CN207459171U - 毫米波天线和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了毫米波天线和电子设备。可提供有无线电路的电子设备。该无线电路可包括收发器电路(诸如毫米波收发器电路)和一个或多个天线。该天线可由印刷电路上的金属迹线形成。该印刷电路可以是包括多个堆叠基板的堆叠印刷电路。金属迹线可形成贴片天线、八木天线和其他天线的阵列。与天线相关联的天线信号可穿过显示器中的无效区域并且可穿过电子设备的金属外壳中的电介质填充的狭槽。可使用波导结构来引导电子设备的内部部分内的天线信号。

Description

毫米波天线和电子设备
技术领域
本实用新型整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
背景技术
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。
支持毫米波通信频带中的无线通信可能是期望的。有时被称为极高频(EHF)通信的毫米波通信涉及大约10GHz-400GHz频率的通信。这些频率下的运算可支持高带宽，但可能将带来重大挑战。例如，毫米波通信通常是视线通信，并且在信号传播期间可通过大量的衰减来表征。
因此，期望能够向电子设备提供改善的无线通信电路，诸如支持毫米波通信的通信电路。
实用新型内容
本实用新型公开了一种可提供有无线电路的电子设备。该无线电路可包括收发器电路(诸如毫米波收发器电路)和一个或多个天线。
该天线可由印刷电路上的金属迹线形成。该印刷电路可以是包括多个堆叠基板的堆叠印刷电路。金属迹线可形成贴片天线、八木天线和其他天线的阵列。使用堆叠印刷电路来支撑金属迹线可允许天线辐射图案以各种方向进行取向。例如，天线辐射图案可垂直地取向、对角地取向等。
与天线相关联的天线信号可穿过显示器中的无效区域并且可穿过电子设备的金属外壳中的电介质填充的狭槽。波束转向操作可使用天线阵列来执行。可使用波导结构来引导电子设备内部的天线信号。
附图说明
图1为根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的透视图。
图2为根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。
图3为根据实施方案的示例性电子设备的后透视图，其示出用于毫米波通信的天线阵列可位于的示例性位置。
图4为根据实施方案的可用于电子设备的类型的示例性八木天线的图示。
图5为根据实施方案的示例性电子设备的后视图，该电子设备具有金属外壳以及外壳中的电介质诸如塑料填充的狭槽以适应无线电路。
图6为根据实施方案的可用于电子设备的示例性贴片天线的透视图。
图7为根据实施方案的示例性电子设备的横截面侧视图，该电子设备具有被安装在支撑结构诸如堆叠印刷电路板上的天线。
图8为根据实施方案的示例性印刷电路板的横截面侧视图，该印刷电路板具有使用焊料彼此附接的多个堆叠印刷电路板基板。
图9为根据实施方案的示例性印刷电路板的横截面侧视图，该印刷电路板具有使用粘合剂彼此附接的多个堆叠印刷电路板基板。
图10为根据实施方案的一组示例性印刷电路板基板的顶视图，该组示例性印刷电路板基板中的每个示例性印刷电路板基板具有一组焊料接头，以将该印刷电路板基板耦接到堆叠印刷电路中的另一基板。
图11为根据实施方案的使用多个堆叠印刷电路板基板形成的示例性印刷电路八木天线的横截面侧视图。
图12为根据实施方案的具有局部凸起区域的示例性印刷电路天线的横截面侧视图。
图13为根据实施方案的示例性八木天线的横截面侧视图，该八木天线由堆叠印刷电路板上的天线迹线和电子设备外壳中的电介质填充的开口中的金属结构形成。
图14为根据实施方案的示例性电子设备的横截面侧视图，该电子设备具有由堆叠印刷电路板上的金属迹线形成的毫米波天线。
图15是根据实施方案的示例性电子设备的拐角部分的顶视图，其示出天线相对于电子设备的金属外壳中的电介质填充的狭槽的可能被布置的方式。
图16为根据实施方案的示例性堆叠印刷电路的一部分的横截面侧视图，该堆叠印刷电路具有基板，该基板具有接收集成电路的腔。
图17为根据实施方案的示例性天线结构和相关联的波导的横截面侧视图。
图18为根据实施方案的示例性天线和相关联的波导的横截面侧视图，该天线使用堆叠印刷电路形成，该波导与电子设备外壳壁中的电介质填充的开口对准。
具体实施方式
本专利申请要求于2016年4月26日提交的美国专利申请No.15/138,689的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
电子设备诸如图1的电子设备10可包含无线电路。该无线电路可包括一个或多个天线。该天线可包括用于处理毫米波通信的相控天线阵列。有时被称为极高频(EHF)通信的毫米波通信涉及60GHz或介于约10GHz至400GHz之间的其他频率的信号。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、本地无线区域网络信号、近场通信、基于光的无线通信、或其他无线通信的无线通信电路。
电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备、或其他可佩戴式或微型设备)、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的设备、或其他电子设备。在图1的示例性配置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、或者其他便携式计算设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅是示例性的。
如图1所示，设备10可包括显示器诸如显示器14。显示器14可安装在外壳(诸如，外壳12)中。有时可被称为壳体(enclosure or case)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用 一体式构造形成，在该一体式构造中，一些或全部外壳12被加工或模制成单一结构，或者可使用多个结构(例如，内框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。
显示器14可为结合导电电容触摸传感器电极层或者其他触摸传感器部件(例如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。
显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或者基于其他显示器技术的显示器像素。
可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃层、透明塑料层、蓝宝石层或其他透明电介质层来保护显示器14。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，以容纳按钮诸如按钮16。还可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳端口诸如扬声器端口。可在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔、数字数据端口等)。外壳12中的开口还可被形成，以用于音频部件诸如扬声器和/或麦克风。
天线可被安装在外壳12中。如果需要，一些天线(例如，可实现波束转向等的天线阵列)可被安装在显示器14的无效边界区域下方(参见例如图1的示例性天线位置50)。天线还可通过位于外壳12的后部或设备10中的其他地方的电介质填充的开口进行操作。
为了避免外部对象诸如人手或用户的其他身体部分阻挡一个或多个天线时中断通信，天线可被安装在外壳12中的多个位置处。当由于外壳12的取向、用户的手或其他外部对象的阻挡或其他环境因素而使一个或多个天线受到不利影响时，可使用传感器数据诸如接近传感器数据、实时天线阻抗测量、信号质量测量(诸如接收信号强度信息)和其他数据来进行确定。设备10然后可将一个或多个替换天线切换到使用中，从而取代受到不利影响的天线。
天线可被安装在外壳12的拐角处(例如，在图1的拐角位置50和/或在外壳12后部的拐角位置)、沿外壳12的外周边缘、在外壳12的后部、在用于覆盖和保护设备10前面的显示器14的显示器覆盖玻璃或其他电介质显 示器覆盖层下方、在外壳12的后表面或外壳12的边缘上的电介质窗口下方、或在设备10中的其他地方。
图2中示出了示出可用于设备10的示例性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括控制电路诸如存储和处理电路30。存储和处理电路30可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)，等等。存储和处理电路30中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。
存储和处理电路30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。为了支撑与外部装置的交互，存储和处理电路30可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路30来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网络协议(例如，IEEE 802.11协议-有时被称为)、用于其他近程无线通信链路的协议诸如协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议等。
设备10可包括输入输出电路44。输入输出电路44可包括输入输出设备32。输入输出设备32可用于允许将数据供应到设备10并且允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备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、光学传感器、加速度计、以及可检测运动和相对于地球的设备取向的其他部件、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、连接器端口传感器或者确定设备10是否被安装在坞站中的其他传感器，以及其他传感器和输入输出部件。
输入输出电路44可包括用于与外部设备进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路34可包括由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(RF)部件、一个或多个天线40、发射线和用 于处理RF无线信号的其他电路形成的RF收发器电路。无线信号也可使用光(如，使用红外通信)来发送。
无线通信电路34可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路90。例如，电路34可包括收发器电路36，38，42和46。
收发器电路36可以是可处理用于(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带并且可处理2.4GHz通信频带的无线局域网收发器电路。
电路34可使用蜂窝电话收发器电路38来处理各种频率范围内的无线通信，诸如从700MHz至960MHz的低通信频带、从1710MHz至2170MHz的中频带，以及从2300MHz至2700MHz的高频带，或介于700MHz至2700MHz的其他通信频带，或其他合适的频率(作为示例)。电路38可处理语音数据和非语音数据。
毫米波收发器电路46(有时被称为极高频率收发器电路)可支持在极高频率(例如，毫米波频率，诸如10GHz至400GHz的极高频率或其他毫米波频率)下的通信。例如，电路46可支持60GHz的IEEE 802.11ad通信。
无线通信电路34可包括用于接收1575MHz的GPS信号或用于处理其他卫星定位数据(例如，1609MHz的GLONASS信号)的卫星导航系统电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路42。用于接收器42的卫星导航系统信号接收自绕地球运行的卫星群。
在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。在2.4GHz和5GHz的和 链路以及其他近程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。极高频(EHF)无线收发器电路46可通过在视线路径上在发射器和接收器之间传播的这些短距离传送信号。为了增强毫米波通信的信号接收，可使用相控天线阵列和波束转向技术。天线分集方案还可用于确保由于设备10的操作环境而已被阻挡或性能下降的天线可被切换为不再使用，并且用更高性能的天线取代它们。
如果需要，无线通信电路34可包括用于其他近程无线链路和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括接收电视信号和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等。
无线通信电路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、螺旋形天线结构、八木(八木宇田)天线结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线40中的一个或多个天线可为背腔式天线。可针对不同的频带和频带组合而使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。专用天线可用于接收卫星导航系统信号，或者如果需要，天线40可被配置为接收卫星导航系统信号和用于其他通信频带的信号(例如，无线局域网信号和/或蜂窝电话信号)。天线40可包括用于处理毫米波通信的相控天线阵列。
传输线路径可用于在设备10内路由天线信号。例如，传输线路径可用于将天线结构40耦接至收发器电路90。设备10中的传输线可包括同轴电缆路径、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线组合形成的传输线等。如果需要，可将滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路及其他电路插置在传输线内。
设备10可包含多个天线40。天线可被一起使用或者天线中的一个天线可被切换到使用中，而其他一个或多个天线被切换成不再使用。如果需要，控制电路30可用于实时选择最佳天线以在设备10中使用和/或用于实时选择与天线40中的一个多个天线相关联的可调节无线电路的最佳设置。可进行天线调整以调谐天线，以使其在期望的频率范围内执行，以使用相控天线阵列执行波束导向或者优化天线性能。传感器可结合到天线40中，以实时采集用于调整天线40的传感器数据。
在一些配置中，天线40可包括天线阵列(例如，实现波束导向功能的相控天线阵列)。例如，用于处理超高频无线收发器电路46的毫米波信号的天线可被实现为相控天线阵列。支持毫米波通信的相控天线阵列中的辐射元件可以是贴片天线、偶极天线、八木天线(有时被称为波束天线)或其他合适的天线元件。收发器电路可与相控天线阵列集成，以形成集成的相控天线阵列和收发器电路模块。
在设备诸如手持设备中，外部对象(诸如，用户的手或桌子或其上具有静止设备的其他表面)的存在有可能阻挡无线信号诸如毫米波信号。因此，可能需要将多个相控天线阵列结合到设备10，该相控天线阵列中的每个相控 天线阵列被放置在设备10内的不同位置。利用这种类型的布置，可将未被阻挡的相控天线阵列切换到使用中，并且一旦切换到使用中，相控天线阵列可使用波束导向来优化无线性能。还可使用其中来自装置10中的一个或多个不同位置的天线一起工作的配置。
图3是电子设备的透视图，其示出了外壳12的后部上的示例性位置50，其中天线40(例如，与无线电路34诸如毫米波无线收发器电路46一起使用的单个天线和/或相控天线阵列)可被安装在设备10中。天线40可沿外壳12的边缘诸如边缘12E而被安装在设备10的拐角处、被安装在后外壳部分(壁)12R的上部和下部上，并且被安装在后外壳壁12R的中心(例如，电介质窗口结构或后外壳12R的中心的其他天线窗口下方)等。如图3所示，例如天线40可位于外壳12的拐角处(即，位置50可在外壳12后部的左上角、右上角、左下角和右下角和设备10上形成)。
在外壳12完全或几乎完全由电介质形成的配置中，天线40可通过电介质的任何合适的部分来传输和接收天线信号。在外壳12由导电材料诸如金属形成的配置中，外壳的区域诸如狭槽或金属中的其他开口可使用塑料或其他电介质填充。天线40可被安装成与开口中的电介质对准。这些开口(有时被称为电介质天线窗口)、电介质间隙、电介质填充的开口、电介质填充的狭槽、细长的电介质开口区域等可允许天线信号从被安装在设备10内部的天线40传输至外部设备，并且可允许内部天线40从外部设备接收天线信号。
在具有相控天线阵列的设备中，电路90可包括增益和相位调整电路，该相位调整电路用于调整与阵列中的每个天线40相关联的信号(例如，以执行波束转向)。切换电路可用于将所需天线40切换为使用和切换为不再使用。位置50中的每个位置可包括多个天线40(例如，一组三个天线或相控天线阵列中的超过三个或少于三个的天线)，并且如果需要，可使用来自位置50中的一个位置的一个或多个天线来传输和接收信号，同时使用来自位置50中的另一个位置的一个或多个天线来传输和接收信号。
天线40可具有任何合适的配置。在图4的示例性配置中，例如天线40是八木天线。如图4所示，天线40可以是由印刷电路板130形成的八木印刷电路板天线。印刷电路板130可具有印刷电路基板诸如基板100。基板100可以是刚性印刷电路板基板(例如，由填充玻璃纤维的环氧树脂或其他刚性 印刷电路板基板材料形成的基板)，或者可以是柔性印刷电路基板(例如，由柔性聚合物片形成的基板，诸如柔性聚酰亚胺层)。基板100可由一个或多个电介质层形成。如果需要，可使用其他类型的基底作为天线40的支撑结构。图4的配置仅仅是示例性的，其中基板100是印刷电路板基板(即其中印刷电路130是刚性印刷电路板)。
八木天线40包括反射器132、散热器124和一个或多个导向器126。散热器(驱动元件)124可由偶极谐振元件臂102形成，并且可在天线40的工作期间传输和接收天线信号。反射器132和导向器126的存在增强了天线40的方向性，使得天线40的辐射图案在所需方向诸如方向128上被导向。
印刷电路板130可包含用于形成天线40的一个或多个金属迹线图案化层。例如，散热器124的导向器126和偶极臂102可由衬底100上的带状金属迹线(即平行的金属条)形成。可使用传输线路径(诸如，由金属迹线106和接地平面104形成的传输线108)在收发器电路90和天线40之间传送天线信号。在天线40的部分112中，路径114比路径116长，以对穿过路径116的信号施加180°的相移，从而获得令人满意的八木天线的操作。信号路径馈送天线40的部分110可相对于传输线108中的其他迹线106加宽，以形成有助于将传输线108的阻抗(例如，50欧姆)与辐射器124的阻抗(例如，170欧姆至180欧姆)相匹配的变压器阻抗。
接地平面104的边缘118可平行于辐射器124的臂102延伸，并且可用于形成反射器132。反射器132还可包括可选金属迹线(例如，印刷电路130的另一层中的金属迹线)，诸如带状金属迹线120。金属迹线120可通过穿过基板100中的一层或多层印刷电路板材料的通孔122与接地部104短接。
图5示出了示例性配置中的设备10的后视图，其中外壳12(例如，后外壳壁12R和/或外壳侧壁12E)由金属形成。在图5的示例中，设备10包括将后外壳壁12R和/或侧壁外壳壁12E的部分彼此分开的电介质填充的狭槽(间隙)140。在图5的示例中，在外壳12的一个示例性端处具有两个细长狭槽140，但这仅仅是示例性的。在金属外壳12中可具有一个细长的带状开口，在金属外壳12中具有两个细长的带状开口，或在金属外壳12中具有三个或更多个带状开口，或具有其他图案的狭槽或其他开口。开口的这些图案(例如，图5的狭槽)可在外壳12的一端或两端处形成。外壳12中的间隙和其他开口还可具有非细长的形状，可具有直线和弯曲边缘的组合的形 状，可形成矩形区域，可形成圆形区域，或者可形成具有其他形状的区域。外壳12中的这些开口可完全穿过形成外壳12的金属壁结构(例如，这些开口可从外壳壁12的外表面穿过到达外壳壁12的内表面)。如果需要，设备10中的金属外壳还可包括浅槽或具有塑料或其他电介质但不完全穿过金属外壳的其他区域。
穿过外壳12诸如图5的示例性狭槽140的电介质填充的狭槽的部分可将外壳12的不同部分彼此电隔离，从而允许外壳12的这些部分用作天线(例如，倒F形天线中的谐振元件臂、缝隙天线的部分、混合天线中的谐振元件结构、天线接地结构等)中的导电结构，该天线用于蜂窝电话频带、无线局域网频带、卫星导航系统频带、介于700MH至2700MHz的其他频带、和/或其他合适的频率。由于狭槽140填充有电介质，金属外壳中的这些狭槽或其他电介质开口还可用作天线40诸如图4的示例性八木天线40的天线窗口(即，与设备10中的天线相关联的天线信号可穿过狭槽140)。八木天线诸如图4的八木天线40可在60GHz的频率下、其他极高频(EHF)诸如10GHz至400GHz的频率(有时称为毫米波频率)下或者其他合适的工作频率下工作。
如果需要，设备10中的天线40可包括贴片天线。在图6中示出了用于设备10的示例性贴片天线。图6的贴片天线40可在60GHz的频率下、其他极高频(EHF)诸如10GHz至400GHz的频率(有时称为毫米波频率)下、或者其他合适的工作频率下工作。如图6所示，贴片天线40可具有贴片天线谐振元件，诸如贴片天线谐振元件150。贴片天线谐振元件150可以是被支撑在电介质支撑结构诸如印刷电路板基板、塑料载体等上的平坦金属结构。贴片天线谐振元件150可具有矩形形状，可具有正方形形状，可具有椭圆形形状，可具有圆形形状、或可具有其他合适的形状。在图6的示例中，元件150位于与天线接地层104的平面平行的平面中。天线40可使用馈电部158进行馈电。馈电部158可包括正极天线馈电端子154和接地天线馈电端子156。路径152可用于将端子154耦接至贴片元件150。端子156可耦接至接地部104。如果需要，天线40可在不同位置具有多个馈电部并可(例如，使用具有不同相应长度的侧面的矩形谐振元件贴片)支持多个谐振频率，可表现出多偏振，和/或可表现出其他期望的天线属性。
图7是可提供有天线40的类型的示例性电子设备的横截面侧视图。在图7的示例中，显示器14包括显示器覆盖层15(例如，透光塑料层、玻璃层等)，并且包括用于为用户产生图像的显示器结构17。显示器结构17可形成液晶显示器、电泳显示器、发光二极管显示器(诸如有机发光二极管显示器)、或者其他合适的显示器。显示器结构17可具有用于为用户显示图像的像素阵列，并且可形成显示器14的有效区域AA。显示器14的无效区域IA没有像素，并且可沿着显示器14的周边定位。
天线40可位于设备10的任何合适的部分中。例如，天线40可位于显示器14的无效区域IA下方。利用这种类型的布置，天线信号可穿过无效区域IA中的显示器覆盖层15(例如，透光电介质层，诸如玻璃或塑料)。天线信号还可穿过金属外壳12中的电介质填充的狭槽140或其他电介质填充的开口。
如图7的示例性示例所示，天线40可包括一个或多个贴片天线。每个贴片天线可具有相应的贴片天线谐振元件150。显示器覆盖层15可具有平坦的下表面。贴片天线谐振元件150可位于平行于与显示器覆盖层15相关联的平坦下表面的平面中。在无效区域IA中可存在一个或多个贴片天线。例如，可存在具有1至5行和/或1至5列贴片天线谐振元件150的贴片天线阵列，可存在1至20个谐振元件150、多于五个元件150、少于25个元件150、多于七个元件150或其他合适数量的贴片天线谐振元件150。每个元件150和天线接地部104的对应部分可形成使用独立传输线(作为示例)馈电的贴片天线。这种类型的阵列中的贴片天线可用于实现波束转向。
天线40可包括一个或多个八木天线或具有由偶极辐射元件诸如迹线102形成的辐射器的其他天线。辐射器124的迹线102可耦接至天线信号路径106。每个八木天线可具有反射器诸如反射器132(参见例如接地部104的接地层边缘118)，并且可具有一个或多个导向器126。导向器126、辐射器124和反射器132可由电介质支撑结构诸如印刷电路基板和其他支撑结构诸如印刷电路130上的金属迹线形成，和/或可嵌入外壳12的开口中的塑料或其他电介质内，如图7的电介质填充的狭槽140中的导向器126所示的。反射器132、辐射器124和导向器126进行取向的方向可有助于为八木天线建立所需的辐射图案方向。如果需要，八木天线辐射元件或其他天线元件(导 向器、反射器、其他谐振元件等)也可位于印刷电路130的上表面上，如示例性天线位置40′所示的。
天线40可使用支撑结构诸如印刷电路130或其他支撑结构来支撑。图案化金属迹线(例如，光刻图案化迹线)可用于形成贴片150、接地部104、反射器132、信号路径106、辐射器102、导向器126和/或其他天线结构。印刷电路130的基板可具有印刷电路材料层，并且图案化金属迹线可形成在印刷电路130的表面上，和/或可嵌入组成印刷电路130的层内。集成电路和其他部件160(例如，用于收发器电路90或设备10中的其他电路的电路)可被安装在印刷电路130上，并且可(例如，使用迹线，诸如接地迹线104和信号迹线106)耦接至天线结构40。
印刷电路130可以是堆叠印刷电路。例如，印刷电路130可由印刷电路基板100A和堆叠在基板100A上的一个或多个附加基板诸如印刷电路基板100B形成。印刷电路基板100A和附加堆叠基板诸如印刷电路基板100B可以是柔性印刷电路基板和/或刚性印刷电路板基板。焊料、粘合剂和/或其他附接结构可用于将印刷电路板100A和100B耦接在一起，以形成堆叠印刷电路130。使用堆叠印刷电路结构的优点在于，这有助于支撑接近电介质填充的狭槽140或设备10中的其他天线窗的天线结构。在图7的配置中，例如在印刷电路基板100B的最外侧(最低)表面上已形成八木天线中的导向器126中的一个导向器，从而将该导向器126放置在与电介质填充的狭槽140相邻的期望位置。导向器126可与狭槽140垂直对准(如图7所示)或者可具有其他取向，以帮助将天线信号在期望的方向上进行导向。在图7的配置中，导向器126被布置成使得八木天线的辐射图案与狭槽140对准，从而增强八木天线处理穿过狭槽140的天线信号的能力。
图8是示例性印刷电路基板100A和100B的横截面侧视图，其示出了一个基板中的金属迹线(例如，基板100A中的迹线170)通过金属迹线诸如金属焊盘172和焊料174耦接至另一基板(例如，基板100B)上的金属迹线诸如金属焊盘176、通孔178和金属天线迹线180(例如，导向器、谐振元件或其他天线结构)的可能的方式。可使用一个或多个焊接接头来将印刷电路基板层诸如层100A和100B耦接在一起。由图8的焊球174形成的单个焊接接头仅仅是示例性的。
如果需要，堆叠印刷电路中的印刷电路基板层可使用粘合剂进行耦接。如图9的堆叠印刷电路132的横截面侧视图所示的，可使用粘合剂182(例如，压敏粘合剂、固化液体粘合剂等)来将基板诸如印刷电路基板100A和印刷电路基板100B接合。金属天线迹线180可形成在堆叠印刷电路基板100B中(例如，以形成导向器、谐振元件等)。金属天线迹线也可形成在印刷电路基板100A内，如结合图7所述。
图10中示出了堆叠在公共印刷电路基板100A上的一组示例性印刷电路基板100B的顶视图。每个基板100B可具有两个焊接接头174(例如，以适应偶极辐射器中的两个臂，诸如图4的辐射器124的臂102)。
图11是示例性配置中的印刷电路130的横截面侧视图，其中已堆叠了超过两个印刷电路基板以形成堆叠印刷电路130。如图11所示，印刷电路130可包括印刷电路基板100A，100B-1和100B-2。用于八木天线或其他天线40的金属迹线可并入印刷电路130(诸如用于形成反射器132的接地迹线104、信号迹线106、和辐射器124的迹线102、以及导向器126)中。使用附加堆叠印刷电路基板允许天线结构向外壳12中的狭槽140延伸，和/或以其他方式用于增强天线性能。在图11的示例中，导向器126已嵌入印刷电路基板100B-1和100B-2内。这仅是示例性的。基板100A，100B-1和100B-2和/或堆叠印刷电路130中的其他基板可支撑天线的任何合适的金属迹线。如果需要，印刷电路130可包括多于三个堆叠基板。图11中作为示例被示出为使用三个堆叠基板。
如果需要，印刷电路130可具有厚度不同的整体部分，诸如图12的较薄区域130-1和图12的较厚区域130-2。较厚区域130-2的存在可用于将导向器126与开口140对准，可用于帮助将导向器126或其他天线结构放置得更接近开口140(相比于没有该较厚区域时可能的情况)，或者可用于允许天线结构被布置在设备10的内部以便增强天线性能。印刷电路130的基板100可包括区域130-1和/或区域130-2中的多个电介质和金属迹线交替层。
在图13的示例性示例中，八木天线已提供有对角取向的导向器126。导向器126中的一个导向器已嵌入狭槽140中的电介质(例如，塑料)内。图13的八木天线还包括由基板100A中的金属迹线形成的反射器132和辐射器124。导向器126中的两个导向器已嵌入印刷电路基板100B内。基板100B已与基板100A堆叠，以形成堆叠印刷电路130。图13的八木天线的对角取 向可帮助八木天线信号穿过外壳12的弯曲侧壁上的狭槽诸如图13的狭槽140，或者可用于其他设备配置。图13的示例仅是示例性的。
如图14的设备10的示例性配置所示，天线结构40诸如由堆叠基板上的谐振元件150形成的贴片天线可被安装在显示器14的无效区域IA下方。在图14的堆叠印刷电路130中，印刷电路基板100B-T已(例如，利用焊料、粘合剂等)堆叠在基板100A的上表面上，并且印刷电路基板100B-L已堆叠在基板100A的下表面上。这种布置允许贴片天线谐振元件150相邻于显示器14中的显示器覆盖层15的下侧放置，同时允许天线结构诸如示例性结构186(例如，与八木天线中的导向器、反射器或辐射器相关联的结构，贴片天线或其他天线中的谐振元件、或其他天线结构)相邻于狭槽140定位。除了有助于将天线结构诸如天线结构186与狭槽140对准之外，堆叠印刷电路基板诸如堆叠基板100B-T中的一个堆叠基板100B-T还可有助于将结构诸如天线结构184放置在设备10的正面上的显示器覆盖层15下方的期望位置。结构诸如结构184可以是：与八木天线中的导向器、反射器或辐射器相关联的结构，贴片天线或其他天线中的谐振元件，或其他天线结构。
图15是设备10的示例性拐角部分的顶视图，其示出了天线结构与外壳12中的狭槽140对准的可能的方式。贴片天线谐振元件150可在印刷电路130的上表面上布置成阵列(例如，波束转向阵列)，并且可通过显示器14的无效区域IA中的显示器覆盖层15的重叠部分来工作。天线结构188可被布置成沿着狭槽140的长度延伸的行。狭槽140可具有弯曲部分，诸如直角弯曲部，以适应外壳12的拐角，或者可具有其他合适的形状。天线结构188可与贴片天线、偶极天线、其他谐振元件、八木天线(例如，导向器、反射器和/或辐射器)相关联，和/或可与其他合适的天线相关联。天线结构188可形成穿过狭槽140工作的天线的波束转向阵列。
图16的堆叠印刷电路130的横截面侧视图示出了一个或多个集成电路诸如示例性集成电路196被安装在印刷电路基板的腔或其他内部部分中的可能的方式。在图16的示例中，堆叠印刷电路130包括印刷电路基板100NH和印刷电路基板100H。印刷电路130中的金属迹线可形成天线结构诸如天线结构190和192(谐振元件诸如贴片谐振元件，八木天线结构诸如反射器、导向器和辐射器)、以及其他天线结构。通孔诸如通孔194可穿过印刷电路130的部分，以将金属迹线和其他天线结构耦接在一起。集成电路196可被 安装在印刷电路基板100H的凹陷部分中(作为示例)。集成电路诸如集成电路196可用于形成收发器电路90或用于设备10的其他电路。
如果需要，天线信号波导结构可用于帮助在设备10内输送天线信号。在图17的横截面侧视图中示出了示例性天线信号波导布置。如图17所示，天线结构204可被嵌入电介质构件202内。金属层200可位于构件202的上表面和下表面上，并且可围绕构件202以形成具有矩形横截面形状的波导。在图17的示例中，层200已被配置为在构件202内水平地引导天线信号206。如果需要，可使用具有其他形状的波导结构。
图18是配置中的设备10的边缘部分的横截面侧视图，在该配置中正使用波导来引导与天线结构212相关联的天线信号206。天线结构212可由印刷电路(例如，印刷电路基板100B)上的一个或多个迹线形成，可使用附接到印刷电路的天线模块形成，或者可使用其他天线结构形成。在图18的示例中，印刷电路130是包括印刷电路基板100A和印刷电路基板100B的堆叠印刷电路，并且天线迹线(例如，形成天线结构212的迹线)可被形成在基板100A和/或100B中(例如，八木天线结构、贴片天线结构等)。
天线信号波导214可由电介质构件(例如，塑料构件)诸如构件208形成。构件208的侧表面可被金属围绕(参见例如外壳12中围绕构件208侧面部分的金属部分以及围绕构件208侧面部分的金属层210)。在图18的示例中，波导214具有相对的第一端和第二端，诸如端216和端218。在波导214的端216处，构件208未被金属覆盖并且与相邻天线结构诸如天线结构212对准。天线结构212可形成八木天线(例如，在堆叠印刷电路300的基板100A和100B或其他基板中形成的具有反射器、辐射器和导向器的八木天线)、贴片天线或其他天线的一部分。在端218处，构件208也未被金属覆盖并且充当金属外壳12中的天线窗。利用这种类型的布置，天线信号206在一端218处的外壳12中的狭槽140和相对一端216处的印刷电路130上的天线结构212(例如，八木天线或其他天线)之间被引导。波导214可具有笔直部分、弯曲部分(例如，曲线等)、渐缩部分和其他形状，以用于在设备10内部的天线和外壳12中的窗口之间引导天线信号206(即，窗口暴露于设备10的外部)。波导214的横截面形状可以是矩形、圆形、椭圆形或其他合适的形状。使用波导214可有助于防止天线与导电内部设备部件的信号交互并可提高天线效率。图18的波导布置可与八木天线(例如，印刷电 路130中的八木天线，其具有与波导214的端216对准的指示器)一起使用，或者可与其他天线一起和/或在设备10中的其他位置使用。如果需要，可在设备10中形成多个波导。每个波导可与相应天线相关联。与波导相关联的天线可在堆叠印刷电路和不包括堆叠基板的印刷电路上实现。图18中的配置仅是示例性的。
根据实施方案，提供了一种毫米波天线，该毫米波天线包括第一印刷电路基板；堆叠在第一印刷电路基板上的第二印刷电路基板；以及在第一印刷电路基板和第二印刷电路基板中形成毫米波天线结构的金属天线迹线。
根据另一实施方案，该毫米波天线结构包括反射器、辐射器和导向器。
根据另一实施方案，该导向器位于第二印刷电路基板中。
根据另一实施方案，该辐射器位于第一印刷电路基板中。
根据另一实施方案，该导向器中的至少一个该导向器位于第一印刷电路基板中，该导向器中的至少一个该导向器在第二印刷电路基板中，该辐射器位于第一印刷电路基板中，并且该反射器第一印刷电路基板中。
根据另一实施方案，该毫米波天线结构包括贴片天线谐振元件和天线接地部。
根据另一实施方案，该贴片天线谐振元件位于第一印刷电路基板中。
根据另一实施方案，该天线接地部位于第一印刷电路基板中。
根据另一实施方案，该天线包括将第一印刷电路基板中的毫米波天线结构耦接至第二印刷电路基板中的毫米波天线结构的焊料。
根据另一实施方案，该天线包括将第二印刷电路基板附接到第一印刷电路基板的粘合剂。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：显示器，该显示器具有带有像素阵列的有效区域并且具有没有像素的无效区域；具有电介质填充的狭槽的金属外壳；毫米波射频收发器电路；以及耦接至毫米波射频收发器电路的天线结构，该天线结构至少包括通过显示器的无效区域工作的第一天线和通过电介质填充的狭槽工作的第二天线。
根据另一实施方案，该电子设备包括具有与第二印刷电路基板堆叠的第一印刷电路基板的堆叠印刷电路，该天线结构由堆叠印刷电路上的金属迹线形成。
根据另一实施方案，该天线结构包括位于堆叠印刷电路上的贴片天线谐振元件阵列，并且第一天线由贴片天线谐振元件中的一个贴片天线谐振元件形成。
根据另一实施方案，该天线结构包括八木天线，该八木天线中的每个八木天线在堆叠印刷电路上具有形成反射器、辐射器和导向器的金属迹线，并且其中第二天线是八木天线中的一个八木天线。
根据另一实施方案，该导向器包括位于第二印刷电路基板上的导向器。
根据另一实施方案，该贴片天线谐振元件阵列包括位于第一印刷电路基板上的贴片天线谐振元件。
根据另一实施方案，该堆叠印刷电路至少包括与第一印刷电路基板堆叠的第三印刷电路基板，并且该贴片天线谐振元件阵列包括位于第三印刷电路基板上的贴片天线谐振元件。
根据另一实施方案，该电子设备包括天线信号波导。
根据另一实施方案，该天线信号波导具有与第二天线对准的第一端和与狭槽对准的第二端。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：堆叠印刷电路，该堆叠印刷电路具有彼此堆叠的至少第一印刷电路基板和第二印刷电路基板；位于堆叠印刷电路上的金属迹线，该金属迹线形成以毫米波频率来处理天线信号的天线；具有电介质填充的狭槽的金属外壳，天线信号穿过该电介质填充的狭槽。
根据另一实施方案，该金属迹线被配置为形成至少一个八木天线，并且在第一印刷电路基板上和第二印刷电路基板上包括金属迹线。
根据另一实施方案，该金属迹线形成与电介质填充的狭槽对准的八木天线。
根据另一实施方案，该金属迹线进一步形成贴片天线谐振元件阵列。
以上内容仅是示例性的，本领域的技术人员可在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下作出各种修改。上述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种毫米波天线，其特征在于，包括：
第一印刷电路基板；
堆叠在所述第一印刷电路基板上的第二印刷电路基板；和
在所述第一印刷电路基板和所述第二印刷电路基板中形成毫米波天线结构的金属天线迹线。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述毫米波天线结构包括反射器、辐射器和导向器。
3.根据权利要求2所述的天线，其中所述导向器位于所述第二印刷电路基板中。
4.根据权利要求3所述的天线，其中所述辐射器位于所述第一印刷电路基板中。
5.根据权利要求2所述的天线，其中：
所述导向器中的至少一个导向器位于所述第一印刷电路基板中；
所述导向器中的至少一个导向器位于所述第二印刷电路基板中；
所述辐射器位于所述第一印刷电路基板中；并且
所述反射器位于所述第一印刷电路基板中。
6.根据权利要求1所述的天线，其中所述毫米波天线结构包括贴片天线谐振元件和天线接地部。
7.根据权利要求6所述的天线，其中所述贴片天线谐振元件位于所述第一印刷电路基板中。
8.根据权利要求7所述的天线，其中所述天线接地部位于所述第一印刷电路基板中。
9.根据权利要求1所述的天线，还包括将所述第一印刷电路基板中的所述毫米波天线结构耦接至所述第二印刷电路基板中的所述毫米波天线结构的焊料。
10.根据权利要求1所述的天线，还包括将所述第二印刷电路基板附接到所述第一印刷电路基板的粘合剂。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示器，所述显示器具有带有像素阵列的有效区域并且具有没有像素的无效区域；
具有电介质填充的狭槽的金属外壳；
毫米波射频收发器电路；和
耦接至所述毫米波射频收发器电路的天线结构，其中所述天线结构至少包括通过所述显示器的所述无效区域工作的第一天线和通过所述电介质填充的狭槽工作的第二天线。
12.根据权利要求11所述的电子设备，还包括具有与第二印刷电路基板堆叠的第一印刷电路基板的堆叠印刷电路，其中所述天线结构由所述堆叠印刷电路上的金属迹线形成。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述天线结构包括位于所述堆叠印刷电路上的贴片天线谐振元件阵列，并且其中所述第一天线由所述贴片天线谐振元件中的一个贴片天线谐振元件形成。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述天线结构包括八木天线，所述八木天线中的每个八木天线在所述堆叠印刷电路上具有形成反射器、辐射器和导向器的金属迹线，并且其中所述第二天线是所述八木天线中的一个八木天线，并且其中所述导向器包括位于所述第二印刷电路基板上的导向器。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述贴片天线谐振元件阵列包括位于所述第一印刷电路基板上的贴片天线谐振元件。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述堆叠印刷电路至少包括与所述第一印刷电路基板堆叠的第三印刷电路基板，并且其中所述贴片天线谐振元件阵列包括位于所述第三印刷电路基板上的贴片天线谐振元件。
17.根据权利要求11所述的电子设备，还包括天线信号波导，其中所述天线信号波导具有与所述第二天线对准的第一端和与所述狭槽对准的第二端。
18.一种电子设备，其特征在于，包括：
堆叠印刷电路，所述堆叠印刷电路具有彼此堆叠的至少第一印刷电路基板和第二印刷电路基板；
位于所述堆叠印刷电路上的金属迹线，所述金属迹线形成以毫米波频率处理天线信号的天线；
具有电介质填充的狭槽的金属外壳，所述天线信号穿过所述电介质填充的狭槽。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述金属迹线被配置为形成至少一个八木天线，并且在所述第一印刷电路基板上和所述第二印刷电路基板上包括金属迹线。
20.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述金属迹线形成与所述电介质填充的狭槽对准的八木天线，并且其中所述金属迹线进一步形成贴片天线谐振元件阵列。
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