RU2799836C2 - Модуль антенного элемента - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относится к антеннам, а именно к модулю антенного элемента фазированной антенной решетки. Сущность: антенный элемент может включать в себя фидер, излучающий элемент и диэлектрическую подложку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем диэлектрическая подложка содержит фидер антенного элемента внутри диэлектрической подложки. Модуль антенного элемента также может включать в себя кристалл интегральной схемы (ИС), прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки и соединенный с фидером антенного элемента. Кристалл ИС может включать в себя схему для регулировки сигнала, подводимого с помощью фидера. Модуль антенного элемента может дополнительно включать в себя пластмассовый держатель антенны, прикрепленный ко второй поверхности диэлектрической подложки. Пластмассовый держатель антенны может включать в себя корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента антенного элемента, причем излучающий элемент расположен в полости корпусной части пластмассового держателя антенны. Технический результат: улучшение характеристик фазированной антенной решетки и упрощение изготовления элементов фазированной антенной решетки. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 32 ил.

Description

Родственные заявки

Настоящей заявкой испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/713,871, поданной 2 августа 2018 г., озаглавленной «Phased Array Antenna», содержание которой полностью включено в настоящий документ путем отсылки.

Область техники

Это относится по существу к модулю антенного элемента.

Предпосылки создания изобретения

Антенная решетка (или решетчатая антенна) представляет собой набор множества соединенных антенных элементов, работающих вместе как одна антенна для передачи или приема радиоволн. Отдельные антенные элементы (часто называемые просто «элементами») могут быть соединены с приемником или передатчиком с помощью фидерных линий, по которым подается питание на элементы в определенном соотношении фаз. Радиоволны, излучаемые каждым отдельным антенным элементом, сочетаются и накладываются друг на друга, усиливаясь (создавая конструктивную интерференцию) для повышения мощности, излучаемой в желаемых направлениях, и ослабевая (создавая деструктивную интерференцию) для снижения мощности, излучаемой в других направлениях. Аналогичным образом при использовании для приема отдельные радиочастотные токи от отдельных антенных элементов комбинируются в приемнике с правильным соотношением по фазе для усиления сигналов, принимаемых из желательных направлений, и подавления сигналов из нежелательных направлений.

Антенная решетка может обеспечивать повышение коэффициента усиления (направленности) с помощью более узкого луча радиоволн по сравнению с коэффициентом усиления, достигнутого с помощью одной антенны. Как правило, чем большее количество отдельных антенных элементов используется, тем выше коэффициент усиления и тем уже ширина луча. Некоторые антенные решетки (такие как РЛС с фазированной антенной решеткой) могут состоять из тысяч отдельных антенн. Решетки могут использоваться для достижения более высокого коэффициента усиления (что повышает надежность связи), устранения помех из конкретных направлений, для электронного направления радиолуча в разных направлениях и для радиолокационной пеленгации (РЛП).

Изложение сущности изобретения

Один пример относится к модулю антенного элемента, который может включать в себя антенный элемент, включающий в себя фидер и излучающий элемент, и диэлектрическую подложку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем диэлектрическая подложка содержит фидер антенного элемента внутри диэлектрической подложки. Модуль антенного элемента также может включать в себя кристалл интегральной схемы (ИС), прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки и соединенный с фидером антенного элемента. Кристалл ИС может включать в себя схему для регулировки сигнала, подводимого с помощью фидера. Модуль антенного элемента может дополнительно включать в себя пластмассовый держатель антенны, прикрепленный ко второй поверхности диэлектрической подложки. Пластмассовый держатель антенны может включать в себя корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента антенного элемента, причем излучающий элемент расположен в полости корпусной части пластмассового держателя антенны.

Другой пример относится к фазированной антенной решетке. Фазированная антенная решетка может включать в себя решетку модулей антенного элемента. Каждая из решеток модулей антенного элемента может включать в себя антенный элемент, включающий в себя фидер и излучающий элемент, и диэлектрическую подложку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем диэлектрическая подложка содержит фидер антенного элемента внутри диэлектрической подложки. Каждая из решеток модулей антенного элемента также может включать в себя кристалл ИС, прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки и подключенный к фидеру антенного элемента, при этом кристалл ИС включает в себя контур для регулировки сигнала, подводимого с помощью фидера, и пластмассовый держатель антенны, прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки. Пластмассовый держатель антенны может включать в себя корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента антенного элемента, причем излучающий элемент расположен в полости корпусной части пластмассового держателя антенны. Фазированная антенная решетка может дополнительно включать в себя многослойную подложку, лежащую под решеткой модулей антенного элемента, причем многослойная подложка включает в себя цепь диаграммообразующей схемы (ДОС), сформированную на слое многослойной подложки, и цепь ДОС находится в электрическом соединении с кристаллом ИС каждой из решеток модулей антенного элемента.

Другой пример относится к способу формирования множества модулей антенного элемента. Способ может включать в себя прикрепление множества кристаллов ИС к первой поверхности диэлектрической подложки, причем диэлектрическая подложка содержит множество фидеров внутри диэлектрической подложки. Способ может также включать прикрепление решетки антенных блоков ко второй поверхности диэлектрической подложки с образованием решетки модулей антенного элемента. Каждый антенный блок может включать в себя пластмассовый держатель антенны, который может включать в себя корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента. Каждый антенный блок также может содержать излучающий элемент излучающей антенны, расположенный в полости корпусной части пластмассового держателя антенны. Способ может дополнительно включать отделение решетки модулей антенного элемента для образования множества модулей антенного элемента.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки с разноуровневой архитектурой.

На фиг. 2 показан вид в горизонтальной проекции примера фазированной антенной решетки с разноуровневой архитектурой.

На фиг. 3 показан вид с пространственным разделением компонентов примера фазированной антенной решетки, показанной на фиг. 2.

На фиг. 4 показана часть примера фазированной антенной решетки с первой архитектурой.

На фиг. 5 показана часть примера фазированной антенной решетки со второй архитектурой.

На фиг. 6 показан вид сбоку в поперечном сечении диэлектрической подложки модуля антенного элемента.

На фиг. 7 показан вид сверху примера слоя кристалла интегральной схемы (ИС) диэлектрической подложки, изображенной на фиг. 6.

На фиг. 8A показан пример сквозного слоя 250 диэлектрической подложки, изображенной на фиг. 6.

На фиг. 8B представлен вид сверху примера сигнального слоя диэлектрической подложки, изображенной на фиг. 6.

На фиг. 9 показан вид сверху примера фидерного слоя диэлектрической подложки, изображенной на фиг. 6.

На фиг. 10 показан вид в перспективе примера антенного блока с первой архитектурой.

На фиг. 11 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 10.

На фиг. 12 показан вид в перспективе примера антенного блока со второй архитектурой.

На фиг. 13 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 12.

На фиг. 14 представлен вид в перспективе примера антенного блока с третьей архитектурой.

На фиг. 15 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 14.

На фиг. 16 показан вид в перспективе примера антенного блока с четвертой архитектурой.

На фиг. 17 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 16.

На фиг. 18 показан вид в перспективе примера антенного блока с пятой архитектурой.

На фиг. 19 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 18.

На фиг. 20 показан вид в перспективе примера антенного блока с шестой архитектурой.

На фиг. 21 показан вид сбоку антенного блока, изображенного на фиг. 20.

На фиг. 22 показан вид сверху модуля антенного элемента.

На фиг. 23 показан вид сбоку модуля антенного элемента, изображенного на фиг. 22.

На фиг. 24 показан пример множества матриц ИС кристаллов, смонтированных на диэлектрической подложке.

На фиг. 25 показан пример множества решеток антенных блоков, смонтированных на диэлектрической подложке, изображенной на фиг. 24.

На фиг. 26 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки, работающей в режиме приема.

На фиг. 27 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки, работающей в режиме передачи.

На фиг. 28 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки, работающей в полудуплексном режиме.

На фиг. 29 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки, работающей в режиме дуплексной передачи с частотным разделением.

На фиг. 30 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки, работающей в дуплексном режиме с поляризацией.

На фиг. 31 показана блок-схема примера способа изготовления модуля антенного элемента.

На фиг. 32 показана блок-схема примера способа изготовления антенного блока.

Подробное описание

В настоящем раскрытии описана фазированная антенная решетка, в которой множество модулей антенного элемента могут быть смонтированы на многослойной подложке в разноуровневой архитектуре. Каждый из модулей антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку, имеющую фидер (например, щель или пару ортогонально размещенных щелей), интегрированный с верхней стороной диэлектрической подложки или размещенный на этой стороне. Каждый из модулей антенного элемента может включать в себя встроенный кристалл интегральной схемы (ИС), смонтированный на нижней стороне диэлектрической подложки. Каждый кристалл ИС может включать в себя схему для регулировки (например, усиления, фильтрации и/или фазового сдвига) сигнала, передаваемого между элементом фидера и схемой в многослойной подложке. Кристалл ИС может быть подключен к соответствующему фидеру через диэлектрическую подложку. К верхней поверхности диэлектрической подложки может быть прикреплен антенный блок. Антенный блок может включать в себя пластмассовый держатель антенны и излучающий элемент (например, пассивный элемент), встроенный в пластмассовый держатель антенны. Пластмассовый держатель антенны может включать в себя ножки для отделения излучающего элемента от фидера, интегрированного с верхней поверхностью диэлектрической подложки или встроенного в эту поверхность. Таким образом, излучающий элемент лежит сверху фидера так, что излучающий элемент и фидер работают согласованно, образовывая антенный элемент для фазированной антенной решетки.

Многослойная подложка лежит под решеткой модулей антенного элемента. Многослойная подложка может включать в себя цепь диаграммообразующей схемы (ДОС), образованную на слое многослойной подложки. Цепь ДОС может находиться в электрической связи с кристаллом ИС каждой из решеток модулей антенного элемента.

Фазированная антенная решетка, описанная в настоящем документе, обеспечивает модульную конструкцию и изготовление. В частности, каждый из модулей антенного элемента может быть сконструирован и/или изготовлен в другое время и/или в другом месте изготовления, чем многослойная подложка. Такая модульная конструкция и/или изготовление могут обеспечить снижение стоимости и лучшие характеристики получаемой в результате фазированной антенной решетки. Например, для удешевления антенный блок может быть сформирован способом литья под давлением и/или термоформования. Аналогичным образом монтаж каждого модуля антенного элемента может быть осуществлен методом перевернутого кристалла.

На фиг. 1 показана блок-схема примера фазированной антенной решетки 2. Фазированная антенная решетка 2 облегчает беспроводную связь между локальной системой 4 и удаленной системой 6. Локальная система 4 может быть соединена по проводной связи с фазированной антенной решеткой 2. В качестве некоторых примеров локальная система 4 может быть реализована на наземной станции или бортовой станции (например, летательном аппарате или спутнике). Кроме того, фазированная антенная решетка 2 может быть соединена по беспроводной связи с удаленной системой 6. Удаленная система 6 может представлять собой бортовую станцию (например, летательный аппарат или спутник). В альтернативном варианте осуществления удаленная система 6 может представлять собой наземную станцию. Локальная система 4 и удаленная система 6 могут представлять собой вычислительные системы (например, серверы) и/или маршрутизаторы, которые могут обрабатывать, передавать и принимать данные.

Фазированная антенная решетка 2 может иметь разноуровневую архитектуру. В частности, фазированная антенная решетка 2 может включать в себя множество модулей 8 антенного элемента, которые могут быть установлены на многослойной подложке 10. Многослойная подложка 10 может быть реализована, например, в виде многослойной печатной платы со множеством слоев материалов печатной платы (например, таких как диэлектрические материалы, электропроводящие материалы и т.д.).

Каждый модуль 8 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 12. Диэлектрическая подложка 12 может быть реализована в виде однослойной или многослойной печатной платы, метаматериала с широким диапазоном углов согласования полных сопротивлений (WAIM) и т.д. Диэлектрическая подложка 12 может включать в себя нижнюю поверхность 14 и верхнюю поверхность 16. Каждый модуль 8 антенного элемента может содержать кристалл 18 ИС, прикрепленный к нижней поверхности 14 диэлектрической подложки 12. Кроме того, на верхней поверхности 16 диэлектрической подложки 12 может быть размещен или интегрирован с ней фидер 20. Каждый модуль 8 антенного элемента может дополнительно включать в себя антенный блок 22. Антенный блок 22 может включать в себя пластмассовый держатель 24 антенны с излучающим элементом 26, расположенным на пластмассовом держателе антенны или встроенным в полость пластмассового держателя 24 антенны. В некоторых примерах пластмассовый держатель 24 антенны может включать в себя один или более элементов, проходящих к верхней поверхности 16 диэлектрической подложки 12. Эти один или более элементов могут отделять корпусную часть пластмассового держателя антенны от верхней поверхности 16 диэлектрической подложки 12. В некоторых примерах эти один или более элементов могут быть реализованы в виде ножек 28. Эти один или более элементов могут образовывать воздушный зазор 30 (или пустое пространство), отделяющий излучающий элемент 26 от фидера 20. В других примерах один или более элементов (например, ножки 28) могут отсутствовать, так что корпусная часть пластмассового держателя 24 антенны контактирует с верхней поверхностью 16 диэлектрической подложки 12.

В некоторых примерах каждый фидер 20 может быть реализован в виде элемента микрополоскового типа (например, в виде щели или пары ортогонально расположенных щелей), образованного на верхнем слое или внедренного в диэлектрическую подложку 12. Каждый излучающий элемент 26 может быть реализован в виде полосковой антенны (например, элемент полосковой антенны круглой или прямоугольной формы). Каждый модуль 8 антенного элемента может быть прикреплен к (смонтирован на) верхней поверхности 34 многослойной подложки 10. В некоторых примерах каждый модуль 8 антенного элемента может включать в себя фидерную линию, проходящую через диэлектрическую подложку 12, которая соединяет (например, прямым соединением, пассивным подключением и т.д.) кристалл 18 ИС с фидером 20. Более того, каждый фидер 20, показанный на фиг. 1, может представлять собой единичный фидер, так что в фазированной антенной решетке 2 имеется одинаковое количество кристаллов 18 ИС и фидеров 20. Альтернативно каждый фидер 20, показанный на фиг. 1, может представлять собой множество фидеров, таких как пара ортогонально расположенных щелей, причем каждый кристалл 18 ИС может включать в себя множество схем для индивидуальной регулировки сигналов, передаваемых между фидером 20 и кристаллом 18 ИС.

С целью упрощения объяснения термины «верхний» и «нижний» используются в настоящем описании для обозначения противоположных поверхностей в выбранной ориентации. Аналогичным образом термины «верхний» и «нижний» используются для обозначения относительных положений в выбранной ориентации. Кроме того, термины «лежащий под» и «лежащий на» (а также производные слова) используются для обозначения относительного положения двух смежных поверхностей или элементов в выбранной ориентации. Фактически примеры, используемые в настоящем описании, обозначают одну выбранную ориентацию. Однако в описанных примерах выбранная ориентация является произвольной, и возможны и другие ориентации (например, перевернутая, повернутая на 90 градусов и т.д.) в рамках объема настоящего описания.

Многослойная подложка 10 может включать в себя цепь 40 ДОС. Цепь 40 ДОС может быть образована на слое (или слоях) многослойной подложки 10. В некоторых примерах цепь 40 ДОС может быть образована на внутреннем слое многослойной подложки 10. В других примерах цепь 40 ДОС может быть образована на внешнем слое, таком как верхний слой или нижний слой. Как описано в настоящем документе, цепь 40 ДОС работает как схема сумматора и/или делителя, которая объединяет и/или делит синфазные сигналы. В некоторых примерах цепь 40 ДОС может представлять собой пассивную схему. Используемый в настоящем документе термин «пассивная схема» означает, что цепь 40 ДОС может включать в себя компоненты схемы (например, резистивные дорожки, конденсаторы и/или индукторы), которые не подают энергию от источника питания. Цепь 40 ДОС может находиться в электрическом соединении с кристаллом 14 ИС каждого модуля 8 антенного элемента.

Локальная система 4 может включать в себя контроллер 38, который может управлять режимом работы фазированной антенной решетки 2. В качестве одного примера контроллер 38 может быть реализован в виде микроконтроллера со встроенными командами. В другом примере контроллер 38 может быть реализован в виде вычислительного устройства с процессором (например, с одним или более ядрами процессора), который исполняет машинный код, хранящийся в энергонезависимой памяти. В некоторых примерах контроллер 38 может подавать управляющие сигналы через линии управления (не показаны) на кристаллы 18 ИС, причем такие управляющие сигналы приводят к тому, что кристаллы 18 ИС устанавливают уровень регулировки амплитуды и/или фазы сигнала, передаваемого между цепью 40 ДОС и фидерами 20 модулей 8 антенного элемента. Таким образом, контроллер 38 может управлять регулировкой сигнала, осуществляемой кристаллом 18 ИС. Дополнительно или альтернативно в некоторых примерах контроллер 38 может подавать на кристаллы 18 ИС управляющие сигналы, под воздействием которых фазированная антенная решетка 2 работает в режиме приема или в режиме передачи. Кроме того, с целью упрощения объяснения в примерах, описанных в настоящем документе, контроллер 38 также подает сигналы электропитания на кристаллы 18 ИС модулей 8 антенного элемента. Однако в других примерах другие источники могут обеспечивать питание кристаллов 14 ИС.

В некоторых примерах архитектура фазированной антенной решетки 2 может быть выполнена с возможностью работы исключительно в режиме приема или в режиме передачи. В других примерах, как описано в настоящем документе, архитектура фазированной антенной решетки 2 может быть выполнена с возможностью работы в полудуплексном режиме или дуплексном режиме с поляризацией, причем фазированная антенная решетка 2 переключается между режимом приема и режимом передачи. В других примерах архитектура фазированной антенной решетки 2 может быть выполнена с возможностью работы в режиме мультиплексирования с частотным разделением, так что фазированная антенная решетка 2 может работать одновременно в режиме приема и в режиме передачи.

В режиме приема электромагнитные (ЭМ) сигналы могут приниматься от удаленной системы 6 излучающими элементами 26 на каждом из множества модулей 8 антенного элемента или на некотором их подмножестве. Излучающие элементы 26 могут выводить принятые ЭМ-сигналы через воздушный зазор 30 и на соответствующий фидер 20. В соответствующем фидере 20 может происходить преобразование принятых ЭМ-сигналов в электрические сигналы и подача электрических сигналов на соответствующий кристалл 18 ИС соответствующего модуля 8 антенного элемента. Каждый соответствующий кристалл 18 ИС может включать в себя схему, с помощью которой может осуществляться регулировка полученных электрических сигналов для вывода сигнала элемента. В частности, каждый кристалл 14 ИС может осуществлять усиление, фильтрацию и/или фазовый сдвиг полученных электрических сигналов для формирования сигнала элемента.

Кроме того, в разных кристаллах 18 ИС могут обеспечиваться разные уровни и типы регулировки. Например, первый кристалл 18 ИС первого модуля 8 антенного элемента может усиливать принятый сигнал с первым коэффициентом усиления и/или вносить фазовый сдвиг в принятые электрические сигналы с помощью первого фазового сдвига. Кроме того, второй кристалл ИС 14 второго модуля 8 антенного элемента может усиливать принятые электрические сигналы со вторым коэффициентом усиления и/или вносить фазовый сдвиг в принятые электрические сигналы с помощью второго фазового сдвига. Таким образом, множество сигналов элементов, выводимых с помощью кристаллов 18 ИС, могут иметь специфические свойства для облегчения комбинирования цепью 40 ДОС.

Каждый из сигналов элементов, выводимых с помощью кристаллов 18 ИС, может быть подан на цепь 40 ДОС. В цепи 40 ДОС может осуществляться комбинирование сигналов элементов для формирования сигнала принимаемого луча. Сигнал принимаемого луча может подаваться на локальную систему 4 через соединительный порт, который может быть расположен на нижней поверхности 41 многослойной подложки 10 или в другом месте. Локальная система 4 может обрабатывать (например, демодулировать) сигнал принимаемого луча и использовать декодированные данные.

Цепь 40 ДОС может быть реализована с использованием каскадов схем 42 сумматора/делителя, показанных на фиг. 1 пунктирными линиями. В примере, показанном на фиг. 1, имеются три (3) таких каскада, но в других примерах может быть больше каскадов или меньше каскадов (всего лишь один (1) каскад) схем 42 сумматора/делителя. Каждая схема 42 сумматора/делителя может быть реализована в виде схемы сумматора/делителя мощности, такой как делитель мощности Уилкинсона, гибридный соединитель, направленный соединитель или любая другая схема, которая может комбинировать и/или разделять сигналы. Каждая схема 42 сумматора/делителя может комбинировать или разделять сигналы, проходящие через цепь 40 ДОС. Например, при использовании для приема сигналы, передаваемые между кристаллами 14 ИС и локальной системой 4, могут комбинироваться каждым каскадом схем 42 сумматора/делителя. Дополнительно или альтернативно при использовании для передачи сигналы, передаваемые от локальной системы 4 на кристаллы 14 ИС, могут быть разделены каждым каскадом схемы 42 сумматора/делителя цепи 40 ДОС. В некоторых примерах цепь 40 ДОС может комбинировать сигналы элементов синфазно или противофазно. Дополнительно или альтернативно, цепь 40 ДОС может комбинировать сигналы элементов равным образом или неравным образом. Как правило, архитектура цепи 40 ДОС может быть разработана для почти любой формы комбинирования и/или разделения сигналов.

В режиме передачи локальная система 4 может подавать сигнал передающего луча на цепь 40 ДОС, которая предназначена для передачи в удаленную систему 6. Цепь 40 ДОС разделяет сигнал передающего луча для формирования множества разделенных сигналов, которые называются сигналами элементов. Сигналы элементов могут подаваться на кристаллы 18 ИС модулей 8 антенного элемента. Каждый кристалл 18 ИС может осуществлять регулировку (например, осуществлять усиление, фильтрацию и/или фазовый сдвиг) принятого сигнала элемента и выводит скорректированный сигнал в соответствующий фидер 20. В режиме передачи каждый кристалл 18 ИС может быть выполнен с возможностью обеспечения уровня регулировки, отличного от регулировки в режиме приема, включая примеры, в которых фазированная антенная решетка 2 работает одновременно в режиме приема и в режиме передачи. Например, данный кристалл 18 ИС может обеспечивать отличающийся уровень усиления, отличающийся фазовый сдвиг и/или отличающуюся полосу пропускания в режиме передачи по сравнению с режимом приема.

Фидер 20 каждого модуля 8 антенного элемента может преобразовывать отрегулированный сигнал элемента, предоставляемый соответствующим кристаллом 14 ИС, в ЭМ-сигнал, подаваемый через воздушный зазор 30 в направлении соответствующего излучающего элемента 26. Каждый излучающий элемент 26 может выводить переданный ЭМ-сигнал в свободное пространство так, что передаваемый ЭМ-сигнал накладывается на передачи других модулей 8 антенного элемента с образованием луча сигнала передающего луча, который распространяется через свободное пространство к удаленной системе 6, как указано стрелкой 44. Удаленная система 6 может демодулировать принятый сигнал передающего луча и обрабатывать полученные в результате данные. Фазированная антенная решетка 2 может быть выполнена так, что передающие сигналы претерпевают конструктивную и деструктивную интерференцию с формированием луча сигнала передающего луча, имеющего диаграмму направленности с желаемыми свойствами (например, желаемое направление максимального усиления и/или поляризации). Кроме того, в некоторых примерах регулировкой (например, усилением и/или фазовым сдвигом) с помощью множества кристаллов 18 ИС каждого модуля 8 антенного элемента может управлять контроллер 38 для осуществления выведения луча сигнала передающего луча в желательном направлении. В примерах, в которых фазированная антенная решетка 2 выполнена с возможностью работы в режиме приема и режиме передачи, может быть установлена двунаправленная беспроводная связь между удаленной системой 6 и локальной системой 4. Альтернативно в примерах, в которых фазированная антенная решетка 2 выполнена с возможностью работы только в режиме приема или только в режиме передачи, может быть установлена однонаправленная беспроводная связь между удаленной системой 6 и локальной системой 4.

Посредством реализации фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, можно изготовить относительно простую недорогую антенную решетку. В частности, модули 8 антенного элемента могут быть изготовлены отдельно от многослойной подложки 10 и смонтированы на многослойной подложке 10. Более того, как подробно описано в настоящем документе, модули 8 антенного элемента могут быть изготовлены в виде решетки модулей антенного элемента, которые могут быть разделены и прикреплены к верхней поверхности 34 многослойной подложки 10.

Кроме того, модули 8 антенного элемента могут быть изготовлены с применением относительно простого и недорогого процесса. Например, антенные блоки 22 могут быть изготовлены способом литья под давлением или в процессе термоформования. В примере, где антенные блоки 22 могут быть изготовлены методом литья под давлением, пластмассовый держатель 24 антенны данного антенного блока 22 может быть изготовлен путем впрыска первого полимера (например, первого типа пластмассы) в форму для литья, которая может включать в себя полость, сформированную для излучающего элемента 26. Затем в полость пластмассового держателя 24 антенны может быть впрыснут второй полимер (например, второй тип пластмассы) для образования антенного блока 22. Кроме того, кристалл 18 ИС может быть прикреплен к нижней поверхности 14 диэлектрической подложки 12. Впоследствии антенный блок 22 может быть прикреплен к верхней поверхности диэлектрической подложки 12.

В дополнение, благодаря встраиванию кристаллов 18 ИС в модули 8 антенного элемента исчезает необходимость в кристаллах ИС в цепи 40 ДОС и/или нижней поверхности 41 многослойной подложки 10, тем самым снижая сложность цепи 40 ДОС. Например, включение кристаллов 18 ИС в модули 8 антенного элемента позволяет избежать усложнения печатной платы (ПП), обусловленного маршрутизацией принятого сигнала через многослойную подложку 10 к кристаллу ИС, установленному на противоположной (нижней) поверхности, а затем к цепи 40 ДОС для комбинирования. Более того, включение как фидера 20, так и излучающего элемента 26 повышает направленность и усиление фазированной антенной решетки 2.

На фиг. 2 показан вид в перспективе примера фазированной антенной решетки 50 с разноуровневой архитектурой для передачи и/или приема ЭМ-сигналов, таких как РЧ-сигналы. На фиг. 3 показан разнесенный чертеж фазированной антенной решетки 50. На фиг. 2 и 3 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы фазированной антенной решетки 50 относится к обеим фиг. 2 и 3. Фазированную антенную решетку 50, показанную на фиг. 2 и 3, можно использовать для реализации фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1.

В некоторых примерах фазированную антенную решетку 50 можно изготовить в виде модулей и собрать. В частности, фазированная антенная решетка 50 может включать в себя N модулей 52 антенного элемента (только некоторые из которых подробно отмечены на фиг. 1 и 2), смонтированных на многослойной подложке 54. Каждый модуль 52 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 56 с верхней поверхностью 58 и нижней поверхностью 60. Диэлектрическая подложка 56 может включать в себя один или более слоев и может быть реализована, например, в виде печатной платы или метаматериала WAIM.

Множество кристаллов 62 ИС, встроенных в фазированную антенную решетку 50, могут быть расположены на промежуточном слое фазированной антенной решетки 50. Кристалл 62 ИС из множества кристаллов 62 ИС может быть прикреплен к каждому из модулей 52 антенного элемента или смонтирован на этом модуле. В частности, кристалл 62 ИС может быть прикреплен к нижней поверхности 60 каждой диэлектрической подложки 56. Каждый кристалл 62 ИС может быть прикреплен к диэлектрической подложке 56 соответствующего модуля 52 антенного элемента с помощью пайки с использованием технологии перевернутого кристалла, проводного соединения, в частности технологии соединения с помощью термоэмиссионного катода или других технологий.

Кроме того, каждый модуль 52 антенного элемента может включать в себя фидер 64. В некоторых примерах фидер 64 может быть расположен на верхней поверхности 58 диэлектрической подложки 56. В других примерах фидер 64 может быть интегрирован с диэлектрической подложкой 56. В некоторых примерах встроенная фидерная линия (или множество фидерных линий), проходящая через диэлектрическую подложку 56, может соединять между собой фидер 64 и кристалл 62 ИС. В некоторых примерах фидер 64 может быть реализован в виде микрополоскового элемента, такого как щель, изготовленного на диэлектрической подложке 56 с помощью металлизации. Кроме того, в некоторых примерах фидер 64 может представлять собой множество микрополосковых элементов. Например, фидер 64 может представлять собой пару ортогонально расположенных щелей. В такой ситуации соответствующий кристалл 62 ИС может включать в себя множество канальных трактов (с множеством элементов схемы) для индивидуальной регулировки сигналов, подводимых с помощью каждого из соответствующего множества фидеров 64. Альтернативно в некоторых примерах фидер 64 может быть характерен для единичного излучающего элемента. В этой ситуации между кристаллами 62 ИС и фидерами 64 существует взаимно-однозначное соответствие.

Кроме того, каждый модуль 52 антенного элемента может содержать антенный блок 70, который прикреплен к верхней поверхности 58 диэлектрической подложки 56. Более конкретно, антенный блок 70 может включать в себя пластмассовый держатель 72 антенны. Пластмассовый держатель 72 антенны может включать в себя корпусную часть и ножки (например, три или более ножек), проходящие от корпусной части. Используемый в настоящем документе термин «пластмасса» относится к любому из множества органических синтетических или переработанных материалов, которые являются главным образом термопластичными или термореактивными полимерами с высокой молекулярной массой, из которых могут быть изготовлены предметы, пленки или волокна. Корпусная часть пластмассового держателя 72 антенны может включать в себя полость, имеющую излучающий элемент 74, расположенный в полости. Полость может представлять собой углубление или отверстие в пластмассовом держателе 72 антенны. Излучающий элемент 74 может быть реализован в виде полосковой антенны, такой как полосковая антенна круглой формы или полосковая антенна многоугольной формы (например, полосковая антенна прямоугольной формы или полосковая антенна шестиугольной формы).

В некоторых примерах излучающий элемент 74 может быть соединен с пассивным элементом 76, расположенным на нижней поверхности пластмассового держателя 72 антенны или интегрированным с этой поверхностью.

Ножки пластмассового держателя 72 антенны пространственно отделяют полость в корпусной части пластмассового держателя 72 антенны от верхней поверхности 58 диэлектрической подложки 56. Более конкретно, ножки пластмассового держателя 72 антенны образуют воздушный зазор 76 (или пустое пространство), отделяющий фидер 64 от излучающего элемента 74. Таким образом, фидер 64 и излучающий элемент 74 работают во взаимодействии с образованием антенного элемента.

Многослойная подложка 54 может быть реализована, например, в виде многослойной печатной платы (например, в виде нижней печатной платы). В некоторых примерах многослойная подложка 54 может включать в себя основной проводящий слой 80 (например, слой заземления), расположенный в нижней части (или самом нижнем слое) многослойной подложки 54. Основной проводящий слой 80 может включать в себя травления и/или дорожки, которые позволяют многослойной подложке 54 сообщаться с внешними компонентами, такими как локальная система с контроллером и/или источник питания. Нижний диэлектрический слой 82 лежит на основном проводящем слое 80. Цепь 84 ДОС может быть сформирована на слое многослойной подложки 54 (или на нескольких слоях). В некоторых примерах цепь 84 ДОС может быть сформирована на внутреннем слое многослойной подложки 54. В примере, в котором цепь 84 ДОС сформирована на внутреннем слое, цепь 84 ДОС может лежать на нижнем диэлектрическом слое 82. Более того, верхний диэлектрический слой 86 может лежать на цепи 84 ДОС. Таким образом, цепь 84 ДОС может быть расположена между нижним диэлектрическим слоем 82 и верхним диэлектрическим слоем 86, так что цепь 84 ДОС может быть электрически изолирована и защищена от электромагнитных помех (ЭМП). Верхний проводящий слой 90 может лежать на верхнем диэлектрическом слое 86. В других примерах цепь 84 ДОС может быть сформирована на верхнем диэлектрическом слое 86 многослойной подложки 54 или вблизи него. В такой ситуации рисунок цепи 84 ДОС может быть сформирован в верхнем проводящем слое 90.

Верхний проводящий слой 90 может включать в себя сформированные рисунки монтажных соединительных узлов (например, вытравливания и/или контактные площадки) для приема каждого из N модулей 52 антенного элемента. Кроме того, верхний проводящий слой 90 может включать в себя сформированные рисунки проводящих узлов со сквозными отверстиями для обеспечения прохождения сигналов между цепью 84 ДОС и кристаллами 62 ИС и/или диэлектрическими подложками 56 из N модулей 52 антенного элемента. N модулей 52 антенного элемента могут быть смонтированы на верхнем проводящем слое 90 на рисунке монтажного соединительного узла верхнего проводящего слоя 90. В некоторых примерах N модулей 52 антенного элемента могут быть размещены в упорядоченной решетке, такой как решетчатая структура фазированной антенной решетки 50. В некоторых примерах, как подробно описано в настоящем документе, каждый кристалл 62 ИС может быть смонтирован на верхнем проводящем слое 90 с помощью материала для электрического присоединения (например, припоя). В других примерах нижняя поверхность 60 каждой диэлектрической подложки 56 может быть смонтирована на верхнем проводящем слое 90 с помощью материала для электрического присоединения, а дорожки и/или сквозные отверстия в каждой диэлектрической подложке 56 могут связывать соответствующий кристалл 62 ИС с контактной площадкой на верхнем проводящем слое 90.

Многослойная подложка 54 может включать в себя сквозные отверстия, проходящие насквозь, для соединения компонентов в разных слоях многослойной подложки 54. Например, если цепь 84 ДОС может быть сформирована на внутреннем слое многослойной подложки 54, многослойная подложка 54 может включать в себя сквозные отверстия для электрического соединения цепи 84 ДОС с модулями 52 антенного элемента. Такие сквозные отверстия могут быть соединены с цепью 84 ДОС через сигнальные интерфейсы для соединения модулей 52 антенного элемента с цепью 84 ДОС.

В некоторых примерах цепь 84 ДОС может представлять собой пассивную схему. Цепь 84 ДОС может быть выполнена с возможностью разделения/комбинирования сигналов, которые могут передаваться между N модулями 52 антенного элемента и внешним компонентом локальной системы.

Кроме того, каждый кристалл ИС 62 каждого модуля антенного элемента 52 может включать в себя компоненты цепи для регулировки сигнала, передаваемого между фидером 64 и цепью 84 ДОС. В частности, каждый модуль 52 антенного элемента может осуществлять фильтрацию, усиление и/или фазовый сдвиг сигнала, передаваемого между фидером 64 и цепью 84 ДОС. Более того, в некоторых примерах каждый кристалл 62 ИС может быть настроен на соответствующий конкретный фидер 64. Таким образом, первый кристалл 62 ИС может быть выполнен с возможностью применения к сигналу другого коэффициента усиления и/или фазового сдвига по сравнению со вторым кристаллом 62 ИС. Дополнительно или альтернативно параметры регулировки (например, полоса пропускания, коэффициент усиления и/или фазовый сдвиг) каждого кристалла 62 ИС могут быть заданы контроллером, работающим в локальной системе.

Как объяснено в отношении фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, в одном примере фазированная антенная решетка 50 может работать в режиме передачи. Дополнительно или альтернативно фазированная антенная решетка 50 может работать в режиме приема. В некоторых примерах фазированная антенная решетка 50 может быть выполнена с возможностью работы исключительно в режиме приема или в режиме передачи. В других примерах фазированная антенная решетка 50 может работать в полудуплексном режиме или режиме поляризации, переключаясь между режимом приема и режимом передачи. В других примерах фазированная антенная решетка 50 может работать в дуплексном режиме с частотным разделением, причем фазированная антенная решетка 50 может работать одновременно в режиме передачи и в режиме приема.

Посредством реализации фазированной антенной решетки 50 можно получить относительно простую недорогую антенную решетку. В частности, разноуровневая архитектура фазированной антенной решетки 50 снижает количество слоев, необходимых для реализации многослойной подложки 54. Разноуровневая архитектура фазированной антенной решетки 50 позволяет обеспечить относительно низкую сложность каждой диэлектрической подложки 56 и многослойной подложки 54 (например, можно избежать глухих переходных отверстий), и, таким образом, стоимость всей фазированной антенной решетки 50 может быть более низкой по сравнению с использованием одной печатной платы. Кроме того, при интеграции кристаллов 62 ИС с модулем 52 антенного элемента кристаллы 62 ИС располагаются в относительной близости от фидеров 64. Соответственно, можно уменьшить длину сквозных отверстий между кристаллами 62 ИС и фидерами 64.

Кроме того, за счет уменьшения сложности многослойной подложки 54 для изготовления модулей 52 антенного элемента можно использовать простые и недорогие технологии. В частности, каждый из модулей 52 антенного элемента может быть изготовлен с использованием стандартной технологии обработки и корпусирования, такой как литье под давлением, термоформование и пайка с использованием технологии перевернутого кристалла.

Кроме того, за счет размещения кристаллов 62 ИС отдельно от многослойной подложки 54 можно сократить число сквозных отверстий, необходимое для реализации фазированной антенной решетки 50 так, что плотность сквозных отверстий в многослойной подложке 54 может быть снижена. Соответственно, это снижает и/или устраняет необходимость в высверливания в обратном направлении сквозных отверстий с использованием (относительно сложных и дорогих) технологий сверления с контролируемой глубиной. Более того, как указано выше, каждый модуль 52 антенного элемента может быть смонтирован на рисунке проводящих узлов, сформированном на верхнем проводящем слое 90 многослойной подложки 54. Рисунок верхнего проводящего слоя 90 определяет местоположения N модулей 52 антенного элемента. Соответственно, N модулей 52 антенного элемента могут быть изготовлены в другое время и/или в другом месте изготовления, чем многослойная подложка 54.

Более того, при размещении модулей 52 антенного элемента на верхнем проводящем слое 90 многослойной подложки 54 каждый из модулей 52 антенного элемента может быть отделен свободным пространством (например, воздушным или пустым пространством), что позволяет избежать непрерывности диэлектрического материала между фидерами 64. Таким образом, нежелательное распространение поверхностных волн сигналов подавляется/сокращается (уменьшается и/или устраняется), тем самым повышая производительность (отношение сигнал/шум) фазированной антенной решетки 50. Например, можно подавлять/сокращать поверхностные волны, которые в ином случае распространяются параллельно непрерывной поверхности диэлектрического материала. В частности, рисунок верхнего проводящего слоя 90 обеспечивает разделение каждого кристалла 62 ИС свободным пространством. Эти зазоры свободного пространства внедряют разрывы показателя преломления в верхнем проводящем слое 90 между кристаллами 62 ИС. Эти разрывы показателей преломления снижают распространение поверхностных волн по верхнему проводящему слою 90.

На фиг. 4 представлена часть иллюстративной фазированной антенной решетки 100 с иллюстративной архитектурой для монтажа множества модулей 102 антенного элемента на многослойной подложке 104. Фазированная антенная решетка 100 может быть использована для реализации фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3. Каждый модуль 102 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 106 с фидером 108, расположенным на верхней поверхности 110 диэлектрической подложки 106 или интегрированным с этой поверхностью. Каждый фидер 108 может быть реализован, например, в виде щели или пары расположенных ортогонально щелей.

Например, кристалл 112 ИС может быть прикреплен к (смонтирован на) нижней поверхности 114 диэлектрической подложки 106. В других примерах кристалл 112 ИС может быть прикреплен к другой поверхности диэлектрической подложки 106. Каждый кристалл 112 ИС также может быть прикреплен к верхней поверхности 116 (например, электропроводному слою) многослойной подложки 104. Каждый кристалл 112 ИС может быть прикреплен к верхней поверхности 116 многослойной подложки 104 посредством материала 113 для электрического соединения (например, шариковыми выводами из припоя). Многослойная подложка 104 может включать в себя такие схемы, как цепь ДОС. Кроме того, многослойная подложка 104 может быть соединена с цепями питания и/или контроллерами, которые могут подавать сигналы на кристаллы 112 ИС. В некоторых примерах каждый кристалл ИС 112 может включать в себя верхний интерфейс кристалла ИС, обозначенный 118, который может обеспечивать сигнальный интерфейс между диэлектрической подложкой 106 и кристаллом 112 ИС. Кроме того, каждый кристалл 112 ИС может включать в себя нижний интерфейс 120 ИС, который может обеспечивать сигнальный интерфейс между кристаллом 112 ИС и многослойной подложкой 104.

Кристаллы 112 ИС могут включать в себя одно или более сквозных отверстий через кристалл (например, сквозные отверстия через кремний (TSV)), которые полностью проходят через кристаллы 112 ИС для обеспечения проводящих узлов в обоих интерфейсах 118, 120. В некоторых примерах нижний интерфейс кристалла 120 ИС может быть соединен со схемами в многослойной подложке 104 (такими как цепь ДОС) через сквозные отверстия. Например, паяное соединение между контактными площадками на верхней поверхности 116 многослойной подложки 104 и каждым кристаллом 112 ИС может обеспечивать прямое электрическое соединение. Таким образом, каждый кристалл 112 ИС может быть непосредственно соединен с многослойной подложкой 104. В процессе эксплуатации каждый кристалл 112 ИС стоит на пути передачи сигналов между соответствующим фидером 108 и многослойной подложкой (включая схему ДОС) 104. В частности, сигналы, передаваемые между каждым кристаллом 112 ИС и многослойной подложкой 104, могут проходить через нижний интерфейс 120 ИС. Кроме того, сигналы, передаваемые между кристаллом 112 ИС и фидером 108, могут проходить через верхний интерфейс кристалла 118 ИС. Каждый кристалл 112 ИС может осуществлять регулировку (например, осуществлять усиление, фильтрацию и/или фазовый сдвиг) сигналов, передаваемых между многослойной подложкой 104 и диэлектрической подложкой 106.

Более того, каждый модуль 102 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 130. Каждый антенный блок 130 может содержать пластмассовый держатель 132 антенны и излучающий элемент 134. Пластмассовый держатель 132 антенны может включать в себя один или более элементов, таких как ножки 136 и корпусная часть 138. Излучающий элемент 134 может быть расположен в полости, образованной в корпусной части 138 пластмассового держателя 132 антенны. В некоторых примерах излучающий элемент 134 может представлять собой один антенный элемент, такой как полосковая антенна. В других примерах излучающий элемент 134, как показано, может быть реализован со множеством излучающих элементов, таких как пара полосковых антенн, расположенных на противоположных сторонах корпусной части 138 пластмассового держателя 132 антенны.

Ножки 136 пластмассового держателя 132 антенны отделяют верхнюю поверхность 110 диэлектрической подложки 106 от полости, в которой находится излучающий элемент 134. Более того, в некоторых примерах ножки 136 (или другие элементы) могут отсутствовать, так что корпусная часть 138 пластмассового держателя антенны контактирует с верхней поверхностью 110 диэлектрической подложки. Ножки 136, если они имеются в наличии, могут иметь длину, например, от приблизительно 0,25 миллиметров (мм) до приблизительно 2 мм. Однако в других примерах ножки 136 могут быть длиннее или короче этого диапазона величин. Таким образом, ножки 136 образуют воздушный зазор 140 (или пустоту) между фидером 108 и излучающим элементом 134. Таким образом, фидер 108 и излучающий элемент 134 могут работать во взаимодействии в качестве составляющих компонентов антенного элемента. В частности, сигналы, подводимые с помощью фидера 108, могут быть выведены излучающим элементом 134. Например, в режиме приема ЭМ-сигналы, полученные от внешнего источника, могут быть выведены излучающим элементом 134 на фидер 108 и преобразованы в электрические сигналы фидером 108 для связи с кристаллом 112 ИС. И наоборот, в режиме передачи сигналы, подаваемые от кристалла 112 ИС на фидер 108, могут преобразовываться в ЭМ-сигналы фидером 108 и распространяться в свободное пространство с помощью излучающего элемента 134.

Благодаря использованию архитектуры, показанной для фазированной антенной решетки 100 на фиг. 4, можно обеспечить прямое электрическое соединение между многослойной подложкой 104 и кристаллом 112 ИС. Таким образом, кристаллы 112 ИС модулей 102 антенного элемента могут быть непосредственно соединены со сквозными отверстиями и/или дорожками, соединенными с цепью ДОС и/или системами питания и управления многослойной подложки 104. Архитектура фазированной антенной решетки 100, показанной на фиг. 4, сокращает потери благодаря расположению каждого кристалла 112 ИС в относительной близости к фидеру 158 и излучающему элементу 172. Кроме того, в некоторых примерах такие потери могут быть дополнительно сокращены за счет обеспечения прямого электрического соединения между многослойной подложкой 104 и кристаллом 112 ИС.

На фиг. 5 представлена часть иллюстративной фазированной антенной решетки 150 с иллюстративной архитектурой для установки множества модулей 152 антенного элемента на многослойной подложке 154. Фазированная антенная решетка 150 может быть использована для реализации фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3. Каждый модуль 152 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 156 с фидером 158, расположенным на верхней поверхности 159 диэлектрической подложки 156 или интегрированным с этой поверхностью. Каждый фидер 158 может быть реализован, например, в виде щели или пары расположенных ортогонально щелей.

В некоторых примерах кристалл 160 ИС может быть смонтирован на нижней поверхности 162 диэлектрической подложки 156. В других примерах кристалл 160 ИС может быть прикреплен к другой поверхности диэлектрической подложки 156. Каждая диэлектрическая подложка 156 может быть смонтирована на верхней поверхности 164 (например, электропроводящий слой) многослойной подложки 154 с помощью электропроводящего соединительного материала 166, такого как шариковые или стержневые выводы из припоя. Каждый кристалл 160 ИС может находиться на расстоянии от верхней поверхности 164 многослойной подложки 154. Иными словами, зазор свободного пространства (например, воздушного или пустого пространства) может отделять поверхность каждого кристалла 160 ИС от верхней поверхности 164 многослойной подложки 154. Кроме того, количество электропроводящего соединительного материала 166 (шариковый вывод из припоя) может обеспечивать необходимое расстояние (например, размер зазора свободного пространства) между кристаллами 160 ИС и многослойной подложкой 154. В некоторых примерах каждый кристалл 160 ИС может быть окружен соответствующей диэлектрической подложкой 156. В такой ситуации электрическое соединение, образованное электропроводящим соединительным материалом 166, может быть образовано вблизи периферии соответствующей диэлектрической подложки 156.

Многослойная подложка 154 может включать в себя такие схемы, как цепь ДОС. Кроме того, многослойная подложка 154 может быть соединена с цепями питания и/или контроллерами, которые могут подавать сигналы на кристаллы 160 ИС. В процессе эксплуатации каждый кристалл 160 ИС может осуществлять регулировку (например, осуществлять усиление, фильтрацию и/или фазовый сдвиг) сигналов, передаваемых между многослойной подложкой 154 и фидером 158.

В некоторых примерах каждый кристалл 160 ИС может включать в себя интерфейс 168 кристалла ИС, который может обеспечивать проводящий интерфейс между диэлектрической подложкой 156 и кристаллом 160 ИС. В некоторых примерах каждый кристалл 160 ИС может быть перевернут и прикреплен к нижней поверхности 162 диэлектрической подложки 156. Эта архитектура сокращает потери благодаря расположению кристалла 160 ИС в относительной близости к фидеру 158. Кроме того, диэлектрическая подложка 156 может включать в себя сквозные отверстия и/или дорожки, которые обеспечивают электрический путь между многослойной подложкой 154 и кристаллом 160 ИС. Таким образом, сигналы, передаваемые от многослойной подложки 154 на кристалл 160 ИС, могут направляться через диэлектрическую подложку 156. В частности, сигналы, передаваемые между многослойной подложкой 154 и кристаллом 160 ИС, могут проходить через электропроводящий соединительный материал 166, через сквозные отверстия и/или дорожки диэлектрической подложки 156 и через интерфейс 168 кристалла ИС. Кроме того, сигналы, передаваемые между кристаллом 160 ИС и фидером 158, могут проходить через интерфейс 168 кристалла ИС и через диэлектрическую подложку 156.

Антенный блок 170 может быть прикреплен к верхней поверхности 159 диэлектрической подложки 156. Антенный блок 170 может быть реализован с антенным блоком 130, показанным на фиг. 4. Таким образом, антенный блок 170 может содержать излучающий элемент 172, расположенный внутри полости пластмассового держателя 174 антенны. Излучающий элемент 172 может быть отделен от фидера 158 воздушным зазором или пустым пространством 176, образованным пластмассовым держателем 174 антенны. Таким образом, фидер 158 и излучающий элемент 172 могут работать во взаимодействии в качестве составляющих компонентов антенного элемента. В частности, сигналы, подводимые с помощью фидера 158, могут быть выведены излучающим элементом 172.

Благодаря использованию архитектуры, показанной для фазированной антенной решетки 150 на фиг. 5, можно обеспечить электрический путь между многослойной подложкой 154 и кристаллом 160 ИС с помощью единичного интерфейса 168 ИС на одной стороне кристалла 160 ИС. Благодаря использованию архитектуры, показанной для фазированной антенной решетки 150 на фиг. 5, кристалл 160 ИС каждого модуля 102 антенного элемента может быть опосредованно соединен со сквозными отверстиями и/или дорожками, соединенными с цепью ДОС и/или системами питания и управления многослойной подложки 154.

На фиг. 6 представлен вид сбоку в поперечном сечении диэлектрической подложки 200, такой как диэлектрическая подложка 106, изображенная на фиг. 4 и 5. Диэлектрическую подложку 200 можно использовать в модуле антенного элемента, таком как модуль 152 антенного элемента фазированной антенной решетки 150, показанной на фиг. 5. Диэлектрическая подложка 200 включает в себя множество лежащих друг на друге слоев. Нижний слой диэлектрической подложки 200 может быть реализован в виде слоя кристалла 201 ИС. Диэлектрическая подложка 200 может включать в себя внутренние слои, такие как сквозной слой 250 и сигнальный слой 280. Диэлектрическая подложка 200 может дополнительно включать в себя верхний слой, реализованный в виде фидерного слоя 300. Список слоев, показанный на фиг. 6, не является исчерпывающим. Например, некоторые слои, такие как изолирующий (диэлектрический) слой и/или слой заземления, не показаны в целях упрощения объяснения.

На фиг. 7 показан вид сверху слоя кристалла 201 ИС, показанного на фиг. 1 модуля антенного элемента, такого как модуль 152 антенного элемента фазированной антенной решетки 150, показанной на фиг. 5. Слой 201 кристалла ИС может представлять собой нижнюю поверхность диэлектрической подложки 200. Описанный пример может включать в себя различные группы электропроводящего соединительного материала 202 (например, шариковые выводы, стержневые выводы из припоя и т.п.) между нижней поверхностью диэлектрической подложки 200 и многослойной подложкой (не показана на фиг. 6; см. фиг. 5 номер позиции 154).

Электропроводящий соединительный материал 202 может быть расположен в виде матрицы шариковых выводов (BGA). В частности, в показанном примере электропроводящий соединительный материал 202b расположен вдоль периферии нижней поверхности диэлектрической подложки 200. Электропроводящий соединительный материал 206b может обеспечивать необходимое расстояние между кристаллом 208 ИС и многослойной подложкой, как описано выше в отношении фиг. 5. Часть электропроводящего соединительного материала 206b или весь этот материал может быть заземлен для обеспечения защиты кристалла 208 ИС от внешних электромагнитных источников. В другом примере один или более электропроводящих соединительных материалов 206b могут быть соединены с источником питания (или множеством источников питания), который используется для обеспечения питания кристалла 208 ИС через одну или более электропроводящих дорожек (не показаны), соединенных с соответствующим портом кристалла 208 ИС. В качестве еще одного примера один или более электропроводящих соединительных материалов 202b могут быть соединены с линией управления в многослойной подложке для подачи управляющих сигналов на кристалл 208 ИС через проводящую дорожку (не показана), соединенную с соответствующим портом кристалла ИС. Хотя в показанном примере электропроводящий соединительный материал 202b показан расположенным вдоль периферии, в других примерах электропроводящий соединительный материал 202b может быть расположен другим образом.

В показанном примере электрический путь для передачи сигналов между многослойной подложкой и портом (например, площадкой, выводом и т.д.) кристалла 208 ИС обеспечивается электропроводящим соединительным материалом 202а, электропроводящей дорожкой 210 и электропроводящим соединительным материалом (например, припоем и т.д.) 212а. Таким образом, электропроводящий соединительный материал 202а проходит между верхней поверхностью многослойной подложки и проводящей дорожкой 210 (например, рисунок, сформированный из металлического материала) на нижней поверхности диэлектрической подложки 200. Электропроводящая дорожка 210 проходит между электропроводящим соединительным материалом 202а и электропроводящим соединительным материалом 212а, прикрепленным к порту кристалла 208 ИС. В альтернативном варианте электрический путь может быть создан другим способом.

В показанном примере электрический путь для передачи сигналов между одним или более портами кристалла 208 ИС и фидером (не показан) обеспечивается электропроводящим соединительным материалом (например, припоем), который проходит между нижней поверхностью диэлектрической подложки 2200 и верхней поверхностью кристалла 208 ИС. В показанном примере фидер может быть реализован в виде ортогонально расположенных щелей, имеющих два порта, и, таким образом, первый сигнал (например, соответствующий горизонтальной поляризации) передается между первым портом кристалла 208 ИС и первым портом 216 фидера через электропроводящий соединительный материал 214b-1, а второй сигнал (например, соответствующий вертикальной поляризации) передается между вторым портом кристалла 208 ИС и вторым портом 218 фидера через электропроводящий соединительный материал 214b-2. В альтернативном варианте электрический путь между кристаллом ИС и фидером может быть создан другим способом.

В показанном примере дополнительный электропроводящий соединительный материал расположен вдоль периферии кристалла 208 ИС для обеспечения дополнительных электрических путей между другими портами на кристалле 208 ИС и многослойной подложкой так, чтобы обеспечить заземление, соединение с источником питания постоянного тока и т.д. через электропроводящий соединительный материал 202b и проводящие дорожки (не показаны), как указано выше.

На фиг. 8A представлен вид сверху примера сквозного слоя 250 (внутреннего слоя) диэлектрической подложки 200, показанной на фиг. 6, который может включать в себя первое сквозное отверстие 252 и второе сквозное отверстие 254, которые могут быть соединены с первым портом 216 и вторым портом 218, соответственно показанными на фиг. 7, кристалла 201 ИС диэлектрической подложки 200. Сквозной слой 250 может лежать на слое кристалла 201 ИС, изображенном на фиг. 7. Каждое из первого сквозного отверстия 252 и второго сквозного отверстия 254 может быть окружено экранирующей областью 256, образованной из электронепроводящего материала.

На фиг. 8B представлен пример сигнального слоя 280 (другого внутреннего слоя) диэлектрической подложки 200, изображенной на фиг. 6, который может лежать на сквозном слое 250, изображенном на фиг. 8A, и слое кристалла 201 ИС, изображенном на фиг. 7. Сигнальный слой 280 может включать в себя протравленную область 282. Сигнальный слой 280 включает в себя оконечное устройство первого сквозного отверстия 284 и оконечное устройство второго сквозного отверстия 286. Оконечное устройство первого сквозного отверстия 284 может быть соединено с первым сквозным отверстием 252, изображенным на фиг. 8A, и первым портом 216, изображенным на фиг. 7. Оконечное устройство второго сквозного отверстия 286 может быть соединено со вторым сквозным отверстием 254, изображенным на фиг. 7, и вторым портом 218, изображенным на фиг. 7. Кроме того, оконечное устройство первого сквозного отверстия 284 и оконечное устройство второго сквозного отверстия 286 могут быть частично окружены экранирующей областью 288, выполненной из электронепроводящего материала.

Протравленная область 282 может быть выполнена из электронепроводящего материала. Кроме того, протравленная область 282 может включать в себя первую микрополосковую линию 290 и вторую микрополосковую линию 292, каждая из которых может быть изготовлена из электропроводящего материала (например, металла). Первая микрополосковая линия 290 и вторая микрополосковая линия 292 могут иметь такую форму, чтобы лежать под соответствующей щелью.

На фиг. 9 представлен пример вида сверху фидерного слоя 300 диэлектрической подложки 200, изображенной на фиг. 6, который может лежать на сигнальном слое 280, изображенном на фиг. 8B, сквозном слое 250, изображенном на фиг. 8A, и кристалле 201 ИС, показанном на фиг. 7. Фидерный слой 300 может быть расположен на верхней поверхности диэлектрической подложки 200 или может быть интегрирован с ней. Фидерный слой 300 может лежать на сигнальном слое 280, сквозном слое 250, показанном на фиг. 8A, и кристалле 201 ИС, показанном на фиг. 7. Фидерный слой 300 может содержать первую щель 302 и вторую щель 304, каждая из которых может быть изготовлена из электропроводящего материала (например, металла). Каждая из первой щели 302 и второй щели 304 может быть реализована в виде компонента фидера для антенного элемента. Соответственно, первая щель 302 и вторая щель 304 могут быть расположены ортогонально друг к другу. Кроме того, хотя на фиг. 9 показаны две (2) щели, в других примерах может быть большее или меньшее количество щелей.

На фиг. 10–19 изображены примеры антенных блоков. Более того, на фиг. 10–19 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Более того, с целью упрощения объяснения некоторые ссылочные номера не включены и/или не введены повторно в каждой фигуре.

На фиг. 10 показан вид в перспективе примера антенного блока 400, а на фиг. 11 показан вид сбоку антенного блока 400. На фиг. 10 и 11 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы антенного блока 400 относится к обоим фиг. 10 и 11. Антенный блок 400 можно использовать для реализации антенного блока 22, показанного на фиг. 1, антенного блока 70, показанного на фиг. 2, и/или антенного блока 130, показанного на фиг. 3.

Антенный блок 400 может быть сформирован путем литья под давлением или горячего формования (также называемого термоформованием). Антенный блок 400 может содержать пластмассовый держатель 402 антенны. Пластмассовый держатель 402 антенны может включать в себя корпусную часть 404 и множество ножек 406, проходящих от корпусной части 404. В настоящем примере корпусная часть 404 может иметь прямоугольную форму основания. Однако в других примерах возможны и другие формы основания. Более конкретно, корпусная часть 404 может иметь стандартную геометрическую форму основания (например, треугольную, прямоугольную, шестиугольную и т.д.).

Ножки 406 могут быть расположены в каждой вершине (например, угле) пластмассового держателя 402 антенны. Ножки 406 могут иметь длину от приблизительно 0,25 мм до приблизительно 2 мм. Каждая ножка может включать в себя, по меньшей мере, один угол 410 конуса, который проходит от корпусной части под углом конуса, который является тупым углом. В некоторых примерах угол 410 конуса может представлять собой угол, который составляет менее 90 градусов. Угол 410 конуса может облегчать применение технологий литья под давлением или горячего формования, используемых для изготовления антенного блока 400.

Корпусная часть 404 может включать в себя полость 412, которой придана форма для излучающего элемента 414. Таким образом, полость 412 может быть выполнена в виде выемки в верхней поверхности корпусной части 404. В некоторых примерах краевая поверхность 418 полость 412 может быть выполнена с углом конуса (т.е. углом менее 90 градусов) относительно верхней поверхности 416 корпусной части 404. Излучающий элемент 414 может быть реализован в виде полосковой антенны. В настоящем документе термин «полосковая антенна» относится к низкопрофильной антенне, которая установлена на плоской (или почти плоской) поверхности. Полосковая антенна включает в себя плоский лист или пластину материала, смонтированную на большой плоской (или практически плоской) поверхности. Излучающий элемент 414 может быть расположен в полости 412. Таким образом, полость 412 может иметь такую форму, чтобы охватывать излучающий элемент 414 с образованием поверхности, лежащей в одной плоскости с верхней поверхностью 416. В других примерах излучающий элемент 414 может проходить за пределы верхней поверхности 416 корпусной части 404. В других примерах излучающий элемент 414 может проходить на высоту ниже верхней поверхности 416 корпусной части 404.

В некоторых примерах излучающий элемент 414 может быть сформирован или установлен в полости 412 с помощью процесса электролитического осаждения или литья со вставкой. Излучающий элемент 414 может быть выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями, такого как пластмасса. Однако пластмасса, используемая для изготовления пластмассового держателя 402 антенны, представляет собой пластмассу, отличную от пластмассы, используемой для изготовления излучающего элемента 414.

Как отмечалось, антенный блок 400 может быть выполнен с возможностью прикрепления к верхней поверхности диэлектрика (например, фидерного слоя 300, показанного на фиг. 9), который может включать в себя фидер (например, первую щель 302 и вторую щель 304, показанные на фиг. 9). Соответственно, пластмассовый держатель 402 антенны может быть выполнен так, что ножки 406 отделяют излучающий элемент 414 от фидера, таким образом формируя воздушный зазор или пустое пространство между излучающим элементом 414 и фидером. В процессе эксплуатации излучающий элемент 414 выводит ЭМ-волны между свободным пространством и фидером.

На фиг. 12 показан вид в перспективе примера антенного блока 500, а на фиг. 13 показан вид сбоку антенного блока 500. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы антенного блока 500 относится к обоим фиг. 12 и 13.

Антенный блок 500 аналогичен антенному блоку 400, показанному на фиг. 10–11. Более того, антенный блок 500 может включать в себя первую полость 502, имеющую форму для излучающего элемента 504, и вторую полость 506, имеющую форму для пассивного элемента 508 антенного элемента. Первая полость 502 может быть образована на верхней поверхности 416 корпусной части 404 пластмассового держателя 402 антенны. Вторая полость 506 может быть образована на нижней поверхности 510 корпусной части 404 пластмассового держателя 402 антенны. В некоторых примерах, как показано, пустое пространство или воздушный зазор 512 отделяет первую полость 502 от второй полости 506. В других примерах пустое пространство или воздушный зазор 512 могут отсутствовать, так что твердый материал (например, пластмасса) корпусной части 404 находится между первой полостью 502 и второй полостью 506.

Пустое пространство или воздушный зазор 512 может иметь меньший диаметр, чем первая полость 502 и вторая полость 506. В примерах, в которых предусмотрено свободное пространство или воздушный зазор 512, излучающий элемент 504 может быть вставлен в форму, выполненную с возможностью образования пластмассового кольца по периметру излучающего элемента 504. В такой ситуации пластмассовое кольцо может проходить по краям излучающего элемента 504. Более того, пассивный элемент 508 может быть выполнен аналогично излучающему элементу 504. После формирования излучающего элемента 504 и пассивного элемента 508 пластмассовый держатель антенны 402 может быть сформирован с первой полостью 502, второй полостью 506 и пустым пространством или воздушным зазором 512 между первой полостью 502 и второй полостью 506. Сочетание первой полости 502, второй полости 506 и пустого пространства или воздушного зазора 512 можно называть комбинированной полостью 509. Соответственно, середина комбинированной полости 509, соответствующая пустому пространству или воздушному зазору 512, может быть уже ширины вставки формованного излучающего элемента 504 и пассивного элемента 508. Кроме того, комбинированная полость 509 может быть шире там, где расположены излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508, а именно участок первой полости 502 и второй полости 506. Соответственно, при формировании пластмассового держателя 402 антенны с комбинированной полостью 509 излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508 могут быть размещены в более широкой области комбинированной полости 509, а именно первой полости 502 и второй полости 506 соответственно (например, в более широких частях комбинированной полости 509). Таким образом, пластмассовые кольца излучающего элемента 504 и пассивного элемента 508 могут опираться на пластмассовый держатель 402 антенны и поддерживаться им.

Первая полость 502 может лежать на второй полости 506. Излучающий элемент 504 может быть расположен в первой полости 502, а пассивный элемент 508 может быть расположен во второй полости 506.

Излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508 могут быть реализованы в виде полосковых антенн. Кроме того, хотя излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508 показаны как имеющие круговую (например, круглую) форму, в других примерах излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508 могут иметь многоугольную (например, прямоугольную) форму. Соответственно, излучающий элемент 504 может лежать на пассивном элементе 508. Включение пассивного элемента 508 повышает направленность электромагнитных волн, передаваемых между фидером и свободным пространством.

На фиг. 14 показан вид в перспективе примера антенного блока 550, а на фиг. 15 показан вид сбоку антенного блока 550. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы антенного блока 550 относится к обоим фиг. 14 и 15.

Антенный блок 550 аналогичен антенному блоку 400, показанному на фиг. 10–11, и антенному блоку 500, показанному на фиг. 11–12. Более того, антенный блок 550 может включать в себя первый набор полостей 552 для набора излучающих элементов 554 четырех разных антенных элементов 554. Антенный блок 550 может включать в себя второй набор полостей 556 для набора излучающих элементов 558 четырех разных антенных элементов 554.

Каждая полость 552 в первом наборе полостей 552 может быть образована верхней поверхностью 416 корпусной части 404 или интегрирована с этой поверхностью. Кроме того, каждая полость 556 во втором наборе полостей 556 может быть образована верхней поверхностью 510 корпусной части 404 или интегрирована с этой поверхностью. Кроме того, каждая полость 552 в первой группе полостей 552 может лежать на соответствующей полости 556 во втором наборе полостей 556. Соответственно, каждый излучающий элемент 554 в наборе излучающих элементов 554 может лежать на соответствующем пассивном элементе 558 во втором наборе пассивных элементов 558.

Каждый излучающий элемент 554 в наборе излучающих элементов 554 и каждый пассивный элемент 558 в наборе пассивных элементов 558 могут быть реализованы в виде полосковых антенн. Кроме того, хотя каждый излучающий элемент 554 в наборе излучающих элементов 554 и каждый пассивный элемент 558 в наборе пассивных элементов 558 показаны как имеющие круговую (например, круглую) форму, в других примерах излучающий элемент 504 и пассивный элемент 508 могут иметь многоугольную (например, прямоугольную) форму. Каждый излучающий элемент 554 в наборе излучающих элементов 554 и каждый излучающий элемент 554 в наборе пассивных элементов 558 могут быть расположены внутри решетчатой структуры фазированной антенной решетки. В настоящем примере имеется 4 (четыре) излучающих элемента 554 в наборе излучающих элементов 554 и 4 (четыре) пассивных элемента 558 в наборе пассивных элементов 558. Однако в других примерах может быть большее или меньшее количество излучающих элементов 554 в наборе излучающих элементов 554 и пассивных элементов 558 в наборе пассивных элементов 558.

Кроме того, верхняя поверхность 416 корпусной части 404 может включать в себя первый углубленный канал 570 и второй углубленный канал 572, который проходит через корпусную часть 404 пластмассового держателя 402 антенны. Каждый из первого углубленного канала 570 и второго углубленного канала 572 может быть выполнен в виде канавки (например, такой как квадратная канавка), проходящей от одного края корпусной части 404 пластмассового держателя 402 антенны до противоположного края. Первый углубленный канал 570 и второй углубленный канал 572 могут пересекаться вблизи середины 574 корпусной части 404. Таким образом, каждый излучающий элемент 554 в первом наборе излучающих элементов 554 может быть отделен от другого первым углубленным каналом 570 или вторым углубленным каналом 572.

Каждый излучающий элемент 554 может быть сгруппирован с нижележащим пассивным элементом 558 внутри конкретного антенного элемента. Таким образом, в показанном примере антенный блок 400 включает в себя компоненты для четырех (4) антенных элементов, а именно первый антенный элемент 580, второй антенный элемент 582, третий антенный элемент 584 и четвертый антенный элемент 586. Как описано в настоящем документе, антенный блок 550 может быть установлен на диэлектрической подложке (единичного) сформированного модуля антенного элемента, включающего в себя пластмассовый держатель 402, выполненный из материала с непрерывной структурой (например, полимера). В такой ситуации полученный модуль антенного элемента может содержать четыре (4) антенных элемента, разделенных первым углубленным каналом 570 и вторым углубленным каналом 572.

В процессе эксплуатации ЭМ-волны, выводимые излучающими элементами 554 набора излучающих элементов 554, могут вызывать распространение поверхностных волн по верхней поверхности 416 корпусной части 404. Первый углубленный канал 570 и второй углубленный канал 572 обеспечивают разрыв показателя преломления пластмассового держателя 402 антенны, что прерывает и/или блокирует распространение таких поверхностных волн.

На фиг. 16 показан вид в перспективе примера антенного блока 700, а на фиг. 17 показан вид сбоку антенного блока 700. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы антенного блока 700 относится к обоим фиг. 16 и 17.

Антенный блок 700 представляет собой четыре (4) антенных блока 550, показанных на фиг. 14 и 15, которые могут быть объединены в единый антенный блок. Соответственно, антенный блок 700 может включать в себя шестнадцать (16) излучающих элементов 554 набора излучающих элементов 554 и шестнадцать (16) пассивных элементов 558 в наборе пассивных элементов 558. Аналогично антенному блоку 550, показанному на фиг. 14–15, антенный блок 700 может быть реализован на (единичном) модуле антенного элемента, который вмещает компоненты для шестнадцати (16) антенных элементов.

Кроме того, число антенных элементов, пригодных для использования с антенным блоком 700, не ограничено. Например, в некоторых примерах может иметься достаточное количество (например, сотни или тысячи) в наборе излучающих элементов 554 и в наборе пассивных элементов 558 для всей фазированной антенной решетки.

На фиг. 18 показан вид в перспективе примера антенного блока 750, а на фиг. 19 показан вид сбоку антенного блока 750. Антенный блок 750 аналогичен антенному блоку 500, показанному на фиг. 12 и 13. Антенный блок 750 может включать в себя первую полость 752 для излучающего элемента 754 антенного элемента, расположенного на верхней поверхности 416 корпусной части 404 пластмассового держателя 402 антенны. Более того, антенный блок 750 может включать в себя вторую полость 756 для пассивного элемента 758 антенного элемента в нижней поверхности 510 корпусной части 404. Первый антенный элемент 754 лежит на пассивном элементе 758.

Излучающий элемент 754 и пассивный элемент 758 могут быть реализованы в виде полосковых антенн. Каждый из излучающего элемента 754 и пассивного элемента 758 может иметь многоугольную (например, прямоугольную) форму.

На фиг. 20 показан вид в перспективе примера антенного блока 800, а на фиг. 21 показан вид сбоку антенного блока 800. На фиг. 20 и 21 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Более того, если не указано иное, отсылка на элементы антенного блока 800 относится к обоим фиг. 10 и 11. Антенный блок 800 можно использовать для реализации антенного блока 22, показанного на фиг. 1, антенного блока 70, показанного на фиг. 2, и/или антенного блока 130, показанного на фиг. 3.

Антенный блок 800 может включать в себя пластмассовый держатель 802 антенны с корпусной частью 804 и ножками 806. Антенный блок 800 аналогичен антенному блоку 400, показанному на фиг. 10. Корпусная часть 804 может иметь шестиугольную форму основания вместо прямоугольной формы основания корпусной части 404, показанной на фиг. 10–19. Каждая ножка 806 может быть расположена в вершине корпусной части 804. Кроме того, в некоторых примерах каждая ножка 806 может иметь длину от приблизительно 0,25 мм до приблизительно 2 мм. Более того, антенный блок 800 может включать в себя полость 808, образованную верхней поверхностью 810 корпусной части 804 пластмассового держателя 802 антенны или интегрированную в эту поверхность. Излучающий элемент 812 может быть расположен в полости 808.

Антенный блок 800 может быть приспособлен для включения в него множества наборов полостей и множества наборов излучающих элементов, как показано и описано с отсылкой на фиг. 12–17. Кроме того, хотя излучающий элемент 812 показан как имеющий круглую форму, в других примерах излучающий элемент 812 может иметь многоугольную форму, такую как излучающий элемент 754, показанный на фиг. 18 и 19.

На фиг. 22 показан вид сверху модуля 900 антенного элемента, который можно использовать для реализации модуля 8 антенного элемента и/или модуля 52 антенного элемента, показанного на фиг. 2. На фиг. 23 показан вид сбоку модуля 900 антенного элемента. На фиг. 22 и 23 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Модуль 900 антенного элемента может быть смонтирован на многослойную подложку, такую как многослойная подложка 10, показанная на фиг. 1, и/или многослойная подложка 54, показанная на фиг. 2 и 3. Модуль 900 антенного элемента может включать в себя антенный блок 902. Антенный блок 902 может быть реализован, например, с помощью антенного блока 550, показанного на фиг. 14 и 15.

Модуль 900 антенного элемента может включать в себя первую диэлектрическую подложку 906 с фидером 908, расположенным на верхней поверхности 909 первой диэлектрической подложки 906 или интегрированным с этой поверхностью. Каждый фидер 908 может быть реализован, например, в виде щели или пары расположенных ортогонально щелей. В показанном примере имеется 4 (четыре) таких фидера (например, 4 (четыре) пары ортогонально расположенных щелей).

Первая диэлектрическая подложка 906 может быть смонтирована на второй диэлектрической подложке 910 (например, печатной плате) с помощью первого слоя шариковых выводов 912 из припоя, которые могут быть выполнены в виде компонента BGA на нижней поверхности 914 первой диэлектрической подложки 906. Первый кристалл 916 ИС может быть прикреплен к (смонтирован на) верхней поверхности 917 второй диэлектрической подложки 910. Второй кристалл 918 ИС и третий кристалл 920 ИС могут быть прикреплены к (смонтированы на) нижней поверхности 921 второй диэлектрической подложки 910. Нижняя поверхность 921 второй диэлектрической подложки 910 может включать в себя шариковые выводы 922 из припоя, выполненные в виде компонента BGA, для монтажа модуля 900 антенного элемента на многослойной подложке. В некоторых примерах второй кристалл 918 ИС и третий кристалл 920 ИС могут сообщаться с соответствующими фидерами через сквозные отверстия в первой диэлектрической подложке 906, шариковые выводы 912 и сквозные отверстия во второй диэлектрической подложке 910. Аналогичным образом второй кристалл 918 ИС и третий кристалл 920 ИС могут сообщаться с первым кристаллом 916 ИС через сквозные отверстия во второй диэлектрической подложке 910. Кроме того, многослойная подложка может быть соединена с цепями питания и/или контроллерами, которые могут подавать сигналы на первый кристалл 916 ИС, второй кристалл 918 ИС. Таким образом, сквозные отверстия во второй диэлектрической подложке и шариковых выводах 922 могут обеспечивать связь между первым кристаллом 916 ИС и многослойной подложкой.

В одном примере эксплуатации второй кристалл 918 ИС и третий кристалл 920 ИС расположены на пути сигналов, передаваемых между соответствующим фидером 908 и первым кристаллом 916 ИС. Кроме того, первый кристалл 916 ИС, второй кристалл 918 ИС и третий кристалл 920 ИС могут осуществлять регулировку (например, осуществлять усиление, фильтрацию и/или фазовый сдвиг) сигналов, передаваемых между фидерами 908 и многослойной подложкой.

Более того, антенный блок 902 может быть прикреплен к верхней поверхности 909 первой диэлектрической подложки 906. Как описано в настоящем документе, ножки 930 на пластмассовом держателе 932 антенного блока 902 поддерживают зазоры 934 (например, воздушные зазоры или пустоты) между фидерами 908 и излучающими элементами 926. Более того, сигналы, подводимые с помощью фидеров 908, могут быть выведены излучающими элементами 926. Например, в режиме приема ЭМ-сигналы от внешнего источника могут приниматься излучающими элементами 926, которые соединены с соответствующим фидерами 908, и преобразовываться в электрические сигналы фидерами 908 для сообщения с первым кристаллом 916 ИС, вторым кристаллом 918 ИС и/или третьим кристаллом 920 ИС. И наоборот, в режиме передачи сигналы подаются от второго кристалла 918 ИС и/или третьего кристалла 920 ИС на фидеры 908. Фидеры 908 преобразуют такие сигналы в ЭМ-сигналы, которые могут распространяться в свободное пространство излучающими элементами 926.

Как показано на фигуре, модуль 900 антенного элемента включает в себя четыре (4) антенных элемента, а именно первый антенный элемент 940, второй антенный элемент 942, третий антенный элемент 944 и четвертый антенный элемент 946. Каждый антенный элемент включает в себя излучающий элемент 925, который лежит на фидере 908. Более того, как указано выше, в некоторых примерах между излучающим элементом 926 и фидером 908 может быть размещен пассивный элемент. Пластмассовый держатель 932 антенны может быть изготовлен из пластмассового материала с непрерывной структурой. Каждый из первого антенного элемента 940, второго антенного элемента 942, третьего антенного элемента 944 и четвертого антенного элемента 946 может быть разделен первым углубленным каналом 948 и вторым углубленным каналом 950, которые предотвращают нежелательное распространение поверхностной волны между антенными элементами.

На фиг. 24 и 25 показан процесс корпусирования для изготовления модулей антенного элемента, таких как модули 8 антенного элемента, показанные на фиг. 1, модули 52 антенного элемента, показанные на фиг. 2–3, модули 102 антенного элемента, показанные на фиг. 3, модуль 152 антенного элемента, показанный на фиг. 4, и/или модуль 900 антенного элемента, показанный на фиг. 21 и 22. На фиг. 24 и 25 для обозначения одинаковой структуры используются одинаковые номера позиций. Кроме того, если не указано иное, отсылка на элементы применима к любой или обеим из фиг. 24 и 25.

На фиг. 24 показана диэлектрическая подложка 1000, в которой 4 (четыре) массива кристаллов 1002 ИС могут быть смонтированы на диэлектрической подложке 1000. В других примерах может быть большее или меньшее количество массивов кристаллов 1004 ИС. Каждый массив кристаллов 1002 ИС может включать в себя шестнадцать кристаллов 1004 ИС (например, 4 ряда и 4 столбца кристаллов 1004 ИС), смонтированных на диэлектрической подложке 1000, причем маркированы только некоторые кристаллы 1004 ИС. Кристаллы 1004 ИС могут быть смонтированы на нижней поверхности 1006 диэлектрической подложки 1000 в процессе корпусирования способом перевернутого кристалла. Иными словами, каждый кристалл 1004 ИС может быть смонтирован на открытой поверхности диэлектрической подложки 1000 (например, нижней поверхности 1006), и диэлектрическая подложка 1000 может быть перевернута.

После переворачивания диэлектрической подложки 1000 так, что верхняя поверхность 1010 открыта, к верхней поверхности 1010 диэлектрической подложки 1000 можно прикрепить 4 (четыре) массива антенных блоков 1008, как показано на фиг. 25. В показанном примере каждая решетка антенных блоков 1008 может включать в себя шестнадцать (16) антенных блоков 1014 (например, 4 ряда и 4 столбца антенных блоков 1014), причем маркированы только некоторые из антенных блоков 1014. Однако в других примерах может быть большее или меньшее количество антенных блоков 1014. Каждый антенный блок 1014 может лежать на соответствующем кристалле 1004 ИС. После прикрепления массивов антенных блоков 1008 к диэлектрической подложке 1000 диэлектрическую подложку 1000 можно вырезать лазером или пилой в процессе разделения для получения модулей антенного элемента. Более конкретно, диэлектрическую подложку 1000 можно разрезать с помощью лазера или пилы для получения набора модулей антенного элемента с любым количеством кристаллов 1004 ИС и антенных блоков 1008. Полученные модули антенного элемента могут быть смонтированы на многослойную подложку (например, многослойную подложку 10, показанную на фиг. 1, многослойную подложку 54, показанную на фиг. 2, многослойную подложку 104, показанную на фиг. 4, и/или многослойную подложку 154, показанную на фиг. 5) способом, описанным в настоящем документе.

На фиг. 26 представлена блок-схема примера фазированной антенной решетки 1200, которая показывает логическую схему соединений фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3, работающих в режиме приема. Более того, архитектура фазированной антенной решетки 100, изображенной на фиг. 4, или архитектура фазированной антенной решетки 150, изображенной на фиг. 5, могут быть использованы для реализации фазированной антенной решетки 1200, изображенной на фиг. 26. В показанном примере N модулей 1202 антенного элемента сообщаются с принимающей (RX) цепью 1204 ДОС.

Каждый из N модулей 1202 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 1206 с фидером 1208 (например, щелью или парой ортогонально размещенных щелей), размещенным на диэлектрической подложке 1206 или интегрированным с ней. Каждый из N модулей 1202 антенного элемента также может включать в себя кристалл 1210 ИС, смонтированный на диэлектрической подложке 1206. В показанном примере каждый кристалл 1210 ИС может включать в себя усилитель 1212 и фазовращатель 1214. Кристаллы 1210 ИС могут принимать управляющие сигналы от контроллера 1216, который может быть реализован на внешней системе (например, локальной системе). В некоторых примерах управляющие сигналы могут управлять усилением каждого усилителя 1212 и/или фазовым сдвигом, вносимым каждым фазовращателем 1214. Таким образом, в некоторых примерах каждый усилитель 1212 может быть реализован в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, переключаемой схемы аттенюатора и т.д.

Каждый из N модулей 1202 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 1220, прикрепленный к диэлектрической подложке 1206. Антенный блок 1220 может включать в себя излучающий элемент 1222, который расположен на расстоянии от фидера 1208 через воздушный зазор.

В процессе эксплуатации ЭМ-сигнал, полученный каждым из N излучающих элементов 1222 (или некоторым их подмножеством), может быть выведен на соответствующий фидер 1208 диэлектрической подложки 1206. Каждый из N фидеров 1208 может преобразовывать ЭМ-сигнал в электрический сигнал, который может быть подан на соответствующий кристалл 1210 ИС для регулировки. Каждый усилитель 1212 кристаллов 1210 ИС может усиливать поданный электрический сигнал, и каждый фазовращатель 1214 может вносить фазовый сдвиг в N сигналов элементов на выходе, которые альтернативно могут называться отрегулированными сигналами. В некоторых примерах фазированной антенной решетки 1200, изображенной на фиг. 26, фазовращатели 1214 могут вносить переменную величину регулировки фазы в ответ на управляющие сигналы, поступающие от контроллера 1216. Дополнительно или альтернативно усилители 1212 могут обеспечивать переменную величину регулировки амплитуды в ответ на управляющие сигналы, поступающие от контроллера 1216. N сигналов элементов может быть подано на RX цепь 1204 ДОС. RX цепь 1204 ДОС может комбинировать N сигналов элементов для формирования сигнала принимаемого луча, который может быть подан в локальную систему для демодуляции и обработки.

На фиг. 27 представлена блок-схема фазированной антенной решетки 1300, которая показывает логическую схему соединений фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3, работающих в режиме передачи. Более того, архитектура фазированной антенной решетки 100, изображенной на фиг. 4, или архитектура фазированной антенной решетки 150, изображенной на фиг. 5, могут быть использованы для реализации фазированной антенной решетки 1300, изображенной на фиг. 27. В показанном примере N модулей 1302 антенного элемента сообщается с передающей (TX) цепью 1304 ДОС.

Каждый из N модулей 1302 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 1306 с фидером 1308 (например, щелью или парой ортогонально размещенных щелей), размещенным на диэлектрической подложке 1306 или интегрированным с ней. Каждый из N модулей 1302 антенного элемента также может включать в себя кристалл 1310 ИС. В показанном примере каждый кристалл 1310 ИС может включать в себя усилитель 1312 и фазовращатель 1314. Кристаллы 1310 ИС могут принимать управляющие сигналы от контроллера 1316, который может быть реализован на внешней системе (например, локальной системе). В некоторых примерах управляющие сигналы могут управлять переменной величиной усиления каждого усилителя 1312 и/или переменной величиной фазового регулирования, вносимой каждым фазовращателем 1314. Таким образом, в некоторых примерах каждый усилитель 1312 может быть реализован в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, переключаемой схемы аттенюатора и т.д.

Каждый из N модулей 1302 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 1320, прикрепленный к диэлектрической подложке 1306. Антенный блок 1320 может включать в себя излучающий элемент 1322, который расположен на расстоянии от фидера 1308 через воздушный зазор. Излучающий элемент 1322 может быть реализован в виде полосковой антенны или множества полосковых антенн.

В процессе эксплуатации сигнал передающего луча может быть подан от локальной системы на TX цепь 1304 ДОС. TX цепь 1304 ДОС делит сигнал передающего луча на N сигналов элементов, которые могут быть поданы на N модулей 1302 антенного элемента. Каждый кристалл 1310 ИС из N модулей 1302 антенного элемента может регулировать соответствующий сигнал элемента для генерирования отрегулированного сигнала, который может подаваться на соответствующий фидер 1308. Каждый из N фидеров 1308 может преобразовывать соответствующий отрегулированный сигнал в ЭМ-сигнал, распространяющийся к соответствующему излучающему элементу 1322 антенного блока 1320. В проиллюстрированном примере регулировка может включать в себя сдвиг фазы сигнала элемента фазовращателем 1314 и усиление сигнала элемента усилителем 1312. Каждый излучающий элемент 1322 может выводить соответствующий сигнал, отрегулированный в виде ЭМ-сигнала, в свободное пространство.

На фиг. 28 представлена блок-схема фазированной антенной решетки 1400, которая показывает логическую схему соединений фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3, работающих в полудуплексном режиме. Более того, архитектура фазированной антенной решетки 100, изображенной на фиг. 4, или архитектура фазированной антенной решетки 150, изображенной на фиг. 5, могут быть использованы для реализации фазированной антенной решетки 1400, изображенной на фиг. 28. В полудуплексном режиме фазированная антенная решетка 1400 переключается между режимом приема и режимом передачи. В показанном примере N модулей 1402 антенного элемента сообщается с цепью 1404 ДОС.

Каждый из N модулей 1402 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 1406 с фидером 1408 (например, щелью или парой ортогонально размещенных щелей), который может быть размещен на диэлектрической подложке или интегрирован с ней. Каждый из N модулей 1402 антенного элемента также может включать в себя кристалл 1410 ИС. В показанном примере каждый кристалл 1410 ИС может включать в себя приемный тракт 1412 и передающий тракт 1414. Приемный тракт 1412 может включать в себя приемный усилитель 1416 и приемный фазовращатель 1418 для регулировки сигналов, принимаемых от соответствующего фидера 1408. Аналогичным образом, передающий тракт 1414 может включать в себя передающий усилитель 1420 и передающий фазовращатель 1422 для регулировки соответствующего сигнала элемента, поступающего от схемы 1404 ДОС.

Каждый кристалл 1410 ИС также может включать в себя переключатели 1424 (например, транзисторные переключатели) для переключения между режимом приема и режимом передачи. Кристаллы 1410 ИС могут принимать управляющие сигналы от контроллера 1430, который может быть реализован на внешней системе (например, локальной системе). Управляющие сигналы могут управлять состоянием переключателей 1424 для переключения фазированной антенной решетки 1400 из режима приема в режим передачи или наоборот. Кроме того, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1430, могут управлять переменной величиной регулировки амплитуды, применяемой каждым приемным усилителем 1416 и каждым передающим усилителем 1420. Таким образом, в некоторых примерах каждый приемный усилитель 1416 и каждый передающий усилитель 1420 могут быть реализованы в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, переключаемой схемы аттенюатора и т.д. Аналогичным образом, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1430, могут управлять переменной величиной фазового регулирования, вносимой каждым принимающим фазовращателем 1418 и каждым передающим фазовращателем 1422.

Каждый из N модулей 1402 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 1440, прикрепленный к диэлектрической подложке 1406. Антенный блок 1440 может включать в себя излучающий элемент 1442, который расположен на расстоянии от фидера 1408 через воздушный зазор. Излучающий элемент 1442 может быть реализован в виде полосковой антенны или множества полосковых антенн.

При работе в режиме приема контроллер 1430 устанавливает переключатели 1424 кристаллов 1410 ИС для направления сигналов через приемный тракт 1412. Более того, в режиме приема ЭМ-сигнал, принятый каждым из N излучающих элементов 1442 (или некоторым их подмножеством), может быть выведен через фидер 1408 на соответствующий кристалл 1410 ИС для регулировки. Каждый усилитель 1416 кристаллов 1410 ИС усиливает поданный электрический сигнал, и каждый фазовращатель 1418 вносит сдвиг фазы в N сигналов элементов на выходе, которые альтернативно могут называться отрегулированными сигналами. N сигналов элементов может быть подано на цепь 1404 ДОС. Цепь 1404 ДОС может комбинировать N сигналов элементов для формирования сигнала принимаемого луча, который может быть подан в локальную систему для демодуляции и обработки.

При работе в режиме передачи контроллер 1430 устанавливает переключатели 1424 на передающий тракт 1414 для передачи сигнала луча, который может быть подан из локальной системы на цепь 1404 ДОС. Цепь 1404 ДОС делит сигнал передающего луча на N сигналов элементов, которые могут быть поданы на N модулей 1402 антенного элемента. Каждый кристалл 1410 ИС из N модулей 1402 антенного элемента может регулировать соответствующий сигнал элемента для генерирования отрегулированного сигнала, который может подаваться на соответствующий фидер 1408. В проиллюстрированном примере регулировка может включать в себя сдвиг фазы сигнала элемента передающим фазовращателем 1422 и усиление сигнала элемента передающим усилителем 1420. Каждый фидер 1408 передает соответствующий отрегулированный сигнал в виде ЭМ-сигнала к соответствующему излучающему элементу 1442. Более того, каждый излучающий элемент 1442 может выводить соответствующий ЭМ-сигнал в свободное пространство.

В полудуплексном режиме фазированная антенная решетка 1400 переключается между режимом приема и режимом передачи. Таким образом, одни и те же модули 1402 антенного элемента можно использовать как для передачи, так и для приема РЧ-сигналов.

На фиг. 29 представлена блок-схема фазированной антенной решетки 1500, которая показывает логическую схему соединений фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3, работающих в дуплексном режиме с частотным разделением. Более того, архитектура фазированной антенной решетки 100, изображенной на фиг. 4, или архитектура фазированной антенной решетки 150, изображенной на фиг. 5, могут быть использованы для реализации фазированной антенной решетки 1500, изображенной на фиг. 29. В дуплексном режиме с частотным разделением фазированная антенная решетка 1500 может включать в себя схему для обработки РЧ-сигналов, принимаемых в пределах полосы приема, и для распространения РЧ-сигналов в полосе передачи.

В показанном примере N модулей 1502 антенного элемента сообщается с цепью 1504 ДОС. Каждый из N модулей 1502 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 1506 с фидером 1508 (например, щелью или парой ортогонально расположенных щелей), размещенным на диэлектрической подложке 1506 или интегрированным с ней. Каждый из N модулей 1502 антенного элемента также может включать в себя кристалл 1510 ИС. В показанном примере каждый кристалл 1510 ИС может включать в себя приемный тракт 1512 и передающий тракт 1514. Приемный тракт 1512 может включать в себя приемный усилитель 1516 и приемный фазовращатель 1518 для регулировки сигналов, принимаемых от соответствующего фидера 1508. Кроме того, приемный тракт 1512 может включать в себя входной приемный фильтр 1520 и выходной приемный фильтр 1522. Входной приемный фильтр 1520 и выходной приемный фильтр 1522 могут быть реализованы в виде полосовых фильтров относительно узкой полосы, которые удаляют сигналы с частотами за пределами полосы приема. Соответственно, на входном приемном фильтре 1520 и выходном приемном фильтре 1522 может быть задана полоса пропускания для полосы приема.

Аналогичным образом передающий тракт 1514 может включать в себя передающий усилитель 1524 и передающий фазовращатель 1526 для регулировки соответствующего сигнала элемента, поступающего из цепи 1504 ДОС. Кроме того, передающий тракт 1514 может включать в себя входной передающий фильтр 1528 и выходной передающий фильтр 1522. Входной передающий фильтр 1528 и выходной передающий фильтр 1530 могут быть реализованы в виде полосовых фильтров относительно узкой полосы, которые удаляют сигналы с частотами за пределами полосы передачи. Соответственно, на входном передающем фильтре 1528 и выходном приемном фильтре 1530 может быть задана полоса пропускания для полосы передачи.

Кристаллы 1510 ИС могут принимать управляющие сигналы от контроллера 1540, который может быть реализован на внешней системе (например, локальной системе). В некоторых примерах управляющие сигналы управляют полосой пропускания и/или шириной полосы входного приемного фильтра 1520 и выходного приемного фильтра 1522. Аналогичным образом, в некоторых примерах управляющие сигналы, полученные от контроллера 1540, управляют полосой пропускания и/или шириной полосы входного передающего фильтра 1528 и выходного передающего фильтра 1530. Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1540, могут управлять переменной величиной регулировки амплитуды, применяемой каждым приемным усилителем 1516 и каждым передающим усилителем 1524. Таким образом, в некоторых примерах каждый приемный усилитель 1516 и каждый передающий усилитель 1524 могут быть реализованы в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, переключаемой схемы аттенюатора и т.д. Аналогичным образом, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1540, могут управлять переменной величиной фазового регулирования, вносимой каждым принимающим фазовращателем 1518 и каждым передающим фазовращателем 1526.

Каждый из N модулей 1502 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 1550, прикрепленный к диэлектрической подложке 1506. Антенный блок 1550 может включать в себя излучающий элемент 1552, который расположен на расстоянии от фидера 1508 через пустое пространство или воздушный зазор. Излучающий элемент 1552 может быть реализован в виде полосковой антенны или множества полосковых антенн.

В процессе эксплуатации фазированная антенная решетка 1500 может одновременно работать в режиме приема и режиме передачи на основании частоты сигнала, проходящего через фазированную антенную решетку 1500. Более конкретно, ЭМ-сигналы могут быть приняты каждым из N излучающих элементов 1552 (или некоторым их подмножеством), и эти сигналы могут быть выведены на соответствующие фидеры 1508. Каждый такой фидер 1508 может преобразовывать ЭМ-сигнал в электрический сигнал, который может быть подан на соответствующий кристалл 1510 ИС для регулировки. Сигнал в пределах полосы пропускания (полосы приема) входного приемного фильтра 1520 можно регулировать (например, осуществлять усиление и фазовый сдвиг) с помощью приемного тракта соответствующего кристалла 1510 ИС. Отрегулированный сигнал может быть отфильтрован выходным приемным фильтром 1522 и передан в виде сигнала элемента на цепь 1504 ДОС. Таким образом, цепь 1504 ДОС принимает N сигналов элементов от N модулей 1502 антенного элемента, причем каждый из N принятых сигналов элементов может находиться в пределах полосы приема.

Кроме того, одновременно с приемом РЧ-сигналов сигнал передающего луча может быть передан от локальной системы на цепь 1504 ДОС. Цепь 1504 ДОС делит сигнал передающего луча на N сигналов элементов, которые могут быть поданы на N модулей 1502 антенного элемента. Входной передающий фильтр 1528 каждого кристалла 1510 ИС из N модулей 1502 антенного элемента удаляет сигналы за пределами полосы пропускания (полосы передачи). Кроме того, передающий тракт 1514 может регулировать (вносить фазовый сдвиг и усиливать) соответствующий сигнал элемента для генерирования отрегулированного сигнала, который может быть подан через выходной передающий фильтр 1530 к соответствующему фидеру 1508. Каждый фидер 1508 может преобразовывать соответствующий отрегулированный сигнал в ЭМ-сигнал, который распространяется к соответствующему излучающему элементу 1552. Кроме того, каждый излучающий элемент 1552 может выводить соответствующий ЭМ-сигнал в свободное пространство.

В фазированной антенной решетке 1500 управление маршрутизации сигналов через фазированную антенную решетку 1500 осуществляется частотой проходящих сигналов. Таким образом, одни и те же модули 1502 антенного элемента можно использовать как для передачи, так и для приема РЧ-сигналов. Кроме того, в некоторых примерах фазированная антенная решетка 1500 может иметь архитектуру, которая периодически переключается между режимом передачи и режимом приема, обеспечивая полудуплексную передачу.

На фиг. 30 представлена блок-схема фазированной антенной решетки 1600, которая показывает логическую схему соединений фазированной антенной решетки 2, изображенной на фиг. 1, и/или фазированной антенной решетки 50, изображенной на фиг. 2 и 3, работающих в дуплексном режиме с поляризацией. В дуплексном режиме с поляризацией фазированная антенная решетка 1600 может включать в себя схему для обработки РЧ-сигналов, полученных в первой поляризации для распространения РЧ-сигналов во второй поляризации, перпендикулярной первой поляризации.

В показанном примере N модулей 1602 антенного элемента сообщается с цепью 1604 ДОС. Каждый из N модулей 1602 антенного элемента может включать в себя диэлектрическую подложку 1606 с фидером 1608 (например, щелью или парой ортогонально расположенных щелей), размещенным на диэлектрической подложке 1606 или интегрированным с ней. Каждый из N модулей 1602 антенного элемента также может включать в себя кристалл 1610 ИС. В показанном примере каждый кристалл 1610 ИС может включать в себя приемный тракт 1612 и передающий тракт 1614. Приемный тракт 1612 может включать в себя приемный усилитель 1616 и приемный фазовращатель 1618 для регулировки сигналов, принимаемых от соответствующего фидера 1608. Аналогичным образом передающий тракт 1614 может включать в себя передающий усилитель 1620 и передающий фазовращатель 1622 для регулировки соответствующего сигнала элемента, поступающего из цепи 1604 ДОС.

Приемный тракт 1612 может быть соединен с первым портом 1624 фидера 1608, а передающий тракт 1614 может быть соединен со вторым портом 1626 фидера 1608. Первый порт 1624 фидера 1608 может быть выполнен с возможностью вывода электрических сигналов, преобразованных из ЭМ-сигналов, принятых в фидере 1608 в первой поляризации, а второй порт 1626 фидера 1608 может быть выполнен с возможностью преобразования электрических сигналов в ЭМ-сигналы, полученные в фидере 1608 во второй поляризации, перпендикулярной первой поляризации. Например, первая поляризация может представлять собой вертикальную поляризацию, а вторая поляризация может представлять собой горизонтальную поляризацию, или наоборот. Альтернативно первая поляризация может представлять собой правую круговую поляризацию (RHCP), а вторая поляризация может представлять собой левую круговую поляризацию (LHCP) или наоборот.

Каждый кристалл 1610 ИС также может включать в себя переключатель 1628 (например, транзисторный переключатель) для переключения между режимом приема и режимом передачи. Кристаллы 1610 ИС могут принимать управляющие сигналы от контроллера 1630, который может быть реализован на внешней системе (например, локальной системе). Управляющие сигналы могут управлять состоянием переключателей 1628 для переключения фазированной антенной решетки 1600 из режима приема в режим передачи или наоборот. Кроме того, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1630, могут управлять переменной величиной регулировки амплитуды, применяемой каждым приемным усилителем 1616 и каждым передающим усилителем 1620. Таким образом, в некоторых примерах каждый приемный усилитель 1616 и каждый передающий усилитель 1620 могут быть реализованы в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, переключаемой схемы аттенюатора и т.д. Аналогичным образом, в некоторых примерах управляющие сигналы, подаваемые контроллером 1630, могут управлять переменной величиной фазового регулирования, вносимой каждым принимающим фазовращателем 1618 и каждым передающим фазовращателем 1622.

Каждый из N модулей 1602 антенного элемента также может включать в себя антенный блок 1640, прикрепленный к диэлектрической подложке 1606. Антенный блок 1640 может включать в себя излучающий элемент 1642, который расположен на расстоянии от фидера 1408 через воздушный зазор. Излучающий элемент 1642 может быть реализован в виде полосковой антенны или множества полосковых антенн.

При работе в режиме приема контроллер 1630 устанавливает переключатели 1628 кристаллов 1610 ИС для направления сигналов через приемный тракт 1612. Более того, в режиме приема ЭМ-сигнал в первом дуплексном режиме с поляризацией, принятый каждым из N излучающих элементов 1642 (или некоторым их подмножеством), может быть выведен на соответствующие фидеры 1608. Фидеры 1608 могут преобразовывать ЭМ-сигнал в электрический сигнал, который может быть подан на соответствующий кристалл 1610 ИС для регулировки. Каждый приемный усилитель 1616 кристаллов 1610 ИС может усиливать поданный электрический сигнал, и каждый фазовращатель 1618 может вносить сдвиг фазы в N сигналов элементов на выходе, которые альтернативно могут называться отрегулированными сигналами. N элементов сигнала может быть подано на цепь 1604 ДОС. Цепь 1604 ДОС может комбинировать N сигналов элементов для формирования сигнала принимаемого луча, который может быть подан в локальную систему для демодуляции и обработки.

При работе в режиме передачи контроллер 1630 устанавливает переключатели 1628 на передающий тракт 1614 для передачи сигнала луча, который может быть подан из локальной системы на цепь 1604 ДОС. Цепь 1604 ДОС делит сигнал передающего луча на N сигналов элементов, которые могут быть поданы на N модулей 1602 антенного элемента. Каждый кристалл 1610 ИС из N модулей 1602 антенного элемента может регулировать соответствующий сигнал элемента для генерирования отрегулированного сигнала, который может подаваться на соответствующий фидер 1608. В проиллюстрированном примере регулировка может включать в себя сдвиг фазы сигнала элемента передающим фазовращателем 1622 и усиление сигнала элемента передающим усилителем 1620. Каждый фидер 1608 может преобразовывать соответствующий отрегулированный сигнал в ЭМ-сигнал и распространять его к соответствующему излучающему элементу 1642 антенного блока 1640. Излучающий элемент 1642 может выводить соответствующий ЭМ-сигнал в свободное пространство.

В дуплексном режиме с поляризацией фазированная антенная решетка 1600 переключается между режимом приема и режимом передачи. Однако за счет использования ортогональной конфигурации относительно друг друга сигналов на первом порте 1624 и сигналов на втором порте 1626 излучающих элементов 1608 каждый модуль 1602 антенного элемента может быть реализован с одним переключателем 1628 для снижения потерь. Кроме того, таким образом, одни и те же модули 1602 антенного элемента можно использовать как для передачи, так и для приема РЧ-сигналов.

С учетом вышеуказанных структурных и функциональных элементов, описанных выше, иллюстративный способ можно лучше понять с отсылкой на фиг. 31 и 32. Хотя в целях упрощения объяснения иллюстративные способы на фиг. 31 и 32 показаны и описаны как исполняемые последовательно, следует понимать, что настоящие примеры не ограничены показанным порядком, поскольку некоторые действия в других примерах могут происходить в другом порядке, многократно и/или одновременно с действиями, показанными и описанными в настоящем документе. Кроме того, для реализации способа необязательно выполнять все описанные действия.

На фиг. 31 представлена технологическая схема иллюстративного способа 1700 формирования множества модулей антенного элемента, таких как модули 8 антенного элемента, показанные на фиг. 1, модули 52 антенного элемента, показанные на фиг. 2 и 3, модули 102 антенного элемента, показанные на фиг. 4, модули 152 антенного элемента, показанные на фиг. 5, и/или модуль 900 антенного элемента, показанный на фиг. 22 и 23. Способ 1700 может быть реализован способами корпусирования методом перевернутого кристалла. На этапе 1710 множество кристаллов ИС (например, кристаллов 1004 ИС, показанных на фиг. 24) могут быть прикреплены к (смонтированы на) нижней поверхности диэлектрической подложки (например, диэлектрической подложки 1000, показанной на фиг. 24). Диэлектрическая подложка может включать в себя множество фидеров внутри диэлектрической подложки. На этапе 1720 к верхней поверхности диэлектрической подложки можно прикрепить решетку антенных блоков (например, антенных блоков 1008, изображенных на фиг. 25) с образованием решетки модулей антенного элемента, которые содержит каждый антенный блок. Каждый антенный блок может содержать пластмассовый держатель антенны. Пластмассовый держатель антенны может включать в себя корпусную часть с полостью для излучающего элемента и множество ножек, проходящих от корпусной части к диэлектрической подложке. Пластмассовый держатель антенны может также включать в себя излучающий элемент излучающей антенны, расположенный в полости корпусной части пластмассового держателя антенны. Множество ножек могут отделять каждый излучающий элемент от фидеров внутри диэлектрической подложки. На этапе 1730 может быть отделена решетка модулей антенного элемента для образования множества модулей антенного элемента.

На фиг. 32 изображена технологическая схема иллюстративного способа 1800 формирования антенного блока, такого как антенный блок, используемый в способе 1700. В некоторых примерах антенный блок можно использовать для реализации антенного блока 22, показанного на фиг. 1, антенного блока 70, показанного на фиг. 2, и/или антенного блока 130, показанного на фиг. 3. На этапе 1810 может быть образован пластмассовый держатель антенны (например, пластмассовый держатель 402 антенны, показанный на фиг. 10–19, или пластмассовый держатель 802 антенны, показанный на фиг. 20 и 21) антенного блока. Пластмассовый держатель антенны можно сформировать, например, путем впрыскивания первого полимера в форму для литья с образованием массива пластмассовых носителей антенны с помощью способа литья под давлением. В альтернативном варианте осуществления пластмассовый держатель антенны может быть сформирован путем нагревания листа первого полимера и придания формы нагретому листу первого полимера с помощью формы для литья в процессе термоформования. Полученный пластмассовый держатель антенны может включать в себя полость (например, полость 412 на фиг. 10 и 11) для излучающего элемента. На этапе 1820 излучающий элемент (например, излучающий элемент 414, изображенный на фиг. 10 и 11) может быть сформирован в полости пластмассового держателя антенны для образования антенного блока. Излучающий элемент может быть образован путем впрыскивания второго полимера в полость каждого пластмассового держателя антенны. В альтернативном варианте осуществления излучающий элемент может быть образован путем электролитического осаждения на полость каждого пластмассового держателя антенны для прикрепления второго полимера.

Выше были описаны примеры. Конечно, невозможно описать каждую возможную комбинацию компонентов или способов, но для специалиста в данной области будет очевидно, что возможны и многие дополнительные комбинации и перестановки. Соответственно, настоящее описание охватывает все такие изменения, модификации и вариации, которые входят в объем данной заявки, включая прилагаемую формулу изобретения. Используемый в настоящем документе термин «включает в себя» означает «включает в себя, без ограничений», а термин «включающий в себя» означает «включающий в себя, без ограничений». Термин «основанный на» означает «по меньшей мере частично основанный на». Кроме того, если в описании или формуле изобретения упоминается термин, соответствующий грамматической форме единственного числа для элемента, термин «первый» или «еще один» элемент, или их эквивалент, его следует интерпретировать как включающий в себя один или более таких элементов, не требующих и не исключающих два и более таких элементов.

Claims (59)

1. Модуль антенного элемента, содержащий:

антенный элемент, включающий в себя фидер и излучающий элемент;

диэлектрическую подложку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем диэлектрическая подложка содержит фидер антенного элемента внутри диэлектрической подложки;

кристалл интегральной схемы (ИС), прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки и соединенный с фидером антенного элемента, причем кристалл ИС включает в себя схему для регулировки сигнала, подводимого с помощью фидера;

пластмассовый держатель антенны, прикрепленный ко второй поверхности диэлектрической подложки, причем пластмассовый держатель антенны содержит:

корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента антенного элемента, причем полость образована на верхней поверхности корпусной части, при этом излучающий элемент расположен в полости корпусной части пластмассового держателя антенны.

2. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором полость представляет собой первую полость, образованную на верхней поверхности корпусной части, при этом модуль антенного элемента дополнительно содержит:

вторую полость, образованную на нижней поверхности корпусной части пластмассового держателя антенны; и

пассивный элемент антенного элемента, расположенный во второй полости корпусной части, причем пассивный элемент лежит под излучающим элементом.

3. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором пластмассовый держатель антенны выполнен из первого полимера, а излучающий элемент выполнен из второго полимера.

4. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором антенный элемент представляет собой первый антенный элемент из множества антенных элементов, причем каждый антенный элемент из множества антенных элементов включает в себя соответствующий фидер из множества фидеров и соответствующий излучающий элемент из множества излучающих элементов, и полость содержит множество полостей, образованных в верхней поверхности корпусной части, при этом каждый излучающий элемент расположен в соответствующей полости из множества полостей.

5. Модуль антенного элемента по п. 4, в котором пластмассовый держатель антенны дополнительно содержит один или более углубленных каналов, отделяющих каждый из множества антенных элементов.

6. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором:

антенный элемент представляет собой первый антенный элемент из множества антенных элементов, причем каждый антенный элемент из множества антенных элементов содержит:

излучающий элемент из множества излучающих элементов;

фидер из множества фидеров; и

пассивный элемент из множества пассивных элементов;

полость содержит первую группу полостей, образованных на верхней поверхности корпусной части;

корпусная часть пластмассового держателя антенны содержит второй набор полостей, образованных на нижней поверхности корпусной части;

причем каждый излучающий элемент из множества излучающих элементов расположен в соответствующей полости первого набора полостей; и

при этом каждый пассивный элемент из множества пассивных элементов расположен в соответствующей полости во втором наборе полостей, а каждый излучающий элемент из множества излучающих элементов лежит на соответствующем пассивном элементе из множества пассивных элементов и расположен на расстоянии от него.

7. Модуль антенного элемента по п. 6, в котором корпусная часть пластмассового держателя антенны дополнительно содержит один или более углубленных каналов, образованных в верхней поверхности корпусной части для отделения, которые отделяют каждый из множества антенных элементов.

8. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором излучающий элемент представляет собой полосковую антенну.

9. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором первая поверхность диэлектрика содержит матрицу шариковых выводов из припоя для монтажа на печатной плате.

10. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором пластмассовый держатель антенны дополнительно содержит один или более элементов, проходящих от корпусной части к первой поверхности диэлектрической подложки, причем один или более элементов отделяют корпусную часть от первой поверхности диэлектрической подложки.

11. Модуль антенного элемента по п. 10, в котором один или более элементов пластмассового держателя антенны проходят от корпусной части под углом конуса.

12. Модуль антенного элемента по п. 10, в котором один или более элементов пластмассового держателя антенны отделяют корпусную часть пластмассового держателя антенны от фидера.

13. Модуль антенного элемента по п. 1, в котором фидер антенного элемента содержит пару ортогонально расположенных щелей в пределах первой поверхности диэлектрической подложки.

14. Фазированная антенная решетка, содержащая:

решетку модулей антенного элемента, причем каждая из решеток модулей антенного элемента содержит

антенный элемент, включающий в себя фидер и излучающий элемент;

диэлектрическую подложку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем диэлектрическая подложка содержит фидер антенного элемента внутри диэлектрической подложки;

кристалл интегральной схемы (ИС), прикрепленный к первой поверхности диэлектрической подложки и соединенный с фидером антенного элемента, причем кристалл ИС включает в себя схему для регулировки сигнала, подводимого с помощью фидера;

пластмассовый держатель антенны, прикрепленный ко второй поверхности диэлектрической подложки, причем пластмассовый держатель антенны содержит:

корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента антенного элемента, причем полость образована на верхней поверхности корпусной части, при этом излучающий элемент расположен в полости корпусной части пластмассового держателя антенны; и

многослойную подложку, лежащую под решеткой модулей антенного элемента, причем многослойная подложка включает в себя цепь диаграммообразующей схемы (ДОС), сформированную на слое многослойной подложки, и цепь ДОС находится в электрическом соединении с кристаллом ИС каждой из решеток модулей антенного элемента.

15. Фазированная антенная решетка по п. 14, в которой полость каждого модуля антенного элемента из решетки модулей антенного элемента представляет собой первую полость, образованную на верхней поверхности соответствующей корпусной части, и каждый модуль антенного элемента из множества модулей антенного элемента дополнительно содержит:

вторую полость, образованную на нижней поверхности корпусной части соответствующего пластмассового держателя антенны; и

пассивный элемент соответствующего антенного элемента, расположенный во второй полости корпусной части соответствующего пластмассового держателя антенны, причем пассивный элемент лежит под соответствующим излучающим элементом.

16. Способ формирования множества модулей антенного элемента, включающий:

прикрепление множества кристаллов интегральной схемы (ИС) к первой поверхности диэлектрической подложки, причем диэлектрическая подложка содержит множество фидеров из множества антенных элементов внутри диэлектрической подложки;

прикрепление решетки антенных блоков ко второй поверхности диэлектрической подложки с образованием решетки модулей антенного элемента, причем каждый антенный блок содержит

пластмассовый держатель антенны, который содержит:

корпусную часть, содержащую полость для излучающего элемента, причем полость образована на верхней поверхности корпусной части; и

излучающий элемент соответствующего антенного элемента из множества антенных элементов, расположенный в полости корпусной части пластмассового держателя антенны; и

отделение решетки модулей антенного элемента для образования множества модулей антенного элемента.

17. Способ по п. 16, дополнительно включающий:

впрыскивание первого полимера в форму для литья с образованием массива пластмассовых держателей антенны; и

впрыскивание второго полимера в полости в массиве пластмассовых держателей антенны с образованием излучающего элемента в каждом из множества пластмассовых держателей антенны для образования решетки антенных блоков.

18. Способ по п. 16, в котором полость каждого антенного блока в решетке антенных блоков представляет собой первую полость, образованную на верхней поверхности корпусной части соответствующего пластмассового держателя антенны, а излучающий элемент представляет собой излучающий элемент, причем каждый антенный блок дополнительно содержит:

вторую полость, образованную на нижней поверхности корпусной части соответствующего пластмассового держателя антенны; и

пассивный элемент, расположенный во второй полости корпусной части, и при этом пассивный элемент лежит под излучающим элементом соответствующего антенного блока.

19. Способ по п. 16, в котором основание каждого антенного модуля имеет форму многоугольника, в частности, треугольника, прямоугольника, шестиугольника.

20. Способ по п. 16, в котором каждый выделенный модуль антенного элемента из множества модулей антенного элемента содержит два или более антенных элементов.

21. Способ по п. 20, в котором корпусная часть каждого пластмассового держателя антенны содержит один или более элементов, проходящих от корпусной части к первой поверхности диэлектрической подложки, причем один или более элементов отделяют корпусную часть от первой поверхности диэлектрической подложки.

22. Способ по п. 20, в котором один или более элементов каждого пластмассового держателя антенны проходят от соответствующей корпусной части под углом конуса.

23. Способ по п. 16, в котором поверхность диэлектрика содержит матрицу шариковых выводов из припоя для монтажа на печатной плате.

24. Способ по п. 16, в котором излучающий элемент каждого из множества антенных блоков представляет собой полосковую антенну.

25. Способ по п. 16, в котором каждый фидер из множества фидеров внутри диэлектрической подложки содержит пару ортогонально расположенных щелей в пределах первой поверхности диэлектрической подложки.