CN112740478A - 毫米波组件 - Google Patents

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Abstract

一种毫米波(mmWave)组件(1)，包括第一毫米波模块(2)、第二毫米波模块(3)以及配置用于将第一毫米波模块(2)和第二毫米波模块可释放地互连的连接器(4)。连接器(4)包括关联于第一毫米波模块(2)的第一连接器元件(5)。第一毫米波模块(2)包括第一基板(7)和毫米波RFIC(8)，第二毫米波模块(3)包括第二基板(9)和毫米波天线阵列(10)。连接器(4)配置用于当第一毫米波模块(2)和第二毫米波模块(3)互连时，在毫米波RFIC(8)和毫米波天线阵列(10)之间传输至少一个信号。这种毫米波组件具有较小的占用空间，同时仍具有足够的射频性能。

Description

毫米波组件
技术领域
本公开涉及一种毫米波(millimeter-wave,mmWave)组件，该毫米波组件包括第一毫米波模块、第二毫米波模块以及配置用于将第一毫米波模块和第二毫米波模块互连的连接器。
背景技术
电子设备需要支持越来越多的无线信号技术，例如2G/3G/4G无线电。对于即将到来的5G无线技术，频率范围将从6GHz以下扩展到所谓的毫米波(mmWave)频率，例如20GHz以上。对于毫米波频率，将需要天线阵列以形成具有更高增益的辐射波束，从而克服传播介质中更高的路径损耗。然而，具有更高增益的辐射波束方向图会导致波束宽度变窄，因此，使用诸如相控天线阵列之类的波束控制技术来将波束控制在所需的特定方向上。
诸如移动电话和平板电脑之类的移动电子设备可以定向在任一方向上。因此，这种电子设备需要表现出尽可能接近完整的球形波束覆盖范围。这种覆盖范围很难实现，即由于辐射波束被导电外壳、大显示器和/或握持设备的用户的手所阻挡。
常规地，毫米波天线阵列紧邻显示器布置，使得显示器不会干扰波束覆盖范围。然而，朝向尽可能覆盖电子设备的非常大的显示器的移动使得天线阵列的可用空间非常有限，从而迫使天线阵列的尺寸显著减小并且其性能受损，或者显示器的大部分不活动。
有限的天线空间使实现毫米波天线阵列的同时又要获得足够的波束覆盖范围变得困难。在显示器侧没有足够的空间用于同一模块中的常规毫米波天线阵列以及射频(radiofrequency,RF)有源电路电路系统。该问题的一种解决方案是实现分布式天线阵列，其中，毫米波天线阵列布置在机械上独立的零件中而不是RF有源电路电路系统中。这允许将毫米波天线设置在显示间隙内，同时允许将RF有源电路设置在较远的空间。
发明内容
一个目的是提供一种改进的毫米波组件。前述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现形式是显而易见的。
根据第一方面，提供了一种毫米波组件，该毫米波组件包括第一毫米波模块、第二毫米波模块以及配置用于将所述第一毫米波模块和所述第二毫米波模块可释放地互连的连接器，所述连接器包括关联于所述第一毫米波模块的第一连接器元件，所述第一毫米波模块包括第一基板和毫米波RFIC，所述第二毫米波模块包括第二基板和毫米波天线阵列，所述连接器配置用于当所述第一毫米波模块和所述第二毫米波模块互连时，在所述毫米波RFIC和所述毫米波天线阵列之间传输至少一个信号。
这种解决方案允许一种具有较小的占用空间同时仍然具有足够的射频性能的毫米波组件。此外，通过将组件分成至少两个可重复附接和拆卸的零件，毫米波组件有利于组装和维修。另外，可拆卸性允许毫米波组件使用，例如，电子设备内的任何可用空间。
在第一方面的一种可能的实现形式中，所述连接器还包括关联于所述第二毫米波模块的第二连接器元件，从而允许使用一系列合适的互连元件。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述毫米波天线阵列包括至少一个毫米波天线，并且所述连接器配置用于在所述毫米波RFIC和所述毫米波天线之间传输所述信号，从而有利于足够的信号强度和方向性覆盖。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一连接器元件直接与所述第二基板或所述第二连接器元件接合，从而允许包括很少零件并且易于组装和制造的互连。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述连接器包括第三连接器元件、通过所述第三连接器元件接合的所述第一连接器元件和所述第二连接器元件，从而允许将互连部分布置在单独的元件上。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第三连接器元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一连接器元件接合且所述第二部分与所述第二连接器元件接合，从而有利于第三连接器元件具有尽可能小的占用空间。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述连接器通过以下至少一项来传输所述信号：所述第一连接器元件和所述第二基板之间的接合、所述第一连接器元件和所述第二连接器元件之间的接合、所述第三连接器元件的所述第一部分和所述第一连接器元件之间的接合以及所述第三连接器元件的所述第二部分和所述第二连接器元件之间的接合，从而有利于第一基板和多个天线阵列之间的信号传输。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述接合包括促进直流电流的电流连接。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述接合包括通过在所述第一连接器元件、所述第二连接器元件和所述第三连接器元件中的至少两者之间的电感式或电容式近场耦合而提供的非电流连接，从而通过防止直流电流在所选择的组件之间流动，有利于隔离这些组件。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一连接器元件、所述第二连接器元件和所述第三连接器元件中的至少一者包括共面结构，从而允许一种具有较小的占用空间并且其形状可以适用于可用空间的毫米波组件，并允许一个或多个毫米波天线阵列与第一基板互连。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一连接器元件、所述第二连接器元件和所述第三连接器元件中的至少一者包括弹簧结构，从而允许毫米波组件至少部分地柔性，这有利于组装并减小所需的公差。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一毫米波模块包括其它毫米波天线阵列，所述其它毫米波天线阵列包括至少一个毫米波天线，从而有利于增强的信号强度和方向性覆盖。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一者是柔性或刚性印刷电路板，从而减少了对附加天线部件的需求。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述毫米波天线阵列相对于所述第一基板的主平面在至少一个方向上偏移，从而允许第一基板和毫米波天线阵列彼此独立地设置在有更多可用空间的位置。
在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述毫米波天线阵列以与所述第一基板的主平面成≥0°的角度延伸，从而允许毫米波天线阵列设置在设备的侧面，例如，与射频电路系统和PCB所在的位置相对的侧面，将覆盖范围延伸到设备的显示侧。
根据第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括设备机架、上述毫米波组件以及包围所述设备机架和所述毫米波组件的壳体，所述毫米波组件的第一毫米波模块连接至所述设备机架。该解决方案允许一种具有较小的占用空间同时仍具有足够的射频性能的毫米波组件。此外，通过将组件分成至少两个可重复附接和拆卸的零件，毫米波组件有利于组装和维修。另外，可拆卸性允许毫米波组件使用电子设备内的任何可用空间。
在第二方面的一种可能的实现形式中，所述毫米波组件包括至少一个毫米波天线阵列，每个毫米波天线阵列邻近于所述壳体的面延伸，并有利于足够的信号强度和方向性覆盖。
根据第三方面，提供了一种组装上述电子设备的方法，包括以下顺序步骤或非顺序步骤：将所述毫米波组件的所述第一毫米波模块连接至所述设备机架，将所述毫米波组件的所述第二毫米波模块连接至所述设备机架、所述壳体和/或布置在所述设备机架与所述壳体之间的机电模块，通过连接器使所述第一毫米波模块与所述第二毫米波模块接合，所述连接器至少包括关联于所述第一毫米波模块的第一连接器元件。这种方法允许一种具有较小的占用空间同时仍具有足够的射频性能的毫米波组件。此外，通过将组件分成至少两个可重复附接和拆卸的零件，所述方法有利于组装和维修。另外，可拆卸性允许毫米波组件使用，例如，电子设备内的任何可用空间。
在第三方面的一种可能的实现形式中，所述连接器还包括关联于所述第二毫米波模块的第二连接器元件，通过所述第一连接器元件与所述第二连接器元件接合而使所述第一毫米波模块与所述第二毫米波模块接合，从而允许使用一系列合适的互连元件。
在第三方面的另一种可能的实现形式中，所述第一毫米波模块通过第三连接器元件、与所述第三连接器元件的第一部分接合的所述第一连接器元件和与所述第三连接器元件的第二部分接合的所述第二连接器元件而与所述第二毫米波模块接合，从而允许将互连部分布置在单独的元件上。
根据以下描述的实施例，该方面和其它方面将显而易见。
附图说明
在本公开的以下详细部分中，将参考附图中所示的示例实施例来更详细地解释各方面、实施例和实现方式，其中：
图1示出了根据本发明一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图2示出了根据本发明另一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图3示出了根据本发明又一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图4示出了根据本发明又一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图5示出了根据本发明又一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图6示出了根据本发明又一实施例的安装在电子设备中的毫米波组件的示意性截面侧视图。
图7a示出了根据本发明一实施例的毫米波组件和电子设备的立体图。
图7b示出了图7a的实施例的立体图，其中毫米波组件被安装到电子设备中。
图8a示出了根据本发明一实施例的毫米波组件的示意性侧视图。
图8b示出了根据本发明另一实施例的毫米波组件的示意性侧视图。
图9示出了根据本发明又一实施例的毫米波组件的部分的示意性侧视图。
具体实施方式
图1至图7b示出了电子设备13，电子设备13包括设备机架14、毫米波(mmWave)组件1(下面进一步详细描述)以及包围设备机架14和毫米波组件1的壳体15。毫米波组件1至少包括第一毫米波模块2、第二毫米波模块3以及配置用于将第一毫米波模块2和第二毫米波模块3可释放地互连的连接器4。
毫米波组件1的第一毫米波模块2可以连接至设备机架14，或者连接至电子设备13的内部组件，例如，柔性或刚性印刷电路板(printed circuit board,PCB)。柔性PCB可以是液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)PCB。
在一实施例中，毫米波组件1包括至少一个毫米波天线阵列10、12，每个毫米波天线阵列10、12邻近于壳体15的面延伸。
本公开进一步涉及一种组装电子设备13的方法，该方法包括多个顺序步骤或非顺序步骤。如图7a所示，毫米波组件1的第一毫米波模块2连接至设备机架14。毫米波组件1的第二毫米波模块3连接至设备机架14、壳体15和/或布置在设备机架14与壳体15之间的机电模块16，仍如图7a所示。第一毫米波模块2通过连接器4与第二毫米波模块3接合，如图7b所示。在一实施例中，毫米波组件1的第二毫米波模块3连接至机电模块16。机电模块16可以是，例如，相机模块。
如上所述，毫米波(mmWave)组件1包括第一毫米波模块2、第二毫米波模块3以及配置用于将第一毫米波模块2和第二毫米波模块3可释放地互连的连接器4。
连接器4至少包括关联于第一毫米波模块2的第一连接器元件5。“关联”是指通过，例如，螺钉、粘合剂、焊接或类似方式进行连接。
第一毫米波模块2至少包括第一基板7和毫米波射频集成电路(radiofrequencyintegrated circuit,RFIC)8。第二毫米波模块3至少包括第二基板9和毫米波天线阵列10。第一基板7和第二基板9中的至少一者可以是柔性或刚性印刷电路板。
在一实施例中，第一毫米波模块2包括其它毫米波天线阵列12。毫米波天线阵列12可以布置成使得其相比毫米波天线阵列10产生的辐射在相同或不同的方向上产生辐射。
毫米波天线阵列10、12中的一者或两者可以以与第一基板的主平面成≥0°的角度延伸。毫米波天线阵列10可以基本上垂直于第一基板7的主平面，即以90°延伸，如图1至图3和图5所示。毫米波天线阵列10可以基本上平行于第一基板7的主平面延伸，如图4所示的180°角和图6所示的0°角。毫米波天线阵列12可以基本平行于第一基板7的主平面延伸，并且如图3所示，在第一基板7的主平面中延伸。
上述角度通过第二基板9中的任一弯曲获得，如图1至图4所示，或者通过将第二基板9和毫米波天线阵列10分割成单独的元件而获得，如图5所示，这些单独的元件，例如，通过焊接固定地互连，或者通过以下进一步描述的电流连接或非电流连接可释放地互连。该角度还可以通过多个弯曲来实现，例如，两个45°弯曲(未示出)。
每个天线阵列10、12可以布置成使得该阵列的一端比该阵列的另一端更靠近第一基板7。此外，每个天线阵列10、12可以布置成使得该阵列的一端比该阵列的另一端更靠近第二基板9。可以在任一方向上看到该阵列的各个端与第一基板和/或第二基板之间的距离，包括垂直于和平行于第一基板7和/或第二基板9的主平面的方向。毫米波天线阵列10、12中的一者或两者可以相对于第一基板7和/或第二基板9的主平面在至少一个方向上偏移。如图4和图6所示，天线阵列10、12可以平行于第一基板7的主平面延伸，但是与第一基板7相距一定距离，使得天线阵列在设备机架14与壳体15后部或前部之间延伸。如图1至图3和图5所示，天线阵列10、12可以垂直于第一基板7的主平面延伸，但是与第一基板7相距一定距离，使得天线阵列在设备机架14和壳体15的侧部之间延伸。此外，如图6所示，天线阵列10、12可以在第二基板9的主平面中延伸。
连接器4配置用于当第一毫米波模块2和第二毫米波模块3互连时，在毫米波RFIC8和毫米波天线阵列10之间传输至少一个信号。在一实施例中，毫米波天线阵列10包括多个毫米波天线，并且连接器4配置用于在毫米波RFIC 8与多个毫米波天线中的每个毫米波天线之间传输信号。毫米波天线阵列12还可以包括多个毫米波天线。
如图1至图6所示，连接器4至少包括关联于第一毫米波模块2的第一连接器元件5。
在一实施例中，如图2所示，第一连接器元件5，例如，通过焊接到第一基板7的母插座和形成在第二基板9内的公配对件(例如，包括信号连接和接地连接的蚀刻金属垫)与第二基板9直接接合。
连接器4可以进一步包括关联于第二毫米波模块3的第二连接器元件6，如图1以及图3至图6所示。通过第一连接器元件5与第二连接器元件6接合而使第一毫米波模块2与第二毫米波模块3接合。第一连接器元件5可以焊接至第一基板7上且第二连接器元件6可以焊接至第二基板9上。如图1以及图3至图6所示，第一连接器元件5可以直接与第二连接器元件6接合。
在一实施例中，如图9所示，第一毫米波模块2通过第三连接器元件11、通过第三连接器元件11接合的第一连接器元件5和第二连接器元件6来与第二毫米波模块3接合。在一实施例中，第三连接器元件11夹设在第一连接器元件5和第二连接器元件6之间。优选地，第三连接器元件11包括第一部分11a和第二部分11b，第一部分11a与第一连接器元件5接合且第二部分11b与第二连接器元件6接合。
如图2所示，连接器4可以通过第一连接器元件5与第二基板9之间的接合来传输信号。连接器4可以通过第一连接器元件5与第二连接器元件6之间的接合来传输信号，如图1以及图3至图6所示。此外，连接器4可以通过第三连接器元件11的第一部分11a与第一连接器元件5和/或第三连接器元件11的第二部分11b与第二连接器元件6之间的接合来传输信号，如图9所示。第一部分11a和/或第二部分11b可包括电流连接构件。
在一实施例中，直接接合包括通过，例如，零插入力(zero insertion force,ZIF)连接器、同轴连接器和/或连接组合而提供的电流连接。ZIF连接器可以包括一个或多个共面结构。共面结构可以通过除ZIF之外的其它方式实现，例如，集成在板对板连接器内的配合弹簧。
在另一实施例中，接合包括通过在第一连接器元件5、第二连接器元件6和第三连接器元件11中的至少两者之间的电感式或电容式近场耦合而提供的非电流连接。该两个连接元件应以最大距离为天线阵列10、12的工作波长的1/10来布置。
在一实施例中，第一连接器元件5、第二连接器元件6和第三连接器元件11中的至少一者包括弹簧结构。
已经结合本文中的各个实施例描述了各个方面和实现方式。然而，通过对附图、本公开和所附权利要求的研习，本领域技术人员对要求保护的主题进行实践可以理解并实现所公开实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中记载了某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求中使用的附图标记不应解释为对范围进行限制。

Claims (20)

1.一种毫米波mmWave组件(1)，包括第一毫米波模块(2)、第二毫米波模块(3)以及配置用于将所述第一毫米波模块(2)和所述第二毫米波模块可释放地互连的连接器(4)，
所述连接器(4)包括关联于所述第一毫米波模块(2)的第一连接器元件(5)，
所述第一毫米波模块(2)包括第一基板(7)和毫米波射频集成电路RFIC(8)，所述第二毫米波模块(3)包括第二基板(9)和毫米波天线阵列(10)，
所述连接器(4)配置用于当所述第一毫米波模块(2)和所述第二毫米波模块(3)互连时，在所述毫米波RFIC(8)和所述毫米波天线阵列(10)之间传输至少一个信号。
2.根据权利要求1所述的毫米波组件(1)，其中，所述连接器(4)还包括关联于所述第二毫米波模块(3)的第二连接器元件(6)。
3.根据权利要求1或2所述的毫米波组件(1)，其中，所述毫米波天线阵列(10)包括至少一个毫米波天线，并且所述连接器(4)配置用于在所述毫米波RFIC(8)和所述毫米波天线之间传输所述信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述第一连接器元件(5)直接与所述第二基板(9)或所述第二连接器元件(6)接合。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述连接器(4)包括第三连接器元件(11)、通过所述第三连接器元件(11)接合的所述第一连接器元件(5)和所述第二连接器元件(6)。
6.根据权利要求5所述的毫米波组件(1)，其中，所述第三连接器元件(11)包括第一部分(11a)和第二部分(11b)，所述第一部分(11a)与所述第一连接器元件(5)接合且所述第二部分(11b)与所述第二连接器元件(6)接合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述连接器(4)通过以下至少一项来传输所述信号：
-所述第一连接器元件(5)和所述第二基板(9)之间的接合，
-所述第一连接器元件(5)和所述第二连接器元件(6)之间的接合，
-所述第三连接器元件(11)的所述第一部分(11a)和所述第一连接器元件(5)之间的接合，以及
-所述第三连接器元件(11)的所述第二部分(11b)和所述第二连接器元件(6)之间的接合。
8.根据权利要求7所述的毫米波组件(1)，其中，所述接合包括电流连接。
9.根据权利要求7所述的毫米波组件(1)，其中，所述接合包括通过在所述第一连接器元件(5)、所述第二连接器元件(6)和所述第三连接器元件(11)中的至少两者之间的电感式或电容式近场耦合而提供的非电流连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述第一连接器元件(5)、所述第二连接器元件(6)和所述第三连接器元件(11)中的至少一者包括共面结构。
11.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述第一连接器元件(5)、所述第二连接器元件(6)和所述第三连接器元件(11)中的至少一者包括弹簧结构。
12.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述第一毫米波模块(2)包括其它毫米波天线阵列(12)，所述其它毫米波天线阵列(12)包括至少一个毫米波天线。
13.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述第一基板(7)和所述第二基板(9)中的至少一者是柔性或刚性印刷电路板。
14.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述毫米波天线阵列(10、12)相对于所述第一基板的主平面在至少一个方向上偏移。
15.根据前述权利要求中任一项所述的毫米波组件(1)，其中，所述毫米波天线阵列(10、12)以与所述第一基板的主平面成≥0°的角度延伸。
16.一种电子设备(13)，包括：设备机架(14)、根据权利要求1至15中任一项所述的毫米波组件(1)以及包围所述设备机架(14)和所述毫米波组件(1)的壳体(15)，
所述毫米波组件(1)的第一毫米波模块(2)连接至所述设备机架(14)。
17.根据权利要求16所述的电子设备(13)，其中，所述毫米波组件(1)包括至少一个毫米波天线阵列(10、12)，每个毫米波天线阵列(10、12)邻近于所述壳体(15)的面延伸。
18.一种组装根据权利要求16或17所述的电子设备(13)的方法，包括以下顺序步骤或非顺序步骤：
-将所述毫米波组件(1)的所述第一毫米波模块(2)连接至所述设备机架(14)，
-将所述毫米波组件(1)的所述第二毫米波模块(3)连接至所述设备机架(14)、所述壳体(15)和/或布置在所述设备机架(14)与所述壳体(15)之间的机电模块(16)，
-通过连接器(4)使所述第一毫米波模块(2)与所述第二毫米波模块(3)接合，所述连接器(4)至少包括关联于所述第一毫米波模块(2)的第一连接器元件(5)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述连接器(4)还包括关联于所述第二毫米波模块(3)的第二连接器元件(6)，通过所述第一连接器元件(5)与所述第二连接器元件(6)接合而使所述第一毫米波模块(2)与所述第二毫米波模块(3)接合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一毫米波模块(2)通过第三连接器元件(11)、与所述第三连接器元件(11)的第一部分(11a)接合的所述第一连接器元件(5)和与所述第三连接器元件(11)的第二部分(11b)接合的所述第二连接器元件(6)而与所述第二毫米波模块(3)接合。
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