CN117832835A - 具有电介质谐振器天线的电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有电介质谐振器天线的电子设备。一种电子设备可设置有以大于10GHz的频率进行辐射的相控天线阵列。该阵列可包括布置在第一行中的第一组电介质谐振器天线和位于与该第一行偏移的第二行中的第二组电介质谐振器天线。每个电介质谐振器天线可具有带有基座部分和台阶形部分的电介质谐振元件。该第一组中的这些天线的这些台阶形部分可被布置为远离该第二组中的这些天线的这些台阶形部分。该第一组中的这些天线可被布置为比该第二组中的这些天线远离电子设备侧壁。以此方式配置，该阵列可表现出该第一组中的电介质谐振器天线与该第二组中的电介质谐振器天线之间的减小的互耦合。

Description

具有电介质谐振器天线的电子设备

本申请要求2023年2月10日提交的美国专利申请18/167,567号以及2022年10月3日提交的美国临时专利申请63/412,768号的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。

该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。

可能需要支持毫米波和厘米波通信频带中的无线通信。毫米波通信(有时称为极高频(EHF)通信)和厘米波通信涉及频率约为10GHz至300GHz的通信。在这些频率下的操作可支持高吞吐量，但是可能带来重大挑战。

发明内容

电子设备可设置有无线电路和外壳。该外壳可具有外围导电外壳结构和后部壁。显示器可与后部壁相对地安装到外围导电外壳结构。相控天线阵列可以大于10GHz的频率辐射通过显示器。

相控天线阵列可以包括具有形成电介质谐振元件的电介质柱的电介质谐振器天线。电介质柱可以具有安装到电路板的第一表面。电介质柱可以具有面向显示器的第二表面。可以在第一表面处或邻近第一表面对电介质柱进行馈电(例如，通过馈电探针)。电介质柱可具有平面侧壁和非平面侧壁。平面侧壁可跨电介质柱的基座部分和电介质柱在基座部分上的台阶形部分延伸。

该相控天线阵列可包括在第一行与第二行之间交错的电介质柱。被配置为以相对高的频率辐射的电介质柱可被布置在该第一行中。被配置为以相对低的频率辐射的电介质柱可被布置在该第二行中。该第一行中的每个电介质柱的台阶形部分可在该电介质柱的更远离该第二行电介质柱的一侧上具有台阶形部分。该第二行中的每个电介质柱的台阶形部分可在该电介质柱的更远离该第一行电介质柱的一侧上具有台阶形部分。以此方式配置，不同行中的电介质柱可表现出减小的互耦合并且抑制经由次级辐射器的不期望的射频信号的生成。

该相控天线阵列可沿着外壳的导电侧壁布置。该第一行中的每个电介质柱可比该第二行中的每个电介质柱远离该导电侧壁。

附图说明

图1是根据一些实施方案的例示性电子设备的透视图。

图2是根据一些实施方案的电子设备中例示性电路的示意图。

图3是根据一些实施方案的例示性无线电路的示意图。

图4是根据一些实施方案的例示性相控天线阵列的图示。

图5是根据一些实施方案的具有用于辐射通过电子设备的不同侧的相控天线阵列的例示性电子设备的横截面侧视图。

图6是根据一些实施方案的可以被安装在电子设备内的例示性电介质谐振器天线的横截面侧视图。

图7是根据一些实施方案的例示性电介质谐振器天线的透视图。

图8是根据一些实施方案的具有线性侧壁和台阶形侧壁的例示性电介质谐振器天线的侧视图。

图9是根据一些实施方案的图8所示类型的例示性电介质谐振器天线的平面图。

图10是根据一些实施方案的可表现出互耦合的一对例示性电介质谐振器天线的侧视图。

图11是根据一些实施方案的具有交织电介质谐振器天线的电介质谐振器天线的例示性阵列的平面图。

图12是根据一些实施方案的在相应堆叠部分之间具有间距的一对例示性相邻电介质谐振器天线的侧视图。

图13是根据一些实施方案的具有波纹的例示性覆盖层的侧视图。

图14是根据一些实施方案的具有阻抗匹配材料的例示性覆盖层的侧视图。

图15是根据一些实施方案的根据频率变化而变化的天线系统性能(增益)的曲线图，其示出图11和图12所示类型的例示性电介质谐振器天线可如何表现出比图10所示类型的电介质谐振器天线高的系统增益。

具体实施方式

电子设备诸如图1的电子设备10可设置有包括天线的无线电路。该天线可用于发射和/或接收无线射频信号。天线可包括用于使用毫米波和厘米波信号执行无线通信和/或空间测距操作的相控天线阵列。毫米波信号，有时被称为极高频(EHF)信号，以约30GHz以上的频率(例如，以60GHz或介于约30GHz与300GHz之间的其他频率)传播。厘米波信号以介于约10GHz与30GHz之间的频率传播。如果需要，设备10还可包含用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、无线局域网信号、近场通信、基于光的无线通信或其他无线通信的天线。

设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，设备10可为膝上型计算机、平板计算机、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩戴或微型设备)、手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器或其他小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、台式计算机、已集成有计算机或其他处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、无线接入点、无线基站，并入报刊亭、建筑物或车辆的电子设备，或者其他合适的电子装备。

设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部件可由电介质或其他低导电率材料(例如玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。

如果需要，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在设备10的正面上。显示器14可以是结合电容式触摸电极的或者可对触摸不灵敏的触摸屏。外壳12的背面(即，设备10的与设备10的正面相对的面)可具有基本平坦的外壳壁，诸如后部外壳壁12R(例如，平面外壳壁)。后部外壳壁12R可具有完全穿过后部外壳壁的隙缝，并且因此将外壳12的部分彼此分开。后部外壳壁12R可包括导电部分和/或电介质部分。如果需要，后部外壳壁12R可包括由薄层或电介质涂层诸如玻璃、塑料、蓝宝石或陶瓷(例如，电介质覆盖层)覆盖的平面金属层。外壳12也可具有不完全穿过外壳12的浅槽。可利用塑料或其他电介质材料来填充隙缝或槽。如果需要，可通过内部导电结构(例如，桥接狭槽的金属片或其他金属构件)来将外壳12的(例如，通过贯通狭槽)彼此分离的部分接合。

外壳12可包括外围外壳结构诸如外围结构12W。外围结构12W的导电部分和后部外壳壁12R的导电部分在本文中有时可被统称为外壳12的导电结构。外围结构12W可围绕设备10和显示器14的外围延伸。在设备10和显示器14具有带有四个边缘的矩形形状的配置中，外围结构12W可使用外围外壳结构来实现，该外围外壳结构具有带四个对应边缘的矩形环形状，并且从后部外壳壁12R延伸至设备10的正面(作为示例)。换句话讲，设备10可具有长度(例如，平行于Y轴线所测量的)、小于长度的宽度(例如，平行于X轴线所测量的)和小于宽度的高度(例如，平行于Z轴线所测量的)。如果需要，外围结构12W或外围结构12W的一部分可用作显示器14的外框(例如，围绕显示器14的所有四侧和/或有助于将显示器14保持到设备10的装饰性修饰件)。如果需要，外围结构12W可形成设备10的侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁、弯曲侧壁等的金属带)。

外围结构12W可由导电材料(诸如金属)形成，并且因此有时可被称为外围导电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、外围导电侧壁、外围导电侧壁结构、导电外壳侧壁、外围导电外壳侧壁、侧壁、侧壁结构或外围导电外壳构件(作为示例)。外围导电外壳结构12W可由金属诸如不锈钢、铝、合金或其他合适材料形成。一种、两种或多于两种单独结构可用于形成外围导电外壳结构12W。

外围导电外壳结构12W不一定具有均匀横截面。例如，如果需要，外围导电外壳结构12W的顶部可具有有助于将显示器14保持在适当位置的向内突出的凸缘。外围导电外壳结构12W的底部还可具有加大的唇缘(例如，在设备10的背面的平面中)。外围导电外壳结构12W可具有基本上笔直的竖直侧壁，可具有弯曲的侧壁，或者可具有其他合适的形状。在一些配置中(例如，当外围导电外壳结构12W用作显示器14的外框时)，外围导电外壳结构12W可围绕外壳12的唇缘延伸(即，外围导电外壳结构12W可仅覆盖围绕显示器14而非外壳12的其余侧壁的外壳12的边缘)。

后部外壳壁12R可位于与显示器14平行的平面中。在设备10的构形中，其中后部外壳壁12R的一些或全部由金属形成，可能需要将外围导电外壳结构12W的一部分形成为形成后部外壳壁12R的外壳结构的集成部分。例如，设备10的后部外壳壁12R可包括平面金属结构，并且外壳12的侧面上的外围导电外壳结构12W的一部分可被形成为平面金属结构的平坦的或弯曲的竖直延伸的集成金属部分(例如，外壳结构12R和12W可以由单体构形的连续金属片形成)。如果需要，外壳结构诸如这些外壳结构可由金属块加工而成，和/或可包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属件。后部外壳壁12R可具有一个或多个、两个或多个或者三个或多个部分。外围导电外壳结构12W和/或后部外壳壁12R的导电部分可形成设备10的一个或多个外表面(例如，设备10的用户可见的表面)，并且/或者可使用不形成设备10的外表面的内部结构(例如，设备10的用户不可见的导电外壳结构，诸如覆盖有层(诸如薄装饰层、保护涂层、和/或可包括电介质材料诸如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层)的导电结构)或其他结构来实现，这些其他结构形成设备10的外表面和/或用于隐藏外围导电外壳结构12W和/或后部外壳壁12R的导电部分以免被用户看到。

显示器14可具有形成有效区域AA的像素阵列，该有效区域AA显示设备10的用户的图像。例如，有效区域AA可以包括显示器像素阵列。像素阵列可由液晶显示器(LCD)部件、电泳像素阵列、等离子显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素或其他发光二极管像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或基于其他显示器技术的显示器像素形成。如果需要，有效区域AA可以包括触摸传感器，诸如触摸传感器电容电极、力传感器或用于收集用户输入的其他传感器。

显示器14可以具有沿有效区域AA的一个或多个边缘延伸的无效边界区域。显示器14的无效区域IA可没有用于显示图像的像素，并且可与外壳12中的电路和其他内部设备结构重叠。为了阻止这些结构被设备10的用户检视，显示器覆盖层的下侧或显示器14中与无效区域IA重叠的其他层可以在无效区域IA中涂覆有不透明遮蔽层。不透明掩蔽层可具有任何合适的颜色。无效区域IA可包括延伸到有效区域AA中(例如，在扬声器端口16处)的凹入区域或凹口。有效区域AA可例如由显示器14的显示模块(例如，包括像素电路、触摸传感器电路等的显示模块)的横向区域限定。

可使用显示器覆盖层来保护显示器14，显示器覆盖层诸如透明玻璃、透光塑料、透明陶瓷、蓝宝石或其他透明结晶材料层、或一个或多个其他透明层。显示器覆盖层可具有平面形状、凸形弯曲轮廓、带有平面和弯曲部分的形状、包括在一个或多个边缘上围绕的平面主区域(其中一个或多个边缘的一部分从平面主区域的平面弯折出来)的布局、或其他合适的形状。显示器覆盖层可以覆盖设备10的整个正面。在另一种合适的布置中，显示器覆盖层可以基本上覆盖设备10的所有正面或仅覆盖设备10的正面的一部分。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳按钮。还可以在显示器覆盖层中形成开口，以容纳端口诸如扬声器端口16或麦克风端口。如果需要，可以在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口等)和/或用于音频部件的音频端口，诸如扬声器和/或麦克风。

显示器14可包括导电结构，诸如触摸传感器的电容电极阵列、用于寻址像素的导电线、驱动器电路等。外壳12可包括内部导电结构诸如金属框架构件和跨越外壳12的壁(例如，由焊接或以其他方式连接在外围导电外壳结构12W的相对侧面之间的一个或多个金属部分形成的基本上矩形的片材)的平面导电外壳构件(有时被称为导电支撑板或背板)。导电支撑板可形成设备10的外后表面，或者可由电介质覆盖层(诸如薄装饰层、保护性涂层和/或可包括电介质材料诸如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层)或其他结构覆盖，这些其他结构形成设备10的外表面和/或用于隐藏导电支撑板以免被用户看到(例如，导电支撑板可形成后部外壳壁12R的一部分)。设备10还可包括导电结构，诸如印刷电路板、被安装在印刷电路板上的部件、以及其他内部导电结构。例如，可用在形成设备10中的接地层的这些导电结构可在显示器14的有效区域AA下延伸。

在区域22和区域20中，可在设备10的导电结构内(例如，在外围导电外壳结构12W和相对的导电接地结构(诸如后部外壳壁12R的导电部分、印刷电路板上的导电迹线、显示器14中的导电电子部件等)之间)形成开口。如果需要，有时可被称为间隙的这些开口可被填充有空气、塑料和/或其他电介质并可用于形成设备10中的一个或多个天线的隙缝天线谐振元件。

设备10中的导电外壳结构和其他导电结构可以用作设备10中的天线的接地层。区域22和区域20中的开口可用作开放式隙缝天线或封闭式隙缝天线中的隙缝，可用作被环形天线中材料的导电路径围绕的中心电介质区域，可用作将天线谐振元件(诸如带状天线谐振元件或倒F形天线谐振元件)与接地层分开的空间，可有助于寄生天线谐振元件的性能，或者可以以其他方式用作区域22和区域20中形成的天线结构的一部分。如果需要，在设备10中的显示器14和/或其他金属结构的有效区域AA下的接地层可具有延伸至设备10的一部分端部中的部分(例如，接地部可朝向区域22和区域20中的电介质填充的开口延伸)，从而缩窄区域22和区域20中的狭槽。区域22在本文中有时可被称为设备10的下部区域22或下端22。区域20在本文中有时可被称为设备10的上部区域20或上端20。

一般来讲，设备10可包括任何适当数量的天线(例如，一个或多个，两个或更多个，三个或更多个，四个或更多个，等等)。设备10中的天线可沿设备外壳的一个或多个边缘而位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如，在图1的设备10的下部区域22和/或上部区域20处)、位于设备外壳的中心中、位于其他适当位置中，或者位于这些位置中的一个或多个位置中。图1的布置仅为例示性的。

外围导电外壳结构12W的部分可设置有外围间隙结构。例如，外围导电外壳结构12W可设置有一个或多个电介质填充间隙，诸如图1所示的间隙18。外围导电外壳结构12W中的间隙可利用电介质诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料或这些材料的组合来填充。间隙18可将外围导电外壳结构12W分成一个或多个外围导电区段。如果需要，以这种方式形成的导电区段可形成设备10中的一部分天线。其他电介质开口可形成在外围导电外壳结构12W(例如，除间隙18之外的电介质开口)中，并且可用作被安装在设备10的内部内的天线的电介质天线窗口。设备10内的天线可与电介质天线窗口对准，以用于传送射频信号通过外围导电外壳结构12W。设备10内的天线还可与显示器14的无效区域IA对准，以用于传送射频信号通过显示器14。

为了向设备10的终端用户提供尽可能大的显示器(例如，以使用于显示媒体、运行应用程序等的设备的区域最大化)，可以期望增加在设备10的正面处被显示器14的有效区域AA覆盖的区域量。增大有效区域AA的尺寸可以减小设备10内的无效区域IA的尺寸。这可减小显示器14后面可用于设备10内天线的区域。例如，显示器14的有效区域AA可包括导电结构，该导电结构用于阻止由被安装在有效区域AA后面的天线处理的射频信号辐射通过设备10的正面。因此，希望能够提供占用设备10内的少量空间的天线(例如，允许尽可能大的显示器有效区域AA)，同时仍然允许天线与设备10外部的无线装备通信，具有令人满意的效率带宽。

在典型的场景中，设备10可具有一个或多个上部天线和一个或多个下部天线。例如，上部天线可形成在设备10的上部区域20中。例如，下部天线可形成在设备10的下部区域22中。如果需要，附加天线可沿在区域22和区域20之间延伸的外壳12的边缘形成。其中设备10包括三个或四个上部天线和五个下部天线的示例在本文中作为示例进行描述。天线可单独用于覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带或单独的通信频带。该天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出(MIMO)天线方案。用于覆盖任何其他所需频率的其他天线还可被安装在设备10的内部内任何所需位置处。图1的示例仅为例示性的。如果需要，外壳12可具有其他形状(例如，正方形形状、圆柱形形状、球形形状、这些形状的组合和/或不同形状等)。

图2示出了可用在设备10的例示性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括控制电路28。控制电路28可包括存储库诸如存储电路30。存储电路30可以包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，闪存存储器或被配置为形成固态驱动器的其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。

控制电路28可以包括处理电路诸如处理电路32。处理电路32可用于控制设备10的操作。处理电路32可以包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。控制电路28可以被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可被存储在存储电路30上(例如，存储电路30可包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。被存储在存储电路30上的软件代码可由处理电路32执行。

控制电路28可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备交互，控制电路28可用在实现通信协议。可使用控制电路28来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议—有时被称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议诸如/>协议或其他WPAN协议、IEEE 802.11ad协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议、基于天线的空间测距协议(例如，无线电检测和测距(RADAR)协议或用于以毫米波和厘米波频率传送的信号的其他所需的距离检测协议)等。每个通信协议可与指定用在实现协议的物理连接方法的对应无线电接入技术(RAT)相关联。

设备10可包括输入-输出电路24。输入-输出电路24可包括输入-输出设备26。输入-输出设备26可用于允许供应数据给设备10以及允许从设备10向外部设备提供数据。输入-输出设备26可包括用户界面设备、数据端口设备、传感器和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备可包括触摸屏、不具有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔、以及其他音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、陀螺仪、加速度计、或可检测运动和相对于地球的设备定向的其他部件、电容传感器、接近传感器(例如，电容接近传感器和/或红外接近传感器)、磁性传感器，以及其他传感器和输入-输出部件。

输入-输出电路24可包括无线电路，诸如用于无线传送射频信号的无线电路34。虽然为了清楚起见，图2的示例中的控制电路28与无线电路34分开示出，但是无线电路34可包括形成处理电路32的一部分的处理电路和/或形成控制电路28的存储电路30的一部分的存储电路(例如，可在无线电路34上实现的控制电路28的部分)。例如，控制电路28可包括基带处理器电路或形成无线电路34的一部分的其他控制部件。

无线电路34可包括毫米波和厘米波收发器电路诸如毫米波/厘米波收发器电路38。毫米波/厘米波收发器电路38可支持在介于约10GHz与300GHz之间的频率下的通信。例如，毫米波/厘米波收发器电路38可支持在介于约30GHz与300GHz之间的极高频(EHF)或毫米波通信频带中和/或在介于约10GHz与30GHz之间的厘米波通信频带(有时被称为超高频(SHF)频带)中的通信。例如，毫米波/厘米波收发器电路38可支持以下通信频带中的通信：介于约18GHz与27GHz之间的IEEE K通信频带、介于约26.5GHz与40GHz之间的K_a通信频带、介于约12GHz与18GHz之间的K_u通信频带、介于约40GHz与75GHz之间的V通信频带、介于约75GHz与110GHz之间的W通信频带、或介于大约10GHz与300GHz之间的任何其他期望频带。如果需要，毫米波/厘米波收发器电路38可支持在60GHz下的IEEE 802.11ad通信(例如，约57GHz至61GHz的WiGig或60GHz Wi-Fi频带)和/或在约24GHz与90GHz之间的第5代移动网络或第5代无线系统(5G)新空口(NR)频率范围2(FR2)通信频带。毫米波/厘米波收发器电路38可由一个或多个集成电路(例如，被安装在系统封装设备中通用印刷电路上的多个集成电路、被安装在不同基板上的一个或多个集成电路等)形成。

毫米波/厘米波收发器电路38(在本文中有时被简称为收发器电路38或毫米波/厘米波电路38)可使用由毫米波/厘米波收发器电路38发射和接收的在毫米波和/或厘米波频率下的射频信号来执行空间测距操作。所接收的信号可以是已从外部物体反射并且返回设备10的所发射的信号的版本。控制电路28可处理所发射的信号和所接收的信号以检测或估计设备10与设备10周围的一个或多个外部物体(例如，设备10外部的物体，诸如用户或其他人员的身体、其他设备、动物、家具、墙壁或者设备10附近的其他物体或障碍物)之间的距离。如果需要，控制电路28还可处理所发射的信号和所接收的信号以识别外部物体相对于设备10的二维或三维空间位置。

由毫米波/厘米波收发器电路38执行的空间测距操作是单向的。如果需要，毫米波/厘米波收发器电路38还可与外部无线装备诸如外部无线装备10进行双向通信(例如，通过双向毫米波/厘米波无线通信链路)。外部无线装备可包括其他电子设备诸如电子设备10、无线基站、无线接入点、无线附件，或者发射和接收毫米波/厘米波信号的任何其他所需装备。双向通信涉及由毫米波/厘米波收发器电路38传输无线数据以及由外部无线装备接收已传输的无线数据。无线数据可例如包括已编码到对应数据包中的数据，诸如与电话呼叫相关联的无线数据、流媒体内容、互联网浏览、与在设备10上运行的软件应用程序相关联的无线数据、电子邮件消息等。

如果需要，无线电路34可以包括用于处理在10GHz以下频率的通信的收发器电路，诸如非毫米波/厘米波收发器电路36。例如，非毫米波/厘米波收发器电路36可处理：无线局域网(WLAN)通信频带，诸如2.4GHz和5GHz(IEEE802.11)频带；无线个人局域网(WPAN)通信频带，诸如2.4GHz/>通信频带；蜂窝电话通信频带，诸如蜂窝低频带(LB)(例如，600MHz至960MHz)、蜂窝低中频带(LMB)(例如，1400MHz至1550MHz)、蜂窝中频带(MB)(例如，1700MHz至2200MHz)、蜂窝高频带(HB)(例如，2300MHz至2700MHz)、蜂窝超高频带(UHB)(例如，3300MHz至5000MHz)或在约600MHz与约5000MHz之间的其他蜂窝通信频带(例如，3G频带、4G LTE频带、低于10GHz的5G新空口频率范围1(FR1)频带等)；近场通信(NFC)频带(例如，13.56MHz)；卫星导航频带(例如，1575MHz的L1全球定位系统(GPS)频带、1176MHz的L5 GPS频带、全球导航卫星系统(GLONASS)频带、北斗导航卫星系统(BDS)频带等)；由IEEE802.15.4协议和/或其他UWB通信协议支持的超宽带(UWB)通信频带(例如，6.5GHz的第一UWB通信频带和/或8.0GHz的第二UWB通信频带)；和/或任何其他所需通信频带。由射频收发器电路处理的通信频带在本文中有时可被称为频率带或简称为“频带”并且可跨对应的频率范围。非毫米波/厘米波收发器电路36和毫米波/厘米波收发器电路38可各自包括一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频部件、开关电路、传输线结构，以及用于处理射频信号的其他电路。

一般来讲，在无线电路34中的收发器电路可以覆盖(处理)任何感兴趣的所需频率带。如图2所示，无线电路34可包括天线40。收发器电路可使用一个或多个天线40来传送射频信号(例如，天线40可为收发器电路传送射频信号)。如本文所用，术语“传送射频信号”意指射频信号的发射和/或接收(例如，用于执行与外部无线通信装备的单向和/或双向无线通信)。天线40可通过将射频信号(或通过居间设备结构诸如电介质覆盖层)辐射到自由空间中来发射射频信号。除此之外或另选地，天线40可(例如，通过居间设备结构诸如电介质覆盖层)从自由空间接收射频信号。天线40对射频信号的传输和接收各自涉及由天线的操作频带内的射频信号对天线中的天线谐振元件上的天线电流的激励或谐振。

在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其他长距离链路中，射频信号通常用于在数千英尺或数千英里上传送数据。在2.4GHz和5GHz下的链路和/>链路以及其他近距离无线链路中，射频信号通常用于在数十英尺或数百英尺上传送数据。毫米波/厘米波收发器电路38可在视线路径上行进的短距离上传送射频信号。为了增强毫米波和厘米波通信的信号接收，可使用相控天线阵列和波束形成(转向)技术(例如，在其中调节阵列中每个天线的天线信号相位和/或幅度以执行波束转向的方案)。由于设备10的操作环境能够切换成不使用并且在它们的位置使用性能更高的天线，天线分集方案也可用于确保天线已经开始被阻挡或以其他方式降解。

无线电路34中的天线40可使用任何合适的天线类型形成。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，该天线由堆叠贴片天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、单极天线结构、偶极天线结构、螺旋天线结构、八木(Yagi-Uda)天线结构、这些设计的混合等形成。在另一种合适的布置中，天线40可包括具有电介质谐振元件的天线，诸如电介质谐振器天线。如果需要，一个或多个天线40可以是背腔天线。可针对不同的频带和频带组合来使用不同类型的天线。例如，一种类型的天线可用在为非毫米波/厘米波收发器电路36形成非毫米波/厘米波无线链路，而另一种类型的天线可用在为毫米波/厘米波收发器电路38以毫米波和/或厘米波频率传送射频信号。用于以毫米波和/或厘米波频率传送射频信号的天线40可被布置在一个或多个相控天线阵列中。

图3中示出了可形成在用于以毫米波和/或厘米波频率传送射频信号的相控天线阵列中的天线40的示意图。如图3所示，天线40可耦接到毫米/厘米(MM/CM)波收发器电路38。毫米波和厘米波收发器电路38可使用包括射频传输线42的传输线路径耦接到天线40的天线馈电部44。射频传输线42可包括正信号导体诸如信号导体46，并且可包括接地导体诸如接地导体48。接地导体48可耦接到天线40的天线接地部(例如，在位于天线接地部处的天线馈电部44的接地天线馈电终端上)。信号导体46可耦接到天线40的天线谐振元件。例如，信号导体46可耦接到位于天线谐振元件处的天线馈电部44的正天线馈电端子。

在另一种合适的布置中，天线40可以是使用馈电探针被馈电的探针馈电的天线。在这一布置方式中，天线馈电部44可实现为馈电探针。信号导体46可耦接到馈电探针。射频传输线42可传送射频信号至馈电探针和从馈电探针传送射频信号。当正在馈电探针和天线上传输射频信号时，馈电探针可激励天线的谐振元件(例如，可激励天线40的电介质天线谐振元件的电磁谐振模式)。谐振元件可响应于被馈电探针激励而辐射射频信号。类似地，当天线(例如，从自由空间)接收到射频信号时，射频信号可激励天线的谐振元件(例如，可激励天线40的电介质天线谐振元件的电磁谐振模式)。这可在馈电探针上产生天线电流，并且对应的射频信号可通过射频传输线传递到收发器电路。

射频传输线42可包括带状线传输线(在本文中有时被简称为带状线)、同轴电缆、由金属化通孔实现的同轴探针、微带传输线、边缘耦合的微带传输线、边缘耦合的带状线传输线、波导结构、这些的组合等。多种类型的传输线可用于形成将毫米波/厘米波收发器电路38耦接到天线馈电部44的传输线路径。如果需要，滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路、移相器电路、放大器电路和/或其他电路可被插置在射频传输线42上。

可将设备10中的射频传输线集成到陶瓷基板、刚性印刷电路板和/或柔性印刷电路中。在一种合适的布置中，可将设备10中的射频传输线集成在多层层压结构内(例如，在没有介入粘合剂的情况下被层压在一起的导电材料(诸如铜)层和电介质材料(诸如树脂)层)，该多层层压结构可在多个维度(例如，二维或三维)折叠或弯曲，并且在弯曲之后保持弯曲形状或折叠形状(例如，多层层压结构可折叠成特定的三维形状以围绕其他设备部件布线，并且可具有足够刚性以在折叠之后保持其形状，而无需被加强件或其他结构保持在适当位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如，在单个压制过程中)(例如，与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。

图4示出了用于处理在毫米波和厘米波频率下的射频信号的天线40可如何形成在相控天线阵列中。如图4中所示，相控天线阵列54(在本文中有时被称为阵列54、天线阵列54或天线40的阵列54)可耦接到射频传输线42。例如，相控天线阵列54中的第一天线40-1可耦接到第一射频传输线42-1，相控天线阵列54中的第二天线40-2可耦接到第二射频传输线42-2，相控天线阵列54中的第N天线40-N可耦接到第N个射频传输线42-N等。虽然本文中天线40被描述为形成相控天线阵列，但是相控天线阵列54中的天线40有时也可被称为共同形成单个相控阵天线。

相控天线阵列54中的天线40可被布置成任何所需数量的行和列或被布置成任何其他所需图案(例如，天线无需被布置成具有行和列的网格图案)。在信号传输操作期间，射频传输线42可用于将信号(例如，射频信号，诸如毫米波和/或厘米波信号)从毫米波/厘米波收发器电路38(图3)供应给相控天线阵列54以用于无线传输。在信号接收操作期间，射频传输线42可用于将在相控天线阵列54处接收的信号(例如，从外部无线装备接收，或已被外部物体反射的发射信号)供应给毫米波/厘米波收发器电路38(图3)。

在相控天线阵列54中使用多个天线40允许通过控制由天线传送的射频信号的相对的相位和幅度(振幅)来实现波束转向布置。在图4的示例中，天线40各自具有对应的射频相位和幅度控制器50(例如，被插置在射频传输线42-1上的第一相位和幅度控制器50-1可控制由天线40-1处理的射频信号的相位和幅度，被插置在射频传输线42-2上的第二相位和幅度控制器50-2可控制由天线40-2处理的射频信号的相位和幅度，被插置在射频传输线42-N上的第N相位和幅度控制器50-N可控制由天线40-N处理的射频信号的相位和幅度，等)。

相位和幅度控制器50可各自包括用于调节射频传输线42(例如，相移器电路)上的射频信号的相位的电路和/或用于调节射频传输线42上的射频信号的幅度的电路(例如，功率放大器和/或低噪声放大器电路)。相位和幅度控制器50在本文中有时可被统称为波束转向电路(例如，转向由相控天线阵列54发射和/或接收的射频信号的波束的波束转向电路)。

相位和幅度控制器50可调节被提供给相控天线阵列54中的每个天线的发射信号的相对相位和/或幅度，并且可调节由相控天线阵列54接收的接收信号的相对相位和/或幅度。如果需要，相位和幅度控制器50可包括用于检测由相控天线阵列54接收的接收信号的相位的相位检测电路。本文中可使用术语“波束”或“信号波束”来统一指代由相控天线阵列54在特定方向上发射和接收的无线信号。信号束可以表现出峰值增益，该峰值增益以相应的指向角度定向在特定的指向方向上(例如，基于来自相控天线阵列中的每个天线的信号组合的相长干涉和相消干涉)。术语“发射波束”有时可在本文中用于指在特定方向上发射的射频信号，而术语“接收波束”有时可在本文中用于指从特定方向上接收的射频信号。

例如，如果调节相位和幅度控制器50以产生所发射的射频信号的第一组相位和/或幅度，则发射信号将形成如图4的波束B1所示定向在点A的方向上的发射波束。然而，如果调节相位和幅度控制器50以产生发射信号的第二组相位和/或幅度，则发射信号将形成如波束B2所示定向在点B的方向上的发射波束。相似地，如果调节相位和幅度控制器50以产生第一组相位和/或幅度，则可从点A的方向接收射频信号(例如，接收波束中的射频信号)，如波束B1所示。如果调节相位和幅度控制器50以产生第二组相位和/或幅度，则可从点B的方向接收射频信号，如波束B2所示。

可基于从图2的控制电路28接收的对应控制信号52来控制每个相位和幅度控制器50以产生所需的相位和/或幅度(例如，可使用控制信号52-1来控制由相位和幅度控制器50-1提供的相位和/或幅度，可使用控制信号52-2来控制由相位和幅度控制器50-2提供的相位和/或幅度，等)。如果需要，控制电路可实时主动地调节控制信号52，以随时间转向在不同的所需方向上的发射波束或接收波束。如果需要，相位和幅度控制器50可向控制电路28提供识别接收信号的相位的信息。

当使用在毫米波和厘米波频率下的射频信号执行无线通信时，在相控天线阵列54与外部通信装备之间的视线路径上传送射频信号。如果外部物体位于图4的点A处，则可调节相位和幅度控制器50以转向信号波束朝向点A(例如，以转向信号波束的指向朝向点A)。相控天线阵列54可在点A的方向上发射和接收射频信号。相似地，如果外部通信装备位于点B处，则可调节相位和幅度控制器50以转向信号波束朝向点B(例如，以转向信号波束的指向朝向点B)。相控天线阵列54可在点B的方向上发射和接收射频信号。在图4的示例中，为了简单起见，波束转向被示为在单个自由度上(例如，在图4的页面上朝向左和右)执行。然而，实际上，可在两个或更多个自由度(例如，在三维进入和离开页面以及在图4的页面上向左和向右)上转向波束。相控天线阵列54可具有在其上可执行(例如，在相控天线阵列上的半球或半球的区段中)波束转向的对应视场。如果需要，设备10可包括多个相控天线阵列，该多个相控天线阵列各自面向不同方向以提供来自设备的多个侧的覆盖。

图5是在设备10具有多个相控天线阵列的示例中设备10的横截面侧视图。如图5所示，外围导电外壳结构12W可围绕设备10的(横向)外围延伸并且可从后部外壳壁12R延伸至显示器14。显示器14可具有显示模块诸如显示模块68(有时被称为显示面板)。显示模块68可包括像素电路、触摸传感器电路、力传感器电路，和/或用于形成显示器14的有效区域AA的任何其他所需电路。显示器14可包括电介质覆盖层，诸如与显示模块68重叠的显示器覆盖层56。显示模块68可发出图像光并且可通过显示器覆盖层56接收传感器输入。显示器覆盖层56和显示器14可被安装到外围导电外壳结构12W。不与显示模块68重叠的显示器14的横向区域可形成显示器14的无效区域IA。

设备10可包括多个相位天线阵列54，诸如面向后部的相控天线阵列54-1。如图5所示，相控天线阵列54-1可通过后部外壳壁12R以毫米波和厘米波频率发射和接收射频信号60。在后部外壳壁12R包括金属部分的情形中，射频信号60可被传送通过后部外壳壁12R的金属部分中的孔或开口，或可被传送通过后部外壳壁12R的其他电介质部分。孔可与跨后部外壳壁12R的横向区域(例如，在外围导电外壳结构12W之间)延伸的电介质覆盖层或电介质涂层重叠。相控天线阵列54-1可跨设备10下的半球针对射频信号60执行波束转向，如箭头62所示。

相控天线阵列54-1可被安装到基板诸如基板64。基板64可以是集成电路芯片、柔性印刷电路、刚性印刷电路板或其他基板。在本文中基板64有时可被称为天线模块64。如果需要，收发器电路(例如，图2的毫米波/厘米波收发器电路38)可被安装到天线模块64。相控天线阵列54-1可使用粘合剂被粘附到后部外壳壁12R，可被压靠(例如，接触)后部外壳壁12R，或者可与后部外壳壁12R间隔开。

相控天线阵列54-1的视场限于设备10的背面下的半球。设备10中的显示模块68和其他部件58(例如，图2的输入-输出电路24或控制电路28的部分、用于设备10的电池等)包括导电结构。如果不小心，则这些导电结构可阻止由设备10内的相控天线阵列传送射频信号跨设备10的正面上的半球。虽然用于覆盖设备10的正面上的半球的附加相控天线阵列可被安装抵靠无效区域IA内的显示器覆盖层56，但是在显示模块68的横向外围与外围导电外壳结构12W之间可能没有足够的空间以形成完全支撑相控天线阵列必需的所有电路和射频传输线。

为了缓解这些问题并且提供覆盖贯穿设备10的正面，面向前部的相控天线阵列可以被安装在设备10的外围区域66内。面向前部的相控天线阵列中的天线可包括电介质谐振器天线。电介质谐振器天线可在图5的X-Y平面中比其他类型的天线诸如贴片天线和隙缝天线占据更少的区域。将天线实现为电介质谐振器天线可允许面向前部的相控天线阵列的辐射元件适配在显示模块68和外围导电外壳结构12W之间的无效区域IA内。同时，相控天线阵列的射频传输线和其他部件可位于显示模块68后面(下面)。虽然本文描述了相控天线阵列是辐射通过显示器14的面向前部的相控天线阵列的示例，但是在另一合适的布置中，相控天线阵列可以是辐射通过外围导电外壳结构12W中的一个或多个孔的面向侧部的相控天线阵列。

图6为设备10的面向前部的相控天线阵列中例示性电介质谐振器天线的横截面侧视图。如图6中所示，设备10可包括具有给定天线40(例如，被安装在图5的外围区域66内)的面向前部的相控天线阵列。图6的天线40可以是电介质谐振器天线。在这一示例中，天线40包括被安装到底层基板(诸如电路板72)的电介质谐振元件92。例如，电路板72可以是柔性印刷电路板或刚性印刷电路板。

电路板72具有沿后部外壳壁12R延伸的横向区域(例如，在图6的X-Y平面中)。电路板72可以使用粘合剂被粘附到后部外壳壁12R，可以被压靠(例如，被放置成接触)后部外壳壁12R或者可以与后部外壳壁12R分开。电路板72可以具有在天线40处的第一端部和耦接到设备10中的毫米波/厘米波收发器电路(例如，图2的毫米波/厘米波收发器电路38)的相对的第二端部。在一种合适的布置中，电路板72的第二端部可以耦接到图5的天线模块64。

如图6中所示，电路板72可以包括堆叠电介质层70。电介质层70可包括聚酰亚胺、陶瓷、液晶聚合物、塑料，和/或任何其他所需的电介质材料。导电迹线(诸如导电迹线82)可以图案化在电路板72的顶部表面76上。导电迹线(诸如导电迹线80)可以图案化在电路板72的相对的底部表面78上。导电迹线80可保持在接地电势，并且因此在本文中有时可被称为接地迹线80。接地迹线80可以使用延伸通过电路板72的导电通孔(为了清楚起见，在图6中未示出)短接到电路板72内和/或电路板72的顶部表面76上的附加接地迹线。接地迹线80可形成天线40的天线接地部的一部分。接地迹线80可耦接到设备10中的系统接地部(例如，使用焊料、焊缝、导电粘合剂、导电胶带、导电支架、导电针脚、导电螺钉、导电夹、这些的组合)。例如，接地迹线80可耦接到外围导电外壳结构12W、后部外壳壁12R的导电部分、或设备10中的其他接地结构。图6的示例仅为例示性的，其中导电迹线82形成在顶部表面76上，而接地迹线80形成在电路板72的底部表面78上。如果需要，一个或多个电介质层70可以在导电迹线82上分层，和/或一个或多个电介质层70可以在接地迹线80下分层。

可以使用形成在电路板72上和/或嵌入其内的射频传输线(诸如射频传输线74)对天线40进行馈电。射频传输线74(例如，图3的给定射频传输线42)可包括接地迹线80和导电迹线82。接地迹线80与导电迹线82重叠的部分可形成射频传输线74的接地导体(例如，图3的接地导体48)。导电迹线82可形成射频传输线74的信号导体(例如，图3的信号导体46)，并且因此在本文中有时可被称为信号迹线82。射频传输线74可在天线40与毫米波/厘米波收发器电路之间传送射频信号。图6的示例仅为例示性的，其中天线40使用信号迹线82和接地迹线80被馈电。总体上，可以使用电路板72中和/或其上的任何所需的传输线结构对天线40进行馈电。

天线40的电介质谐振元件92可以由被安装到电路板72的顶部表面76的电介质材料圆柱(柱)形成。如果需要，电介质谐振元件92可以嵌入(例如，横向围绕)在被安装到电路板72的顶部表面76的电介质基板(诸如电介质基板90)内。电介质谐振元件92可以具有在电路板72处的第一(底部)表面100和在显示器14处的相对的第二(顶部)表面98。底部表面100有时可以被称为电介质谐振元件92的底端100、底面100、近端100或近侧表面100。类似地，顶部表面98在本文中有时可以被称为电介质谐振元件92的顶端98、顶面98、远端98或远侧表面98。电介质谐振元件92可以具有从顶部表面98延伸到底部表面100的竖直侧壁102。电介质谐振元件92可以沿穿过顶部表面98和底部表面100两者的中心的中心轴线/纵向轴线(例如，平行于Z轴)延伸。

可通过调节电介质谐振元件92的尺寸(例如，在图6的X轴、Y轴和/或Z轴的方向上)来选择天线40的操作(谐振)频率。电介质谐振元件92可以由介电常数为ε_r3的电介质材料柱形成。介电常数ε_r3可以相对高(例如，大于10.0、大于12.0、大于15.0、大于20.0、介于15.0与40.0之间、介于10.0与50.0之间、介于18.0与30.0之间、介于12.0与45.0之间等)。在一种合适的布置中，电介质谐振元件92可由氧化锆或陶瓷材料形成。如果需要，其他电介质材料可用于形成电介质谐振元件92。

电介质基板90可以由介电常数为ε_r4的材料形成。介电常数ε_r4可以小于电介质谐振元件92的介电常数ε_r3(例如，小于18.0、小于15.0、小于10.0、介于3.0与4.0之间、小于5.0、介于2.0与5.0之间等)。介电常数ε_r4可以比介电常数ε_r3小至少10.0、5.0、15.0、12.0、6.0等。在一种合适的布置中，电介质基板90可以由模制塑料(例如，注塑塑料)形成。其他电介质材料可用于形成电介质基板90，或者如果需要可省略电介质基板90。电介质谐振元件92和电介质基板90之间介电常数的差值可在电介质谐振元件92和电介质基板90之间从底部表面100到顶部表面98建立射频边界条件。这可将电介质谐振元件92配置为用作用于以毫米波和厘米波频率传播射频信号的波导。

电介质基板90可在电介质谐振元件92的每一侧上具有宽度(厚度)106。可选择宽度106以将电介质谐振元件92与外围导电外壳结构12W隔离以及最小化电介质基板90中的信号反射。宽度106可以是例如介电常数为ε_r4的电介质材料中的射频信号的有效波长的至少十分之一。例如，宽度106可以是0.4mm-0.5mm、0.3mm-0.5mm、0.2mm-0.6mm、大于0.1mm、大于0.3mm、0.2mm-2.0mm、0.3mm-1.0mm，或大于0.4mm至0.5mm。

当被射频传输线74的信号导体激励时，电介质谐振元件92可辐射射频信号104。在一些场景中，狭槽形成在柔性印刷电路的顶部表面76上的接地迹线中，狭槽被嵌入在电路板72内的信号导体间接馈电，并且狭槽激励电介质谐振元件92辐射射频信号104。然而，在这些场景中，天线的辐射特性可能受到电介质谐振元件如何被安装到电路板72的影响。例如，气隙或用于将电介质谐振元件安装到柔性印刷电路的粘合剂层可能难以控制，并且可能无意中影响天线的辐射特性。为了减轻与使用底层狭槽激励电介质谐振元件92相关联的问题，天线40可使用射频馈电探针诸如馈电探针85被馈电。馈电探针85可形成天线40的天线馈电部(例如，图3的天线馈电部44)的一部分。

如图6所示，馈电探针85可以包括馈电导体84。馈电导体84可以包括电介质谐振元件92的给定侧壁102上的第一部分。馈电导体84可以由被压靠侧壁102的冲压片材金属贴片形成(例如，通过偏置结构和/或电介质基板90)。在另一种合适的布置中，馈电导体84可以由直接图案化到侧壁102(例如，使用溅射工艺、激光直接结构化工艺或其他导电沉积技术)的导电迹线形成。馈电导体84可以包括使用导电互连结构86耦接到信号迹线82的第二部分。导电互连结构86可包括焊料、焊缝、导电粘合剂、导电胶带、导电泡沫、导电弹簧、导电支架，和/或任何其他所需的导电互连结构。

信号迹线82可传送射频信号至馈电探针85和从馈电探针85传送射频信号。馈电探针85可将信号迹线82上的射频信号电磁耦合到电介质谐振元件92中。这可以用于激励电介质谐振元件92的一个或多个电磁模式(例如，射频腔模式或波导模式)。当被馈电探针85激励时，电介质谐振元件92的电磁模式可将电介质谐振元件配置为用作波导，该波导沿电介质谐振元件92的长度(例如，在图6的Z轴方向上)传播射频信号104的波前通过顶部表面98以及通过显示器14。

例如，在信号传输期间，射频传输线74可将射频信号从毫米波/厘米波收发器电路供应给天线40。馈电探针85可将信号迹线82上的射频信号耦合到电介质谐振元件92中。这可用于激励电介质谐振元件92的一个或多个电磁模式，从而导致射频信号104沿电介质谐振元件92的长度向上传播，以及通过显示器覆盖层56传播到设备10的外部。相似地，在信号接收期间，可通过显示器覆盖层56接收射频信号104。所接收的射频信号可激励电介质谐振元件92的电磁模式，从而导致射频信号沿电介质谐振元件92的长度向下传播。馈电探针85可将所接收的射频信号耦合到射频传输线74上，该射频传输线将射频信号传递至毫米波/厘米波收发器电路。电介质谐振元件92和电介质基板90之间介电常数的相对大差值可允许电介质谐振元件92以相对高的天线效率(例如，通过在电介质谐振元件92和电介质基板90之间针对射频信号建立强边界)传送射频信号104。与使用介电常数较低的材料的情形相比，电介质谐振元件92的相对高介电常数还可允许电介质谐振元件92占据相对小的体积。

可选择馈电探针85的尺寸(例如，在图6的X轴和Z轴的方向上)以有助于匹配射频传输线74的阻抗与电介质谐振元件92的阻抗。馈电探针85可位于电介质谐振元件92的特定侧壁102上，以向天线40提供所需的线性极化(例如，垂直极化或水平极化)。如果需要，多个馈电探针85可形成在电介质谐振元件92的多个侧壁102上以将天线40配置为同时覆盖多个正交线性极化。如果需要，可随时间独立地调节每个馈电探针的相位以向天线提供其他极化，诸如椭圆极化或圆形极化。馈电探针85在本文中有时可被称为馈电导体85、馈电贴片85或探针馈电部85。电介质谐振元件92在本文中有时可被称为电介质辐射元件、电介质辐射体、电介质谐振器、电介质天线谐振元件、电介质圆柱(column)、电介质柱(pillar)、辐射元件或谐振元件。当被一个或多个馈电探针诸如馈电探针85馈电时，电介质谐振器天线诸如图6的天线40在本文中有时可被称为探针馈电的电介质谐振器天线。

显示器覆盖层56可以由介电常数ε_r1小于介电常数ε_r3的电介质材料形成。例如，介电常数ε_r1可以介于约3.0与10.0之间(例如，介于4.0与9.0之间、介于5.0与8.0之间、介于5.5与7.0之间、介于5.0与7.0之间等)。在一种合适的布置中，显示器覆盖层56可由玻璃、塑料或蓝宝石形成。如果不小心，则显示器覆盖层56和电介质谐振元件92之间介电常数的相对大差值可在显示器覆盖层和电介质谐振元件之间的边界处引起不期望的信号反射。这些反射可导致发射信号与反射信号之间的破坏性干扰以及无意中限制天线40的天线效率的杂散信号损耗。

为了减轻影响，天线40可设置有阻抗匹配层诸如电介质匹配层94。电介质匹配层94可被安装到电介质谐振元件92和显示器覆盖层56之间电介质谐振元件92的顶部表面98。如果需要，电介质匹配层94可使用粘合剂层96被粘附到电介质谐振元件92。如果需要，粘合剂还可或可替代地用于将电介质匹配层94粘附到显示器覆盖层56。粘合剂96可相对薄，以使得不显著影响射频信号104的传播。

电介质匹配层94可以由介电常数为ε_r2的电介质材料形成。介电常数ε_r2可以大于介电常数ε_r1并且小于介电常数ε_r3。例如，介电常数ε_r2可以等于SQRT(ε_r1*ε_r3)，其中SQRT()为平方根运算符，“*”为乘法运算符。存在电介质匹配层94可以允许射频信号传播而不面向介电常数为ε_r1的材料与介电常数为ε_r3的材料之间的尖锐边界，从而有助于减少信号反射。

电介质匹配层94可设置有厚度88。可选择厚度88为大约等于电介质匹配层94中射频信号104的有效波长的四分之一(例如，在15％以内)。通过将射频信号104的自由空间波长(例如，对应于介于10GHz与300GHz之间的频率的厘米波长或毫米波长)除以恒定因子(例如，ε_r2的平方根)给出有效波长。当设置有厚度88时，电介质匹配层94可形成四分之一波长阻抗转换器，该阻抗转换器减轻了与在显示器覆盖层56、电介质匹配层94和电介质谐振元件92之间边界处反射射频信号104相关联的任何破坏性干扰。这仅是例示性的，并且如果需要，可以省略电介质匹配层94。

当以这种方式被配置时，天线40可以辐射射频信号104通过设备10的正面，尽管其耦接到位于设备10的后部处的电路板上的毫米波/厘米波收发器电路。电介质谐振元件92的相对窄的宽度可允许天线40适配在显示模块68、其他部件58和外围导电外壳结构12W之间的体积中。图6的天线40可形成在面向前部的相控天线阵列中，该相控天线阵列传送射频信号跨设备10的正面上的至少一部分半球。

图7为图6的探针馈电的电介质谐振器天线在电介质谐振元件使用用于覆盖多个极化的多个馈电探针被馈电的情形中的透视图。为了清楚起见，从图7省略了图6的外围导电外壳结构12W、电介质基板90、电介质匹配层94、粘合剂96、后部外壳壁12R、显示器14和其他部件58。

如图7所示，天线40的电介质谐振元件92(例如，图6的底部表面100)可以被安装到电路板72的顶部表面76上。可使用多个馈电探针85(诸如被安装到电介质谐振元件92和电路板72的第一馈电探针85V和第二馈电探针85H)对天线40进行馈电。馈电探针85V包括电介质谐振元件92的第一侧壁102上的馈电导体84V。馈电探针85H包括电介质谐振元件92的第二(正交)侧壁102上的馈电导体84H。

天线40可使用多个射频传输线74(诸如第一射频传输线74V和第二射频传输线74H)被馈电。第一射频传输线74V可以包括电路板72的顶部表面76上的导电迹线122V和导电迹线120V。导电迹线122V和120V可形成射频传输线74V的信号导体(例如，图6的信号迹线82)的一部分。相似地，第二射频传输线74H可以包括电路板72的顶部表面76上的导电迹线122H和导电迹线120H。导电迹线122H和120H可形成射频传输线74H的信号导体(例如，图6的信号迹线82)的一部分。

导电迹线122V可比导电迹线120V更窄。导电迹线122H可比导电迹线120H更窄。导电迹线120V和导电迹线120H可以例如为电路板72的顶部表面76上的导电接触焊盘。馈电探针85V的馈电导体84V可以被安装并且耦接到导电迹线120V(例如，使用图6的导电互连结构86)。相似地，馈电探针85H的馈电导体84H可以被安装并且耦接到导电迹线120H。

射频传输线74V和馈电探针85V可传送具有第一线性极化(例如，垂直极化)的第一射频信号。当使用第一射频信号被驱动时，馈电探针85V可激励与第一极化相关联的电介质谐振元件92的一个或多个电磁模式。当以这种方式被激励时，与第一射频信号相关联的波前可沿电介质谐振元件92的长度(例如，沿中心轴线/纵向轴线109)传播，并且可被辐射通过显示器(例如，通过图6的显示器覆盖层56)。侧壁102可以在中心轴线/纵向轴线109的方向上(例如，在+Z方向上)延伸。中心轴线/纵向轴线109可以穿过电介质谐振元件92的顶部表面和底部表面两者的中心(例如，图6的顶部表面98和底部表面100)。

相似地，射频传输线74H和馈电探针85H可传送有正交于第一极化(例如，水平极化)的第二线性极化的射频信号。当使用第二射频信号被驱动时，馈电探针85H可激励与第二极化相关联的电介质谐振元件92的一个或多个电磁模式。当以这种方式被激励时，与第二射频信号相关联的波前可沿电介质谐振元件92的长度传播，并且可被辐射通过显示器(例如，通过图6的显示器覆盖层56)。馈电探针85H和85V两者可同时有效，以使得天线40在任何给定时间传送第一射频信号和第二射频信号两者。在另一种合适的布置中，馈电探针85H和85V中的单个可同时有效，以使得天线40在任何给定时间传送仅有单个极化的射频信号。

电介质谐振元件92可具有长度110、宽度112和高度114。可选择长度110、宽度112和高度114以向电介质谐振元件92提供电磁腔模式/波导模式的对应混合，该电磁腔模式/波导模式当被馈电探针85H和/或85V激励时，将天线40配置为以期望的频率辐射。例如，高度114可以为2mm-10mm、4mm-6mm、3mm-7mm、4.5mm-5.5mm、3mm-4mm、3.5mm或大于2mm。宽度112和长度110可以各自为0.5mm-1.0mm、0.4mm-1.2mm、0.7mm-0.9mm、0.5mm-2.0mm、1.5mm-2.5mm、1.7mm-1.9mm、1.0mm-3.0mm等。宽度112可以等于长度110或者在其他布置方式中可以不同于长度110。电介质谐振元件92的侧壁102可接触周围的电介质基板(例如，图6的电介质基板90)。电介质基板可被模制在馈电探针85H和85V上，或者可包括开口、凹口、或容纳馈电探针85H和85V存在的其他结构。图7的示例仅为例示性的，并且如果需要，电介质谐振元件92可具有其他形状(例如，具有任何所需数量的笔直侧壁和/或弯曲侧壁102的形状)。

馈电导体84V和馈电导体84H可以各自具有宽度118和高度116。可选择宽度118和高度116以匹配射频传输线74V和74H的阻抗与电介质谐振元件92的阻抗。例如，宽度118可介于0.3mm与0.7mm之间、介于0.2mm与0.8mm之间、介于0.4mm与0.6mm之间，或者是其他值。高度116可介于0.3mm与0.7mm之间、介于0.2mm与0.8mm之间、介于0.4mm与0.6mm之间，或者是其他值。高度116可等于宽度118或者可不同于宽度118。

如果需要，传输线74V和74H可包括一个或多个传输线匹配短插芯，诸如耦接到迹线122V和122H的匹配短插芯124。匹配短插芯124可有助于确保射频传输线74H和74V的阻抗与电介质谐振元件92的阻抗匹配。匹配短插芯124可具有任何所需的形状或者可被省略。馈电导体84V和馈电导体84H可以具有其他形状(例如，具有任何所需数量的笔直边缘和/或弯曲边缘的形状)。

天线40可以是线性电介质谐振器天线，如图6和图7的示例所示。线性电介质谐振器天线包括具有平面侧壁(例如，第一和第二相对平面侧壁以及与第一和第二相对平面侧壁正交的第三和第四相对平面侧壁)的单个电介质谐振元件92。在实施过程中，线性电介质谐振器天线可以表现出有限的带宽。随着设备10覆盖的频率的数量增加，可能期望扩展设备10中的电介质谐振器天线的带宽而不显著增加电介质谐振器天线的尺寸。为了扩展电介质谐振器天线的带宽而不显著增加天线尺寸，电介质谐振器天线可以包括非线性电介质谐振器天线。非线性电介质谐振器天线可以具有非平面侧壁102和/或可以包括多于一个堆叠电介质谐振元件92。

例如，侧壁102的非平面性可以是侧壁台阶的形式(例如，侧壁102中的一个或多个侧壁可以是台阶形侧壁)。图8是示出电介质谐振元件92可如何包括台阶形侧壁的一个示例的侧视图。电介质谐振元件92可沿着纵向尺寸(诸如沿着z轴的尺寸)伸长，并且因此在本文中有时可被称为电介质柱。

如图8所示，电介质谐振元件92可包括第一部分130和在部分130顶部上的第二部分132。部分130和132可由整件电介质块形成，或者可由彼此安装并熔融在一起的两件电介质块形成。部分130和132可由相同材料形成，或者可由不同材料形成。部分130在本文中有时可被称为电介质谐振元件92的基座部分，而部分132在本文中有时可被称为电介质谐振元件92的台阶形部分。

在图8的示例中，部分132和部分130可共享一个或多个平面侧壁102。换句话讲，部分132的侧壁可接合到部分130的共面侧壁以形成共享平面侧壁。电介质谐振元件92可具有跨部分130和132的一个或多个台阶形侧壁。在图8的示例中，电介质谐振元件92可具有在部分130处的侧壁102'和在部分132处的侧壁136。台阶134可将部分130的侧壁102'接合到部分132的侧壁136。以此方式配置，侧壁102'、台阶134和侧壁146可共同形成电介质谐振元件92的台阶形侧壁。侧壁136和共享侧壁102可沿着部分132处的边缘接合，而侧壁102'和共享侧壁102可沿着部分130处的边缘接合。

例如，侧壁102'和侧壁136可彼此平行(例如，可具有跨平行平面延伸的相应表面)。台阶134可以是垂直于侧壁102'和侧壁136的表面的平坦表面。该示例仅为例示性的。如果需要，形成电介质谐振元件92的台阶形侧壁的这些表面(例如，非线性侧壁和其间的台阶)可(例如，沿着这些表面接合到其他表面的边缘)具有弯曲部分。

如图8进一步所示，部分130可具有底部表面100(例如，电介质谐振元件92的底部表面100)，该底部表面安装到基板128诸如结合图6和图7所述的印刷电路板72或者一般地印刷电路，在该印刷电路上形成一个或多个电介质谐振元件92并且在该印刷电路上设置用于一个或多个电介质谐振元件92的馈电结构。台阶134的表面可在部分130的与底部表面100相反的顶部表面上。

如图8的示例所示，多个馈电探针诸如馈电探针85V和85H可设置在部分130的侧壁102'和102上。基板128可提供到馈电探针85V和85H的电连接(例如，如结合图6和图7所述)。如果需要，可设置单个馈电探针或多于两个馈电探针来代替图8所示的两个馈电探针。

部分132可具有顶部表面98(例如，电介质谐振元件92的顶部表面98)。部分132可具有由平行于z轴在台阶134的表面与顶部表面98之间测量的间距限定的高度H1。部分130可具有由平行于Z轴在台阶134的表面与底部部表面100之间测量的间距限定的高度H2。高度H1可以等于高度H2或者可以不同于高度H2。台阶134的表面可平行于顶部表面98和底部表面100。

虽然图8示出了电介质谐振元件92的一侧，但如果需要，电介质谐振元件92可具有跨穿过电介质谐振元件92的中心y-z平面的(反射)镜像对称。图9进一步示出了该配置。

图9示出了电介质谐振元件92的俯视平面图(例如，当沿方向138观察图8的电介质谐振元件92时)。在图9的示例中，电介质谐振元件92可具有跨由延伸进出页面的线137所指示的平面(例如，图8中的y-z平面)的镜像对称。换句话讲，图8所示的电介质谐振元件92的侧视图可以是在沿方向139观察图9的电介质谐振元件92时。

在图9的示例中，部分132(如由较小矩形所示)可具有宽度W1，而部分130(如由较大矩形所示)可具有不同于宽度W1的宽度W2。宽度W1可以小于宽度W2。电介质谐振元件92的部分132还可具有长度L1，而部分130具有不同于长度L1的长度L2。长度L1可小于长度L2。长度L1和宽度W1可相同或不同。长度L2和宽度W2可相同或不同。部分130和132的长度和宽度可以是跨x-y平面测量的尺寸，而部分130和132的高度诸如图8中的高度H1和H2可以是平行于z轴测量的尺寸。

电介质谐振元件92可包括单个连续平面台阶134，其将部分130处的两个侧壁102'(图9的透视图中的顶部侧壁和左侧壁)连接到部分132处的两个对应侧壁136(图9的透视图中的顶部侧壁和左侧壁)。以此方式配置，这两个侧壁可形成电介质谐振元件92的非平面(例如，可以是台阶形侧壁)，因为它们包括台阶134。每个侧壁102'可在部分130自身内保持平面。每个侧壁136可在部分132自身内保持平面。电介质谐振元件92还可包括两个侧壁102(图9的透视图中的底部侧壁和右侧壁)，这两个侧壁跨部分130和132两者是平面的。

电介质谐振元件92因此可具有两个平面侧壁和两个台阶形侧壁，每个侧壁将顶部表面98连接到底部表面100(图8)。第一平面侧壁可沿着电介质谐振元件92的边缘与第二平面侧壁相交。第一台阶形侧壁可沿着电介质谐振元件92的边缘(例如，部分130处的边缘和部分132处的单独边缘)与第二台阶形侧壁相交。

在图9的示例中，台阶134可位于电介质谐振元件92的邻近的第一台阶形侧壁和第二台阶形侧壁中，而第三邻近侧壁和第四邻近侧壁102可不含台阶134(例如，从电介质谐振元件92的底部表面100到底部表面98可以是平面的)。在其他具体实施中，在从图9的角度来看电介质谐振元件92具有矩形/正方形横向轮廓的示例中，台阶143可位于电介质谐振元件92的(例如，所有四个)侧壁的任何组合中。通常，对于电介质谐振元件92，顶部表面98的表面区域(例如，由部分132在x-y平面中占据的横向区域)可小于底部表面100的表面区域(例如，由部分130在x-y平面中占据的横向区域)。如果需要，电介质谐振元件92(例如，部分130和132中的一个或两个部分)可具有非正方形的横向轮廓或其他横向轮廓。

通常，一个或多个电磁谐振模式可以由部分130支持，并且一个或多个附加电磁谐振模式可以由电介质谐振元件92的部分132支持。部分132和130的横向尺寸的差异(例如，存在侧壁台阶143)可配置电介质谐振元件92跨一个或多个带表现出扩展的带宽。在一些具体实施中，台阶143可配置部分132以覆盖相对高频带的一个或多个电磁模式进行辐射，而配置部分130以覆盖相对低频带的一个或多个电磁模式进行辐射。

在本文中作为示例所述的一些例示性布置中，图8和图9所示类型的多个电介质谐振器天线40(其具有带有一个或多个台阶形侧壁或一般非线性侧壁的电介质谐振元件(例如，电介质柱))可用于形成天线40的相控天线阵列。具体地，相控天线阵列可包括具有不同尺寸(例如，不同长度、宽度和/或高度)来以不同频率辐射的电介质谐振元件92。

图10是具有至少两个天线40H和40L的例示性天线阵列的侧视图。如图10所示，天线40H可包括安装到基板128诸如印刷电路板72(图6和图7)的电介质谐振元件92-1，并且天线40L可包括安装到相同基板128的电介质谐振元件92-2。如果需要，电介质谐振元件92-1和92-2可嵌入在设置在基板128上的电介质材料90诸如模制塑料(例如，注塑塑料)内(例如，由其横向包围)。

电介质谐振元件92-1可包括部分130-1和部分132-1(例如，以针对结合图8和图9的电介质谐振元件92所述的方式来配置)。电介质谐振元件92-2可包括部分130-2和部分132-2(例如，以针对结合图8和图9的电介质谐振元件92所述的方式来配置)。

天线40H可用于传送具有第一组频率的射频信号。天线40L可用于传送具有第二组频率的射频信号，该第二组频率在频率上低于第一组频率中的至少一些频率(如果不是全部的话)。为了实现操作频率的该差异，电介质谐振元件92-1通常可具有比电介质谐振元件92-2的对应尺寸小的一个或多个尺寸(例如，如跨x-y平面所测量)。例如，部分132-1的长度(L1)可小于部分132-2的长度(L1)，部分132-1的宽度(W1)可小于部分132-2的宽度(W1)，部分130-1的长度(L2)可小于部分130-2的长度(L2)，并且部分130-1的宽度(W2)可小于部分130-2的宽度(W2)。在图10的示例中，部分130-1和130-2的高度(如平行于z轴所测量)可相同并且部分132-1和132-2的高度可相同。如果需要，部分130-1的高度可不同于部分130-2的高度，和/或部分132-1的高度可不同于部分132-2的高度。

当包括天线40H和天线40L的相控天线阵列被并入到电子设备中(诸如在图5所示的电子设备10的区域66中)时，天线40H和40L可通过电介质覆盖层诸如显示器覆盖层56或设备10的外壳12中的电介质天线窗口来传送射频信号。覆盖层可具有面向设备10的内部的内表面141和面向设备10的外部的外表面143。

在图10的示例中，天线40H的电介质谐振元件92-1可通过显示器覆盖层56发射射频信号142。虽然可能期望一些发射射频信号诸如信号142通过覆盖层56传送，但其他发射射频信号诸如信号144可被覆盖层56(例如在内表面141处)偏转。偏转射频信号14然后可耦接到电介质谐振元件92-2中(例如，在部分132-2处)并且可不期望地被电介质谐振元件92-2作为射频信号146传送。换句话讲，电介质谐振元件92-2(例如，部分132-2)可不期望地被来自电介质谐振元件92-1的偏转信号激励，并且充当用于电介质谐振元件92-1的无意且不期望的次级辐射器。射频信号146的存在可能导致在由电介质谐振元件92-1传送的射频信号142的频率下的信号劣化(例如，射频信号142和146之间的破坏性干扰)。

为了减轻这些问题，具有天线40H和天线40L的相控天线阵列可以交错且交织的布置提供天线40H和天线40L。图11是具有交错且交织的天线40H和天线40L的例示性相控天线阵列的平面图。天线40H和天线40L可各自包括以结合图8和图9所述的方式实现的电介质谐振元件，但具有两种不同类型的物理尺寸以传送具有变化频率的射频信号。

在图11的示例中，天线阵列可包括用于传送相对高频带中的射频信号的至少两个天线40H和用于传送相对低频带中的射频信号的两个天线40L。如果需要，天线阵列可包括附加(或更少的)天线40H和/或天线40L。作为示例，天线阵列可包括一个、三个、四个、五个或任何其他期望数量的天线40H，可包括一个、三个、四个、五个或任何其他期望数量的天线40L，和/或可包括其他类型的天线40。

如图11所示，天线40L和天线40H的电介质谐振元件92可以交错(Z字形)且交织的图案安装在基板128上。具体地，天线40H的电介质谐振元件92-1可全部沿着第一行布置。在图11的示例中，天线40H的电介质谐振元件92-1的横向轮廓的几何中心可全部位于线150上。天线40L的电介质谐振元件92-2可全部沿着与第一行偏移的第二行布置。在图11的示例中，天线40L的电介质谐振元件92-2的横向轮廓的几何中心可全部位于线152上。换句话讲，相邻电介质谐振元件92-1和92-2可沿着平行于x轴的尺寸和平行于y轴的尺寸两者偏移，以在第一行与第二行之间形成该交错的布置。

以此方式配置，电介质谐振元件92-1和92-2仍然可以基本上线性的方式沿着平行于x轴的尺寸延伸(尽管在电介质谐振元件92-1与电介质谐振元件92-2之间沿着y轴具有微小偏移)。

电介质谐振元件92-1的部分132-1可被取向成使得它们各自被设置在电介质谐振元件92-1的最远离其相邻电介质谐振元件92-2的一侧上。具体地，每个台阶形部分132-1可设置在电介质谐振元件92-1的边缘处，邻近平面侧壁102沿着该边缘相交。电介质谐振元件92-2的部分132-2可被取向成使得它们各自被设置在电介质谐振元件92-2的最远离其相邻电介质谐振元件92-1的一侧上。具体地，每个台阶形部分132-2可设置在电介质谐振元件92-2的边缘处，邻近平面侧壁102沿着该边缘相交。

因此，在图11的透视图中，部分132-1位于线150上方并且部分132-2位于线152下方。在该配置中，在部分130-1与132-1之间共享的平面侧壁102背离电介质谐振元件92-2。因此，电介质谐振元件92-1的台阶形侧壁(例如，侧壁102'和136)面向一个或两个相邻电介质谐振元件92-2。类似地，在部分130-2与132-2之间共享的平面侧壁102背离电介质谐振元件92-1。因此，电介质谐振元件92-2的台阶形侧壁(例如，侧壁102'和136)面向一个或两个相邻电介质谐振元件92-1。

除了在相控天线阵列的边缘上(例如，在第一行和第二行的端部处)的电介质谐振元件92之外，每个电介质谐振元件92-1可具有两个相邻电介质谐振元件92-2，并且每个电介质谐振元件92-2可具有两个相邻电介质谐振元件92-1。以上文结合图11所述的方式配置，每个非边缘电介质谐振元件92可具有最远离其两个相邻电介质元件92的部分132的部分132。

如图11所示，距离D2可分隔每对邻近部分132(例如，电介质谐振元件92-1的部分132-1和电介质谐振元件92-2的部分132-2)。距离D2可具有x尺寸分量(例如，如沿平行于x轴的方向所测量的间距)和y尺寸分量(例如，如沿平行于x轴的方向所测量的间距)。在图10的示例中，在图10中，距离D2可大于将部分132-1与部分132-2分隔的距离D1。作为示例，在电介质谐振元件92-1和92-2可被布置在相同行中的图10的布置中，距离D1可仅具有y尺寸分量而没有x尺寸分量。

由于不期望的反射射频信号从天线40H的电介质谐振元件92-1的部分132-1耦接到天线40L的电介质谐振元件92-2的部分132-2，因此设置在图11所示的布置中的增加的距离D2可减小反射射频信号到相邻电介质谐振元件的部分132中的耦接。

在图11的相控天线阵列设置在图5的设备10中的区域66中的配置中，天线阵列(或包括相控天线阵列的天线模块)可被取向成使得基板128的外围边缘127沿着设备10的外壳12中的侧壁12W延伸并且邻近该侧壁。电介质谐振元件92-1可更靠近外围边缘127形成，而电介质谐振元件92-2可更靠近基板128的相反外围边缘129形成。

在图11的示例中，每个电介质谐振元件92-1可具有边缘，台阶形侧壁(例如，部分130-1的侧壁102')沿着该边缘相交。每个电介质谐振元件92-1的该边缘可与外壳侧壁12W分隔距离D3。每个电介质谐振元件92-2可具有边缘，侧壁102沿着该边缘相交。每个电介质谐振元件92-2的该边缘可与外壳侧壁12W分隔小于距离D3的距离。

以此方式配置，由于将电介质谐振元件92-1与侧壁12W分隔的增加的距离D3，由天线40H的电介质谐振元件92-1传送的射频信号可较不容易受到外壳侧壁12W的阻碍。换句话讲，在电介质谐振元件92-1被布置在与电介质谐振元件92-2相同的第二行中(例如，沿着线152)的场景下，距离D3可大于将电介质谐振元件92-1与侧壁12W分隔的距离。

图12是一对例示性相邻电介质谐振元件92-1和92-2的侧视图(例如，当沿方向154观察图11的一对相邻电介质谐振元件92时)。如图12所示，如果需要，电介质谐振元件92-1和92-2(以及如图11所示的相同天线阵列中的附加电介质谐振元件)可嵌入在设置在基板128上的电介质材料90诸如模制塑料内。基板128可安装到电子设备外壳壁诸如设备10的后部外壳壁12R(例如，当放置在图5中的设备10的区域66中时)。

如图12的侧视图所示，电介质谐振元件92-1可具有两个平面侧壁102，该两个平面侧壁面向页面外并且沿着电介质谐振元件92-1的边缘相交，该边缘在沿着x轴的尺寸上测量得距电介质谐振元件92-2最远。电介质谐振元件92-1可具有面向页面的两个台阶形侧壁。电介质谐振元件92-1的两个台阶形侧壁中的一个台阶形侧壁可面向相邻电介质谐振元件92-2，并且电介质谐振元件92-1的两个台阶形侧壁中的另一个台阶形侧壁可面向另一个相邻电介质谐振元件92-2(如果存在的话)。

电介质谐振元件92-2可具有面向页面外的两个台阶形侧壁。电介质谐振元件92-2可具有两个平面侧壁或线性侧壁102，该两个平面侧壁或线性侧壁面向页面并且沿着电介质谐振元件92-2的边缘相交，该边缘在沿着x轴的尺寸上测量得距电介质谐振元件92-1最远。电介质谐振元件92-2的两个台阶形侧壁中的一个台阶形侧壁可面向相邻电介质谐振元件92-1，并且两个台阶形侧壁中的另一个台阶形侧壁可面向另一个相邻电介质谐振元件92-1(如果存在的话)。

当电介质谐振元件92-1通过电介质覆盖层56传送射频信号时，由于部分132-1与132-2之间的增加的间距(例如，具有实质x分量和y分量的距离D2)，由电介质谐振元件92-1传送并由覆盖层56偏转的信号可能不太可能耦接到电介质谐振元件92-2中(例如，在部分132-2处)。

如果需要，代替如结合图11和图12所述的以交错且交织的方式布置电介质谐振元件或除此之外，可修改覆盖层56以减小射频信号的偏转。

如图13所示的一个示例，覆盖层56可沿着内表面141设置有波纹160。波纹160可设置在覆盖层56的与电介质谐振元件92的相控天线阵列重叠(例如，与天线40H的电介质谐振元件92-1重叠和/或与天线40L的电介质谐振元件92-2重叠)的区域处。如果需要，覆盖层56可具有与电介质谐振元件92的天线阵列重叠(例如，与天线40H的电介质谐振元件92-1重叠和/或与天线40L的电介质谐振元件92-2重叠)的局部变薄区域(例如，单个连续凹入部或凹部)。相对于覆盖层56的周围较厚区域在覆盖层56的与相控天线阵列重叠的一个或多个区域中提供较薄部分可配置覆盖层56以减小射频信号的偏转(例如，减小图10中的信号144)。

如图13所示的另一个示例，覆盖层56可在内表面141处设置有匹配材料或匹配层170。匹配层可设置在覆盖层56上与电介质谐振元件92的相控天线阵列重叠(例如，与天线40H的电介质谐振元件92-1重叠和/或与天线40L的电介质谐振元件92-2重叠)的区域处。每个匹配层170可包括堆叠在彼此顶部上的任何合适数量的匹配材料。通过在内表面141处提供匹配层170，覆盖层56产生减小射频信号的偏转(例如，减小图10中的信号144)。

图15是根据频率变化而变化的天线性能(例如，天线增益)的曲线图，其示出电介质谐振元件的交错且交织的布置(例如，如图11所示)可如何改善天线诸如天线40H的天线增益。曲线180绘出了天线40H在按结合图10所述类型的布置设置在具有天线40L的天线阵列中时(例如，在天线40H和40L设置在相同行中时)的响应。曲线182绘出了天线40H在按结合图11所述类型的布置设置在具有天线40L的天线阵列中时(例如，在天线40H和天线40L设置在具有台阶形部分132之间的最大间距的偏移行中时)和/或在结合图13和/或图14所述类型的覆盖层56的重叠区域的一个或多个修改的情况下的响应。

天线40H可在频带184(例如，包括介于大约37GHz与40GHz之间的频率的频带)中辐射。如图15所示，对于频带184，曲线182可表现出比曲线180所表现出的天线增益高的天线增益。天线增益的该改善可能是由于由邻近天线40L的次级辐射引起的减小的相消干扰(例如，由于天线40H和40L的台阶形部分132之间的增大的距离，由于覆盖层56处的减小的偏转等)、由于由天线40H与电子设备侧壁之间的增大的距离引起的减小的天线阻碍等造成的。

一些传输线结构和馈电结构(例如，馈电探针)已从图8至图12中的一些图中省略，以免不必要地模糊本文所述的实施方案。一般来讲，图8至图12中的电介质谐振元件92(例如，天线40H的电介质谐振元件92-1和天线40L的电介质谐振元件92-2)中的每个电介质谐振元件可包括其自己的一组馈电探针以及结合图6和图7所述的其他馈电结构和传输线结构。为了设置多个极化，可为图8至图12中的每个电介质谐振元件92设置邻近侧壁上的多个馈电探针、其他馈电结构和传输线结构(例如，如图7和图8所示)。如果需要，可为图8至图12中的电介质谐振元件92中的一个或多个电介质谐振元件实现单个极化配置。

设备10可收集和/或使用个人可识别信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。

根据一个实施方案，设置了一种电子设备，该电子设备包括：外壳；在该外壳上的电介质覆盖层；印刷电路；以及相控天线阵列，该相控天线阵列具有在第一行与第二行之间交错并且安装到该印刷电路的多个电介质柱，该多个电介质柱中的每个电介质柱包括非平面侧壁并且被配置为以大于10GHz的频率辐射通过该电介质覆盖层。

根据另一个实施方案，该多个电介质柱中的每个电介质柱包括将该电介质柱安装到该印刷电路的表面、具有第一宽度的第一部分和具有小于该第一宽度的第二宽度的第二部分，该第一部分插置在该第二部分与该电介质柱的该表面之间。

根据另一个实施方案，该多个电介质柱中的每个电介质柱的该第一部分具有平面侧壁，该多个电介质柱中的每个电介质柱的该第二部分具有平面侧壁，并且该多个电介质柱中的每个电介质柱具有将该第一部分的该平面侧壁接合到该第二部分的该平面侧壁以形成该非平面侧壁的台阶。

根据另一个实施方案，该多个电介质柱中的每个电介质柱的该台阶在该第一部分的第一侧上，并且该表面在该第一部分的与该第一侧相反的第二侧上。

根据另一个实施方案，该第一行中的每个电介质柱的该非平面侧壁面向该第二行中的对应电介质柱。

根据另一个实施方案，该第二行中的每个电介质柱的该非平面侧壁面向该第一行中的对应电介质柱。

根据另一个实施方案，该多个电介质柱中的每个电介质柱包括跨该第一部分和该第二部分的平面侧壁。

根据另一个实施方案，该第一行中的每个电介质柱的该平面侧壁背离该第二行中的这些电介质柱。

根据另一个实施方案，该第二行中的每个电介质柱的该平面侧壁背离该第一行中的这些电介质柱。

根据另一个实施方案，该外壳包括安装有该电介质覆盖层的导电侧壁，该多个电介质柱沿着该导电侧壁在该第一行与该第二行中交错，该第二行中的这些电介质柱与该导电侧壁分隔第一距离，并且该第一行中的这些电介质柱与该导电侧壁分隔大于该第一距离的第二距离。

根据另一个实施方案，该第一行中的这些电介质柱各自被配置为以大于10GHz的第一频率辐射通过该电介质覆盖层，布置在该第二行中的这些电介质柱各自被配置为以大于10GHz的第二频率辐射，并且该第二频率小于该第一频率。

根据另一个实施方案，电子设备包括被安装到外壳的显示器，电介质覆盖层包括用于该显示器的显示器覆盖层。

根据一个实施方案，设置了一种电子设备，该电子设备包括：外壳，该外壳具有导电侧壁；电介质覆盖层，该电介质覆盖层安装到该导电侧壁；印刷电路；第一组电介质柱，该第一组电介质柱安装到该印刷电路并且布置在沿着该导电侧壁延伸的第一行中，该第一组中的每个电介质柱包括非平面侧壁，被配置为以大于10GHz的第一频率辐射通过该电介质覆盖层，并且与该导电侧壁分隔第一距离；以及第二组电介质柱，该第二组电介质柱安装到该印刷电路并且布置在沿着该导电侧壁延伸的第二行中，该第二组中的每个电介质柱包括非平面侧壁，被配置为以大于10GHz且小于该第一频率的第二频率辐射通过该电介质覆盖层，并且与该导电侧壁分隔小于该第一距离的第二距离。

根据另一个实施方案，该第一组中的每个电介质柱具有沿着该电介质柱的边缘与该非平面侧壁相交的附加非平面侧壁，并且该边缘与该导电侧壁分隔该第一距离。

根据另一个实施方案，该第二组中的每个电介质柱具有沿着该电介质柱的边缘相交的第一平面侧壁和第二平面侧壁，并且该边缘与该导电侧壁分隔该第二距离。

根据一个实施方案，设置了一种天线，该天线包括：电介质柱，该电介质柱具有包括该电介质柱的底部表面的第一部分并且具有包括该电介质柱的顶部表面的第二部分，该电介质柱具有跨该第一部分和该第二部分延伸以将该底部表面连接到该顶部表面的平面侧壁，并且具有跨该第一部分和该第二部分延伸以将该底部表面连接到该顶部表面的非平面侧壁；以及馈电探针，该馈电探针耦接到该电介质柱的该第一部分处的该平面侧壁和该非平面侧壁中的一者，并且被配置为激励该电介质柱来以大于10GHz的频率传送射频信号。

根据另一个实施方案，该非平面侧壁包括将该第一部分的平面侧壁连接到该第二部分的平面侧壁以形成该电介质柱的该非平面侧壁的台阶。

根据另一个实施方案，该电介质柱包括跨该第一部分和该第二部分延伸以将该底部表面连接到该顶部表面的附加平面侧壁，并且包括跨该第一部分和该第二部分延伸以将该底部表面连接到该顶部表面的附加非平面侧壁。

根据另一个实施方案，该平面侧壁和该附加平面侧壁沿着该电介质柱的边缘相交。

根据另一个实施方案，这些射频信号具有第一极化，并且该天线还包括附加馈电探针，该附加馈电探针耦接到该电介质柱的该第一部分处的该平面侧壁和该非平面侧壁中的另一者，并且被配置为激励该电介质柱来以该频率传送附加射频信号，并且这些附加射频信号具有与该第一极化正交的第二极化。

前文仅为例示性的，并且在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下，本领域的技术人员可作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：

外壳；

在所述外壳上的电介质覆盖层；

印刷电路；和

相控天线阵列，所述相控天线阵列具有在第一行与第二行之间交错并且安装到所述印刷电路的多个电介质柱，所述多个电介质柱中的每个电介质柱包括非平面侧壁并且被配置为以大于10GHz的频率辐射通过所述电介质覆盖层。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述多个电介质柱中的每个电介质柱包括将该电介质柱安装到所述印刷电路的表面、具有第一宽度的第一部分和具有小于所述第一宽度的第二宽度的第二部分，所述第一部分插置在所述第二部分与所述电介质柱的所述表面之间。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述多个电介质柱中的每个电介质柱的所述第一部分具有平面侧壁，所述多个电介质柱中的每个电介质柱的所述第二部分具有平面侧壁，并且所述多个电介质柱中的每个电介质柱具有将所述第一部分的所述平面侧壁接合到所述第二部分的所述平面侧壁以形成所述非平面侧壁的台阶。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述多个电介质柱中的每个电介质柱的所述台阶在所述第一部分的第一侧上，并且所述表面在所述第一部分的与所述第一侧相对的第二侧上。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一行中的每个电介质柱的所述非平面侧壁面向所述第二行中的对应电介质柱。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述第二行中的每个电介质柱的所述非平面侧壁面向所述第一行中的对应电介质柱。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述多个电介质柱中的每个电介质柱包括跨所述第一部分和所述第二部分的平面侧壁。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述第一行中的每个电介质柱的所述平面侧壁背离所述第二行中的所述电介质柱。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述第二行中的每个电介质柱的所述平面侧壁背离所述第一行中的所述电介质柱。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述外壳包括安装有所述电介质覆盖层的导电侧壁，所述多个电介质柱沿着所述导电侧壁在所述第一行和所述第二行中交错，所述第二行中的所述电介质柱与所述导电侧壁分隔第一距离，并且所述第一行中的所述电介质柱与所述导电侧壁分隔大于所述第一距离的第二距离。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述第一行中的所述电介质柱各自被配置为以大于10GHz的第一频率辐射通过所述电介质覆盖层，布置在所述第二行中的所述电介质柱各自被配置为以大于10GHz的第二频率辐射，并且所述第二频率小于所述第一频率。

12.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：

安装到所述外壳的显示器，其中所述电介质覆盖层包括用于所述显示器的显示器覆盖层。

13.一种电子设备，包括：

外壳，所述外壳具有导电侧壁；

电介质覆盖层，所述电介质覆盖层安装到所述导电侧壁；

印刷电路；

第一组电介质柱，所述第一组电介质柱安装到所述印刷电路并且布置在沿着所述导电侧壁延伸的第一行中，所述第一组中的每个电介质柱包括非平面侧壁、被配置为以大于10GHz的第一频率辐射通过所述电介质覆盖层并且与所述导电侧壁分隔第一距离；和

第二组电介质柱，所述第二组电介质柱安装到所述印刷电路并且布置在沿着所述导电侧壁延伸的第二行中，所述第二组中的每个电介质柱包括非平面侧壁、被配置为以大于10GHz且小于所述第一频率的第二频率辐射通过所述电介质覆盖层并且与所述导电侧壁分隔小于所述第一距离的第二距离。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述第一组中的每个电介质柱具有沿着所述电介质柱的边缘与所述非平面侧壁相交的附加非平面侧壁，并且所述边缘与所述导电侧壁分隔所述第一距离。

15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述第二组中的每个电介质柱具有沿着所述电介质柱的边缘相交的第一平面侧壁和第二平面侧壁，并且所述边缘与所述导电侧壁分隔所述第二距离。

16.一种天线，包括：

电介质柱，所述电介质柱具有包括所述电介质柱的底部表面的第一部分并且具有包括所述电介质柱的顶部表面的第二部分，所述电介质柱具有跨所述第一部分和所述第二部分延伸以将所述底部表面连接到所述顶部表面的平面侧壁，并且具有跨所述第一部分和所述第二部分延伸以将所述底部表面连接到所述顶部表面的非平面侧壁；和

馈电探针，所述馈电探针耦接到所述电介质柱的所述第一部分处的所述平面侧壁和所述非平面侧壁中的一者，并且被配置为激励所述电介质柱来以大于10GHz的频率传送射频信号。

17.根据权利要求16所述的天线，其中所述非平面侧壁包括将所述第一部分的平面侧壁连接到所述第二部分的平面侧壁以形成所述电介质柱的所述非平面侧壁的台阶。

18.根据权利要求16所述的天线，其中所述电介质柱包括跨所述第一部分和所述第二部分延伸以将所述底部表面连接到所述顶部表面的附加平面侧壁，并且包括跨所述第一部分和所述第二部分延伸以将所述底部表面连接到所述顶部表面的附加非平面侧壁。

19.根据权利要求18所述的天线，其中所述平面侧壁和所述附加平面侧壁沿着所述电介质柱的边缘相交。

20.根据权利要求16所述的天线，其中所述射频信号具有第一极化，并且所述天线还包括：

附加馈电探针，所述附加馈电探针耦接到所述电介质柱的所述第一部分处的所述平面侧壁和所述非平面侧壁中的另一者，并且被配置为激励所述电介质柱来以所述频率传送附加射频信号，并且其中所述附加射频信号具有与所述第一极化正交的第二极化。