CN116581560A - 减少pcb上的表面波传播的结构、前端rf电路和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供减少PCB上的表面波传播的结构、前端RF电路和电子装置。根据一个实施例，RF前端包括附接到PCB的天线阵列。结构附接到PCB。该结构具有多个同心环以包围PCB上的天线阵列。多个同心环各自具有通过PCB的基板附接到PCB的接地平面的垂直部分、以及在与接地平面相对的端部处附接到垂直部分的平面条带。
Description
技术领域
本发明的实施例大体上涉及无线通信装置。更具体地，本发明的实施例涉及用于毫米波天线阵列中的表面波散射缓解的结构。
背景技术
无线通信系统历史上大约每十年经历一次革命。5G技术的第一波商业化最近正在进行。预计到2025年将广泛采用5G。市场要求5G支持远比目前的4G系统更大的系统容量。
为了应对5G设计目标和期望，实现系统容量几个数量级增长的关键方法之一是利用大量当前未使用的带宽。这种努力可能需要向更高的频率迁移。特别地，可以充分利用毫米波(“mmWave”)区域中的频率。利用mmWave频率可以释放大量的带宽，这进而可以帮助5G系统实现更高的容量。
国际电信联盟(ITU)已经宣布，对于5G通信，可用频谱可以包括毫米波频带中的24.25-27.5GHz、37-40.5GHz、66-76GHz。类似地，联邦通信委员会(FCC)宣布5G的频谱为27.5-28.35GHz、37-38.6GHz、38.6-40GHz、64-71GHz。中国政府的工业和信息技术部(MIT)宣布5G频带包括24.75-27.5GHz和37-42.5GHz。
因此，为了满足全球mmWave 5G通信中突出频带的需要，期望5G终端装置的前端支持至少从24GHz直到43.5GHz的宽频率带宽。
发明内容
一种用于减少印刷电路板(PCB)上的表面波传播的结构，所述结构包括：多个同心环，其包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分；以及在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
一种前端射频(RF)电路，包括：PCB即印刷电路板；附接到所述PCB的天线阵列；以及附接到所述PCB的结构，所述结构包括多个同心环以包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分、以及在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
一种电子装置，包括：印刷电路板(PCB)；附接到所述PCB的天线阵列；以及附接到所述PCB的结构，所述结构包括多个同心环以包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分、以及在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
附图说明
本发明的实施例通过示例而非限制的方式在附图的图中例示，附图中相似的附图标记表示类似的元件。
图1是例示根据本发明的一些实施例的无线通信装置的示例的框图。
图2示出根据一些实施例的具有表面波缓解结构的RF前端的示例。
图3例示根据一些实施例的RF前端的表面波缓解结构的示例。
图4是没有平面条带(planar strip)的传统表面波缓解结构的示例。
图5例示根据一些实施例的RF前端的具有边缘连接的平面条带的表面波缓解结构的示例。
图6例示根据一些实施例的RF前端的具有居中的平面条带的表面波缓解结构的示例。
图7例示根据一些实施例的RF前端的具有变化的平面条带宽度的表面波缓解结构的示例。
图8例示根据一些实施例的RF前端的具有偏心的平面条带的表面波缓解结构的示例。
图9例示根据一些实施例的RF前端的具有居中的平面条带和偏心的平面条带的混合的表面波缓解结构的示例。
图10示出根据一些实施例的指示利用RF前端的表面波传播阻带(stop band)的图表。
图11例示根据一些实施例的在包括RF前端的各种配置下由表面波产生的能量的辐射和散射。
具体实施方式
将参考以下讨论的细节来描述本发明的各种实施例和方面，并且附图将例示各种实施例。下面的描述和附图是对本发明的例示，并且不应被解释为对本发明的限制。描述了许多具体细节以提供对本发明各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供对本发明的实施例的简明讨论，不描述公知的或传统的细节。
在说明书中引用“一个实施例”或“实施例”意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。
注意，在实施例的相应附图中，信号用线表示。一些线可以更粗，以指示更多的组成信号路径，以及/或者在一个或多于一个端部具有箭头，以指示主要信息流动方向。这种指示并非旨在限制。而是，线与一个或多于一个示例性实施例结合使用以便于更容易地理解电路或逻辑单元。由设计需求或偏好决定的任何表示的信号实际上可以包括可以在任一方向上行进并且可以用任何合适类型的信号方案来实现的一个或多于一个信号。
在整个说明书和权利要求书中，术语“连接”或“附接”意指在没有任何中间装置的情况下连接的事物之间的直接机械和电气连接。术语“耦合”意指连接的事物之间的直接电连接，或者通过一个或多于一个无源或有源中间装置的间接连接。术语“电路”意指布置成彼此协作以提供期望功能的一个或多于一个无源和/或有源组件。术语“信号”意指至少一个电流信号、电压信号或数据/时钟信号。“a”、“an”和“the”的含义包括复数引用。“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。
如本文所使用的，除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述共同的对象，仅仅指示正在引用类似对象的不同实例，而不是旨在暗示这样描述的对象必须在时间上、空间上、在排序上或以任何其他方式按照给定的顺序。本文中的术语“基本上”是指在目标的10％以内。
5G是第五代移动网络。它是继1G、2G、3G和4G网络之后的新的全球无线标准。5G支持一种新的网络，该网络被设计为连接更多的人和装置(例如，汽车、物联网(IoT)装置、移动装置、计算机、电话、传感器、电器等)。
5G无线技术意在为用户提供更高的多Gbps峰值数据速度、超低延迟、改进的可靠性、大量的网络容量、增加的可用性以及更统一的体验。
如上所述，在5G应用中需要宽带通信平台。通过5G进行通信的装置可以从支持宽频率带宽(例如从24GHz到43.5GHz或更宽的频率带宽)的RF前端组件受益。
这种宽带功能呈现了针对装置天线设计的问题。天线可以被认为是无线通信系统的中心组件。天线用作装置与无线通信介质或用于装置通信的无线信道之间的通信接口。对于覆盖宽操作带宽的天线，现今的天线大体上需要更大的电量。因此，期望制造具有紧凑的占用面积的天线。特别地，对于使用传统印刷电路板(PCB)技术制造的平面天线，宽带天线可以被支持在较厚的基板上，该基板可以是电介质材料。这种宽带天线可能会遇到进一步的问题。
例如，在厚电介质基板材料内激励的表面波可能对天线的辐射性能有害。可以从天线产生的电磁表面波可能被陷入基板和接地平面结构中。这些表面波可能在天线或阵列元件的印刷电路板的电介质材料内传播，并且不有助于直接辐射。当表面波到达印刷电路板的边缘和角时，它们在所有方向上散射。然后，来自表面波的散射可能干扰来自天线或阵列元件的直接辐射，从而导致元件的辐射图案中的严重波纹以及阵列性能的劣化。来自装置边缘的表面波散射导致不期望的向后辐射的增加，这可能导致与同一平台上的其他电子设备的干扰问题。
因此，需要缓解天线系统(例如，装置的RF前端)的表面波。表面波缓解结构可以减少散射干扰的这种有害影响。
在一些实施例中，本文公开的表面波缓解结构可以包括围绕阵列元件同心布置的宽带或多频带频率选择结构，以阻止表面波，从而减少从平台边缘和角部散射的表面波。发现该结构改进了个体元件的嵌入式辐射图案以及相控阵列天线系统中的阵列图案。因此，这种结构与新一代无线通信天线系统集成以提供宽带功能。
根据第一方面，减少印刷电路板(PCB)上的表面波传播的结构可以包括多个同心金属环，以包围PCB上的天线阵列。多个同心环各自包括通过PCB的基板附接到PCB的接地平面(ground plane)的垂直部分、以及在与接地平面相对的端部处附接到垂直部分的平面条带。
在一些实施例中，平面条带布置在接地平面上方的PCB层中。可以用多个层制造PCB。接地平面可以占据基础层，并且平面条带可以在基础层上方的层处放置在PCB的基板中。
在一些实施例中，该结构包括银、镍、铜、金及其组合其中至少之一。
在一些实施例中，垂直部分和平面条带在各个相应的整个同心环上是连续的。例如，平面条带的轨迹(trace)可以沿着同心环的长度具有连续路径而不中断，以阻挡来自天线的表面波传播。
在一些实施例中，在彼此相邻的多个同心环的各对平面条带之间存在间隙。在一些实施例中，各个间隙或操作波长的一小部分小于或等于0.5毫米。
在一些实施例中，多个同心环中的各个同心环的平面条带在平面条带的边缘处附接到垂直部分，这产生倒置的“L”形状。
在一些实施例中，多个同心环中的各个同心环的平面条带在相应同心环的垂直部分上居中，这产生‘T’形状。
在一些实施例中，多个同心环中的各个同心环的平面条带在垂直部分上偏心。在其他实施例中，第一平面条带在多个同心环中的第一同心环的第一垂直部分上居中，以及第二平面条带在多个同心环中的第二同心环的第二垂直部分上偏心。
在一些实施例中，多个同心环中的第一同心环的第一平面条带具有第一宽度，以及多个同心环中的第二同心环的第二平面条带具有不同于第一宽度的第二宽度。因此，同心环可以具有混合宽度以提供特定频率响应。
在一些实施例中，多个同心环中的各个同心环的平面条带与接地平面平行。例如，接地平面和平面条带各自可以平放在PCB的平行层中。
在一些实施例中，该结构包括至少三个同心环。在一些实施例中，该结构包括至少六个同心环。同心环的数量可能取决于PCB的大小以及电气性能所需的改进量。
在一些实施例中，多个同心环中的各个同心环具有矩形形状。例如，各个平面条带可以在矩形路径(例如，具有四个边)中跟踪围绕天线。在其他实施例中，多个同心环中的各个同心环具有圆形形状。
在一些实施例中，天线阵列包括发送(TX)天线元件的阵列。另外，或者可选地，在一些实施例中，天线阵列包括接收(RX)天线元件的阵列。
在一些实施例中，一个或多于一个参数(例如，彼此相邻的多个同心环的平面条带之间的间隙宽度；多个同心环中的各个同心环的垂直部分的高度；以及多个同心环中的一个或多于一个同心环的平面条带的宽度)的变化导致该结构减少PCB上的表面波传播的频率或强度的改变。可以使这些参数变化以减少表面波并针对表面波的特定模式或频带。
根据第二方面，射频(RF)前端电路包括印刷电路板(PCB)、附接到PCB的天线阵列以及附接到PCB的结构。该结构包括多个同心环以包围PCB上的天线阵列。多个同心环中的各个同心环包括通过PCB的基板附接到PCB的接地平面的垂直部分、以及在与接地平面相对的端部处附接到垂直部分的平面条带。
根据第三方面，一种电子装置包括印刷电路板(PCB)、附接到PCB的天线阵列以及附接到PCB的结构。该结构包括多个同心环以包围PCB上的天线阵列。多个同心环中的各个同心环包括通过PCB的基板附接到PCB的接地平面的垂直部分、以及在与接地平面相对的端部处附接到垂直部分的平面条带。
图1是例示根据本发明的一个实施例的无线通信装置的示例的框图。参考图1，无线通信装置100(也简单地称为无线装置或装置)包括RF前端模块101和基带处理器102等组件。无线装置100可以是任何类型的无线通信装置，例如移动电话、膝上型计算机、平板计算机、热点、CPE(用户驻地设备)、基站单元、网络设备装置(例如物联网或IOT设备装置)等。
在无线电接收器电路中，RF前端101可以包括天线直至混频器级并包括混频器级之间的所有电路。RF前端101可以包括接收器中的用于在将信号转换为较低的中频(IF)之前以原始输入射频处理该信号的所有组件。基带处理器102可以是管理所有无线电功能(需要天线的所有功能)的网络接口中的装置(芯片或芯片的一部分)。
RF前端101可以包括附接到PCB的基板的天线阵列103(例如，RX天线阵列、TX天线阵列或这两者)。PCB基板可以指保持轨迹和组件的物理材料。这种材料可以是绝缘材料(例如，电介质材料)。RF前端101可以包括具有同心环的表面波缓解结构，该同心环包围天线阵列103，如在其他部分中所述。
图2示出了根据一些实施例的具有表面波缓解结构的RF前端200的示例。RF前端200可以包括PCB 204和附接到PCB 204的组件。
PCB可以由基板210形成，如所讨论，基板210可以是绝缘材料，诸如环氧树脂、玻璃纤维、聚合物或其他绝缘材料。基板210可以提供保持通孔、轨迹、接地平面以及附接到或嵌入在PCB内的其他组件或元件的结构和刚度。
PCB可以包括可以是形状为平面的接地平面212。平面形状或表面可以理解为基本上平坦且笔直的形状，例如，平面表面。接地平面212可以占据PCB 204内的层。接地平面212可以是不间断的。例如，接地平面212可以不中断地占据PCB的整个层。接地平面212可以包括合适的导电材料，例如，诸如银、镍、铜、金或其组合等的金属。
可以包括宽带mmWave相控阵列元件的天线阵列202可以附接并支持在PCB的基板210上。天线阵列可以包括TX天线阵列(具有TX阵列元件)、RX天线阵列(具有RX阵列元件)或其组合。天线阵列可以被理解为多个天线的集合，这些天线被连接在一起并且一起工作以作为单个天线来操作，以发送或接收无线电波。可以在不脱离本发明的范围的情况下实施各种天线阵列技术。
表面波缓解结构206以环绕天线阵列202的同心环208布置在PCB上。结构206用于缓解接地平面和PCB的基板中的表面波。作为减少的表面波的结果，减少了表面波散射和对天线的总体干扰。在反向辐射中浪费较少的能量，而更多的功率集中在期望的正向方向(例如，方向D)，这增加了天线方向性。
此外，表面波缓解结构206用于减少天线的任何极化的表面波。此外，结构206可以具有成形为同心环的平面条带，其可以使用传统PCB制造技术来实现。根据一些实施例，这种同心环的细节在诸如图3、图5、图6、图7、图8和图9等的其他图中示出。
减少印刷电路板(PCB)上的表面波传播的结构206可以包括多个同心环208，以包围PCB 200上的天线阵列202。多个同心环各自包括通过PCB的基板210附接到PCB的接地平面212的垂直部分、以及在与接地平面相对的端部处附接到垂直部分的平面条带。
同心环(例如，各个环的垂直部分或平面条带)可以由合适的导电材料(诸如银、镍、铜、金或其组合等)形成。也可以使用其他金属。
平面条带可以在各个相应的整个同心环上是连续的。例如，平面条带可以在整个环的长度上不中断且宽度均匀。各个同心环可以在自身上闭合以形成闭合环结构。环的长度可以理解为环所采用的用以环绕天线阵列的路径的长度。垂直部分可以在基板占据的各个条带的整个长度上具有空间或间隙。从环的中心(例如，天线阵列所在的位置)算起，各个同心环可以具有比上个同心环更长的路径。
结构206中的同心环的数量可以根据应用、天线的强度或将要针对的频率而变化。在一些示例中，结构206包括至少三个同心环。在一些示例中，结构206包括至少六个同心环。增加同心环的数量可以减少表面波传播，然而，也可能增加RF前端和PCB的占用面积。因此，可以基于测试和实验来确定同心环的数量，以找到充分减少表面波传播的最佳数量，并且该数量充分紧凑并且适合于给定应用。
如图2所示，多个同心环各自可以具有矩形形状。然而，该形状也可以在不脱离当前发明的范围的情况下变化。例如，在一些示例中，各个环可以具有圆形形状、椭圆形形状、三角形形状、具有圆角的矩形形状、或一个边或多个边闭合以完全包围PCB上的天线阵列202的其他形状。
图3例示根据一些方面的RF前端的表面波缓解结构300的示例。这可以被看作是诸如图2所示的RF前端的截面图。
结构300可以包括多个同心环，诸如环316、318和320。应当理解，如所述，同心环的数量可以变化。因此，不是结构300的所有同心环都可以在该示例中示出。结构300的同心环可以包围附接到PCB 301的天线阵列(未示出)。
多个同心环各自可以包括附接到PCB的接地平面304的垂直部分314。垂直部分可以穿过PCB的基板302。例如，垂直部分可以由穿过基板302中的“通孔”的导电材料形成。平面条带306在各个垂直部分的与接地平面相对的端部处附接到该垂直部分314。换句话说，如图所示，平面条带306和接地平面304位于各个相应环的垂直部分314的相对端部上。
平面条带306可以平行于接地平面304。因此，接地平面304和平面条带306之间的E场看到开路状态、或间隙处的高阻抗。
在彼此相邻的多个同心环的每对平面条带之间可以存在间隙308。例如，在彼此相邻的环316和环318之间示出了间隙308。该间隙可以理解为不存在平面条带或其他导电材料。该间隙可以被基板302占据或根本不占据。此外，应当理解，相邻结构的垂直部分之间的空间也被基板302占据。
在一些实施例中，垂直部分的高度和平面条带的宽度的一半的组合长度可以是支持电介质基板中的操作频率的波长的四分之一。在一些实施例中，各个间隙308是0.5毫米或更小。在一些实施例中，结构312的高度介于0.5mm和1.5mm之间。在一些实施例中，结构312的高度为1mm或更小。这样，与可能不具有平面条带的结构相比，结构300的大小或其轮廓(例如，其高度)可以大大减少。在一些实施例中，平面条带的宽度310可以是5mm或更小。在一些实施例中，宽度310可以是3mm或更小。各个平面条带的宽度310大于其附接的垂直部分314的宽度。在一些方面，该宽度大于垂直部分的宽度且是垂直部分的宽度至少2倍或至少3倍。
结构的尺寸可以被调谐成针对一个或多于一个频带或模式。例如，在彼此相邻的多个同心环的平面条带之间的间隙宽度308、多个同心环中的各个同心环的结构的高度312、以及多个同心环的平面条带的宽度310中的一个或多于一个的变化可以导致频率或强度的改变，在该频率或强度下，该结构减少了PCB上的表面波传播。例如，如图10所示，阻带减少了某些频率的传播。可以调节结构的尺寸以移动阻带，从而针对特定频带并充分减少表面波传播。还可以根据PCB和RF前端的总体大小来考虑结构的性能。通过常规测试和实验，可以确定在大小和性能方面充分的最佳尺寸。
图4是没有平面条带的传统表面波缓解结构的示例。这种结构400传统上可以用具有形成垂直构件402的金属波纹的天线接地平面406来实现。由于这种结构的操作模式，该结构的大小可以是大的。此外，这种结构可能难以使用具有可用标准基板厚度的传统平面PCB制造技术来制造。
电磁能可以以波的形式传输并且可以在所有方向上传播。能量可以以与振幅相对应的同心壳体(例如，远离辐射源)辐射。能量也可以是方向的或至少部分方向的。例如，能量可以在一些方向上以更大的方向性辐射，而在其他方向上更多地扩展或同心。
根据波导理论，电磁波可以在波导内以多种格式传播，这可以表示为结构。这些不同类型的波对应于电磁波内的不同要素或不同模式。
TE模式可以理解为取决于横向电波(也可以称为H波)的波导模式。TE可以由与电磁波的传播方向自然垂直的电矢量(E)来表征。
TM模式或横向磁波也可以称为E波。TM可以由与电磁波的传播方向自然垂直的磁矢量(H矢量)来表征。
在结构400下，各个垂直构件可以具有与接地平面406相对的上表面404。然而，上表面404具有与垂直构件402的宽度W’相同或相似的宽度W。这种结构具有用于使E场短路的减少的表面404。因此，结构要缓解的模式或频率依赖于各个垂直构件的高度，这导致相对大的高度“H”。例如，为了使这种结构对宽范围的频率有效，这种结构可以具有2.5mm或更大的高度H，这可能与PCB制造技术不兼容。换句话说，这种结构的高度取决于频率。例如，在30GHz时，结构400可以具有大约2.5mm的高度，其对于PCB制造来说简直太厚。
与此相对，诸如300、500、600、700、800或900等的结构具有由平面金属条带和垂直部分(例如，通孔)形成的同心环，并且可以将PCB的高度减少到1mm或更小。这种结构通过针对表面波提供两个宽的连续频率带隙来阻止TE型和TM型表面波模式沿其表面传播(因此，对于TE型和TM型表面波这两者都充当高阻抗表面)。这些结构的平面金属条带具有充分的面积来使与金属条带表面相切的E场短路，以缓解TE到z表面波分量。H场在条带之间的间隙处发现开路，因此TM(到z)表面波分量被阻挡并且不能传播。
这样，虽然传统的结构400可以减少表面波的传播，但是这种结构具有其缺点，诸如大的形状因数(form factor)、当针对某些频带和模式时的柔性较小、以及与PCB制造技术的兼容性较低。
与此相对，结构300、500、600、700、800或900可以具有更紧凑的形式。垂直部分或结构的高度可以是1mm或更小。同心环(例如，垂直部分和平面条带)的尺寸和相邻平面条带之间的间隙可以被配置成在保持紧凑形式(例如，1mm或更小的高度)的同时针对某些模式或频率。
应当理解，在没有任何表面缓解结构的情况下，接地平面上的天线可能呈现大的表面波。在平坦的金属接地上，TE(到z)模式将被短路，并且将仅支持TM(到z)表面波模式。然而，给定基板的正确厚度，如果例如由天线阵列激励，TE和TM表面波模式这两者将存在于基板涂覆的接地(类似于印刷电路板接地)内。当这些表面波到达印刷电路板的边缘时，它们将散射并降低印刷电路板上的天线的辐射性能。因此，某种形式的表面波减少是非常有益的。
图5例示根据一些方面的RF前端的具有边缘连接的平面条带的表面波缓解结构的示例。示出结构500的截面图。如在其他部分中描述的，该结构包括多个同心环，所述多个同心环具有在第一侧附接到接地平面的垂直部分。平面条带在垂直部分的与接地平面相对的第二侧附接到垂直部分。
在该示例下，对于结构500，多个同心环中的各个同心环的平面条带在平面条带的边缘E处附接到垂直部分，从而产生示出的倒置“L”形状。在一些方面，一些同心环可以具有在平面条带的边缘处连接的垂直部分，而其他同心环可以相对于垂直部分居中或偏心。此外，在该示例和其他示例中，同心环的数量可以变化，并且为了说明的目的示出为三个。
图6例示根据一些方面的RF前端的具有居中的平面条带的表面波缓解结构的示例。示出了结构600的截面图。如在其他部分中描述的，该结构包括多个同心环，所述多个同心环具有在第一侧附接到接地平面的垂直部分。平面条带在垂直部分的与接地平面相对的第二侧附接到垂直部分。
在该示例中，对于结构600，多个同心环中的各个同心环的平面条带在垂直部分上居中，产生‘T’形状。如果垂直部分在平面条带的中心C处附接到平面条带，则可以说平面条带在垂直部分上居中。
图7例示根据一些方面的RF前端的具有变化的平面条带宽度的表面波缓解结构的示例。示出了结构700的截面图。如在其他部分中描述的，该结构包括多个同心环，所述多个同心环具有在第一侧附接到接地平面的垂直部分。平面条带在垂直部分的与接地平面相对的第二侧附接到垂直部分。
在该示例下，对于结构700，多个同心环中的第一同心环的第一平面条带具有第一宽度W，并且多个同心环中的第二同心环的第二平面条带具有与第一宽度不同的第二宽度W’。例如，W可以小于W’。在一些实施例中，同心环可以具有宽度W”大于或小于W和W’的第三同心环。
在一些实施例中，同心环的宽度可以交替。例如，相对于中心的第一环可以具有宽度W。相对于中心的第二环可以具有宽度W’。相对于中心的第三环可以具有宽度W。相对于中心的第四环可以具有宽度W’，等等。
图8例示根据一些方面的RF前端的具有偏心的平面条带的表面波缓解结构的示例。示出了结构800的截面图。如在其他部分中描述的，该结构包括多个同心环，所述多个同心环具有在第一侧附接到接地平面的垂直部分。平面条带在垂直部分的与接地平面相对的第二侧附接到垂直部分。
在该示例下，对于结构800，多个同心环中的各个同心环的平面条带在垂直部分上偏心。在这样的实施例中，平面条带的在平面条带相对于垂直部分的第一侧的宽度W小于或大于平面条带的在平面条带相对于垂直部分的第二侧的宽度W’。
图9例示根据一些方面的RF前端的具有居中的平面条带和偏心的平面条带的混合的表面波缓解结构的示例。示出了结构900的截面图。如在其他部分中描述的，该结构包括多个同心环，所述多个同心环具有在第一侧附接到接地平面的垂直部分。平面条带在垂直部分的与接地平面相对的第二侧附接到垂直部分。
在该示例下，对于结构900，第一平面条带S1在多个同心环中的第一同心环的第一垂直部分上居中，以及第二平面条带S2在多个同心环中的第二同心环的第二垂直部分上偏心。居中的条带和偏心的条带可以随着它们从中心远离天线阵列的进展而交替。
此外，应当理解，可以组合变型。例如，居中和偏心的同心环也可以具有变化的长度。此外，相邻平面条带之间的间隙的宽度可以变化(例如，以交替的方式)。可以实现变型的其他组合。
图10示出根据本发明中描述的一些实施例的指示利用RF前端的表面波传播的图表1000。图表示出在不同频率具有表面波缓解结构(例如，结构200、300、500、600、700、800或900)的天线的传输系数。图表1000示出在两个连续且宽阻带1002和1004中的频率带隙性能。可以通过改变平面条带宽度(310)和/或间隙宽度(308)来调节这些阻带1002和1004的位置，同时可以相对于感兴趣频率的半波长保持小的时段。
该图表指示这样的结构可以有利地具有非常低的轮廓(例如，与电介质中的波长相比，结构的高度较小)，同时充分减少所针对的频率的不需要的表面波。此外，可以用具有标准厚度的现成微波基板材料容易地制造该结构。由于结构的平面条带有效地沿横向方向(跨平坦表面而非高度方向)延伸波纹，因此与覆盖相同面积的电路板接地的传统扼流圈结构(例如，如图4所示)相比，将使用较少的环(和通孔)来实现该结构。
图11例示根据一些实施例的在包括RF前端的各种配置下由表面波产生的能量的辐射和散射。
示例A示出天线1102在接地平面结构1104上的辐射和散射。在示例A中，接地平面结构是无遮盖的，没有表面缓解结构，并且没有基板材料。
示例B示出天线1102在接地平面结构1104上的辐射和散射，但是在这里，接地平面结构具有电介质涂层以模拟基板的行为(例如，在PCB配置中)。
示例C示出天线1102在包括表面波缓解结构的接地平面结构1104上的辐射和散射，表面波缓解结构诸如为在其他部分中描述的结构(例如，200、300、500、600、700、800、900)。
在示例A和示例B中，清楚地示出表面波到达接地平面边缘的端部。从这里，波朝向装配件的前后散射。与此相对，示例C示出所公开的结构可以消除表面波沿电路板接地的传播。在所有示例中都存在从天线元件进入天线上方空间的直接辐射，就像来自撞击接地边缘的直接空间波的一些散射那样。
示例A和示例B示出严重影响天线元件的可用波束宽度的在所有方向上的波纹。在示例A和B中还示出后辐射强，从而导致能量损失和潜在干扰问题。
另一方面，对于示例C(接地平面被所公开的表面波缓解结构覆盖)，示出辐射图案中的纹波的显著改进。示例C中的后辐射大大减少。此外，朝向前的辐射能量更干净(纹波更小且来自散射波的干扰更小)且更集中，并且失真更小。结果，示例C示出具有减少的干扰和损失(例如，基板中，后辐射中)的天线操作，其改进了天线的定向增益。
因此，示例A、示例B和示例C的测试示出用于减少表面波传播的这种结构的有效性。这种结构在无遮盖的地平面和具有模拟PCB基板的电介质材料层的接地平面上提供了巨大的改进。
在前述说明书中，已经参考本发明的具体示例性实施例描述了本发明的实施例。显然，在不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对实施例进行各种修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。
Claims (20)
1.一种用于减少PCB上的表面波传播的结构，其中PCB即印刷电路板，所述结构包括：
多个同心环，其包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：
通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分；以及
在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述平面条带被布置在所述接地平面上方的所述PCB的层中。
3.根据权利要求1所述的结构，其中，所述结构包括铜、银、金及其组合其中至少之一。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，所述平面条带在各个相应的整个同心环上是连续的。
5.根据权利要求1所述的结构，其中，在彼此相邻的所述多个同心环的各对平面条带之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的结构，其中，各个间隙小于或等于0.5毫米。
7.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环的平面条带在所述平面条带的边缘处附接到所述垂直部分。
8.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环的平面条带在所述垂直部分上居中。
9.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环的平面条带在所述垂直部分上偏心。
10.根据权利要求1所述的结构，其中，第一平面条带在所述多个同心环中的第一同心环的第一垂直部分上居中，以及第二平面条带在所述多个同心环中的第二同心环的第二垂直部分上偏心。
11.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的第一同心环的第一平面条带具有第一宽度，以及所述多个同心环中的第二同心环的第二平面条带具有与所述第一宽度不同的第二宽度。
12.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环的平面条带平行于所述接地平面。
13.根据权利要求1所述的结构，其中，所述结构包括至少三个同心环。
14.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环具有矩形形状。
15.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个同心环中的各个同心环不间断并且围绕所述天线阵列布置以完全包围所述PCB上的天线阵列。
16.根据权利要求1所述的结构，其中，所述天线阵列包括TX天线元件的阵列。
17.根据权利要求1所述的结构，其中，所述天线阵列包括RX天线元件的阵列。
18.根据权利要求1所述的结构，其中，以下项中的一个或多于一个项的变化导致所述结构减少所述PCB上的表面波传播的频率或强度的改变：彼此相邻的所述多个同心环的平面条带之间的间隙宽度；所述多个同心环中的各个同心环的垂直部分的高度；以及所述多个同心环中的一个或多于一个同心环的平面条带的宽度。
19.一种前端RF电路，即前端射频电路，包括：
PCB即印刷电路板；
附接到所述PCB的天线阵列；以及
附接到所述PCB的结构，所述结构包括多个同心环以包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：
通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分，以及
在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
20.一种电子装置，包括：
PCB即印刷电路板；
附接到所述PCB的天线阵列；以及
附接到所述PCB的结构，所述结构包括多个同心环以包围所述PCB上的天线阵列，所述多个同心环中的各个同心环包括：
通过所述PCB的基板附接到所述PCB的接地平面的垂直部分，以及
在与所述接地平面相对的端部处附接到所述垂直部分的平面条带。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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