图。
图2B是示出根据示例的天线设备的侧视图。
图2C是示出根据示例的天线设备的尺寸的截面图。
图3A是示出根据示例的天线设备和第二贴片天线图案的平面图。
图3B是示出根据示例的天线设备和第一贴片天线图案的平面图。
图3C是示出根据示例的天线设备的布置方向的平面图。
图4A是示出根据示例的天线设备的接地面的平面图。
图4B是示出在图4A中所示的接地面的下侧上的馈电线的平面图。
图4C是示出在图4B中所示的馈电线的下侧上的布线过孔和第二接地面的平面图。
图4D是示出在图4C中所示的第二接地面的下侧上的IC的设置区域和端射天线的平面图。
图5A和图5B是示出根据示例的天线设备中包括的连接构件的下部结构的侧视图。
图6是示出根据示例的天线设备的示例结构的侧视图。
图7A、图7B和图7C是示出天线设备设置在其中的电子装置的示例的平面图。
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。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，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，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。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，而是除了必须以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对本领域普通技术人员来说将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域普通技术人员公知的功能和构造的描述。
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使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。
在此，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，而所有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项和任意两项或更多项的任意组合。
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的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、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为第二构件、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”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语旨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”的元件于是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定向(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关术语。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另有清楚指示，否则单数形式也旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”指定存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添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示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状上的改变。
在此描述的示例的特征可按照如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各种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的其他构造也是可行的。
附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
在下文中，将参照附图描述示例。
图1是示出根据示例的天线设备的透视图。图2A是示出根据示例的天线设备的截面图。图2B是示出根据示例的天线设备的侧视图。图3A是示出根据示例的天线设备和第二贴片天线图案的平面图。图3B是示出根据示例的天线设备和第一贴片天线图案的平面图。
参照图1、图2A、图2B、图3A和图3B，天线设备100a、100b、100c和100d可包括接地面201a、第一贴片天线图案111a、第二贴片天线图案112a和多个引导过孔130a，并且还可包括馈电过孔120a、馈电图案126a、介电层151a和连接构件200a中的至少一者。
第一贴片天线图案111a可设置在接地面201a的上方(+Z轴方向)，可与接地面201a间隔开，并且可具有第一带宽。例如，第一带宽可具有包括在高于等于20GHz且低于等于40GHz的范围内的中心频率，并且可通过第一贴片天线图案111a的本征要素(例如，第一贴片天线图案的尺寸和形状、第一贴片天线图案与其他元件的间隔距离、介电层的介电常数等)确定。当表面电流流到上表面时，第一贴片天线图案111a可在上下方向(例如，+/-Z方向)上形成辐射图案，并且可在上下方向(例如，+/-Z方向)上远程发送和接收射频(RF)信号。
在第一贴片天线图案111a上流动的表面电流的方向和/或大小可基于与第一贴片天线图案111a的本征要素对应的阻抗(电容和/或电感)确定。
例如，第一贴片天线图案111a可具有拥有多条边的多边形形状，如图1所述，第一贴片天线图案111a可具有矩形形状。根据第一贴片天线图案111a的多边形形状的边的电磁边界条件，表面电流可从第一贴片天线图案111a的一条边流向另一边。
接地面201a可设置在第一贴片天线图案111a的下侧，可与第一贴片天线图案111a间隔开，并且可在上下方向(例如，+/-Z方向)上与第一贴片天线图案111a叠置。
接地面201a可包括在连接构件200a中。例如，连接构件200a可具有与印刷电路板(PCB)相似的金属层和绝缘层交替地层叠在其中的结构。
接地面201a可相对于第一贴片天线图案111a充当电磁反射器，并且因此，第一贴片天线图案111a的RF信号的远程发送和接收的方向可集中在上下方向(例如，+/-Z方向)上。
第二贴片天线图案112a可设置在接地面201a的上方(+Z轴方向)，可与接地面201a间隔开，可与第一贴片天线图案的至少一部分叠置，并且可具有比第一带宽的频率高的频率的第二带宽。例如，第二带宽可包括60GHz，并且可通过第二贴片天线图案112a的本征要素(例如，第二贴片天线图案的尺寸和形状、第二贴片天线图案与其他元件的间隔距离、介电层的介电常数等)确定。
当表面电流流到上表面时，第二贴片天线图案112a可在上下方向(例如，+/-Z方向)上形成辐射图案，并且可在上下方向(例如，+/-Z方向)上远程发送和接收RF信号。
由于第二带宽的频率比第一带宽的频率高，因此示例中的天线设备100a、100b、100c和100d可通过第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a在上下方向(例如，+/-Z方向)上远程发送和接收具有不同频率的多个RF信号。
由于第一贴片天线图案111a的至少一部分在上下方向(例如，+/-Z方向)上与第二贴片天线图案112a叠置，因此示例中的天线设备100a、100b、100c和100d可在不增大天线设备100a、100b、100c和100d的在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上的尺寸的情况下在上下方向(例如，+/-Z方向)上远程发送和接收具有不同频率的多个RF信号。
由于第二带宽的频率比第一带宽的频率高，因此从第二贴片天线图案112a远程发送的和在第二贴片天线图案112a中远程接收的RF信号的第二波长可比从第一贴片天线图案111a远程发送的和在第一贴片天线图案111a中远程接收的RF信号的第一波长短。
在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流和在第二贴片天线图案112a上流动的第二表面电流可分别受第一波长和第二波长影响，并且第一表面电流和第二表面电流可分别通过第一贴片天线图案111a的谐振和第二贴片天线图案112a的谐振形成。
因此，第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a可被构造为使第一表面电流在第一表面电流与第一波长对应的谐振环境中流动并且使第二表面电流在第二表面电流与第二波长对应的谐振环境中流动。
多个引导过孔130a中的每个可被构造为将第一贴片天线图案111a电连接到接地面201a。
多个引导过孔130a可布置在第一贴片天线图案111a的一侧上。多个引导过孔130a的组合可使第一贴片天线图案111a和接地面201a之间的电路径的宽度变宽，并且可具有适当大小的阻抗，使得在第一贴片天线图案上流动的第一表面电流可以以有效的方式在多个引导过孔130a中流动。
因此，在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流可通过多个引导过孔130a流到接地面201a。因此，与第一贴片天线图案111a的谐振对应的长度可与第一贴片天线图案111a的长度、多个引导过孔130a的长度和接地面201a的与第一贴片天线图案111a叠置的部分的长度的和对应。
因此，第一贴片天线图案111a可在不增大第一贴片天线图案111a的在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上的尺寸的情况下容易地具有比第二带宽的频率小的频率的第一带宽，并且即使当第一贴片天线图案111a具有与第二贴片天线图案112a的尺寸相似的尺寸(例如，第一贴片天线图案111a的尺寸与第二贴片天线图案112a的尺寸的比在80％与120％之间)时，第一贴片天线图案111a也可具有比第二带宽的频率小的频率第一带宽(例如，第一带宽的频率与第二带宽的频率的比为50％)。
示例中的天线设备100a、100b、100c和100d中的每个在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上可具有与具有频率相对高的第二带宽的第二贴片天线图案112a对应的相对小的尺寸，并且可在不增大水平方向上的尺寸的情况下包括具有比第二带宽的频率小的频率的第一带宽的第一贴片天线图案111a。因此，天线设备100a、100b、100c和100d可在上下方向(例如，+/-Z方向)上远程发送和接收具有不同频率的多个RF信号，并且可容易地被小型化。
例如，多个引导过孔130a的数量可以是三个或更多个，并且多个引导过孔130a可线性地布置。因此，多个引导过孔130a可具有适当大小的阻抗，使得在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流可以以有效的方式在多个引导过孔130a中流动。
例如，多个引导过孔130a可沿着第一贴片天线图案111a的一侧布置，以封闭第一贴片天线图案111a的一侧的下部空间，并且可被布置为使第一贴片天线图案111a的其他侧(例如，三个侧)的下部空间敞开。
因此，可使在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流集中在一个方向上，并且因此，可防止影响第一贴片天线图案111a的谐振的长度要素分散。
例如，多个引导过孔130a可与第二贴片天线图案112a隔开。因此，多个引导过孔130a不会干扰第一贴片天线图案111a和/或第二贴片天线图案112a的辐射图案的形成，从而改善第一贴片天线图案111a和/或第二贴片天线图案112a的增益。
例如，多个引导过孔130a的至少一部分可与第二贴片天线图案112a的一侧叠置。
在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流可在第一贴片天线图案111a和多个引导过孔130a之间沿一个方向转向，并且因此，第一贴片天线图案111a与多个引导过孔130a接触的边界线的电磁边界条件可与第二贴片天线图案112a的一侧的电磁边界条件相似。
因此，当多个引导过孔130a的至少一部分与第二贴片天线图案112a的一侧叠置时，第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a可以以和谐的方式电磁地工作，使得可防止第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a之间的电磁干扰，从而改善第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的增益。
馈电过孔120a可电连接到第二贴片天线图案112a。馈电过孔120a可在发送期间将从集成电路(IC)接收的RF信号发送到第二贴片天线图案112a，并且可在接收期间将从第二贴片天线图案112a接收的RF信号发送到IC。
第一贴片天线图案111a可具有馈电过孔120a穿过其的通孔。因此，第二贴片天线图案112a可电连接到馈电过孔120a，并且可在上下方向(例如，+/-Z方向)上与第一贴片天线图案111a叠置，从而容易减小天线设备100a、100b、100c和100d的尺寸。
馈电图案126a可电连接到馈电过孔120a，可具有比馈电过孔120a的宽度大的宽度，并且可设置在第一贴片天线图案111a的通孔中。
因此，馈电过孔120a可在发送期间将从IC接收的RF信号间接发送到第一贴片天线图案111a，并且可在接收期间将从第一贴片天线图案111a间接接收的RF信号发送到IC。
因此，馈电过孔120a可提供第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的相对于IC的电连接路径。
例如，馈电过孔120a可与多个引导过孔130a相邻设置并且偏离第一贴片天线图案111a的中心。因此，可适当地确定第一贴片天线图案111a和馈电过孔120a之间的阻抗，使得在第一贴片天线图案111a上流动的第一表面电流可以以有效的方式在多个引导过孔130a中流动。
例如，馈电过孔120a可被构造为穿过接地面201a的通孔。第二馈电图案127a可设置在接地面201a的通孔中。
因此，IC可设置在比接地面201a低的水平(-Z方向)上，并且接地面201a可有效地防止IC与第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a之间的电磁干扰。
图2C是示出根据示例的天线设备的尺寸的截面图。
参照图2C，第一贴片天线图案111a可具有第一长度L1，并且第二贴片天线图案112a可具有第二长度L2。馈电过孔120a可具有第一宽度W1，多个引导过孔130a中的每个可具有第二宽度W2，并且馈电图案126a可具有第三宽度W3。接地面201a的通孔可具有宽度G1。
馈电图案126a的第三宽度W3可比馈电过孔120a的第一宽度W1大。由于第三宽度W3大于第一宽度W1，因此馈电过孔120a可在不与第一贴片天线图案111a接触的情况下通过电磁耦合方法电连接到第一贴片天线图案111a。
第一贴片天线图案111a的第一长度L1可以是第二贴片天线图案112a的第二长度L2的0.8倍至1.2倍。第二带宽可包括60GHz，并且第一带宽的中心频率可包括在20GHz至40GHz的范围内。
因此，通过包括多个引导过孔130a，第一贴片天线图案111a可具有比第二贴片天线图案112a的第二带宽的频率低的频率第一带宽，并且可具有与第二贴片天线图案112a的尺寸相似的尺寸。
第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a之间的间隔距离H2可比第一贴片天线图案111a和接地面201a之间的间隔距离H1小。
因此，通过U形结构(包括第一贴片天线图案111a、多个引导过孔130a和接地面201a)形成的辐射图案可集中在上下方向(例如，+/-Z方向)上，从而改善第一贴片天线图案111a的增益。
图3B是示出根据示例的天线设备和第一贴片天线图案的平面图。图3C是示出根据示例的天线设备的布置方向的平面图。
当远程发送和接收RF信号所沿的方向是上下方向(例如，+/-Z方向)时，多个第一贴片天线图案111a的电场可形成在水平方向上和与表面电流的方向相同的方向(例如，X方向或Y方向)上，并且多个第一贴片天线图案111a的电场可形成在水平方向上和与表面电流的方向(例如，X方向或Y方向)垂直的方向上。
多个第一贴片天线图案111a的数量越多，多个第一贴片天线图案111a的增益就越高。然而，多个第一贴片天线图案111a的电场和磁场会对相邻的第一贴片天线图案111a造成电磁干扰。电磁干扰会使多个第一贴片天线图案111a的增益和/或方向性劣化。
参照图3B，多个引导过孔130a可与第一贴片天线图案111a的一侧相邻布置，以使多个第一贴片天线图案111a的彼此不相对的第一侧(例如，+X方向)的下部空间敞开并且使与第一侧相对的第二侧(例如，-X方向)的下部空间封闭。
因此，多个第一贴片天线图案111a中的每个的表面电流可集中在指向第一侧和第二侧之间的区域的方向(例如，X方向)上，并且可防止表面电流在多个第一贴片天线图案111a中沿Y方向流动。
因此，可防止多个第一贴片天线图案111a的对相邻的第一贴片天线图案的电磁干扰，并且可改善示例中的天线设备100a、100b、100c和100d的增益和/或方向性。
例如，多个第一贴片天线图案111a可沿第一方向(例如，Y方向)布置，并且多个第一贴片天线图案111a中的每个的第一侧和第二侧可设置在与布置第一贴片天线图案所沿的第一方向不同的方向上。
因此，由于在多个第一贴片天线图案111a上流动的表面电流的方向(例如，X方向)与第一方向(例如，Y方向)不同，因此多个第一贴片天线图案111a之间的电磁干扰可基于表面电流的方向而降低。
参照图3C，示例中的天线设备100e和100f的多个引导过孔130a可沿着与多个第一贴片天线图案111a中的相邻的第一贴片天线图案相邻的一侧布置。
图4A是示出根据示例的天线设备的接地面的平面图。图4B是示出中图4A中所示的接地面的下侧上的馈电线的平面图。图4C是示出在图4B中所示的馈电线的下侧上的布线过孔和第二接地面的平面图。图4D是示出在图4C中所示的第二接地面的下侧上的IC的设置区域和端射天线的平面图。
参照图4A，接地面201a可具有馈电过孔120a穿过其的通孔，并且可电磁屏蔽贴片天线图案和馈电线之间的区域。屏蔽过孔185a可朝向下侧(例如，-Z方向)延伸。
参照图4B，布线接地面202a可围绕端射天线馈电线220a的至少一部分和馈电线221a。端射天线馈电线220a可电连接到第二布线过孔232a，并且馈电线221a可电连接到第一布线过孔231a。布线接地面202a可电磁屏蔽端射天线馈电线220a和馈电线221a之间的区域。端射天线馈电线220a的一端可连接到第二馈电过孔211a。
参照图4C，第二接地面203a可具有第一布线过孔231a和第二布线过孔232a分别穿过其的多个通孔，并且可具有耦合接地图案235a。第二接地面203a可电磁屏蔽馈电线和IC之间的区域。
参照图4D，IC接地面204a可具有第一布线过孔231a和第二布线过孔232a分别穿过其的多个通孔。IC 310a可设置在IC接地面204a的下侧(-Z方向)上，并且可电连接到第一布线过孔231a和第二布线过孔232a。端射天线图案210a和导向件图案215a可设置在与IC接地面204a的水平相同的水平上。换句话说，端射天线图案210a和导向件图案215a可在Z方向上与IC接地面204a共面。
IC接地面204a可向IC 310a和/或无源组件提供用于IC 310a的电路和/或无源组件的地。在各种示例中，IC接地面204a可提供在IC 310a和/或无源组件中使用的用于电力和信号的传输路径。因此，IC接地面204a可电连接到IC 310a和/或无源组件。
示例中的布线接地面202a、第二接地面203a和IC接地面204a之间的上下关系(Z轴方向)以及布线接地面202a、第二接地面203a和IC接地面204a的形式可变化。
图5A和图5B是示出根据示例的天线设备中包括的连接构件的下部结构的侧视图。
参照图5A，天线设备可包括连接构件200、IC 310、粘合构件320、电互连结构330、包封剂340、无源组件350和芯构件410中的至少一部分。
连接构件200可具有上述示例中描述的接地面、布线接地面、第二接地面、IC接地面和绝缘层层叠在其中的结构。
IC 310可与上述IC相同，并且可设置在连接构件200的下侧上。IC 310可电连接到连接构件200的布线，并且可发送或接收RF信号。IC 310也可电连接到连接构件200的接地面，并且可接地。例如，IC 310可通过执行频率转换、放大、滤波、相位控制和发电中的至少一部分来生成转换的信号。
粘合构件320可使IC 310和连接构件200彼此结合。
电互连结构330可使IC 310和连接构件200彼此电连接。电互连结构330可具有比连接构件200的布线和接地面的熔点低的熔点，并且可使用低熔点通过所需工艺使IC 310和连接构件200彼此电连接。
包封剂340可包封IC 310的至少一部分，并且可改善散热性能和抗冲击的保护性能。例如，包封剂340可通过感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、环氧模塑料(EMC)等实现。
无源组件350可设置在连接构件200的下表面上，并且可通过电互连结构330电连接到连接构件200的布线和/或接地面。例如，无源组件350可包括电容器(例如，多层陶瓷电容器(MLCC))、电感器和片式电阻器中的至少一部分。
芯构件410可设置在连接构件200的下表面上，并且可电连接到连接构件200，以从外部实体接收中频(IF)信号或基带信号并将该信号发送到IC 310，或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将该信号发送到外部实体。RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz)可大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，芯构件410可将IF信号或基带信号发送到IC 310，或可通过包括在连接构件200的IC接地面中的布线从IC 310接收信号。由于连接构件200的第二接地面设置在IC接地面和布线之间，因此IF信号或基带信号与RF信号可在天线模块中彼此电隔离。
参照图5B，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的下侧上，并且可与连接构件200一起包围IC310。例如，屏蔽构件360可将IC 310和无源组件350覆盖或共形屏蔽在一起，或者可分别覆盖或隔室屏蔽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形状，并且可通过与连接构件200结合来限定具有六面体形式的容纳空间。屏蔽构件360可通过诸如铜的具有相对高导电率的材料实现，使得屏蔽构件360可具有趋肤深度，并且屏蔽构件360可电连接到连接构件200的接地面。因此，屏蔽构件360可减小IC 310和无源组件350接收的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆)或柔性PCB的连接结构，可电连接到连接构件200的IC接地面，并且可与上述芯构件410类似地工作。因此，可向连接器420提供来自电缆的IF信号、基带信号和/或电力，或连接器420可向电缆提供IF信号和/或基带信号。
除了天线设备之外，片式天线430可发送或接收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高的介电常数；以及多个电极，设置在介电块的两个表面上。多个电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，并且多个电极中的另一个可电连接到连接构件200的接地面。
图6是示出根据示例的天线设备的结构的侧视图。
参照图6，天线设备可具有其中端射天线100f、贴片天线图案1110f、IC 310f和无源组件350f被集成到连接构件500f的结构。
端射天线100f和贴片天线图案1110f可被构造为与上述示例中描述的天线设备和贴片天线图案相同，可从IC 310f接收RF信号并且可发送RF信号，或可将接收的RF信号发送到IC 310f。
连接构件500f可具有至少一个导电层510f和至少一个绝缘层520f层叠在其中的结构(例如，印刷电路板的结构)。导电层510f可包括在上述示例中描述的接地面和馈电线。
示例中的天线设备还可包括柔性连接构件550f。柔性连接构件550f可包括在上下方向上与连接构件500f叠置的第一柔性区域570f和不与连接构件500f叠置的第二柔性区域580f。
第二柔性区域580f可在上下方向上柔性弯曲。因此，第二柔性区域580f可柔性地连接到组板和/或相邻的天线设备的连接器。
柔性连接构件550f可包括信号线560f。中频(IF)信号和/或基带信号可通过信号线560f发送到IC 310f，或可发送到组板和/或相邻的天线设备的连接器。
图7A、图7B和图7C是示出天线设备设置在其中的电子装置的示例的平面图。
参照图7A，包括天线部100g的天线模块1140g可在电子装置700g的组板600g上与电子装置700g的侧边界相邻设置。
电子装置700g可实现为智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数字照相机、网络系统、计算机、监控器、平板PC、膝上型PC、上网本PC、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但是电子装置700g的示例不限于此。
还可在组板600g上设置通信模块610g和基带电路620g。天线模块1140g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可包括存储器芯片(诸如易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)、闪存等)、应用处理器芯片(诸如中央处理器(例如，CPU)、图形处理器(例如，GPU)、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(诸如模数转换器、专用集成电路(ASIC)等)中的至少一部分。
基带电路620g可通过对模拟信号执行模数转换和放大、滤波和频率转换来生成基础信号。输入到基带电路620g的基础信号和从基带电路620g输出的基础信号可通过电缆传输到天线模块。
例如，基础信号可通过电互连结构、芯过孔和布线传输到IC。IC可将基础信号转换为mmWave频带的RF信号。
参照图7B，均包括天线部100h的多个天线模块1140h可在电子装置700h的组板600h上与电子装置700h的一个侧边界和另一侧边界相邻设置，并且还可在组板600h上设置通信模块610h和基带电路620h。多个天线模块1140h可通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。
参照图7C，均包括天线部100i的多个天线模块可在电子装置700i的组板600i上分别与具有多边形形状的电子装置700i的边的中央相邻地设置，还可在组板600i上设置通信模块610i和基带电路620i。天线设备可通过同轴电缆630i电连接到通信模块610i和/或基带电路620i。
贴片天线图案、馈电过孔、引导过孔、馈电图案、接地面、馈电线、电互连结构可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料)，并且可通过镀覆方法(诸如化学气相沉积(CVD)方法、物理气相沉积(PVD)方法、溅射方法、减成方法、加成方法、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等)形成，但是材料和方法的示例不限于此。
在各个示例中描述的介电层和绝缘层可通过诸如FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、热固性树脂(诸如，环氧树脂)、热塑性树脂(诸如，聚酰亚胺)、热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸渍在诸如玻璃纤维(或者玻璃布或玻璃织物)的芯材料中的树脂(例如，半固化片、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、双马来酰亚胺三嗪(BT)、感光介电(PID)树脂、普通覆铜层压板(CCL)、玻璃基或陶瓷基绝缘材料等)的材料实现。介电层和绝缘层可填充在上述示例中描述的天线设备中未设置有贴片天线图案、馈电过孔、引导过孔、馈电图案、接地面、馈电线、电互连结构的位置的至少一部分。
在各个示例中描述的RF信号可包括诸如无线保真(Wi-Fi)(电气与电子工程师协会(IEEE)802.11族等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、演进仅数据(Ev-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳通信(DECT)、蓝牙、3G协议、4G协议和5G协议的协议以及在上述协议之后指定的任何其他无线和有线协议，但不限于此。
根据上述示例，天线设备可具有改善的天线性能(例如，增益、带宽、方向性等)并且可容易被小型化。
虽然本公开包括特定示例，但是对领域普通技术人员而言将显而易见的是，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被认为仅是描述性含义，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。如果描述的技术被执行为具有不同的顺序，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或通过其他组件或它们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，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化将被解释为包括在本公开中。

Claims (17)

1.一种天线设备，包括：
接地面；
第一贴片天线图案，具有第一带宽并且与所述接地面间隔开；
第二贴片天线图案，与所述接地面和所述第一贴片天线图案间隔开，并且与所述第一贴片天线图案的至少一部分叠置，所述第二贴片天线图案具有第二带宽，所述第二带宽与比所述第一带宽的频率高的频率对应；以及
引导过孔，设置在所述第一贴片天线图案与所述接地面之间，并且使所述第一贴片天线图案电连接到所述接地面，
其中，所述引导过孔沿着所述第一贴片天线图案的第一侧设置。
2.如权利要求1所述的天线设备，其中，所述引导过孔包括三个或更多个引导过孔，并且所述三个或更多个引导过孔线性地布置。
3.如权利要求1所述的天线设备，
其中，所述第一贴片天线图案具有多边形形状，并且
其中，所述引导过孔被布置为使所述第一贴片天线图案的除了所述第一侧之外的侧敞开。
4.如权利要求1所述的天线设备，其中，所述引导过孔的至少一部分与所述第二贴片天线图案的边界叠置。
5.如权利要求1所述的天线设备，
其中，所述第二贴片天线图案比所述第一贴片天线图案与所述接地面间隔远，使得所述第一贴片天线图案设置在所述第二贴片天线图案与所述接地面之间，并且
其中，所述第一贴片天线图案与所述第二贴片天线图案之间的间隔距离小于所述第一贴片天线图案与所述接地面之间的间隔距离。
6.如权利要求1所述的天线设备，
其中，所述第二带宽包括60GHz，并且
其中，所述第一带宽的中心频率包括在20GHz至40GHz的范围内。
7.如权利要求6所述的天线设备，其中，所述第一贴片天线图案的在第一方向上的长度是所述第二贴片天线图案的在所述第一方向上的长度的0.8倍至1.2倍。
8.如权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括：
馈电过孔，电连接到所述第二贴片天线图案，
其中，所述第一贴片天线图案包括通孔，所述馈电过孔穿过所述通孔。
9.如权利要求8所述的天线设备，其中，所述馈电过孔与所述多个引导过孔相邻设置并且偏离所述第一贴片天线图案的中心。
10.如权利要求8所述的天线设备，所述天线设备还包括：
馈电图案，电连接到所述馈电过孔并且设置在所述第一贴片天线图案的所述通孔中，所述馈电图案具有比所述馈电过孔的宽度大的宽度。
11.如权利要求8所述的天线设备，其中，所述引导过孔与所述第二贴片天线图案间隔开。
12.一种天线设备，包括：
接地面；
多个第一贴片天线图案，所述多个第一贴片天线图案中的每个具有多边形形状并且与所述接地面间隔开；以及
引导过孔，设置在所述多个第一贴片天线图案与所述接地面之间，并且使所述多个第一贴片天线图案中的每个电连接到所述接地面，
其中，所述引导过孔被布置为使所述多个第一贴片天线图案的彼此不相对的第一侧敞开，并且沿着所述第一贴片天线图案的与所述第一侧相对的第二侧布置。
13.如权利要求12所述的天线设备，
其中，所述多个第一贴片天线图案沿第一方向布置，并且
其中，从所述多个第一贴片天线图案中的每个的所述第二侧到所述第一侧的第二方向与所述第一方向不同。
14.如权利要求12所述的天线设备，所述天线设备还包括：
多个第二贴片天线图案，与所述多个第一贴片天线图案间隔开，
其中，所述多个第一贴片天线图案与所述多个第二贴片天线图案之间的间隔距离小于所述多个第一贴片天线图案与所述接地面之间的间隔距离。
15.如权利要求14所述的天线设备，所述天线设备还包括：
多个馈电过孔，分别电连接到所述多个第二贴片天线图案，
其中，所述多个第一贴片天线图案中的每个包括通孔，所述多个馈电过孔中的相应的馈电过孔穿过所述通孔，并且
其中，所述多个馈电过孔被构造为将电力间接馈送到相应的第一贴片天线图案。
16.如权利要求15所述的天线设备，所述天线设备还包括：
馈电线，电连接到所述多个馈电过孔中的相应的馈电过孔，并且与所述接地面间隔开，
其中，所述接地面包括至少一个通孔，所述多个馈电过孔穿过所述至少一个通孔。
17.一种天线设备，包括：
接地面；
第一贴片天线图案，在第一方向上与所述接地面间隔开；
第二贴片天线图案，在所述第一方向上与所述接地面间隔开，并且与所述第一贴片天线图案的至少一部分叠置，使得所述第一贴片天线图案在所述第一方向上设置在所述第二贴片天线图案与所述接地面之间；以及
多个引导过孔，使所述第一贴片天线图案电连接到所述接地面，并且沿着所述第一贴片天线图案的面对所述接地面的第一表面成直线地设置，所述第一表面与所述第一方向垂直。
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