CN112825383A - 片式天线模块阵列 - Google Patents

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CN112825383A CN202010497985.9A CN202010497985A CN112825383A CN 112825383 A CN112825383 A CN 112825383A CN 202010497985 A CN202010497985 A CN 202010497985A CN 112825383 A CN112825383 A CN 112825383A
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许茔植
安成庸
韩明愚
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Abstract

一种片式天线模块阵列包括第一片式天线模块,第一片式天线模块包括:第一焊料层,设置在第一介电层之下;第一馈电过孔,设置在第一介电层中;第一贴片天线图案,设置在第一介电层之上并且具有第一谐振频率;以及第一耦合图案,与第一贴片天线图案间隔开,并且在竖向上不与第一贴片天线图案叠置。片式天线模块阵列还包括第二片式天线模块,第二片式天线模块包括:第二焊料层,设置在第二介电层之下;第二馈电过孔,设置在第二介电层中;第二贴片天线图案,设置在第二介电层之上并且具有第二谐振频率;以及第二耦合图案,设置在第二贴片天线图案之上并且在竖向上与其叠置。第一片式天线模块和第二片式天线模块在连接构件上间隔开设置。

Description

片式天线模块阵列
本申请要求于2019年11月20日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0149272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
下面的描述涉及一种片式天线模块阵列。
背景技术
移动通信数据流量每年在快速增长。正在开发用于在无线网络中实时支持这种增长的数据流量的技术。例如,基于物联网(IoT)的数据的内容、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、同步视窗、微型相机应用(诸如,实时视频传输)需要用于支持大量数据交换的通信(例如,第五代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
因此,近来已经研究了包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信,并且也正在进行对于顺利地实现mmWave通信的片式天线模块的商业化/标准化的研究。
高频带(例如,24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)中的射频(RF)信号在它们传输的方式中容易被吸收和损耗,使得通信的质量可能急剧下降。因此,用于高频通信的天线可能需要与常规天线的技术方法不同的技术方法,并且可能有必要确保天线增益(Gain)、天线和射频集成电路(RFIC)的集成、有效全向辐射功率(EIRP)。可能需要诸如功率放大器的专门技术的开发。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍,下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面中,一种片式天线模块阵列包括第一片式天线模块,所述第一片式天线模块包括:第一介电层;第一焊料层,设置在所述第一介电层的下表面上;第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径;第一贴片天线图案,设置在所述第一介电层的上表面上,被构造为从所述第一馈电过孔馈电,并且具有第一谐振频率;以及第一耦合图案,与所述第一贴片天线图案间隔开,并且被构造为在竖直方向上不与所述第一贴片天线图案叠置。所述片式天线模块阵列还包括第二片式天线模块,所述第二片式天线模块包括:第二介电层;第二焊料层,设置在所述第二介电层的下表面上;第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径;第二贴片天线图案,设置在所述第二介电层的上表面上,被构造为从所述第二馈电过孔馈电,并且具有与所述第一谐振频率不同的第二谐振频率;以及第二耦合图案,设置于在竖直方向上高于所述第二贴片天线图案的高度处,与所述第二贴片天线图案间隔开,并且在所述竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置。所述片式天线模块阵列还包括连接构件,所述连接构件分别电连接到所述第一片式天线模块和所述第二片式天线模块,并且具有顶表面,所述第一片式天线模块和所述第二片式天线模块在所述顶表面上彼此间隔开。
所述第二耦合图案可包括槽。
所述第一耦合图案可具有多边形形状并且可不包括槽。
所述第一片式天线模块还可包括第三耦合图案,所述第三耦合图案设置于在所述竖直方向上高于所述第一贴片天线图案的高度处,与所述第一贴片天线图案间隔开,并且在所述竖直方向上与所述第一贴片天线图案叠置。所述第三耦合图案可具有多边形形状并且可不包括槽。
所述第二片式天线模块还可包括第四耦合图案,所述第四耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开,在所述竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置,并且设置在所述第二贴片天线图案和所述第二耦合图案之间。所述第四耦合图案可具有多边形形状并且可不包括槽。
所述第二片式天线模块还可包括填充有绝缘材料或空气的空间。所述空间可在所述竖直方向上不与所述第二贴片天线图案叠置,并且可在所述竖直方向上与所述第二介电层叠置。
所述第二介电层的上表面的尺寸可小于所述第一介电层的上表面的尺寸。
所述第一片式天线模块还可包括:第一馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的上端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置;以及第二馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的下端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置。
所述第一耦合图案可围绕所述第一贴片天线图案的边缘的至少一部分。
所述第一耦合图案和所述第一贴片天线图案可在所述竖直方向上设置在相同高度处。
所述第一介电层的上表面可具有多边形形状。所述第一贴片天线图案可具有多边形形状,并且所述第一贴片天线图案的至少一些边可相对于所述第一介电层的所述上表面的边之中的每条边倾斜。
所述第二介电层的所述上表面可具有多边形形状。所述第二贴片天线图案可具有多边形形状,并且所述第二贴片天线图案的至少一些边可相对于所述第二介电层的所述上表面的边之中的每条边倾斜。
所述片式天线模块阵列还可包括:多个第一片式天线模块,包括所述第一片式天线模块;以及多个第二片式天线模块,包括所述第二片式天线模块。所述多个第一片式天线模块的至少一部分和所述多个第二片式天线模块的至少一部分可在第一水平方向上叠置。所述多个第二片式天线模块可在与所述第一水平方向不同的第二水平方向上从所述多个第一片式天线模块偏移。
所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数可彼此不同。
所述第二馈电过孔可与所述第二贴片天线图案接触。所述第一馈电过孔可不与所述第一贴片天线图案接触。
在另一总体方面中,一种片式天线模块阵列包括多个第一片式天线模块,每个所述第一片式天线模块包括:第一介电层;第一焊料层,设置在所述第一介电层的下表面上;第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径;以及第一贴片天线图案,设置在所述第一介电层的上表面上,被构造为从所述第一馈电过孔馈电,并且具有第一谐振频率。所述片式天线模块阵列还包括多个第二片式天线模块,每个所述第二片式天线模块包括:第二介电层;第二焊料层,设置在所述第二介电层的下表面上;第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径;以及第二贴片天线图案,设置在所述第二介电层的上表面上,被构造为从所述第二馈电过孔馈电,并且具有与所述第一谐振频率不同的第二谐振频率。所述片式天线模块阵列还包括连接构件,所述连接构件具有顶表面,所述多个第一片式天线模块和所述多个第二片式天线模块在所述顶表面上彼此间隔开并且以交替顺序设置,并且所述连接构件分别电连接到所述多个第一片式天线模块和所述多个第二片式天线模块。所述第二馈电过孔与所述第二贴片天线图案接触。所述第一馈电过孔不与所述第一贴片天线图案接触。
所述多个第二片式天线模块中的每个还可包括第二耦合图案,所述第二耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开,在所述第二贴片天线图案之上,并且在竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置。所述多个第一片式天线模块中的每个还可包括第三耦合图案,所述第三耦合图案与所述第一贴片天线图案间隔开,在所述第一贴片天线图案之上,并且在竖直方向上与所述第一贴片天线图案叠置。所述第二耦合图案可包括槽并且具有环形形状。所述第三耦合图案可具有多边形形状并且可不包括槽。
所述第二介电层的所述上表面的尺寸可小于所述第一介电层的所述上表面的尺寸。
所述多个第一片式天线模块中的每个还可包括:第一耦合图案,与所述第一贴片天线图案间隔开并且在竖直方向上不与所述第一贴片天线图案叠置;第一馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的上端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置;以及第二馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的下端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置。
所述多个第一片式天线模块的至少一部分和所述多个第二片式天线模块的至少一部分可在第一水平方向上叠置。所述多个第二片式天线模块可在与所述第一水平方向不同的第二水平方向上从所述多个第一片式天线模块偏移。
所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数可彼此不同。
在另一总体方面中,一种片式天线模块阵列包括连接构件、第一片式天线模块和第二片式天线模块。所述第一片式天线模块设置在所述连接构件上,与所述连接构件电连接,并且所述第一片式天线模块包括:第一焊料层;第一贴片天线图案,设置在所述第一焊料层之上;第一介电层,设置在所述第一焊料层与所述第一贴片天线图案之间;第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径并且被构造为对所述第一贴片天线图案馈电;第一耦合图案,具有多边形形状并且不包括槽,其中,所述第一耦合图案在横向上与所述第一贴片天线图案间隔开,并且在所述第一贴片天线图案之上的空间中不与所述第一贴片天线图案叠置。所述第二片式天线模块在所述连接构件上与所述第一片式天线模块间隔开设置,与所述连接构件电连接,并且所述第二片式天线模块包括:第二焊料层;第二贴片天线图案,设置在所述第二焊料层之上;第二介电层,设置在所述第二焊料层和所述第二贴片天线图案之间;第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径并且被构造为对所述第二贴片天线图案馈电;以及第二耦合图案,具有多边形形状并且包括槽,其中,所述第二耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开设置,在所述第二贴片天线图案之上,并且在所述第二贴片天线图案之上的空间中与所述第二贴片天线图案叠置。
所述第二介电层的上表面的尺寸可小于所述第一介电层的上表面的尺寸。
所述第一耦合图案和所述第一贴片天线图案可设置在相同的高度处。
所述第一片式天线模块的频带可低于所述第二片式天线模块的频带。
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是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块和第二片式天线模块的透视图。
图1C是根据示例的图1A和图1B的片式天线模块阵列的透视图。
图2A至图2H是示出根据示例的片式天线模块阵列的平面图。
图3A是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块的侧视图。
图3B是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第二片式天线模块的侧视图。
图4A是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块的外观的透视图。
图4B是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块中包括第1-4介电层和第1-5介电层的结构的透视图。
图4C是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第二片式天线模块的外观的透视图。
图5A至图5B是示出根据示例的图3A和图3B中示出的连接构件的下部结构的侧视图。
图6A和图6B是示出根据示例的包括片式天线模块的电子装置的平面图。
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
提供下面的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、修改和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,而是除了必须以特定顺序发生的操作之外,可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外,为了提高清楚性和简洁性,可省略对本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可按照不同的形式实施,并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说,已经提供这里所描述的示例仅为示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里所描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
这里,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,但所有的示例和实施例不限于此。
在整个说明书中,当元件(诸如层、区域或基板)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”、“连接到”所述另一元件或“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。
如在这里所使用的,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。
尽管这里可使用诸如“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、层或部分不受限于这些术语。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,这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述,这里可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相关术语,以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含附图中描绘的方位之外还包含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,则描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件于是将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此,术语“上方”根据装置的空间方位包括上方和下方两种方位。装置也可按照其他方式(例如,旋转90度或处于其他方位)定向,并且这里所使用的空间相关术语将被相应地解释。
这里所使用的术语仅用于描述各种示例,并不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明,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,可能发生附图中示出的形状的变化。因此,这里所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变化。
这里所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是显而易见的各种方式组合。此外,尽管这里所描述的示例具有各种构造,但在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的其他构造是可行的。
图1A和图1B是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块和第二片式天线模块的透视图。
参照图1A和图1B,根据示例的片式天线模块阵列100a可包括第一片式天线模块101a、第二片式天线模块102a以及包括接地面201a的连接构件。
连接构件可具有顶表面,在该顶表面上,多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a以交替顺序布置同时彼此间隔开,并且连接构件可分别电连接到多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a。例如,连接构件可具有其中交替地堆叠有多个接地面和多个绝缘层的堆叠结构,并且可电连接在多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a与集成电路(IC)之间。
第一片式天线模块101a可包括第一介电层150a-1、第一焊料层138a、第一馈电过孔121a-1和121a-2、第一贴片天线图案111a以及第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4。
第二片式天线模块102a可包括第二介电层150a-2、第二焊料层139a、第二馈电过孔122a-1和122a-2、第二贴片天线图案112a和第二耦合图案114a。
第一介电层150a-1的上表面和第二介电层150a-2的上表面可分别用作第一贴片天线图案111a的布置空间和第二贴片天线图案112a的布置空间,并且第一介电层150a-1的下表面和第二介电层150a-2的下表面可分别用作第一焊料层138a的布置空间和第二焊料层139a的布置空间。也就是说,第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a可分别设置在第一介电层150a-1的上表面和第二介电层150a-2的上表面上,并且第一焊料层138a和第二焊料层139a可分别设置在第一介电层150a-1的下表面和第二介电层150a-2的下表面上。
第一介电层150a-1可用作用于通过第一贴片天线图案111a的下表面辐射的射频(RF)信号的通过路径,第二介电层150a-2可用作用于通过第二贴片天线图案112a的下表面辐射的RF信号的通过路径。RF信号可在第一介电层150a-1中具有与第一介电层150a-1的介电常数对应的波长,RF信号可在第二介电层150a-2中具有与第二介电层150a-2的介电常数对应的波长。
第一贴片天线图案111a与第一焊料层138a之间的间隔距离以及第二贴片天线图案112a与第二焊料层139a之间的间隔距离可基于RF信号的波长来优化,波长越短,间隔距离可越容易缩短。因此,随着第一介电层150a-1的介电常数进一步增大,第一介电层150a-1在竖直方向上(例如,在Z方向上)的厚度可更容易减小,随着第二介电层150a-2的介电常数进一步增大,第二介电层150a-2在竖直方向上(例如,在Z方向上)的厚度可更容易减小。
第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a以及第一焊料层138a和第二焊料层139a中的每个的水平(例如,X方向和/或Y方向)尺寸可基于RF信号的波长来优化。RF信号的波长越短,第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a以及第一焊料层138a和第二焊料层139a中的每个的水平尺寸可越容易减小。因此,随着第一介电层150a-1的介电常数增大,第一介电层150a-1的水平(例如,X和/或Y方向)尺寸可更容易减小,随着第二介电层150a-2的介电常数增大,第二介电层150a-2的水平(例如,X和/或Y方向)尺寸可更容易减小。
因此,随着第一介电层150a-1和第二介电层150a-2的介电常数增大,第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的整体尺寸可更容易减小。
通常,贴片天线可被实现为基板(诸如印刷电路板(PCB))的一部分,但是印刷电路板(PCB)的一般绝缘层的相对低的介电常数可能限制贴片天线的小型化。
由于第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a可与基板(诸如印刷电路板(PCB))分开制造,因此可更容易使第一介电层150a-1和第二介电层150a-2实现为具有比印刷电路板(PCB)的一般绝缘层的介电常数高的介电常数。
例如,第一介电层150a-1和第二介电层150a-2可包括陶瓷材料,该陶瓷材料被构造为具有比印刷电路板(PCB)的一般绝缘层的介电常数高的介电常数。
例如,第一介电层150a-1和第二介电层150a-2可利用具有相对高的介电常数的材料(例如,诸如低温共烧陶瓷(LTCC)的陶瓷基材料或玻璃基材料)形成。第一介电层150a-1和第二介电层150a-2还可包括镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)和钛(Ti)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合,从而提供相对高的介电常数或高的耐久性。例如,第一介电层150a-1和第二介电层150a-2可包括Mg2SiO4、MgAlO4和CaTiO3中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。
例如,第一介电层150a-1和第二介电层150a-2可具有其中堆叠有多个介电层的结构。介电层之间的空间可以是第一馈电图案126a-1和126a-2以及/或者第二馈电图案127a-1和127a-2的布置空间。在多个介电层之间的空间中,其中未设置第一馈电图案126a-1和126a-2以及/或者第二馈电图案127a-1和127a-2的部分可填充有粘合材料(例如,聚合物)。
第一焊料层138a可被构造为支持第一片式天线模块101a安装在连接构件上,第二焊料层139a可被构造为支持第二片式天线模块102a安装在连接构件上。例如,第一焊料层138a可沿着第一介电层150a-1的边缘设置,第二焊料层139a可沿着第二介电层150a-2的边缘设置。例如,第一焊料层138a和第二焊料层139a可被构造为便于结合到具有相对低的熔点的锡基焊料,并且因此可包括锡镀层和/或镍镀层,以便于结合到焊料。
此外,第一焊料层138a和第二焊料层139a可均具有其中布置有多个圆柱体的结构,以分别有效地支持第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a安装在连接构件上。
第一馈电过孔121a-1和121a-2可形成穿过第一介电层150a-1的第一馈电路径,第二馈电过孔122a-1和122a-2可形成穿过第二介电层150a-2的第二馈电路径。
例如,第一馈电过孔121a-1和121a-2以及第二馈电过孔122a-1和122a-2可具有分别在第一介电层150a-1和第二介电层150a-2中沿竖直方向延伸的结构,并且可通过使用诸如铜、镍、锡、银、金、钯等的导电材料填充在第一介电层150a-1和第二介电层150a-2中的经由激光形成的通路孔的工艺来形成。
第一贴片天线图案111a可通过第一馈电过孔121a-1和121a-2馈电,并且第二贴片天线图案112a可通过第二馈电过孔122a-1和122a-2馈电。第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a可被构造为发送和/或接收RF信号。
例如,当导电膏在导线膏分别被涂覆和/或填充在第一介电层150a-1和第二介电层150a-2上的状态下被干燥时,可形成第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a。
从第一贴片天线图案111a发射的RF信号的波长可与第一贴片天线图案111a的水平方向(例如,X方向和/或Y方向)尺寸对应,从第二贴片天线图案112a发射的RF信号的波长可与第二贴片天线图案112a的水平方向(例如,X方向和/或Y方向)尺寸对应。因此,第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a可被构造为在竖直方向(例如,Z方向)上形成辐射图案同时产生谐振。
当第一片式天线模块101a被构造为具有第一谐振频率(例如,28GHz)时,第一贴片天线图案111a可具有与第一谐振频率的波长对应的尺寸。当第二片式天线模块102a被构造为具有与第一谐振频率不同的第二谐振频率(例如,39GHz)时,第二贴片天线图案112a可具有与第二谐振频率的波长对应的尺寸。
根据示例,当第一片式天线模块101a被构造为具有第一谐振频率时,第一介电层150a-1的上表面可具有与第一谐振频率的波长对应的尺寸,并且当第二片式天线模块102a被构造为具有第二谐振频率时,第二介电层150a-2的上表面可具有与第二谐振频率的波长对应的尺寸。
例如,当第二谐振频率高于第一谐振频率时,第二贴片天线图案112a的尺寸可小于第一贴片天线图案111a的尺寸,并且第二介电层150a-2的上表面的尺寸可小于第一介电层150a-1的上表面的尺寸。
在多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a以交替的顺序布置且彼此间隔开的情况下,多个第二片式天线模块102a可能影响多个第一片式天线模块101a的电磁边界条件,并且多个第一片式天线模块101a可能影响多个第二片式天线模块102a的电磁边界条件。
例如,在多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a以交替的顺序布置且彼此间隔开的情况下,多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a之间的间隔距离可彼此相似,并且可作为影响多个相应的第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的谐振频率的要素。在这样的示例中,另外,第一谐振频率低于第二谐振频率时,基于间隔距离的谐振频率可高于第一谐振频率,并且可低于第二谐振频率。因此,存在使多个第一片式天线模块101a的天线特性(例如,增益和带宽)与多个第二片式天线模块102a的天线特性彼此协调的天线设计要素。
因此,根据示例的片式天线模块阵列100a可被构造为使得第一片式天线模块101a的第一贴片天线图案111a的电磁耦合结构与第二片式天线模块102a的第二贴片天线图案112a的电磁耦合结构彼此不同。
结果,可减小多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的间隔距离对多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的天线特性的影响。因此,可改善第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的整体天线性能,并且可更紧凑地布置多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a。
例如,与传统的片式天线模块阵列相比,对于片式天线模块阵列100a中的给定数量的片式天线模块,片式天线模块阵列100a的尺寸可减小,并且对于给定尺寸的片式天线模块阵列100a,天线性能可改善。
第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可在水平方向(例如,在X方向和/或Y方向)上与第一贴片天线图案111a间隔开,并且可在竖直方向(例如,Z方向)上不与第一贴片天线图案111a叠置。
第二耦合图案114a可设置在第二贴片天线图案112a之上(例如,在Z方向上),以在竖直方向(例如,Z方向)上与第二贴片天线图案112a间隔开,并且可在竖直方向(例如,Z方向)上与第二贴片天线图案112a叠置。
因此,第一贴片天线图案111a的电磁耦合方向可接近水平方向(例如,X方向和/或Y方向),并且第二贴片天线图案112a的电磁耦合方向可接近竖直方向(例如,Z方向)。因此,第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合方向可彼此不同。
第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合方向可影响第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的辐射图案特性。
多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a可被构造为使得第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a之间的电磁耦合方向的差异的影响可被多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的谐振频率差异和电磁边界条件要素的影响抵消。
因此,可改善多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的整体天线性能,并且可更紧凑地布置多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a。
参照图1A和图1B,第二耦合图案114a可包括槽S1并且具有环形形状。因此,由于流经第二耦合图案114a的表面电流可在围绕槽的旋转方向上流动,因此根据RF信号波长优化的第二耦合图案114a的尺寸可进一步减小。
第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可具有不包括槽的多边形形状。
因此,可进一步增大第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合特性的差异,使得更自由地设计多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的天线性能。进一步地,可进一步改善片式天线模块阵列100a的整体天线性能。
参照图1A和图1B,根据示例的片式天线模块阵列100a的第二片式天线模块102a还可包括第四耦合图案113a,第四耦合图案113a设置在第二贴片天线图案112a与第二耦合图案114a之间,且与第二贴片天线图案112a间隔开,并且在竖直方向(例如,Z方向)上与第二贴片天线图案112a叠置。
因此,第二片式天线模块102a可获得相对更宽的带宽,而不增加第二片式天线模块102a在水平方向上的尺寸。
第四耦合图案113a可具有不包括槽的多边形形状。
因此,由第四耦合图案113a提供的阻抗与由第二耦合图案114a提供的阻抗之间的差异可进一步增大,而第二片式天线模块102a的水平尺寸没有增大。因此,第二贴片天线图案112a可接收更多的各种阻抗并且可具有相对更宽的带宽。
参照图1A和图1B,第二片式天线模块102a可被构造为具有在竖直方向上与对应的第二介电层150a-2叠置且在竖直方向上不与对应的第二贴片天线图案112a叠置的空间,并且该空间填充有绝缘材料或空气。
因此,由于第二贴片天线图案112a的电磁耦合可进一步集中在竖直方向上,因此第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合特性之间的差异可进一步增大。因此,可更自由地设计多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的天线性能,并且可进一步改善片式天线模块阵列100a的整体天线性能。
参照图1A和图1B,第一片式天线模块101a还可包括第一馈电图案126a-1和126a-2、第二馈电图案127a-1和127a-2、馈电连接结构128a-1和迂回图案129a-1。
第一馈电图案126a-1和126a-2设置为低于(例如,在Z方向上)第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4,并且可在XY平面中从第一馈电过孔121a-1和121a-2的上端延伸,以在竖直方向(例如,Z方向)上与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4的至少一部分叠置。
由于第一馈电图案126a-1和126a-2在竖直方向(例如,Z方向)上与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4叠置,因此第一馈电图案126a-1和126a-2与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可形成第一电容。由于第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4电磁耦合到第一贴片天线图案111a,因此第一电容可被转移到第一贴片天线图案111a。
因此,第一贴片天线图案111a的带宽可被进一步加宽。
例如,第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可具有在第一方向上(例如,在XY平面中)延伸的形式,并且第一馈电图案126a-1和126a-2可具有在不同于第一方向的第二方向上(例如,在XY平面中)从第一馈电过孔121a-1和121a-2的上端延伸的形状。例如,第一方向和第二方向可彼此垂直。
因此,可通过第一馈电图案126a-1和126a-2的第二方向长度、宽度和间隔距离中的至少一者来容易地调节第一电容,并且可更有效地加宽第一贴片天线图案111a的带宽。
第二馈电图案127a-1和127a-2可向第一贴片天线图案111a提供可影响第一贴片天线图案111a的谐振频率的电感。该电感可通过调节第二馈电图案127a-1和127a-2的长度来调节。
例如,第二馈电图案127a-1和127a-2设置为低于(例如,在Z方向上)第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4,并且可在XY平面中从第一馈电过孔121a-1和121a-2的下端延伸以与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4的至少一部分叠置。
当第二馈电图案127a-1和127a-2在竖直方向(例如,Z方向)上与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4叠置时,第二馈电图案127a-1和127a-2与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可形成第二电容。
第二馈电图案127a-1和127a-2与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4之间在竖直方向(例如,Z方向)上的距离可比第一馈电图案126a-1和126a-2与第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4之间在竖直方向(例如,Z方向)上的距离大。因此,第二电容可小于第一电容。
由于第一片式天线模块101a可相对容易地增大第一介电层150a-1的介电常数,因此第二电容可大于基于诸如印刷电路板(PCB)的基板的一般绝缘层的电容。
因此,第一片式天线模块100a不仅可使用第一电容,还可使用第二电容。
第一贴片天线图案111a的带宽的最低频率可在基于第一电容的相对低的谐振频率的基础上有效地实现,并且带宽的最高频率可在基于第二电容的相对高的谐振频率的基础上有效地实现。
第二馈电图案127a-1和127a-2可具有在第二方向上从第一馈电过孔121a-1和121a-2的下端延伸的形式。例如,第二馈电图案127a-1和127a-2、第一馈电过孔121a-1和121a-2以及第一馈电图案126a-1和126a-2可形成U形。因此,由于可通过调节第二馈电图案127a-1和127a-2在第二方向上的长度来容易地调节第二电容,因此可更有效地加宽第一贴片天线图案111a的带宽。
第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4可被布置为围绕第一贴片天线图案111a的边缘的至少一部分。第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4以及第一贴片天线图案111a可在Z方向上处于相同的高度。
因此,由于第一贴片天线图案111a的电磁耦合方向可更集中在水平方向上,因此第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合特性的差异可进一步增大。因此,可更自由地设计多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的天线性能,并且可进一步改善片式天线模块阵列100a的整体天线性能。
馈电连接结构128a-1可连接在第二馈电图案127a-1和127a-2与迂回图案129a-1之间。
迂回图案129a-1可设置于在Z方向上与第二馈电图案127a-1和127a-2相同的高度处或者设置于在Z方向上比第二馈电图案127a-1和127a-2低的高度处,并且可电连接到第二馈电图案127a-1和127a-2。迂回图案129a-1可具有在围绕一个点的路径中延伸的弯曲形式。
迂回图案129a-1可提供用于第二馈电图案127a-1和127a-2的阻抗匹配的电感,并且由于迂回图案129a-1具有围绕一点弯曲的形状,因此可提供相对大的电感。
参照图1A和图1B,第二馈电过孔122a-1和122a-2可被设置为与第二贴片天线图案112a接触,第二馈电过孔122a-1和122a-2的上端可与第二贴片天线图案112a接触,第二馈电过孔122a-1和122a-2的下端可分别通过焊盘123a-1和123a-2连接到接地面201a,第一馈电过孔121a-1和121a-2可不接触第一贴片天线图案111a。
例如,第一贴片天线图案111a可通过第一馈电过孔121a-1和121a-2、第一馈电图案126a-1和126a-2、第二馈电图案127a-1和127a-2以及第一耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和130a-4间接馈电,第二贴片天线图案112a可通过第二馈电过孔122a-1和122a-2直接馈电。
因此,第一贴片天线图案111a的整体耦合特性和第二贴片天线图案112a的整体耦合特性可彼此不同。
第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的整体耦合特性可影响第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的辐射图案特性。
多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a可使用第一贴片天线图案111a和第二贴片天线图案112a的电磁耦合特性的差异来抵消多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的电磁边界条件要素的差异。
因此,可改善多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a的整体天线性能,并且可更紧凑地布置多个第一片式天线模块101a和第二片式天线模块102a。
图1C是根据示例的片式天线模块阵列的透视图。
参照图1C,片式天线模块阵列100b可具有多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4与多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4在X方向上以交替的顺序布置的结构。第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4可具有与图1A和图1B中的第二片式天线模块102a的结构相同的结构。
多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4可相应地包括:第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4;第一馈电过孔121b-1、121b-2、121b-3、121b-4;第一焊料层138a-1、138a-2、138a-3和138a-4;以及第三耦合图案115b-1、115b-2、115b-3和115b-4。
第三耦合图案115b-1、115b-2、115b-3和115b-4可设置为在竖直方向(例如,Z方向)上分别与第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4叠置,并且可在竖直方向(例如,Z方向)上分别与第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4间隔开。
因此,由于第三耦合图案115b-1、115b-2、115b-3和115b-4具有分别提供给第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的附加谐振阻抗,因此第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的带宽可更宽。
另外,第三耦合图案115b-1、115b-2、115b-3和115b-4可具有不包括槽的多边形形状。
因此,由于多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4与多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4的电磁耦合特性的差异可更大,因此可更自由地设计多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3、101b-4和第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4的天线性能,并且可进一步改善片式天线模块阵列100b的整体天线性能。
参照图1C,第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的顶表面可具有多边形形状,并且第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4可各自具有相对于相应的第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的顶表面的每条边倾斜的至少一些边。
例如,在第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的上表面与第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的上表面分别具有四边形的形状的示例中,第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4可相对于相应的第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的顶表面旋转45度。在多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的顶表面具有正方形的形状的示例中,第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4可具有菱形的形状。
由于第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的表面电流可分别从第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的一条边流到另一条边,因此可在第一水平方向上形成根据表面电流的电场。可在第二水平方向上形成根据表面电流的磁场。
在第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的至少一些边相对于相应的第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的上表面的每条边倾斜的示例中,与贴片天线图案的边与相应的片式天线模块的上表面的对应边平行的构造相比,根据多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3、101b-4的表面电流的电场和磁场的水平方向可被旋转。
为了减小片式天线模块阵列100b的整体尺寸,片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3、101b-4、102a-1、102a-2、102a-3、102a-4可设置为使得第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4的侧表面平行于第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3、102a-4的侧表面。在这样的示例中,根据第一贴片天线图案111b-1、111b-2、111b-3和111b-4的表面电流的电场和磁场的水平方向可与多个第一片式天线模块和第二片式天线模块的布置方向不同。
因此,可减小多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4与多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4之间的电磁干扰,可改善片式天线模块阵列100b的整体增益,并且可减小片式天线模块阵列100b的整体尺寸。
参照图1C,第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4的上表面可具有多边形形状。第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4可具有其至少一些边相对于包括在其中的相应的第二贴片天线图案的上表面的每条边倾斜的多边形形状。
因此,可减小多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4与多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4之间的电磁干扰,可改善根据示例的片式天线模块阵列100b的整体增益,并且可减小片式天线模块阵列100b的整体尺寸。
图2A至图2H是示出根据示例的片式天线模块阵列的平面图。
参照图2A和图2D,片式天线模块阵列100c和100f可包括第三耦合图案115c-1、115c-2、115c-3和115c-4。每个第一片式天线模块101c-1、101c-2、101c-3和101c-4的第一贴片天线图案可具有相对于相应的第一片式天线模块101c-1、101c-2、101c-3和101c-4不旋转的结构,并且第二耦合图案114b-1、114b-2、114b-3和114b-4和相应的第二贴片天线图案可具有相对于第二片式天线模块102b-1、102b-2、102b-3、102b-4不旋转的结构。
参照图2B和图2E,片式天线模块阵列100d和100g可包括第三耦合图案115c-1、115c-2、115c-3和115c-4。第一贴片天线图案可具有相对于相应的第一片式天线模块101c-1、101c-2、101c-3和101c-4不旋转的结构,并且第二耦合图案114a-1、114a-2、114a-3和114a-4和第二贴片天线图案可相对于相应的第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4旋转大约45度。
参照图2C和图2F,片式天线模块阵列100e和100h可包括第三耦合图案115b-1、115b-2、115b-3和115b-4。第一贴片天线图案可具有相对于相应的第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4旋转大约45度的结构,并且第二耦合图案114a-1、114a-2、114a-3和114a-4和第二贴片天线图案可相对于相应的第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4旋转大约45度。
参照图2D、图2E和图2F,在片式天线模块阵列100f、100g和100h中,多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4或101c-1、101c-2、101c-3和101c-4的至少一部分与多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4或102b-1、102b-2、102b-3和102b-4的至少一部分可在第一水平方向(例如,X方向)上彼此叠置,并且多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4或102b-1、102b-2、102b-3和102b-4可相对于多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4或101c-1、101c-2、101c-3和101c-4在不同于第一水平方向的第二水平方向(例如,Y方向)上偏移。
因此,由于多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4或101c-1、101c-2、101c-3和101c-4与多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4或102b-1、102b-2、102b-3和102b-4的电场和磁场对彼此的影响可进一步减小,因此片式天线模块阵列100f、100g和100h可具有进一步改善的增益。
参照图2G,片式天线模块阵列100i可包括平行于多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3、101b-4和多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3和102a-4布置的多个端射天线ef1、ef2、ef3和ef4。多个端射天线ef1、ef2、ef3和ef4可在水平方向(例如,X和/或Y方向)上形成RF信号的辐射图案。
端射天线ef1、ef2、ef3和ef4中的每个可包括多个端射天线图案210a和馈电线220a,并且还可包括导向器图案215a。
参照图2H,片式天线模块阵列100j可包括平行于多个第一片式天线模块101b-1、101b-2、101b-3和101b-4和多个第二片式天线模块102a-1、102a-2、102a-3、102a-4布置的多个端射天线ef5、ef6、ef7和ef8,并且可在水平方向上形成RF信号的辐射图案。
端射天线ef5、ef6、ef7和ef8中的每个可包括辐射体431和介电体432。
图3A是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块101a的侧视图。图3B是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第二片式天线模块102a的侧视图。图4A是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块101a的外观的透视图。图4B是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第一片式天线模块101a’中包括第1-4介电层和第1-5介电层的结构的透视图。图4C是示出根据示例的包括在片式天线模块阵列中的第二片式天线模块102a的外观的透视图。
参照图3A和图4A,第一片式天线模块101a可包括第一介电层151a-1、第1-2介电层152b-1和第1-3介电层151b-1中的至少一个。第一片式天线模块101a可通过电连接结构160a安装在连接构件200的上表面上。
参照图3B和图4C,第二片式天线模块102a可包括第二介电层151a-2、第2-2介电层152b-2、第2-3介电层151b-2、第2-4介电层152c-2和第2-5介电层151c-2中的至少一个。第二片式天线模块102a可通过电连接结构160a安装在连接构件200的顶表面上。
例如,连接构件200可具有其中第一接地面201a、第二接地面202a、第三接地面203a和第四接地面204a与多个绝缘层以交替的顺序按顺序堆叠的结构。连接构件200中还可包括连接构件焊料层180a或外围过孔185a。
参照图3A和图4A,第1-2介电层152b-1可设置在第一介电层151a-1的上表面上,并且第1-3介电层151b-1可设置在第1-2介电层152b-1上。
参照图4B,第1-4介电层152c-1可设置在第1-3介电层151b-1的上表面上,并且第1-5介电层151c-1可设置在第1-4介电层152c-1的上表面上。
参照图3B和图4C,第2-2介电层152b-2可设置在第二介电层151a-2的上表面上,并且第2-3介电层151b-2可设置在第2-2介电层152b-2的上表面上。第2-4介电层152c-2可设置在第2-3介电层151b-2的上表面上。第2-5介电层151c-2可设置在第2-4介电层152c-2的上表面上。
例如,第1-3介电层151b-1、第1-5介电层151c-1、第2-3介电层151b-2和第2-5介电层151c-2可包括与第一介电层151a-1和第二介电层151a-2的材料相同的材料,并且第1-2介电层152b-1和第1-4介电层152c-1可包括与第2-2介电层152b-2和第2-4介电层152c-2的材料相同的材料。
例如,第1-2介电层152b-1、第1-4介电层152c-1、第2-2介电层152b-2和第2-4介电层152c-2可包括与第一介电层151a-1、第1-3介电层151b-1、第1-5介电层151c-1、第二介电层151a-2、第2-3介电层151b-2和第2-5介电层151c-2的材料不同的材料。例如,第1-2介电层152b-1、第1-4介电层152c-1、第2-2介电层152b-2和第2-4介电层152c-2可包括具有粘合特性的聚合物,用于增加第一介电层151a-1、第1-3介电层151b-1、第1-5介电层151c-1、第二介电层151a-2、第2-3介电层151b-2和第2-5介电层151c-2之间的粘合力。例如,第1-2介电层152b-1、第1-4介电层152c-1、第2-2介电层152b-2和第2-4介电层152c-2可包括具有比第一介电层151a-1、第1-3介电层151b-1、第1-5介电层151c-1、第二介电层151a-2、第2-3介电层151b-2和第2-5介电层151c-2的介电常数低的陶瓷材料以在第一介电层151a-1、第1-3介电层151b-1、第1-5介电层151c-1、第二介电层151a-2、第2-3介电层151b-2和第2-5介电层151c-2之间形成电介质界面,可包括诸如液晶聚合物(LCP)或聚酰亚胺的具有相对高柔性的材料,或者可包括诸如环氧树脂或Teflon的材料以具有相对强的耐久性和相对高的粘合性。
电介质界面可使RF信号的传播方向折射,以进一步将形成片式天线模块100b的辐射图案的方向集中在竖直方向(例如,Z方向)上。
参照图3A,第1-3介电层151b-1的上表面可以是第三耦合图案115a的布置空间。
参照图3B,第2-3介电层151b-2的上表面可以是第四耦合图案113a的布置空间,并且第2-5介电层151c-2的上表面可以是第二耦合图案114a的布置空间。
参照图4B,根据设计参数,第一片式天线模块101a’还可包括第1-4介电层152c-1和第1-5介电层151c-1中的任一个或两个。第1-4介电层152c-1可设置在第1-3介电层151b-1的上表面上,并且第1-5介电层151c-1可设置在第1-4介电层152c-1的上表面上。
另外,第一介电层151a-1和第二介电层151a-2的介电常数可彼此不同。
例如,当第一片式天线模块101a的第一频带低于第二片式天线模块102a的第二频带,并且第一介电层151a-1的介电常数高于第二介电层151a-2的介电常数时,第一片式天线模块101a的尺寸与第二片式天线模块102a的尺寸之间的差异可以是小的。
因此,由于可进一步改善多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a以交替的顺序布置的结构的布置规则性,因此可使得多个第一片式天线模块101a和多个第二片式天线模块102a总体上更紧凑地布置,同时确保针对第一频带和第二频带的天线性能。
图5A至图5B是示出图3A和图3B中示出的连接构件200的下部结构的侧视图。
参照图5A,连接构件200可包括IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和芯构件410中的至少一者的布置空间。
IC 310可设置在连接构件200的下方,并且可对由根据在此公开的实施例的片式天线模块远程发送和/或接收的RF信号执行频率转换、放大、滤波、相位控制。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的接地面201a以接地。
粘合构件320可使IC 310和连接构件200彼此结合。
电连接结构330可使IC 310和连接构件200电连接。例如,电连接结构330可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。电连接结构330可具有比连接构件200的布线和接地面201a的熔点低的熔点,并且可使用低熔点通过预定工艺使IC 310和连接构件200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可使用感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、环氧树脂模塑料(EMC)等来实现。
无源组件350可设置在连接构件200的下表面上,并且可通过电连接结构330电连接到连接构件200的布线和/或接地面201a。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任意一种或任意两种或更多种的任意组合。
芯构件410可设置在连接构件200的下方,并且可从外部环境接收中频(IF)信号或基带信号并且将接收到的IF信号或基带信号发送到IC 310或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将接收到的IF信号或基带信号发送到外部环境。芯构件410可电连接到连接构件200以接收IF信号或基带信号并发送到外部环境。在这样的示例中,RF信号的频率(例如,24GHz、28GHz、36GHz、39GHz或60GHz)高于IF信号的频率(例如,2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如,芯构件410可通过可包括在连接构件200的IC接地面中的布线将IF信号或基带信号发送到IC 310或从IC 310接收IF信号或基带信号。
参照图5B,根据在此公开的实施例的其上安装片式天线模块的连接构件200可包括屏蔽构件360、连接器420和端射片式天线430中的至少一些。
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可布置为一起覆盖(例如,共形屏蔽)IC 310和无源组件350或者分开覆盖(例如,间隔屏蔽)IC 310和无源组件350。例如,屏蔽构件360可具有一个表面敞开的六面体形状,并且可通过与连接构件200结合而具有六面体的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电率的材料(诸如铜)制成以具有短趋肤深度,并且可电连接到连接构件200的接地面201a。因此,屏蔽构件360可降低可通过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,并且可具有与上述芯构件410的功能相似的功能。例如,连接器420可从电缆接收IF信号、基带信号和/或电力,或者向电缆提供IF信号和/或基带信号。
端射片式天线430可发送或接收RF信号以支持根据示例的片式天线模块。例如,端射片式天线430可包括:介电块,具有比绝缘层的介电常数大的介电常数;以及多个电极,设置在介电块的两侧上。多个电极中的一个电极可电连接到连接构件200的布线,其他电极可电连接到连接构件200的接地面201a。
图6A和图6B是示出根据示例的包括片式天线模块的电子装置的平面图。
参照图6A,根据示例的其上安装有片式天线模块100g的连接构件在电子装置700g的组板(set substrate)600g上与电子装置700g的侧边界相邻设置。
电子装置700g可以是例如智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络系统、个人计算机、监视器、平板电脑、膝上型计算机、上网本、电视机、视频游戏装置、智能手表、汽车组件等,但不限于前述示例。
通信模块610g和基带电路620g也可设置在组板600g上。片式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: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))、或闪存,用于执行数字信号处理;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))、数字信号处理器、密码处理器、微处理器和/或微控制器;以及逻辑芯片(诸如模数转换器或专用IC(ASIC))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、放大、滤波和频率转换来产生基带信号。可通过电缆将从基带电路620g输入和输出的基带信号发送到片式天线模块。
例如,可通过电连接结构、芯过孔和布线将基带信号发送到IC。IC可将基带信号转换为毫米波(mmWave)频带(band)的RF信号。
参照图6B,其上分别安装有片式天线模块100i的多个连接构件可在电子装置700i的组板600i上设置在多边形的电子装置700i的多个侧上。通信模块610i和基带电路620i可设置在组板600i上。片式天线模块100i可通过同轴电缆630i电连接到通信模块610i和/或基带电路620i。
参照图6A,介电层1140g可填充在根据示例的多个片式天线模块之间的空间中的至少一部分中。
在此公开的介电层和绝缘层可利用FR-4、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、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂、热固性树脂或热塑性树脂与无机填料混合的树脂或热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸到诸如玻璃纤维(或玻璃布或玻璃织物)的芯材料中的树脂(例如,半固化片、ABF(Ajinomoto Build-upFilm)、双马来酰亚胺三嗪(BT)等)、感光介电(PID)树脂、覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷基绝缘材料等形成。
在此公开的图案、过孔、平面、条、线和电连接结构可包括金属材料(例如,铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金等),并且可使用镀覆方法(诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成工艺、加成工艺、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等)来形成,但不限于前述的材料和形成方法。
在此公开的RF信号可具有根据以下协议的格式:Wi-Fi(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)、演进数据最优化(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+)或增强型数据GSM环境(EDGE)。RF信号可具有根据以下协议但不限于以下协议的格式: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)、数字增强型无绳电信(DECT)、蓝牙、3G、4G和5G以及指定的任意其他无线协议和有线协议。
如上所阐述的,根据在此公开的实施例的片式天线模块阵列可针对多个不同频带提供发送和接收方式以改善天线性能(例如,增益、带宽、方向性、发送和接收率等),和/或可容易被小型化。
尽管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和细节上的各种改变。在此描述的示例将被认为仅是描述性的含义,而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果描述的技术以不同的顺序被执行,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/或由其他组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件,则可获得合适的结果。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来限定,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 (25)

1.一种片式天线模块阵列,包括:
第一片式天线模块、第二片式天线模块和连接构件,
所述第一片式天线模块包括:
第一介电层;
第一焊料层,设置在所述第一介电层的下表面上;
第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径;
第一贴片天线图案,设置在所述第一介电层的上表面上,被构造为从所述第一馈电过孔馈电,并且具有第一谐振频率;以及
第一耦合图案,与所述第一贴片天线图案间隔开,并且被构造为在竖直方向上不与所述第一贴片天线图案叠置,
所述第二片式天线模块包括:
第二介电层;
第二焊料层,设置在所述第二介电层的下表面上;
第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径;
第二贴片天线图案,设置在所述第二介电层的上表面上,被构造为从所述第二馈电过孔馈电,并且具有与所述第一谐振频率不同的第二谐振频率;以及
第二耦合图案,设置于在所述竖直方向上高于所述第二贴片天线图案的高度处,与所述第二贴片天线图案间隔开,并且在所述竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置,
所述连接构件分别电连接到所述第一片式天线模块和所述第二片式天线模块,并且具有顶表面,所述第一片式天线模块和所述第二片式天线模块在所述顶表面上彼此间隔开。
2.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二耦合图案包括槽。
3.根据权利要求2所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一耦合图案具有多边形形状并且不包括槽。
4.根据权利要求2所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一片式天线模块还包括第三耦合图案,所述第三耦合图案设置于在所述竖直方向上高于所述第一贴片天线图案的高度处,与所述第一贴片天线图案间隔开,并且在所述竖直方向上与所述第一贴片天线图案叠置,并且
其中,所述第三耦合图案具有多边形形状并且不包括槽。
5.根据权利要求4所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二片式天线模块还包括第四耦合图案,所述第四耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开,在所述竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置,并且设置在所述第二贴片天线图案和所述第二耦合图案之间,并且
其中,所述第四耦合图案具有多边形形状并且不包括槽。
6.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二片式天线模块还包括填充有绝缘材料或空气的空间,并且
其中,所述空间在所述竖直方向上不与所述第二贴片天线图案叠置,并且在所述竖直方向上与所述第二介电层叠置。
7.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二介电层的所述上表面的尺寸小于所述第一介电层的所述上表面的尺寸。
8.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一片式天线模块还包括:
第一馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的上端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置;以及
第二馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的下端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置。
9.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一耦合图案围绕所述第一贴片天线图案的边缘的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一耦合图案和所述第一贴片天线图案在所述竖直方向上设置在相同高度处。
11.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一介电层的所述上表面具有多边形形状,
其中,所述第一贴片天线图案具有多边形形状,并且所述第一贴片天线图案的至少一些边相对于所述第一介电层的所述上表面的边之中的每条边倾斜。
12.根据权利要求11所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二介电层的所述上表面具有多边形形状,并且
其中,所述第二贴片天线图案具有多边形形状,并且所述第二贴片天线图案的至少一些边相对于所述第二介电层的所述上表面的边之中的每条边倾斜。
13.根据权利要求12所述的片式天线模块阵列,所述片式天线模块阵列还包括:
多个第一片式天线模块,包括所述第一片式天线模块;以及
多个第二片式天线模块,包括所述第二片式天线模块,
其中,所述多个第一片式天线模块的至少一部分和所述多个第二片式天线模块的至少一部分在第一水平方向上叠置,并且
所述多个第二片式天线模块在与所述第一水平方向不同的第二水平方向上从所述多个第一片式天线模块偏移。
14.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数彼此不同。
15.根据权利要求1所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二馈电过孔与所述第二贴片天线图案接触,并且
其中,所述第一馈电过孔不与所述第一贴片天线图案接触。
16.一种片式天线模块阵列,包括:
多个第一片式天线模块、多个第二片式天线模块和连接构件,
每个所述第一片式天线模块包括:
第一介电层;
第一焊料层,设置在所述第一介电层的下表面上;
第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径;以及
第一贴片天线图案,设置在所述第一介电层的上表面上,被构造为从所述第一馈电过孔馈电,并且具有第一谐振频率,
每个所述第二片式天线模块包括:
第二介电层;
第二焊料层,设置在所述第二介电层的下表面上;
第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径;以及
第二贴片天线图案,设置在所述第二介电层的上表面上,被构造为从所述第二馈电过孔馈电,并且具有与所述第一谐振频率不同的第二谐振频率,
所述连接构件具有顶表面,所述多个第一片式天线模块和所述多个第二片式天线模块在所述顶表面上彼此间隔开并且以交替的顺序设置,并且所述连接构件分别电连接到所述多个第一片式天线模块和所述多个第二片式天线模块,
其中,所述第二馈电过孔与所述第二贴片天线图案接触,并且
其中,所述第一馈电过孔不与所述第一贴片天线图案接触。
17.根据权利要求16所述的片式天线模块阵列,其中,所述多个第二片式天线模块中的每个还包括第二耦合图案,所述第二耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开,在所述第二贴片天线图案之上,并且在竖直方向上与所述第二贴片天线图案叠置,
其中,所述多个第一片式天线模块中的每个还包括第三耦合图案,所述第三耦合图案与所述第一贴片天线图案间隔开,在所述第一贴片天线图案之上,并且在所述竖直方向上与所述第一贴片天线图案叠置,
其中,所述第二耦合图案包括槽并且具有环形形状,并且
其中,所述第三耦合图案具有多边形形状并且不包括槽。
18.根据权利要求17所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二介电层的所述上表面的尺寸小于所述第一介电层的所述上表面的尺寸。
19.根据权利要求16所述的片式天线模块阵列,其中,所述多个第一片式天线模块中的每个还包括:
第一耦合图案,与所述第一贴片天线图案间隔开并且在竖直方向上不与所述第一贴片天线图案叠置;
第一馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的上端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置;以及
第二馈电图案,在所述第一耦合图案之下从所述第一馈电过孔的下端延伸并且与所述第一耦合图案的至少一部分叠置。
20.根据权利要求16所述的片式天线模块阵列,其中,所述多个第一片式天线模块的至少一部分和所述多个第二片式天线模块的至少一部分在第一水平方向上叠置,并且
其中,所述多个第二片式天线模块在与所述第一水平方向不同的第二水平方向上从所述多个第一片式天线模块偏移。
21.根据权利要求16所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数彼此不同。
22.一种片式天线模块阵列,包括:
连接构件、第一片式天线模块和第二片式天线模块,
所述第一片式天线模块设置在所述连接构件上,与所述连接构件电连接,并且所述第一片式天线模块包括:
第一焊料层;
第一贴片天线图案,设置在所述第一焊料层之上;
第一介电层,设置在所述第一焊料层与所述第一贴片天线图案之间;
第一馈电过孔,形成穿过所述第一介电层的第一馈电路径并且被构造为对所述第一贴片天线图案馈电;
第一耦合图案,具有多边形形状并且不包括槽,其中,所述第一耦合图案在横向上与所述第一贴片天线图案间隔开,并且在所述第一贴片天线图案之上的空间中不与所述第一贴片天线图案叠置;
所述第二片式天线模块在所述连接构件上与所述第一片式天线模块间隔开设置,与所述连接构件电连接,并且所述第二片式天线模块包括:
第二焊料层;
第二贴片天线图案,设置在所述第二焊料层之上;
第二介电层,设置在所述第二焊料层和所述第二贴片天线图案之间;
第二馈电过孔,形成穿过所述第二介电层的第二馈电路径并且被构造为对所述第二贴片天线图案馈电;以及
第二耦合图案,具有多边形形状并且包括槽,其中,所述第二耦合图案与所述第二贴片天线图案间隔开设置,在所述第二贴片天线图案之上,并且在所述第二贴片天线图案之上的空间中与所述第二贴片天线图案叠置。
23.根据权利要求22所述的片式天线模块阵列,其中,所述第二介电层的上表面的尺寸小于所述第一介电层的上表面的尺寸。
24.根据权利要求22所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一耦合图案和所述第一贴片天线图案设置在相同的高度处。
25.根据权利要求22所述的片式天线模块阵列,其中,所述第一片式天线模块的频带低于所述第二片式天线模块的频带。
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