CN116686163A - 用于减少插入损耗的传输线结构以及包括其的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于支持比第四代(4G)通信系统(诸如长期演进(LTE))的数据传输速率高的数据传输速率的第五代(5G)或准5G通信系统。根据本公开的各种实施方式,一种无线通信系统的传输线结构包括接地区、信号线和支撑件,其中信号线的第一表面设置为通过空气层与接地区间隔开,信号线的与第一表面相反的第二表面联接到支撑件,并且支撑件可以联接到接地区。
Description
技术领域
本公开涉及一种无线通信系统。更具体地,本公开涉及无线通信系统的用于减少在传输线中发生的插入损耗的传输线结构以及包括其的电子装置。
背景技术
为了满足自部署第四代(4G)通信系统以来增加的对无线数据流量的需求,已经努力开发改进的第五代(5G)或准5G通信系统。因此,5G或准5G通信系统也被称为“超越4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。
5G通信系统被认为在更高的频率(毫米(mm)波)频带(例如60GHz频带)中实现,从而实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离,波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术在5G通信系统中被讨论。
此外,在5G通信系统中,基于高级小小区、云无线接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等,正在进行对系统网络改进的开发。
在5G系统中,已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合频移键控(FSK)和正交振幅调制(QAM)频率正交振幅调制(FQAM)以及滑动窗口叠加编码(SWSC),以及作为先进接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。
在无线通信系统中使用的传输线结构通常可以被实现为印刷电路板(PCB)。在这种情况下,即使在PCB中,也可以使用微带以传输高频射频(RF)信号。微带可以包括用作接地区的金属层、金属信号线以及存在于接地区和信号线之间的电介质层。由传输线传输的信号的插入损耗可以由电介质层的介电常数、电介质层的介电损耗以及在信号传输期间在信号线周围产生的电场的强度决定。为了降低插入损耗,需要考虑到电介质层的介电常数和介电损耗以及在信号传输期间在传输线中产生的电场的强度而将传输线结构(例如微带)设计为更有效的结构。
发明内容
技术问题
基于以上讨论,本公开提供一种无线通信系统中的传输线结构,该传输线结构包括当接地区层和信号线利用支撑件彼此间隔开时形成的空气层(气隙)。
本公开提供一种无线通信系统中的传输线结构,其能够降低制造成本、同时利用支撑件降低传输线的插入损耗。
此外,本公开提供无线通信系统中的各种传输线结构,用于将接地区层和信号线设置为彼此间隔开。
此外,本公开提供一种用于在无线通信系统中将支撑件设置在信号线周围以减小插入损耗的方法和结构。
对于问题的方案
根据本公开的各种实施方式,一种无线通信系统的传输线结构可以包括接地区、信号线和支撑件,其中信号线的第一表面设置为经由在其间的空气层与接地区间隔开,信号线的与第一表面相反地定位的第二表面可以联接到支撑件,并且支撑件可以联接到接地区。
根据本公开的各种实施方式,一种无线通信系统的RF电路可以包括多个射频(RF)部件和传输线结构,其中传输线结构可以包括接地区、信号线以及由电介质材料形成的支撑件,所述多个RF部件可以设置在传输线结构上,所述多个RF部件可以通过信号线连接,信号线的第一表面可以设置为经由在其间的空气层与接地区间隔开,信号线的与第一表面相反的第二表面可以联接到支撑件,并且支撑件可以联接到接地区。
发明的有益效果
根据本公开的各种实施方式的装置,可以通过具有支撑件的传输线结构而在信号线和接地区层之间形成空气层来最小化传输线的插入损耗,并且以成本有效的方式制造传输线。
根据本公开的各种实施方式的装置,可以通过考虑功率分配比的支撑件的布置来配置根据用途的支撑件的结构。
此外,从本公开可获得的有益效果可以不限于上述效果,没有提及的其它效果可以通过以下描述被本公开所属的领域内的技术人员清楚地理解。
附图说明
图1a示出根据本公开的各种实施方式的无线通信系统。
图1b是示出根据本公开的各种实施方式的无线通信系统中的大规模多输入多输出(MIMO)单元(MMU)的框图。
图2a是根据本公开的一实施方式的传输线结构的透视图。
图2b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的前视图。
图2c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布。
图3示出根据本公开的一实施方式的在信号线和接地区之间产生的功率流。
图4a示出根据本公开的一实施方式的与信号线相邻的区域的示例。
图4b示出根据本公开的一实施方式的根据距多个区域的信号线的距离的功率分配比。
图5a和图5b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的一示例的前视图。
图5c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布的示例。
图6a和图6b是根据本公开的另一实施方式的传输线结构的示例的前视图。
图6c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布的示例。
图7a是根据本公开的一实施方式的传输线结构的透视图,其中除了信号线和接地区之外的区域由电介质材料形成。
图7b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的前视图,其中除了信号线和接地区之外的区域由电介质材料形成。
图7c示出根据本公开的一实施方式的根据传输线结构的电介质材料的介电损耗的传输性能。
图8a示出根据本公开的一实施方式的包括支撑件的传输线结构的示例,该支撑件包括多个区段。
图8b示出根据本公开的一实施方式的包括支撑件的传输线结构的电场分布,该支撑件包括多个区段。
图8c是示出根据本公开的一实施方式的根据距信号线的距离的功率分配比的曲线图。
图9示出根据本公开的一实施方式的包括信号线和接地区的传输线结构。
图10是根据本公开的一实施方式的传输线结构的透视图。
图11a至图11e示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例。
图12a至图12c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例,每个传输线结构还包括机械元件。
图13a至图13c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构中的信号线的各种结构的示例。
图14a至图14c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例,每个传输线结构包括联接孔和/或固定构件。
图15示出根据本公开的各种实施方式的电子装置的功能配置。
结合附图的描述,相同或相似的部件可以由相同或相似的附图标记表示。
具体实施方式
在本公开中使用的术语仅用于描述具体实施方式,并不旨在限制本公开。单数表述可以包括复数表述,除非它们在上下文中明确不同。除非另外地定义,否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属的领域内的技术人员通常理解的那些相同的含义。这样的术语(诸如在通用词典中定义的那些)可以被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义,不应被解释为具有理想的或过于正式的含义,除非在本公开中明确定义。在一些情况下,即使在本公开中定义的术语也不应被解释为排除本公开的实施方式。
在下文,将基于硬件的方法来描述本公开的各种实施方式。然而,本公开的各种实施方式包括使用硬件和软件两者的技术,因此本公开的各种实施方式可以不排除软件的角度。
在以下描述中使用的指代电子装置的部件的术语(例如,板结构、基板、印刷电路板(PCB)、柔性PCB(FPCB)、模块、天线、天线元件、电路、处理器、芯片、部件和器件)、指代部件的形状的术语(例如,结构、结构对象、支撑部、支撑件、接触、突起和开口)、指代结构之间连接的术语(例如,连接线、馈电线、连接部分、接触部分、馈电单元、支撑部、支撑件、接触结构、导电构件和组件)、以及指代电路的术语(例如,PCB、FPCB、信号线、馈电线、数据线、传输线、RF信号线、天线线路、RF路径、RF模块和RF电路)为了便于描述而被举例说明。因此,本公开不限于随后使用的术语,可以使用具有等同技术含义的其它术语。此外,以下使用的诸如“……部”、“……器件”、“……元件”和“……主体”的术语中的每个可以表示至少一种形状结构或用于处理一功能的单元。
在下文,为了描述本公开的天线结构和包括其的电子装置,基站的部件将作为示例被描述,但是本公开的各种实施方式不限于此。当然,除了基站之外,本公开的天线结构和包括其的电子装置还可以应用于终端以及需要终端和用于信号处理的其它通信部件的稳定连接结构的设备。
图1a示出根据本公开的各种实施方式的无线通信系统。图1a例示了基站110-1、基站110-2和终端120作为无线通信系统中使用无线信道的节点中的一些。尽管图1a示出两个基站,但是还可以包括与基站110-1和基站110-2相同或相似的其它基站。此外,尽管图1a仅示出一个终端,但是还可以包括与终端120相同或相似的其它终端。
基站110-1和基站110-2是为终端120提供无线接入的网络基础设施。基站110-1和基站110-2具有基于信号能够传输的距离被定义为某个地理区域的覆盖范围。除了术语“基站”之外,基站110-1和基站110-2中的每个可以被称为“接入点(AP)”、“演进型节点B(eNB)”、“第五代(5G)节点”、“无线点””、“发送/接收点(TRP)”或具有等同技术含义的其它术语。
终端120是用户所使用的装置,经由无线信道与基站110-1和基站110-2通信。终端120可以是移动装置或固定装置。在一些情况下,终端120可以在没有用户参与的情况下操作。例如,终端120是执行机器类型通信(MTC)的装置并且可以不由用户携带。除了术语“终端”之外,终端120可以被称为“用户设备(UE)”、“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“电子装置”、“用户装置”、“客户端设备(CPE)”或具有等同技术含义的其它术语。
基站110-1、基站110-2和终端120可以发送和接收射频信号。在这种情况下,为了提高信道增益,基站110-1、基站110-2和终端120可以执行波束成形。这里,波束成形可以包括发送波束成形和接收波束成形。也就是,基站110-1、基站110-2和终端120可以对发送信号或接收信号赋予方向性。为此,基站110-1、基站110-2和终端120可以通过波束搜索或波束管理过程来选择服务波束。在选择服务波束之后,可以经由与发送服务波束的资源具有准共址(QCL)关系的资源进行后续通信。例如,当可以从在第二天线端口上传送符号的信道推断出在第一天线端口上传送符号的信道的大尺度特性时,第一天线端口和第二天线端口可以被评估为QCL关系。例如,大尺度特性可以包括延迟扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均增益、平均延迟、空间接收器参数中的至少一种。
图1b是示出根据本公开的各种实施方式的无线通信系统中的大规模多输入多输出(MIMO)单元(MMU)的框图。图1b示出在图1a的基站110-1中提供的RF信号收发器,例如,诸如MMU、射频单元(RU)、接入点(AP)或无线回程的装置的一部分。
参照图1b,多个射频(RF)部件可以被包括在MMU装置中。RF部件可以执行用于处理RF信号的功能。根据一实施方式,RF部件可以包括数模转换器(DAC)、功率放大器(PA)、滤波器、天线、射频电路100和传输线101。然而,本公开不限于此,MMU装置可以包括其它RF部件。例如,RF部件可以包括混频器、振荡器、模数转换器(ADC)等。在下文,为了便于描述,将描述图1b所示的RF部件。
根据一实施方式,多个RF部件可以设置在RF电路100中。参照图1b,天线、滤波器、PA、DAC等可以设置在单个RF电路100中。然而,本公开不限于此,这些部件可以设置在多个RF电路100中。例如,天线和滤波器可以设置在第一RF电路中,PA和DAC可以设置在第二RF电路中。根据一实施方式,多个RF部件可以通过传输线101连接。参照图1b,天线、滤波器、PA和DAC可以分别通过传输线101彼此连接。
根据一实施方式,MMU装置可以配置有多个RF电路。例如,MMU装置可以包括32或64个RF电路100,在每个RF电路100中设置有多个RF部件。也就是,一个RF电路100可以构成一个天线元件,MMU装置可以配置有多个天线元件。因此,MMU装置可以配置有多个RF电路100。
根据一实施方式,RF电路100可以包括多个层。在这种情况下,所述多个层可以每个配置有接地区和电介质层。根据另一实施方式,传输线101可以被包括在RF电路100中。例如,传输线101可以设置为联接到RF电路100的所述多个层中的至少一些。作为另一示例,由另一支撑件等联接的传输线101可以设置为与RF电路100的所述多个层中的至少一些间隔开。因此,可以在传输线101和接地区之间提供空气层(气隙)。
在下文,将描述根据本公开的一实施方式的通过在传输线101和接地区之间提供空气层来降低传输线101的插入损耗的支撑件的结构。
如随后将描述的,传输线101的插入损耗可以与电介质材料的介电常数和介电损耗相关,该电介质材料与在传输线结构的信号线中产生的电场区域重叠。因此,在与传输线101产生的电场区域重叠的区域中,介质可以由空气形成以减少插入损耗。如上所述,由于传输线101导致的插入损耗可能在设置为连接多个RF部件的所有传输线101中引起。因此,降低插入损耗是重要的。
图2a是根据本公开的一实施方式的传输线结构的透视图。图2b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的前视图。图2c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布。为了便于描述,图2a至图2c示出包括一条信号线、一个支撑件和配置有一个金属层的接地区的传输线结构,但是本公开不限于此。例如,传输线结构可以包括多条信号线。此外,例如,传输线结构可以包括多个支撑件或配置有多个金属层的接地区。此外,传输线结构还可以包括除了构成接地区的金属层之外的层。
参照图2a,传输线200可以包括接地区210、信号线220和支撑件230。根据一实施方式,接地区210可以配置有至少一个层。例如,接地区210可以配置有一个金属层。作为另一示例,接地区210可以配置有包括金属层的多个层。根据一实施方式,信号线220的插入损耗和阻抗可以通过接地区210的形状或材料来调整。
根据一实施方式,信号线220可以由导电构件形成以便传输电信号。例如,信号线220可以由金属形成。根据一实施方式,信号线220可以以各种结构形成。例如,如图13a所示,信号线220可以具有“-”形状。此外,例如,如图13b所示,信号线可以具有通过将“”在顺时针方向上旋转90°而获得的形状。此外,如图13c所示,信号线可以具有“/>”形状。然而,本公开不限于此,传输线200可以包括具有不同结构的信号线220。在本公开中,为了便于描述,信号线将参照“-”形状来描述。根据一实施方式,信号线220的第一表面可以设置在与接地区210对应的方向上,第二表面可以设置在与第一表面相反的方向上。此外,第三表面可以设置在垂直于第一表面和第二表面的方向上。如上所述,术语“设置”可以具有与联接、连接、附接、形成在……上等相同的含义。
根据一实施方式,支撑件230可以联接到接地区210。参照图2a,支撑件230的一部分可以垂直地联接到接地区210。支撑件230的一部分可以在多个位置联接到接地区210。然而,本公开不限于此,支撑件230的一部分可以在一个位置联接到接地区210,或者可以设置为不联接到接地区210。根据一实施方式,支撑件230可以联接到信号线220。例如,支撑件230可以联接到信号线220的第二表面。作为另一示例,支撑件230可以联接到垂直于信号线220的第一表面和第二表面的第三表面。
根据一实施方式,支撑件230可以由电介质材料形成。支撑件230可以由具有良好模塑性的电介质材料形成,并可以具有各种形状。例如,如在随后将描述的图11中示出的,支撑件230可以在多个位置联接到接地区210,或者可以在单个位置联接到接地区210。作为另一示例,支撑件230可以在关于信号线220的第二表面的宽度的中心或边缘处联接到信号线220的第二表面。作为另一示例,支撑件230可以配置为从接地区210到信号线220的第二表面的高度,并且在这种情况下,可以联接到信号线220的第三表面。作为另一示例,支撑件可以被提供为覆盖信号线220的整个第二表面。
根据一实施方式,在传输线200中,信号线220和支撑件230以及支撑件230和接地区210可以通过接合、熔合、固定结构或螺钉彼此联接。根据另一实施方式,为了通过固定结构、螺钉等进行联接,联接孔可以提供在支撑件230和信号线220的每个中。
图2b是图2a的传输线200的前视图。根据一实施方式,传输线200可以包括接地区210、信号线220、支撑件230和空气层(气隙)240。空气层240可以提供在接地区210和信号线220之间。因此,当电信号正通过信号线220传输时,插入损耗可以由于空气层而降低,空气层是具有低介电常数和损耗角正切值的介质。因此,与其中由具有高介电常数和损耗角正切值的另一介质(例如FR4)形成的电介质材料设置在与信号线相邻的区域中的情况相比,可以制造具有更高传输效率的传输线,并且与其中使用具有低介电常数和损耗角正切值的另一种介质(例如特氟隆)形成电介质材料的情况相比,可以以更低的成本制造传输线。
图2c示出当电信号通过图2b的传输线200传输时产生的电场分布。根据一实施方式,所产生的电场的强度可以在更靠近信号线220的第一表面和第三表面的区域中更高。也就是,在传输线200的空气层240中产生的电场的强度可以是高的。与此不同,电场的强度可以在信号线220的第二表面上是低的。也就是,在信号线220和支撑件230彼此联接的区域中,电场的强度可以是低的。
如上所述,可以在信号线的下端(第一表面)和侧部(第三表面)产生高电场。在根据现有技术的传输线的结构中,在信号线和接地区之间存在由电介质材料形成的介质,并且插入损耗可能由于具有介电常数的介质而产生。此外,为了降低插入损耗而配置有具有低介电常数和损耗角正切值的介质的传输线的结构可能在制造成本上是高的。根据本公开的一实施方式,为了使用具有低介电常数和损耗角正切的空气作为介质,接地区和信号线可以通过由电介质材料形成的支撑件彼此间隔开,从而可以配置使用空气作为介质的传输线的结构。
在下文,参照图3至图10,将描述根据由信号线产生的电场的功率分布以降低插入损耗,并且将描述用于最小化支撑件与电场集中的地方的重叠同时在接地区和信号线之间形成空气层的支撑件的设置。
图3示出根据本公开的一实施方式的在信号线和接地区之间产生的功率流。参照图3,信号线和接地区用直线表示,但是这是为了便于描述。信号线和接地区不限于其中信号线和接地区仅提供在一层上或具有零厚度的状态。
在图3的描述之前,应注意,当电信号由信号线320传输时,可以产生电场,并且取决于其中产生电场的区域和具有介电常数的介质彼此重叠的面积,可以发生插入损耗。因此,插入损耗与介电特性和电场相关联,如下面的公式1所述。
其中P表示传输线的插入损耗,ε表示介质的介电常数,μ表示介质的磁导率,E表示由传输线产生的电场,S表示其中形成电场的面积。
考虑到上述公式,插入损耗可以与存在于和由传输线产生的电场重叠的区域中的介质的介电常数成正比,并可以与磁导率成反比。此外,插入损耗可以与由传输线产生的电场强度成正比。也就是,为了降低插入损耗,需要使用具有低介电常数的介质来形成与其中产生电场的区域重叠的区域,或者使提供在重叠区域中的电介质材料最少化。
图3示出由于信号线320产生的电场而引起的功率流,信号线320设置为与接地区310间隔开。在这种情况下,假设在接地区310和信号线320之间的间隔(也就是,信号线320设置在其上的高度)为h,信号线320的宽度为b。根据一实施方式,宽度b和高度h之间的关系可以被确定为满足b/h=3.44。在下文,为了便于描述,将描述在满足b/h=3.44的状态下具有包括信号线320和接地区310的结构的传输线300。然而,具有根据本公开的一实施方式的结构的传输线300不限于此。
参照图3,可以形成第一功率流分布330(其由从信号线320的相反两端指向接地区310的曲线限定)、第二功率流分布340(其由从位于信号线320的相反两端和信号线320的中心之间的点指向接地区310的曲线限定)以及第三功率流分布350(其由从信号线320的中心指向接地区310的曲线限定)。根据一实施方式,由信号线320所产生的电场产生的功率的约75%可以在第一功率流分布330中产生。根据另一实施方式,约90%的功率可以在第二功率流分布340中产生。也就是,约15%的功率可以在第一功率流分布330和第二功率流分布340之间的区域中产生。根据另一实施方式,约100%的功率可以在第三功率流分布350中产生。也就是,约10%的功率可以在第二功率流分布340和第三功率流分布350之间的区域中产生。
换言之,如以上参照图2c所述,可以理解,电场实际产生的分布和功率流的分布具有相似的形状。例如,在信号线320和接地区310之间的区域中,可以分布大部分的电功率,并且所产生的电场的强度可以是高的。此外,在信号线320的侧表面上,可以分布高水平的功率,并且所产生的电场的强度可以是高的。相反,在信号线320的上端部中(也就是,在与面向接地区310的方向相反的方向上),可以分布低水平的功率并且所产生的电场的强度可以是低的。因此,在测量插入损耗时,可以通过用功率分配比代替电场的强度来测量由于电介质引起的插入损耗的大小。
参照图4a和图4b,将描述通过细分与信号线相邻的区域而获得的在每个细分区域中根据距信号线的距离的功率分配比。
图4a示出根据本公开的一实施方式的与信号线相邻的区域的示例。图4b示出根据本公开的一实施方式的根据多个区域的距信号线的距离的功率分配比。参照图4a和图4b,为了便于描述,公开了包括具有一厚度的“-”形信号线的传输线结构,并且假设传输线结构的除了信号线和接地区之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线结构可以包括具有其它形状的信号线,并且介质可以由除了空气之外的电介质材料形成。
参照图4a,传输线400可以包括接地区410和信号线420。根据一实施方式,与信号线420相邻的区域可以被细分为多个区域。例如,所述多个区域可以包括第一区域431、第二区域432、第三区域433、第四区域434、第五区域435和第六区域436。然而,本公开不限于此,并且当多个细分区域为多于六个区域时,可以测得更准确的功率分配比。
根据一实施方式,第一区域431可以从第二区域432的左侧部分沿着信号线420限定并可以被限定为与第四区域434接触。第二区域432可以被限定为从信号线420的中心开始向相反两侧以具有信号线420的宽度的一半的长度。根据一实施方式,第二区域432可以具有用于形成约6%的功率分配比的宽度。此外,根据一实施方式,第二区域432可以指联接到支撑件的区域。然而,本公开不限于此。例如,支撑件可以联接到第一区域431或第三区域433的至少一部分,包括第二区域432。作为另一示例,支撑件可以联接到第一区域431或第三区域433的至少一部分,但是可以不联接到第二区域432。
第三区域433可以从第二区域432的右侧部分沿着信号线420形成并与第六区域436接触。第三区域433可以形成为相对于第二区域432对应于第一区域431。第四区域434可以在信号线420的左表面上从垂直连接到接地区410的区域在平行于接地区410的方向上形成。
第五区域435可以由在信号线420的相反两端垂直连接到接地区410的区域限定。此外,第五区域435可以指提供在信号线420和接地区410之间的空气层。例如,第五区域435的高度可以是约1mm。这可以被确定为使得传输线400的阻抗具有约50Ω的值。当传输线400具有约33Ω的阻抗值时,功率传输的效率最好,以及当阻抗值为约75Ω时,信号波形的失真可以被最小化。因此,当传输线400具有约50Ω的中间值时,传输线400可以产生具有高功率传输效率和低失真的信号波形。然而,本公开不限于此。例如,当第五区域435的高度增大时,可以增大第一区域431至第三区域433的功率分配比并且可以降低第五区域435的功率分配比。此外,可以增大传输线400的阻抗。
第六区域436可以在信号线400的右表面上从垂直连接到接地区410的区域在平行于接地区410的方向上限定。第六区域436可以被限定为相对于第五区域435对应于第四区域434。此外,参照图4a,w可以指示相对于除了第五区域435之外的其余区域在远离信号线420的方向上的距离。
图4b示出表示第一区域431和第三区域433中的功率分配比的曲线图的示例。该曲线图的横轴表示距信号线的距离w(单位:mm),纵轴表示功率分配比。
参照图4b,在该曲线图中,示出表示第一区域431和第三区域433中的功率分配比的第一线441、表示第二区域432中的功率分配比的第二线443、表示第四区域434和第六区域436中的功率分配比的第三线445以及表示第五区域435中的功率分配比的第四线447。此时,如上所述,假设为了使传输线400具有约50Ω的阻抗,第五区域435的面积是固定的,第五区域435(也就是,空气层(气隙))具有约1mm的高度。
参照第一线441,当距离w为约1mm时,第一区域431和第三区域433中的功率分配比可以为约3%。此外,随着距离w增大,功率分配比可以降低。参照第二线443,当距离为约1mm时,第二区域432中的功率分配比可以为约2.5%。此外,随着距离增大,功率分配比可以降低。参照第三线445,当距离为约1mm时,第四区域434和第六区域436中的功率分配比可以为约10%。此外,随着距离增大,功率分配比可以降低。参照第四线447,当距离为约1mm时,第五区域435中的功率分配比可以为约55%。换言之,越靠近信号线420,功率分配比可以增大,以及距离越大,功率分配比可以降低。此外,功率分配比可以在信号线420的底表面(例如第五区域435)和侧表面(例如第四区域434和第六区域436)上是高的。
在下文,在图5a至图6c中,考虑到以上描述的根据距每个区域的距离的功率分配比,将描述不同结构的功率分配比和电场分布,并且将描述由此引起的插入损耗。
图5a和图5b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的示例的前视图。图5c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布的示例。图6a和图6b是根据本公开的另一实施方式的传输线结构的示例的前视图。图6c示出由根据本公开的一实施方式的传输线结构的信号线产生的电场分布的示例。在图5a至图6c中,为了便于描述,公开了包括具有一厚度的“-”形信号线的传输线结构,并且假设传输线结构的除了信号线和接地区之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线结构可以包括具有其它形状的信号线,并且介质可以由不同于空气的电介质材料形成。
参照图5a和图5b,传输线500可以包括接地区510、信号线520和支撑件530,并可以包括用于将支撑件530和信号线520联接并固定在信号线520的下端部的固定构件550。根据一实施方式,固定构件550可以由电介质材料形成。此外,联接孔(未示出)可以提供在信号线520和支撑件530的一部分中以联接固定构件550。随后将描述的插入损耗可以包括由于固定构件550引起的损耗。
根据一实施方式,传输线500的支撑件530可以设置为对应于第一区域531至第六区域536(除了第五区域535之外)。在这种情况下,在第二区域532和信号线520之间的间隔可以为约2mm,在第四区域534和第六区域536之间的间隔可以为约2mm。
根据一实施方式,参照图4b,图5b所示的支撑件530的总功率分配比可以为约4.6%。图5b所示的支撑件530的总功率分配比可以通过将图4b中的各条线的约3mm点的值相加来计算。因此,当具有约3.7MHz频带的信号通过信号线520传输时,信号线520的插入损耗可以为约0.086dB。
图5c示出在图5a和图5b中示出的传输线500的电场分布。可以看到,由信号线520产生的电场的强度在信号线520的下端部中(也就是,在第五区域535中)是高的。此外,可以看到,电场的强度在信号线520的相反的侧部中是高的。
相比之下,参照图6a和图6b,传输线600可以包括接地区610、信号线620和支撑件630,并且可以包括用于将支撑件630和信号线620联接并固定在信号线620的下端部的固定构件650。根据一实施方式,固定构件650可以由电介质材料形成。此外,联接孔(未示出)可以提供在信号线620和支撑件630的一部分中以联接固定构件650。随后将描述的插入损耗可以包括由于固定构件650引起的损耗。
根据一实施方式,传输线600的支撑件630可以设置为对应于第一区域631至第六区域636(除了第五区域635之外)。在这种情况下,第二区域632和信号线620可以不彼此间隔开,第四区域634和第六区域636可以不与信号线620间隔开。
根据一实施方式,参照图4b,图6b所示的支撑件630的总功率分配比可以为约27.1%。图6b所示的支撑件630的总功率分配比可以通过将图4b中的各条线的约1mm点的值相加来计算。因此,当具有约3.7MHz的频带的信号通过信号线620传输时,传输线600的插入损耗可以为约0.206dB。也就是,当与图5b相比时,支撑件的功率分配比越高,插入损耗可以增大。
图6c示出图6a和图6b中示出的传输线600的电场分布。可以看到,由信号线620产生的电场的强度在信号线620的下端部中(也就是,在第五区域635中)是高的。此外,可以看到,电场的强度在信号线620的相反侧部中是高的。因此,由于设置在与具有高电场强度的区域重叠的区域中的电介质的介电常数和介电损耗降低,所以可以降低插入损耗。换言之,当在与信号线相邻的区域中形成空气层时,可以降低插入损耗。
当比较图6c和图5c时,在相应附图的第五区域535、635中产生的电场的强度可以彼此相似,但是除了第五区域535和635之外的其余区域中产生的电场的强度可以在图5c中更高。也就是,随着在信号线和支撑件之间的间隔增大,作为介质形成的空气层可以更宽,支撑件的功率分配比可以是低的,并且电场的强度可以是高的。换言之,随着在信号线和支撑件之间的间隔增大,功率损耗可以减少。
如上所述,电场可以由传输线产生,并且传输线的插入损耗可以与通过该电场在支撑件中产生的功率分配比有关。根据一实施方式,由支撑件和信号线引起的插入损耗可以通过以下来确定:测量电介质区相对于传输线结构的功率分配比的过程,其中除了信号线和接地区之外的区域被提供为电介质区;将由电介质材料形成的支撑件细分为多个区段并测量每个区段中的功率分配比的过程;以及仅测量信号线的插入损耗的过程。
在下文,参照图7a至图10,将描述根据上述测量过程确定由传输线结构中的支撑件和信号线引起的插入损耗的过程,在该传输线结构中空气层通过支撑件形成。
图7a是传输线结构的透视图,在该传输线结构中除了信号线和接地区之外的区域由电介质材料形成。图7b是根据本公开的一实施方式的传输线结构的前视图,在该传输线结构中除了信号线和接地区之外的区域由电介质材料形成。图7c示出根据本公开的一实施方式的根据传输线结构的电介质材料的介电损耗的传输性能。为了便于描述,在图7a和图7b中,信号线的长度为81mm,信号线的宽度w与高度h的比(w/h比)为4.1,电介质区的电介质材料具有为1的相对介电常数εr以及为0至0.02的损耗角正切(tanδ)值。电介质空间可以被定义为从信号线到顶侧、左侧和右侧具有12mm长度的空间,使得相对于无限空间形成约99%或更多的功率分配比。然而,本公开不限于此,并且仅被指定为参考以描述测量结果。
图7a是以三维结构示出传输线700的透视图,图7b是传输线700的前视图。传输线700可以包括接地区710、信号线720和电介质区730。
图7c是示出根据图7a和图7b所示的传输线700的电介质区730的介电损耗(即损耗角正切)的传输功率和插入损耗的曲线图。该曲线图的横轴表示介电损耗(tanδ),左纵轴表示传输的功率(单位:W),右纵轴表示插入损耗(单位:dB)。
参照图7c,在该曲线图中,示出表示根据电介质区730中的介电损耗的传输功率的第五线741以及表示根据电介质区730中的介电损耗的插入损耗的第六线743。第五线741表示当1W的功率被输入到传输线720时的输出结果。
参照第五线741,例如,当介电损耗具有为0的值时,输出的传输功率可以为约0.99W。也就是,当没有介电损耗时,这可以表示损耗仅由于信号线720引起。作为另一示例,当介电损耗具有0.02的值时,输出的传输功率可以为约0.87W。换言之,在其中介电损耗具有0.02的值的情况和其中介电损耗具有为0的值的情况之间的差异可以表示电介质区730的功率分布,电介质区730的功率分布可以为约0.117W。此外,随着介电损耗增大,输出的传输功率可以相对于输入到信号线720的功率以恒定比率降低。因此,即使当电介质区730的电介质材料的类型改变时,也可以预测传输功率。
参照第六线743,如上所述,在介电损耗具有为0的值的情况下的插入损耗可以表示由于信号线720引起的损耗,并可以为约0.0585dB。换言之,由信号线720引起的插入损耗可以为约0.0585dB。
因此,已经参照图7a至图7c描述了传输线中的整个电介质区的功率分配比和信号线的插入损耗,在该传输线中除了接地区和传输线之外的其余区域由电介质材料形成。在下文,将参照图8a至图8c描述与支撑件对应的区域(而不是整个电介质区)中的功率分配比关系。
图8a示出根据本公开的一实施方式的包括包含多个区段的支撑件的传输线的配置。图8b示出根据本公开的一实施方式的包括包含多个区段的支撑件的传输线结构的电场分布。图8c是示出根据本公开的一实施方式的根据距信号线的距离的功率分配比的曲线图。为了便于描述,图8a示出其中所述多个区段为19个区段的支撑件。然而,本公开不限于此。例如,在支撑件被细分为多于19个区段的情况下,可以比在支撑件被细分为少于19个区段的情况下更准确地测量功率分配比,从而能够准确计算由支撑件引起的插入损耗。
图8a示出包括接地区810、信号线820和支撑件830的传输线800,该支撑件830包括多个区段。根据一实施方式,第一区段831可以是支撑件830的所述多个区段中的一个。例如,第一区段831可以是设置在与信号线820相同的高度处的区段。例如,从信号线820到第一区段831的间隔可以为约2mm。此外,第一区段831的宽度和高度可以为约1mm。此外,尽管术语“第一区段”被示例性地使用,但是第一区段的位置不受该术语限制。
图8b示出由图8a的传输线800的信号线820和第一区段831产生的电场,图8c示出根据从信号线820到第一区段831的距离的第一区段831的功率分配比。
参照图8b,在信号线820的下端部处产生的电场的强度是高的,并且随着距信号线820的距离增大,产生的电场的强度可以降低。此外,在信号线820的侧部处产生的电场的强度也可以是高的,并且随着距信号线820的距离增大,产生的电场的强度可以降低。
参照图8c,曲线图的横轴表示距信号线820的距离(单位:mm),纵轴表示功率分配比。在该曲线图中,第七线840表示根据距信号线820的距离在第一区段831中产生的功率分配比。根据一实施方式,第七线840可以被理解为与第三线445相同,该第三线445表示图4b的第四区域434或第六区域436的功率分配比。
参照第七线840,当距信号线820的距离对应于约2mm时,可以产生约0.007的功率分配比。此外,当距信号线820的距离对应于约3mm时,可以产生约0.002的功率分配比。因此,在第一区段831的整个区域中产生的功率分配比可以为约0.0033,作为在约2mm的功率分配比和在约3mm的功率分配比的平均值。
根据一实施方式,除了第一区段831之外的多个区段的功率分配比可以参照图4b的线来描述。因此,支撑件830的功率分配比可以被理解为多个区段的功率分配比之和。例如,参照图8a描述的整个支撑件830的功率分配比可以为约0.0503。如上所述,当支撑件830被细分为多个区段时,即使当支撑件830的结构复杂时,也可以准确且简单地描述功率分配比。也就是,即使根据用途和情况在支撑件830的结构上存在变化,也可以计算支撑件830的功率分配比,并且相应地可以计算由支撑件830引起的插入损耗。
在下文,考虑到参照图7a至图7c描述的整个电介质区的功率分配比和信号线的插入损耗以及参照图8a至图8c描述的支撑件的功率分配比,将参照图9至图10描述由于通过传输线传输电信号引起的总插入损耗。
在与由信号线产生的电场区重叠的区域中设置由电介质材料形成的支撑件时,重要的是准确地计算其中设置有支撑件的区域的功率分配比,并且将该支撑件设置在具有低的功率分配比的位置。此外,如上所述,由于在信号线的下端部处产生的电场高,所以可以通过形成具有低介电常数和介电损耗的空气层来降低插入损耗,并且可以以低成本形成传输线。因此,重要的是经由支撑件将信号线和接地区彼此间隔开。换言之,重要的是避开电场区域高的区域设置由电介质材料形成的支撑件,以及通过经由支撑件将信号线和接地区彼此间隔开而在信号线的下端部中形成空气层。
图9示出根据本公开的一实施方式的包括信号线和接地区的传输线结构。图10是根据本公开的一实施方式的传输线结构的透视图。
为了便于描述,图9示出包括具有一厚度的拥有“-”形状的信号线920的传输线900,并且假设传输线900的除了信号线920和接地区910之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线900可以是包括具有其它形状的信号线920的传输线900,并且介质可以由不同于空气的电介质材料形成。
参照图9,由信号线920引起的插入损耗可以被理解为与如参照图7c描述的图7c的插入损耗相同。因此,根据一实施方式,由信号线920引起的插入损耗可以为约0.0585dB的值。
参照图10,传输线1000可以包括接地区1010、信号线1020和支撑件1030。根据一实施方式,当电信号在传输线1000的信号线1020中传输时产生的总插入损耗可以包括由信号线1020引起的插入损耗和由支撑件1030引起的插入损耗。
总结以上内容,当考虑图7c时,在除了信号线和接地区之外的其余区域由电介质材料形成的传输线结构中(当损耗角正切(tanδ)值为0.02时),电介质区相对于1W(输入)的传输功率可以为约0.117W。此外,当考虑图8c时,整个支撑件的功率分配比可以具有约0.0503的值。当上述约0.117W乘以约0.0503时,相对于1W(输入)的支撑件的传输功率可以被确定并可以对应于0.0058851W。此外,当将其改变为dB值并加到参照图9描述的由于信号线引起的插入损耗值时,可以确定输出相对于输入(1W)的插入损耗。例如,在图10的传输线1000中,由信号线1020引起的插入损耗可以为约0.841dB,这是约0.0256dB的值和约0.0585dB的值之和,约0.0256dB的值是由支撑件的传输功率确定的插入损耗,约0.0585dB的值是由信号线确定的插入损耗。当对此进行概括时,在除了信号线和接地区之外的区域由电介质材料形成的传输线的情况下,当从输入功率减去通过将电介质材料的功率分配损耗乘以支撑件单独的功率分配比而获得的值,然后将由此获得的值转换成插入损耗值,再然后将由于信号线引起的插入损耗加到该转换后的插入损耗值时,可以得到输出功率相对于输入到传输线的功率的损耗值。
当将模拟结果与通过上述过程确定的插入损耗比较时,通过对图10的传输线1000的模拟获得的插入损耗对应于约0.0856dB。因此,通过上述过程确定的插入损耗与根据模拟结果的插入损耗之间的误差可以为约1.8%。因此,参照图7a至图10描述的计算插入损耗的方法可以使得能够获得高精度。因此,当对根据另一实施方式的具有支撑件的结构的传输线以相同方式计算插入损耗时,可以获得与实际结果一致的结果。也就是,即使当电信号由设置在包括具有各种形状的支撑结构的传输线结构中的信号线传输时,也可以确定准确的插入损耗值。
这可以表示上述确定过程不仅可以适用于设计设置在传输线中的特定区域中的支撑结构,而且还可以适用于基于上述计算过程来制造包括支撑结构的传输线。也就是,不仅包括本公开的传输线结构的器件,而且制造传输线的过程都可以被理解为本公开的实施方式。
在下文,将参照图11a至图11e、图12a至图12c、图13a至图13c和图14a至图14c描述包括根据本公开的一实施方式的结构的传输线的各种实施方式。
图11a至图11e示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例。在图11a至图11e中,为了便于描述,公开了包括具有一厚度的“-”形信号线的传输线,并且假设传输线的除了信号线和接地区之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线可以包括具有其它形状的信号线,并且介质可以由不同于空气的电介质材料形成。
参照图11a,传输线1100可以包括接地区1110、信号线1120和支撑件1130。根据一实施方式,支撑件1130可以在相对于信号线1120的左侧和右侧垂直联接到接地区1110。此外,支撑件1130可以在第二区域1132中联接到信号线1120,并且空气层或气隙1135可以形成在信号线1120和接地区1110之间。然而,本公开不限于此,支撑件1130可以在信号线1120的三个或更多个区域中联接到接地区1110,并且支撑件1130可以在不同于第二区域1132的区域(例如第一区域1131)中联接到信号线1120。
参照图11b,传输线1100可以包括接地区1110、信号线1120和支撑件1130。根据一实施方式,支撑件1130可以在相对于信号线1120的左侧联接到接地区1110。此外,支撑件1130可以在第二区域1132中联接到信号线1120。然而,本公开不限于此,支撑件1130可以在信号线1120的右侧联接到接地区1110,并且支撑件1130可以在不同于第二区域1132的区域(例如第三区域1133)中联接到信号线1120。
参照图11c,传输线1100可以包括接地区1110、信号线1120和支撑件1130。根据一实施方式,支撑件1130可以在相对于信号线1120的左侧联接到接地区1110。此外,支撑件1130可以在第一区域1131中联接到信号线1120。然而,本公开不限于此,支撑件1130可以在信号线1120的右侧联接到接地区1110,并且支撑件1130可以在不同于第二区域1132的区域(例如第三区域1133)中联接到信号线1120。
参照图11d,传输线1100可以包括接地区1110、信号线1120和支撑件1130。根据一实施方式,支撑件1130可以在相对于信号线1120的左侧和右侧联接到接地区1110。此外,支撑件1130可以在第四区域1134和第六区域1136中联接到信号线1120。
参照图11e,传输线1100可以包括接地区1110、信号线1120和支撑件1130。根据一实施方式,支撑件1130可以相对于信号线1120在第四区域1134和第六区域1136中联接到接地区1110,空气层1135可以形成在信号线1120和接地区1110之间。此外,支撑件1130可以在第一区域1131至第三区域1133中联接到信号线1120而不与信号线1120间隔开。
然而,本公开不限于上述各种实施方式,并且可以包括传输线1100,其中经由支撑件1130联接的信号线1120被设置同时与接地区1110间隔开,并且空气层(气隙)1135形成在信号线1120和接地区1110之间。
图12a至图12c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例,每个传输线结构还包括在传输线结构中的机械元件。在图12a至图12c中,为了便于描述,公开了包括具有一厚度的“-”形信号线的传输线结构,并且假设传输线的除了信号线和接地区之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线可以包括具有其它形状的信号线,并且介质可以由不同于空气的电介质材料形成。
参照图12a至图12c,传输线1200可以包括接地区1210、信号线1220和支撑件1230,并且还可以包括机械元件1240。根据一实施方式,机械元件1240可以由诸如电介质材料或金属的材料形成。根据另一实施方式,支撑件1230可以包括机械元件1240,或者可以部分地由机械元件1240形成。
参照图12a,传输线1200可以包括接地区1210、信号线1220、支撑件1230和机械元件1240。根据一实施方式,机械元件1240可以设置为与信号线1220和接地区1210间隔开。此外,支撑件1230可以在机械元件1240和信号线1220之间联接到机械元件1240和信号线1220。例如,支撑件1230可以在第二区域1232中联接到信号线1220。因此,信号线1220可以设置为与接地区1210间隔开,并且可以形成空气层(气隙)1235。然而,本公开不限于此,支撑件1230可以在不同于第二区域1232的区域(例如第三区域1233等)中联接到信号线1220。
参照图12b,传输线1200可以包括接地区1210、信号线1220、支撑件1230和机械元件1240。根据一实施方式,机械元件1240可以沿着支撑件1230的外表设置。例如,机械元件1240可以沿着支撑件1230的整个外表设置。作为另一示例,机械元件1240可以沿着支撑件1230的外表的一部分设置。
参照图12c,传输线1200可以包括接地区1210、信号线1220和支撑件1230。根据一实施方式,支撑件1230可以包括机械元件1240。例如,其中支撑件1230和接地区1210彼此联接的部分可以由机械元件1240提供。然而,本公开不限于此,机械元件1240可以设置在与接地区1210间隔开的部分中,而不是设置在其中支撑件1230联接到接地区1210的部分中。
图13a至图13c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构中的信号线的各种结构的示例。为了便于描述,图13a至图13c以示例的方式示出传输线结构,其中支撑件在相对于信号线的左侧和右侧联接到接地区,支撑件在信号线的上端部联接到信号线并包括由一个金属层形成的接地区。然而,本公开不限于此,并可以适用于如图11a至图12c所示的包括具有各种结构的支撑件的传输线或者进一步包括附加机械元件的传输线结构。
参照图13a,传输线1300可以包括接地区1310、信号线1320和支撑件1330。根据一实施方式,信号线1320可以具有薄的“-”形状。然而,本公开不限于此,并可以表示信号线1320的厚度能够被调整。
参照图13b,传输线1300可以包括接地区1310、信号线1320和支撑件1330。根据一实施方式,信号线1320可以具有通过将“”形状顺时针旋转90°而获得的形状。然而,本公开不限于此,并且可以表示信号线1320的结构能够被各种各样地配置。
参照图13c,传输线1300可以包括接地区1310、信号线1320和支撑件1330。根据一实施方式,信号线1320可以具有薄的“”形状。然而,本公开不限于此,并且可以表示信号线1320的结构能够被各种各样地配置。
图14a至图14c示出根据本公开的各种实施方式的传输线结构的示例,每个传输线结构包括联接孔和/或固定构件。在图14a至图14c中,为了便于描述,公开了包括具有一厚度的“-”形信号线的传输线结构,并且假设传输线的除了信号线和接地区之外的其余区域由空气形成。然而,本公开不限于此,传输线可以包括具有其它形状的信号线,并且介质可以由不同于空气的电介质材料形成。
参照图14a,传输线1400可以包括接地区1410、信号线1420、支撑件1430、第一固定构件1440和第二固定构件1450。根据一实施方式,支撑件1430可以包括联接到接地区1410并沿着接地区1410延伸的部分1431,并且第一固定构件1440可以在沿着接地区1410延伸的部分1431中联接到支撑件1430。此外,第一固定构件1440可以联接到支撑件1430和接地区1410两者。因此,支撑件1430的延伸部分1431和接地区1410可以每个包括联接孔(未示出)。根据一实施方式,第二固定构件1450可以设置在信号线1420的下端部上。例如,信号线1420可以通过第二固定构件1450联接到支撑件1430。因此,信号线1420和支撑件1430可以每个包括联接孔。
根据一实施方式,第一固定构件1440可以配置为各种结构。例如,如图14a所示,第一固定构件1440可以具有螺钉形状。作为另一示例,第一固定构件1440可以包括螺栓和螺母,因此包括多个零件。根据另一实施方式,第一固定构件1440可以由各种材料形成。例如,第一固定构件1440可以由金属形成。作为另一示例,第一固定构件1440可以由电介质材料形成。
根据一实施方式,第二固定构件1450可以由电介质材料形成。第二固定构件1450联接到信号线1420的下端部,并可以在结构上配置为最小化由信号线1420产生的电场的强度的衰减,并且可以设置在最小化电场强度的衰减的部分处。
参照图14b,传输线1400可以包括接地区1410、信号线1420、支撑件1430和第一固定构件1440。根据一实施方式,支撑件1430可以具有联接到接地区1410的宽部分1432。因此,第一固定构件1440可以在支撑件1430的联接到接地区1410的部分1432的下端部处联接到支撑件1430和接地区1410两者。因此,支撑件1430的联接到接地区的部分1432可以每个包括联接孔(未示出)。在支撑件1430中,联接到接地区1410的部分1432可以具有大的宽度,但是本公开不限于此,这可以表示支撑件1430的宽度可以改变。
参照图14c,传输线1400可以包括接地区1410、信号线1420和支撑件1430。根据一实施方式,支撑件1430可以包括一个或更多个联接孔1433。例如,可以在相对于信号线1420的左侧和右侧提供联接孔1433。然而,本公开不限于此,并且根据支撑件1430的形状,可以形成一个联接孔1433,或者可以在左侧或右侧提供多个联接孔1433。也就是,这可以表示,取决于支撑件1430的结构,支撑件1430可以提供有联接孔1433以容易地联接到接地区1410。此外,固定构件(例如螺钉等)可以连接到联接孔1433以将支撑件1430和接地区1410彼此联接。
参照图1至图14c,与使用现有传输线或微带(其包括由电介质材料(例如FR4、低损耗FR4、特氟隆等)形成的介质以及作为接地区的金属层)相比,根据本公开的一实施方式的传输线结构是更实用的。例如,在根据本公开的一实施方式的传输线结构中,介质可以由具有比在传统微带中用作介质的电介质材料低的介电常数和介电损耗(损耗角正切(tanδ))的空气形成。因此,由传输线产生的电场的衰减可以是低的,并且可以降低插入损耗。作为另一示例,使用具有低介电常数和介电损耗的电介质材料(例如特氟隆)的微带具有制造成本高的问题。相反,在根据本公开的一实施方式的传输线结构中,由具有低制造成本的电介质材料(例如FR4)形成的支撑件设置在最小化与由传输线产生的电场重叠的区域的地方,并且信号线和接地区通过支撑件联接以在其间形成空气层。因此,传输线结构能够以低制造成本制造,并且插入损耗也能够减小。作为另一示例,在使用传统微带的情况下,可能需要用于局部去除设置在信号线的下端部上的介质或用于在接地区中形成空气层(气隙)以提高传输效率的单独处理操作和制造工艺。相反,在根据本公开的一实施方式的传输线结构中,与传统微带相比,可以相对简单地执行附加的工艺和联接。此外,当取决于传输线结构的信号线设置的形状或用途而需要不同地制造支撑件的形状时,通过制造被细分成多个区段的支撑件并且如本公开中所公开的针对每个区段考虑功率分配比,可以在信号线和接地区之间形成空气层同时降低插入损耗。也就是,可以根据情况和用途来制造和设置能够降低插入损耗的优化的支撑件。
根据以上公开的本公开的一实施方式,一种无线通信系统的传输线结构可以包括接地区、信号线和支撑件,其中信号线的第一表面设置为经由在其间的空气层与接地区间隔开,信号线的与第一表面相反地定位的第二表面可以联接到支撑件,并且支撑件可以联接到接地区。
在一实施方式中,支撑件可以由至少一个区段配置。
在一实施方式中,所述至少一个区段可以包括联接到接地区的第一区段、联接到信号线的第二表面的第二区段、以及位于第一区段和第二区段之间并且联接到第一区段和第二区段的第三区段,第一区段和第三区段可以设置为与信号线间隔开。
在一实施方式中,第一区段可以包括联接孔。
在一实施方式中,传输线结构还可以包括连接到联接孔的第一固定构件,并且第一区段和接地区可以通过第一固定构件彼此联接。
在一实施方式中,所述至少一个区段可以在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上联接到信号线,并且所述至少一个区段可以联接到接地区。
在一实施方式中,支撑件可以由电介质材料形成。
在一实施方式中,联接可以通过接合或熔合来实现。
在一实施方式中,传输线结构还可以包括配置为将支撑件和信号线彼此联接的第二固定构件,其中第二固定构件可以设置在信号线的第二表面上。
在一实施方式中,传输线结构还可以包括联接到所述至少一个区段的机械元件。
在一实施方式中,机械元件可以沿着所述至少一个区段的外表联接。
在一实施方式中,支撑件的至少一部分可以由金属材料形成。
在一实施方式中,支撑件可以沿着由信号线产生的电场确定的功率分布设置。
根据以上描述的本公开的一实施方式,一种无线通信系统的RF电路可以包括多个射频(RF)部件和传输线结构,其中传输线结构可以包括接地区、信号线以及由电介质材料形成的支撑件,所述多个RF部件可以设置在传输线结构上,所述多个RF部件可以通过信号线连接,信号线的第一表面可以设置为经由其间的空气层与接地区间隔开,信号线的与第一表面相反的第二表面可以联接到支撑件,并且支撑件可以联接到接地区。
在一实施方式中,支撑件可以由至少一个区段配置。
在一实施方式中,所述至少一个区段可以包括联接到接地区的第一区段、联接到信号线的第二表面的第二区段以及位于第一区段和第二区段之间并且联接到第一区段和第二区段的第三区段,第一区段和第三区段可以设置为与信号线间隔开。
在一实施方式中,第一区段可以包括联接孔,传输线结构还可以包括连接到联接孔的第一固定构件,并且第一区段和接地区可以通过第一固定构件彼此联接。
在一实施方式中,传输线结构还可以包括配置为将支撑件和信号线彼此联接的第二固定构件,其中第二固定构件可以设置在信号线的第二表面上。
在一实施方式中,传输线结构还可以包括联接到所述至少一个区段的机械元件。
在一实施方式中,支撑件可以沿着由信号线产生的电场确定的功率分布设置。
图15示出根据本公开的各种实施方式的电子装置的功能配置。电子装置1515可以是图1a的基站110-1或110-2或终端120中的一个。根据一实施方式,电子装置1510可以是MMU。不仅参照图1b至图14c描述的传输线结构的结构而且包括其的电子装置被包括在本公开的实施方式中。
参照图15,示出电子装置1510的示例性功能配置。电子装置1510可以包括天线单元1511、滤波器单元1512、射频(RF)处理单元1513和控制器1514。
天线单元1511可以包括多个天线。天线执行通过RF信道发送/接收信号的功能。天线可以每个包括形成在基板(例如PCB)上的导体或配置为导电图案的辐射体。天线可以在RF信道上辐射上变频信号或者获取从另一装置辐射的信号。每个天线可以被称为天线元件或天线器件。在一些实施方式中,天线单元1511可以包括其中多个天线元件形成阵列的天线阵列(例如子阵列)。天线单元1511可以经由RF信号线电连接到滤波器单元1512。天线单元1511可以安装在PCB上,包括多个天线元件。PCB可以包括连接各个天线元件和滤波器单元1512的滤波器的多条RF信号线。这些RF信号线可以被称为馈电网络。天线单元1511可以将接收到的信号提供给滤波器单元1512或者将从滤波器单元1512提供的信号辐射到空气中。
根据各种实施方式的天线单元1511可以包括具有双极化天线的至少一个天线模块。双极化天线可以是例如交叉极化(x-pol)天线。双极化天线可以包括对应于不同极化的两个天线元件。例如,双极化天线可以包括具有+45°的极化的第一天线元件和具有-45°的极化的第二天线元件。当然,极化可以包括正交于+45°和-45°的其它极化。每个天线元件可以连接到馈电线,并可以电连接到随后将描述的滤波器单元1512、RF处理单元1513和控制器1514。
根据一实施方式,双极化天线可以是贴片天线(或微带天线)。由于双极化天线可以具有贴片天线的形状,因此可以方便地实现和集成到阵列天线中。具有不同极化波的两个信号可以被输入到各个天线端口。每个天线端口对应于一天线元件。为了高效率,需要优化具有不同极化波的两个信号之间的共极化特性和交叉极化特性之间的关系。在双极化天线中,共极化特性表示特定极化分量的特性,交叉极化特性表示与特定极化分量不同的极化分量的特性。
滤波器单元1512可以执行滤波以发送期望频率的信号。滤波器单元1512可以执行通过形成谐振来选择性地鉴别频率的功能。在一些实施方式中,滤波器单元1512可以通过在结构上包括电介质材料的空腔形成谐振。此外,在一些实施方式中,滤波单元1512可以通过形成电感或电容的元件形成谐振。在一些实施方式中,滤波器单元1512可以包括弹性滤波器,诸如体声波(BAW)滤波器或表面声波(SAW)滤波器。滤波器单元1512可以包括带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器或带阻滤波器中的至少一种。也就是,滤波器单元1512可以包括用于获得用于发送的频带或用于接收的频带的信号的RF电路。根据各种实施方式的滤波器单元1512可以将天线单元1511和RF处理器1513彼此电连接。
RF处理单元1513可以包括多个RF路径。RF路径可以是通过天线接收的信号或通过天线辐射的信号所经过的路径的单元。至少一个RF路径可以被称为RF链路。RF链路可以包括多个RF元件。RF部件可以每个包括放大器、混频器、振荡器、DAC、ADC等。例如,RF处理单元1513可以包括将基带的数字传输信号上变频为传输频率的上变频器以及将上变频的数字传输信号转换成模拟RF传输信号的数模转换器(DAC)。上变频器和DAC形成传输路径的一部分。传输路径还可以包括功率放大器(PA)或耦合器(或组合器)。此外,例如,RF处理单元1513可以包括将模拟RF接收信号转换成数字接收信号的模数转换器(ADC)以及将数字接收信号转换成基带数字接收信号的下变频器。ADC和下变频器构成接收路径的一部分。接收路径还可以包括低噪声放大器(LNA)或耦合器(或分频器)。RF处理单元的RF部件可以在PCB上实现。图1中的基站110-1或110-2可以包括其中天线单元1511、滤波器单元1512和RF处理单元1513按此顺序堆叠的结构。天线和RF处理单元的RF部件可以实现在PCB上,滤波器可以重复地紧固在PCB之间以形成多个层。
控制器1514可以控制电子装置1510的整个操作。控制器1514可以包括用于执行通信的各种模块。控制器1514可以包括至少一个处理器,诸如调制解调器。控制器1514可以包括用于数字信号处理的模块。例如,控制器1514可以包括调制解调器。在数据传输期间,控制器1514通过对传输的比特流进行编码和调制来生成复合符号。此外,例如,当接收到数据时,控制器1514通过对基带信号进行解调和解码来恢复接收到的比特流。控制器1514可以执行通信标准所需的协议栈(protocal stack)的功能。
图15示出电子装置1515的功能配置作为可利用本公开的传输线的结构的设备。然而,图15所示的示例仅是根据参照图1b至图14c描述的本公开的各种实施方式的传输线结构的示例性配置,本公开的实施方式不限于图15所示的设备的部件。因此,包括传输线结构的天线模块、具有另一种配置的通信设备以及天线结构本身也可以被理解为本公开的实施方式。
根据在本公开的权利要求或说明书中描述的各种实施方式的方法可以通过硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。
当方法通过软件实现时,可以提供用于存储一个或更多个程序(软件模块)的计算机可读存储介质。存储在计算机可读存储介质中的一个或更多个程序可以配置为由电子装置内的一个或更多个处理器执行。至少一个程序可以包括使电子装置执行根据如所附权利要求限定的和/或在这里公开的本公开的各种实施方式的方法的指令。
程序(软件模块或软件)可以存储在非易失性存储器中,包括随机存取存储器和闪存、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁盘存储装置、紧凑盘ROM(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其它类型的光学存储装置、或磁带。可选地,它们中的一些的任意组合或全部可以形成存储程序的存储器。此外,多个这样的存储器可以被包括在电子装置中。
此外,程序可以存储在可附接的存储装置中,该存储装置可以通过通信网络(诸如互联网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)和存储区域网络(SAN)或其组合)访问电子装置。这样的存储装置可以经由外部端口访问电子装置。此外,在通信网络上的单独存储装置可以访问便携式电子装置。
在本公开的上述详细实施方式中,包括在本公开中的元件根据呈现的详细实施方式而以单数或复数形式表述。然而,为了描述的方便,选择单数形式或复数形式以适合于所呈现的情况,并且本公开不由以单数或复数表述的元件限制。因此,以复数表述的元件也可以包括单个元件,或者以单数表述的元件也可以包括多个元件。
尽管在本公开的详细描述中已经描述了具体实施方式,但是在不脱离本公开的范围的情况下可以对其进行各种修改和改变。因此,本公开的范围不应被限定为限于实施方式,而是应当由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (15)
1.一种无线通信系统的传输线结构,所述传输线结构包括:
接地区;
信号线;以及
支撑件,
其中所述信号线的第一表面设置为通过空气层与所述接地区间隔开,
其中所述信号线的与所述第一表面相反地定位的第二表面联接到所述支撑件,以及
其中所述支撑件联接到所述接地区。
2.根据权利要求1所述的传输线结构,其中所述支撑件配置有至少一个区段。
3.根据权利要求2所述的传输线结构,
其中所述至少一个区段包括联接到所述接地区的第一区段、联接到所述信号线的所述第二表面的第二区段以及位于所述第一区段和所述第二区段之间并且联接到所述第一区段和所述第二区段的第三区段,以及
其中所述第一区段和所述第三区段设置为与所述信号线间隔开。
4.根据权利要求3所述的传输线结构,其中所述第一区段包括联接孔。
5.根据权利要求4所述的传输线结构,还包括:
连接到所述联接孔的第一固定构件,
其中所述第一区段和所述接地区通过所述第一固定构件彼此联接。
6.根据权利要求2所述的传输线结构,
其中所述至少一个区段在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上联接到所述信号线,以及
其中所述至少一个区段联接到所述接地区。
7.根据权利要求1所述的传输线结构,其中所述支撑件由电介质材料形成。
8.根据权利要求1所述的传输线结构,其中所述联接通过接合或熔合实现。
9.根据权利要求2所述的传输线结构,还包括:
第二固定构件,配置为将所述支撑件和所述信号线彼此联接,
其中所述第二固定构件设置在所述信号线的所述第二表面上。
10.根据权利要求2所述的传输线结构,还包括:
联接到所述至少一个区段的机械元件。
11.根据权利要求10所述的传输线结构,其中所述机械元件沿着所述至少一个区段的外表联接。
12.根据权利要求1所述的传输线结构,其中所述支撑件的至少一部分由金属材料形成。
13.根据权利要求1所述的传输线结构,其中所述支撑件沿着由所述信号线产生的电场确定的功率分布设置。
14.一种无线通信系统的射频(RF)电路,所述RF电路包括:
多个RF部件;以及
传输线结构,
其中所述传输线结构包括接地区、信号线和由电介质材料形成的支撑件,
其中所述多个RF部件设置在所述传输线结构上并通过所述信号线连接,
其中所述信号线的第一表面设置为通过空气层与所述接地区间隔开,所述信号线的与所述第一表面相反地定位的第二表面联接到所述支撑件,以及
其中所述支撑件联接到所述接地区。
15.根据权利要求14所述的RF电路,其中所述支撑件配置有至少一个区段。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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