TW202418771A - 低損耗小形狀因數巴特勒矩陣 - Google Patents

Abstract

提供了用於減少波束成形網路的形狀因數和插入損耗的技術。被配置為饋送天線元件的相控陣列的示例性波束成形網路包括印刷電路板的第一層上的第一組微帶元件、印刷電路板第二層上的第二組微帶元件、被設置在第一層和第二層之間的金屬層，以及複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。

Description

低損耗小形狀因數巴特勒矩陣

本專利申請案主張於2022年9月22日提出申請的、名稱為「LOW-LOSS SMALL FORM-FACTOR BUTLER MATRIX」的、編號為17/950,367的美國專利申請案的利益，以及上述申請案轉讓給本案的受讓人，以及上述申請案的全部內容據此出於所有目的以引用的方式併入本文中。

概括而言，本案內容係關於射頻天線系統，具體而言，係關於減少波束成形網路的形狀因數和插入損耗。

無線通訊設備越來越流行並且越來越複雜。例如，行動通訊設備已經從簡單的手機發展到具有多個通訊能力的智慧手機（例如，多個蜂巢通訊協定、Wi-Fi、藍芽®和其他短程通訊協定）、超級計算處理器、相機等。無線通訊設備具有天線以支援一系列頻率上的通訊。

無線通訊系統被廣泛地部署，以提供諸如電話、視訊、資料、訊息和廣播的各種電信服務。典型的無線通訊系統可以採用能夠經由共享可用的系統資源來支援與多個使用者的通訊的多工存取技術。此種多工存取技術的實例包括分碼多工存取（CDMA）系統、分時多工存取（TDMA）系統、分頻多工存取（FDMA）系統、正交分頻多工存取（OFDMA）系統、單載波分頻多工存取（SC-FDMA）系統，以及時分同步分碼多工存取（TD-SCDMA）系統。

該等多工存取技術已被各種電信標準採用，以提供使得不同的無線設備能夠在市級、國家級、地區甚至全球範圍內進行通訊的通用協定。示例性電信標準是5G新無線電（NR）。5G NR是第三代合作夥伴計畫（3GPP）頒佈的連續行動寬頻進化的一部分，以滿足與延時、可靠性、安全性、可擴展性（例如，物聯網路（IoT））和其他要求相關聯的新要求。5G NR包括與增強型行動寬頻（eMBB）、大規模機器類型通訊（mMTC）和超可靠低延時通訊（URLLC）相關聯的服務。5G NR的一些態樣可以基於4G長期進化（LTE）標準。5G NR技術存在進一步改良的需要。該等改良亦可以應用於其他多工存取技術和採用該等技術的電信標準。

出於通訊目的及/或一或多個其他目的，通常需要電子地導向（steer）天線波束。例如，基地站的波束可以指向使用者設備，以更好地從使用者設備接收信號及/或向使用者設備傳輸信號。可以使用各種技術來電子地導向天線波束，例如改變與多個天線元件相關聯的移相器以提供跨越天線元件的漸進相移，例如，沿著線性陣列（其可以是二維陣列的一部分）。作為另一實例，參考圖1-圖3，波束導向系統100包括巴特勒（Butler）矩陣110，其可以用於為天線元件120選擇可能的相位級數集合中的一個相位級數。在該實例中，存在八個天線元件120，並且巴特勒矩陣是8x8巴特勒矩陣。如圖2中更好地圖示的，巴特勒矩陣是固定移相器210（在圖2中僅標記了其中一個）和正交混合器220（在圖2僅標記了其中一個）的組合，其被佈置在此種結構中：該結構在與向波束埠集合240提供的或在波束埠集合240處存取的信號的不同的波束方向相對應的天線埠230（例如，AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8）處產生多個漸進相移。NxN巴特勒矩陣具有N個天線埠和N個波束埠，並且提供對應於N個不同波束的N個相位級數。在Cetinoneri，B.、Atesal，Y.A.和Rebeiz，G.M.（2011），「An 8x8 Butler Matrix in 0.13 μm CMOS for 5–6 GHz Multibeam Applications（0.13 μm CMOS中的針對5-6 GHz多波束應用的8x8巴特勒矩陣）」， IEEE Transaction son microwave theory and techniques，59（2），295-301（網址：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5678820）中論述了巴特勒矩陣。波束埠和天線埠之間的電氣長度的集合針對每個波束埠是不同的，使得每個波束埠在天線埠處的相位級數不同。儘管一個波束埠和一個天線埠之間的電氣長度可能與另一波束埠和另一天線埠之間的電氣長度相同，但是電氣長度的集合（作為天線埠的幅度和階數的組合）對於每個波束埠是唯一的。在任何一個波束埠240處提供的信號的相應部分將以不同的相位到達每個天線埠230，並且由任何一個天線埠230接收的信號的相應部分將到達每個波束埠240。接收信號的不同相位部分將被組合並由每個波束埠接收，使得每個波束處的信號對應於不同的波束方向。標記為1L、2L、3L、4L的波束埠240對應於由巴特勒矩陣110提供的（天線元件120的陣列的）瞄準線左側的第一、第二、第三和第四波束，以及標記為1R、2R、3R、4R的波束埠240對應於可由巴特勒矩陣110提供的瞄準線左側的第一、第二、第三和第四波束。系統100亦包括用於每個天線元件120（對應於每個天線埠230）的傳輸/接收選擇器130。如圖3所示，作為傳輸/接收選擇器130的實例的傳輸/接收選擇器300包括功率放大器310、低雜訊放大器320和開關330、340。開關330、340在傳輸模式下經由功率放大器310將巴特勒矩陣110連接到相應的天線元件120，並且在接收模式下經由低雜訊放大器320將巴特勒矩陣110連接到相應的天線元件120。系統100亦包括波束方向開關140（BDS），其被控制以選擇波束埠中的與期望的波束相對應的期望的波束埠。BDS 140連接到傳輸/接收信號傳遞設備150，其接收部分如圖1所示，包括可變增益放大器（VGA）、混頻器、本端振盪器（LO）和本端振盪器移相器（PS）。波束導向系統100是巴特勒矩陣的示例性用例，而不是限制。其他系統和用例可以使用不同的巴特勒矩陣配置。

巴特勒矩陣110包括傳輸線的跨越部件250，其將巴特勒矩陣110的正交混合器260連接到天線埠230，並且因此將天線元件120連接到最靠近天線元件120的正交混合器260。將NxN巴特勒矩陣連接到天線埠（用於連接到傳輸/接收選擇器130，其可以被稱為前端）可能導致使用大面積的長路由和跨越，並且導致高信號衰減，特別是在毫米波頻率和低於毫米波頻率下。跨越部件250可以消耗包含矩陣110的晶片的多達四分之一的面積。

根據本案內容的被配置為饋送天線元件的相控陣列的示例性波束成形網路包括印刷電路板的第一層上的第一組微帶元件、印刷電路板的第二層上的第二組微帶元件，被設置在該第一層和該第二層之間的金屬層，以及複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件的一或多個微帶元件耦合。

根據本案內容的示例性天線波束成形系統包括第一印刷電路板層，該第一印刷電路板層包括第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二印刷電路板層，該第二印刷電路板層包括第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；金屬接地層，其被設置在第一印刷電路板層和第二印刷電路板層之間；及複數個過孔，其配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。

根據本案內容的示例性天線波束成形系統包括：包括以下各項的第一部件：第一印刷電路板層，該第一印刷電路板層包括第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二印刷電路板層，該第二印刷電路板層包括第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第一金屬接地層，其被設置在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間；第一複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合；複數個輸入埠，其被配置為接收射頻輸入；包括以下各項的第二部件：第三印刷電路板層，該第三印刷電路板層包括第三組微帶元件，該第三組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第四印刷電路板層，該第四印刷電路板層包括第四組微帶元件，該第四組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二金屬接地層，其被設置在該第三印刷電路板層和該第四印刷電路板層之間；第二複數個過孔，其被配置為將該第三組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第四組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合；複數個輸出埠，其被配置為向天線陣列輸出一射頻輸出；及電纜部件，其被配置為可操作地耦合該第一部件和該第二部件。

根據本案內容的製造低損耗小形狀因數波束成形網路的示例性方法包括以下步驟：在第一印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第一組微帶元件，在第二印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第二組微帶元件，在第一印刷電路板層和第二印刷電路板層之間設置金屬層，以及利用一或多個過孔將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。

本文描述的條目及/或技術可以提供以下能力中的一或多個能力，以及未提及的其他能力。波束成形網路（例如巴特勒矩陣）可以包括複數個正交混合元件、相移元件和跨越元件。跨越元件可以增加波束成形網路的形狀因數，並增加插入損耗。所提出的波束成形網路可以經由將網路分支成至少兩個不同的層來減少跨越元件的數量。例如，正交混合和移相器元件的一半可以位於印刷電路板（PCB）的第一層上，以及正交混合和移相器元件的另一半可以位於PCB的另一層上，以減少跨越元件的數量。接地層可以設置在兩層之間，並且過孔可以用於連接不同層上的元件。波束成形網路中的多層可以減少形狀因數和插入損耗。可以減少傳輸功率並且可以節省電池功率。可以提供其他能力，並且不是根據本案內容的每個實現均必須提供所論述的任何能力，更不用說所論述的所有能力了。此外，上述效果可能經由所述方式以外的方式實現，並且所述條目/技術可能不一定產生所述效果。

本文論述了用於減少波束成形網路的形狀因數和插入損耗的技術。通常，波束成形網路（例如巴特勒矩陣）被配置為饋送天線元件的相控陣列。例如，巴特勒矩陣是波束成形網路的實例，該波束成形網路可以包括互連的固定移相器和3 db混合耦合器，並且是饋送元件之間具有恆定相位差的陣列天線的有效方法。該矩陣可以被配置為產生N個正交間隔的波束，並且典型地用於多串流低功率解決方案。例如，巴特勒矩陣陣列用於5G和毫米波雷達系統，以及預計用於未來的無線電存取技術（例如6G系統）。現有的巴特勒矩陣設計需要相對較大的形狀因數，並且由於電路中的多個跨越元件而遭受相對較大的插入損耗。插入損耗可能是一個重大問題，尤其是對於諸如16x16的高階巴特勒矩陣，以及當在諸如E頻帶、D頻帶等的高毫米波頻率下操作時等等，其中額外的低雜訊放大器（LNA）和功率放大器（PA）對系統的功耗具有很大影響。與現有設計相比，本文提供的所提出的巴特勒矩陣設計降低了形狀因數和插入損耗。在一實例中，矩陣中的混合耦合器的一半位於印刷電路板（PCB）的第一層上，而混合耦合器的另一半位於PCB的另一層上，以減少跨越元件的數量。接地層可以設置在兩層之間，並且過孔可以用於連接不同層上的元件。在一實例中，8x8巴特勒矩陣中的跨越元件的數量可以從16減少到4，其中形狀因數大約是現有設計的30%。插入損耗亦可以減少大約4-5 dB。然而，可以使用其他波束成形網路配置，並且可以實現其他形狀因數和注入損耗減少。此外，上述效果可能經由所述方式以外的方式實現，並且所述條目/技術可能不一定產生所述效果。

參考圖4，通訊系統400包括行動設備412、網路414、伺服器416、存取點（AP）418、420和基地站430。通訊系統400是無線通訊系統，因為通訊系統400的元件可以使用無線連接直接或間接地（例如經由網路414、存取點418、420中的一或多個）彼此通訊（至少一些時間），及/或與基地站430（及/或一或多個未圖示的其他設備，例如一或多個其他基地站）進行通訊。對於間接通訊，可以在從一個實體到另一實體的傳輸期間改變通訊，例如，以改變資料封包的標頭資訊、改變格式等。所示的行動設備412是行動無線通訊設備（儘管其可以無線地並且經由有線連接進行通訊），該等行動無線通訊設備包括行動電話（包括智慧手機）、膝上型電腦和平板電腦。亦可以使用其他行動設備，無論是當前存在的還是將來開發的。此外，其他無線設備（無論是否行動）可以在通訊系統400內實現，並且可以彼此通訊及/或與行動設備412、網路414、伺服器416、AP 418、420及/或基地站430進行通訊。例如，此種其他設備可以包括物聯網路（IoT）設備、醫療設備、家庭娛樂及/或自動化設備、汽車設備等。行動設備412或其他設備可以被配置為在不同的網路中及/或出於不同的目的（例如，5G、Wi-Fi通訊、多個頻率的Wi-Fi通訊、衛星通訊及/或定位、一或多個類型的蜂巢通訊（例如，GSM（行動通訊全球系統）、CDMA（分碼多工存取），LTE（長期進化）等）、藍芽®通訊等）。基地站430被圖示為與網路414分開，但是其可以是網路414的一部分。如圖所示，基地站430被配置為選擇諸如波束432之類的天線波束用於通訊，例如，在該實例中，波束432指向膝上型電腦。基地站430可以被配置為使用如本文所論述的部分連接的波束成形網路集合來選擇波束432。除了基地站之外的設備可以被配備有波束成形網路，以用於選擇如本文所論述的天線波束。

亦參考圖5，無線通訊設備500包括經由匯流排540彼此通訊地耦合的處理器510、收發機520和記憶體530，行動設備412及/或基地站430中的任何一項可以是無線通訊設備500的實例。設備500可以包括圖5中所示的元件。設備500可以包括一或多個其他元件，諸如除了所示的元件之外的一或多個元件及/或包括在所示的元件中的一或多個額外元件。例如，收發機520可以包括無線傳輸器、無線接收器、多個天線等。記憶體530可以是非暫時性的處理器可讀取儲存媒體，其包括具有處理器可讀取指令的軟體，該等處理器可讀取指令被配置為使處理器510執行例如本文所論述的功能。

收發機520包括天線元件陣列522、前端524、波束產生/選擇設備526和IF電路528（中頻電路）。天線元件陣列522包括天線元件的陣列，例如，一維陣列或二維陣列（例如，天線元件的行和列）。前端524通訊地耦合到天線元件陣列522和波束產生/選擇設備526，並且被配置為將來自波束產生/選擇設備526的出站（outbound）（傳輸）信號導引到天線元件陣列522，並且將來自天線元件陣列522的入站（inbound）（接收）信號導引到波束產生/選擇設備526。波束產生/選擇設備526被配置為提供與天線元件陣列522相對應的多個不同的相位級數，並例如在處理器510的控制下（例如，根據從處理器510接收的一或多個控制信號）選擇與期望的波束方向相對應的相位級數之一。IF電路528通訊地耦合到波束產生/選擇設備526，並且被配置為提供將由天線元件陣列522輻射的信號，以及接收和處理由波束產生/選擇設備526接收並從波束產生/選擇設備526提供給IF電路528的信號。IF電路528可以被配置為將從處理器510接收的基頻數位信號轉換為IF信號，將IF信號轉換為類比RF（射頻）信號（例如，使用混頻器和數位類比轉換器（DAC）），並將RF信號提供給波束產生/選擇設備526，以用於經由天線元件陣列522在期望的波束中對期望的波束和輻射進行相位調整。IF電路528被配置為將由天線元件陣列522接收的類比RF信號轉換為IF信號（例如，使用可變增益放大器和混頻器），將IF信號轉換為基頻數位信號（例如，使用混頻器和類比數位轉換器（ADC）），並將基頻數位信號發送到處理器510。下文描述實現IF的某些實例。在其他實例中，可以省略IF電路528，例如當使用直接轉換架構時。

本文中的描述可以指執行功能的處理器510，但該描述包括其他實現方式，例如處理器510執行軟體（儲存在記憶體530中）及/或韌體。本文中的描述可以將執行功能的設備500稱為執行該功能的設備500的一或多個適當的元件（例如，處理器510和記憶體530）的簡寫。處理器510（可能與記憶體530結合，並且在適當的情況下與收發機520結合）可以包括波束方向選擇單元550。波束方向選擇單元550可以通常將處理器510或設備500稱為執行波束方向選擇單元550的功能中的任何功能，其中設備500被配置為執行波束方向選擇單元550的功能。

參考圖6，圖2的8x8巴特勒矩陣的電路圖中突出顯示有跨越元件。通常，巴特勒矩陣是用於饋送天線元件的相控陣列的波束成形網路。在一實例中，8x8巴特勒矩陣可以包括12個正交混合器（hybrid）220和8個移相器210（亦即，4x45°、2x22.5°和2x67.5°）。該電路亦包括16個跨越元件602，其位置在圖6中用圓圈突出顯示。跨越元件602影響巴特勒矩陣的整體尺寸和插入損耗。例如，參考圖7，圖示包括8個輸入704和8個輸出706（例如，8x8巴特勒矩陣）的示例性微帶電路700。輸出706被配置為饋送天線元件的相控陣列（圖7中未圖示）。實體跨越元件702在圖7中利用虛線的橢圓突出顯示。微帶電路700包括被設置在PCB基板710的單層上的金屬微帶708。金屬微帶產生包括跨越元件702、正交混合元件712和移相器元件714的矩陣元件（在圖7中僅標記了一個正交混合元件和一個移相器元件714）。跨越元件702的大小基於RF信號的頻率（例如，波長）。結果，對於28 GHz的實現，微帶電路700的整體尺寸大約為11 cmx9 cm。此外，在28 GHz處，跨越元件702之每一者跨越元件702可以貢獻大約0.5 dB的插入損耗，並且在每個輸出埠處量測的插入損耗大約為18 dB。

參考圖8，圖示示例性小形狀因數和低損耗巴特勒矩陣800的示意圖。矩陣800是8x8巴特勒矩陣110的實例，其包括8個輸入埠（亦即P1-P8）和8個輸出（亦即O1-O8）。與圖7中的微帶電路700（例如，單層）相比，矩陣800包括第一層802上的微帶線和第二層804上的微帶線。第一層802包括在圖8中用實線圖示的第一組元件。第一層802上的第一組元件包括六個正交混合器806a-806f、四個移相器808a-808d和兩個跨越（cross-overs）816a-816b。第二層804上的第二組元件亦包括六個正交混合器810a-810f、四個移相器812a-812d和兩個跨越818a-818b。層802、804中的元件的數量和配置是實例，而不是限制，因為可以使用元件的其他組合和配置。第一層802和第二層804可以設置在PCB的分開的層上，並且可以由金屬接地層分開。複數個過孔結構814a-814d用於耦合第一層802和第二層804上的元件。過孔結構814a-814d可以與第一層802和第二層804之間的接地層電隔離，並且被配置為電耦合第一層802和第二層804上的元件。例如，第一過孔814a可以被配置為將被設置在第二層804上的第一正交混合器810a與被設置在第一層802上的第二正交混合器806b耦合。其他過孔結構814b-814d可以類似地被配置為耦合如圖8圖示的其他元件。矩陣800將跨越元件的數量從微帶電路700中所需的16個減少到4個（亦即816a、816b、818a、818b）。此種減少實現更小的形狀因數並且將插入損耗減小4-5 dB的因數。

參考圖9，進一步參考圖8，圖示PCB 900上的示例性小形狀因數和低損耗巴特勒矩陣的透視圖。PCB 900包括第一層902和第二層904。金屬接地層906設置在第一層902和第二層904之間。在一實例中，第一層902可以包括在矩陣800的第一層802中圖示的第一組元件，並且第二層904可以包括矩陣800的第二層804中圖示的第二組元件。過孔（例如過孔結構814a-814d）可以用於電耦合第一層902和第二層904中的元件。

參考圖10，圖示圖9中的巴特勒矩陣的PCB層的示意圖。在一實例中，第一層902和第二層904可以包括已知的PCB材料，例如玻璃纖維環氧樹脂層壓板（例如，FR4），並且元件可以由沉積在PCB材料上或被設置在PCB材料內的金屬微帶線形成。正交混合器、移相器和跨越元件的尺寸可以基於本領域已知的輸入信號的頻率。在一個實例中，金屬接地層906（圖10中未圖示）可以包括被設置在第一層902和第二層904之間並可操作地接地的銅包層。亦可以使用其他金屬化技術來建立金屬接地層906。第一層902和第二層904可以被佈置為使得八個輸入連接器1002位於PCB 900的第一邊緣上，並且八個輸出連接器1004位於PCB 900的第二邊緣上。在一實例中，輸入和輸出連接器1002、1004的一半位於第一層902上，以及連接器1002和1004的另一半位於第二層904上。四個過孔1006a-1006d被配置為將第一層902上的元件與第二層上的元件耦合。在一實例中，估計的過孔損耗大約為0.2-0.3 dB。過孔1006a-1006d的位置是實例，而不是限制，因為其他位置可以用於減少插入損耗。例如，可以增加過孔的數量以減少跨越的數量。

在一實例中，參考圖8-圖10，低損耗小形狀因數天線波束成形系統可以包括第一印刷電路板層（例如，第一層902）（該第一印刷電路板層包括第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件（例如，正交混合器806a-806f）和移相器元件（例如移相器808a-808d））、第二印刷電路板層（例如，第二層902）（該第二印刷電路板層包括包含正交混合元件（例如，正交混合器810a-810f）和移相器元件（例如移相器812a-812d）的第二組微帶元件）、金屬接地層906（該金屬接地層906設置在第一印刷電路板層和第二印刷電路板層之間）以及複數個過孔（亦稱為過孔元件，例如過孔1006a-1006d，該複數個過孔被配置為將第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合）。第一印刷電路板層、第二印刷電路板層和金屬接地層可以組合在單個印刷電路板中。複數個輸入埠1002可以被設置在印刷電路板的第一邊緣上，以及複數個輸出埠1004可以被設置在印刷電路板的第二邊緣上。單個印刷電路板可以是具有大約4釐米的長度尺寸和大約3.5釐米的寬度尺寸的矩形。第一組微帶元件可以包括一或多個跨越元件（例如，816a-816b），以及第二組微帶元件可以包括一或多個跨越元件（例如，818a-818b）。可以使用微帶元件和過孔的各種配置。在一實例中，複數個過孔可以包括4個過孔，第一組微帶元件可以包括兩個跨越元件，以及第二組微帶元件可以包括兩個跨越元件。複數個過孔可以包括10個過孔，第一組微帶元件可以包括一個跨越元件，以及第二組微帶元件可以包括一個跨越元件。複數個過孔可以包括12個過孔。第一印刷電路板層可以進一步包括第一複數個輸入埠和第一複數個輸出埠，並且第二印刷電路板層可以進一步包括第二複數個輸入埠及第二複數個輸出埠。

參考圖11，圖示具有兩個跨越和十個過孔的8x8巴特勒矩陣的示例性層。矩陣元件1100包括第一層1102、第二層1104和被設置在第一層1102和第二層1104之間的金屬接地層（圖11中未圖示）。八個輸入連接器（P1-P8）和八個輸出連接器（O1-O8）可操作地耦合到第一層1102或第二層1104中的元件，如圖11所示。矩陣元件1100包括用於連接第一層1102和第二層1104上的元件的10個過孔，以及2個跨越（亦即，每層1102、1104上一個跨越）。在一實例中，輸入連接器P1-P8可以被佈置為使得一半的輸入連接器被耦合到第一層1102中的元件，而另一半被耦合到第二層1104中的元件。類似地，輸出連接器O1-O8可以被佈置為使得一半的輸出連接器被耦合到第一層1102中的元件，而另一半被耦合到第二層1104中的元件。在一實例中，第一層1102、第二層1104和金屬層（圖11中未圖示）可以包括在單個PCB中，以及連接器P1-P8、O1-O8可以設置在單個PCB的不同邊緣上，例如圖11中所圖示的。亦可以使用輸入連接和輸出連接的其他配置。

參考圖12，圖示具有零跨越和12個過孔的8x8巴特勒矩陣的示例性層。矩陣元件1200包括第一層1202、第二層1204和被設置在第一層1202和第二層1204之間的金屬接地層（圖12中未圖示）。八個輸入連接器（P1-P8）和八個輸出連接器（O1-O8）可操作地耦合到如圖12所圖示的第一層1202或第二層1204中的元件。矩陣元件1200包括12個過孔以連接第一層1202和第二層1204上的元件。使用具有大約0.2 dB-0.5 dB的插入損耗的12個過孔可以代替例如圖6中圖示的16個跨越，該等跨越之每一者跨越可以引起大約0.5 dB（在中心頻率處）的插入損耗。

參考圖13A和圖13B，圖示標準和減小的形狀因數配置中的示例性8x8巴特勒矩陣。示例性矩陣被配置用於大約28 GHz的中心頻率。第一矩陣1302包括PCB基板上的微帶元件，該等微帶元件包括12個混合元件1304和16個跨越元件1306，例如圖7中所描述的。部分由於16個跨越元件1306所需的空間，矩陣1302的尺寸約為7 cm乘6 cm。相反，圖13B中的第二矩陣1320利用圖8-圖10中所述的三層，包括在第一層1322上的六個混合元件1304和在第二層1324上的六個混合元件1304。存在被配置為耦合第一層1322和第二層1324的12個過孔1326。金屬接地層（圖13B中未圖示）設置在第一層1322和第二層1324之間。第二矩陣1320消除了對16個跨越元件1306的需要，並因此實現了減小的形狀因數。作為實例而非限制，第二矩陣可以是大約4 cmx3.5 cm。可以經由減少層中的混合元件和移相器元件之間的空間來實現形狀因數的進一步減小。在一實例中，28 GHz 8x8巴特勒矩陣的形狀因數可以減小到大約2.5 cmx2 cm。亦可以使用其他頻率、矩陣大小和形狀因數。

參考圖14，圖示沒有跨越元件的示例性16x16分離的巴特勒矩陣的示意圖。圖8-圖10中描述的三層構造技術（包括第一層902、第二層904和被設置在第一層902和第二層904之間的金屬接地層906）可以擴展到更大的矩陣配置，例如圖14中所圖示的16x16，以及更高階波束成形網路。通常，混合元件和移相器元件被分離成兩組，其中一組被設置在第一層上，另一組被設置在第二層上。與8x8巴特勒矩陣設計一樣，可以使用跨越元件和過孔結構的各種組合來降低高階巴特勒矩陣的插入損耗和形狀因數。例如，16x16巴特勒矩陣可以被配置有10個過孔和9個跨越元件。亦可以實現波束成形網路的其他配置。例如，16x16分離的巴特勒矩陣1400可以經由將矩陣分解成第一部件1402和第二部件1404來實現，第一部件1402和第二部件1404在電纜部件1406中經由同軸或其他類型的半剛性電纜彼此耦合。此種連接器僅僅是實例，並且可以使用用於將巴特勒矩陣的部件連接在一起的其他構件。部件1402、1404中的每一項可以包括第一層1412和第二層1414上的混合元件1408和移相器元件1410的組合，如本文所述。在一實例中，部件1402、1404中的每一項可以利用8個過孔結構來消除部件中的跨越結構。經由使用遮罩電纜（例如同軸電纜）來形成如圖14所圖示的連接，可以減少電纜部件1406中的跨越的影響。電纜部件1406中的單個電纜的長度通常為2-8英寸，但是可以根據頻率和其他操作要求（例如，形狀因數）而變化。矩陣1400分支成兩個部件1402、1404以及使用電纜部件1406可以消除對44個單層跨越元件的需要。部件1402、1404亦可以實現添加放大器以補償插入損耗，及/或在部件1402和1404中的一項或兩項中使用中頻（IF）（例如，對於28 GHz RF為4-7 GHz）。第二部件1404的輸出可以被提供給天線陣列（圖14中未圖示），例如圖1中描述的天線元件120。

參考圖15，圖示具有可選放大器的16x16分離的巴特勒矩陣1500的示意圖。基於諸如頻寬要求之類的操作考慮，可以使用IF或最終RF頻率來實現矩陣1500。在一實例中，16x16分離的巴特勒矩陣1500利用IF頻率（例如，對於28 GHz RF輸出為4-7 GHz），並且包括第一部件1502和第二部件1504。第一部件1502和第二部件1504中的每一項可以利用如圖8-圖10中所描述的三層技術來構造，其包括相應的第一層902、第二層904以及被設置在第一層902和第二層904之間的金屬接地層906。第一部件1502的輸出可以利用被配置為補償插入損耗並提高整體系統效能的放大部件1508來放大。放大部件1508在圖15中被圖示在第一部件1502的輸出處，但是其可以被設置在第一部件1502和第二部件1504之間的其他位置處。部件1502、1504和放大部件1508可以利用電纜部件1506中的同軸或其他類型的半剛性電纜彼此耦合。部件1502、1504中的每一項可以包括第一層1510和第二層1512上的混合元件和移相器元件的組合，如圖8-圖10中所述。在一實例中，部件1502、1504中的每一項可以利用8個過孔結構來消除部件中的跨越結構。在實例中，第二部件1504的輸出可以被提供給相控天線陣列（圖15中未圖示），並且放大部件1508可以被配置為補償到天線陣列的輸出中的任何幅度失衡。在操作中，放大部件1508可能引起相位失衡，並且可以基於失衡來修改移相器元件的配置。

參考圖16，圖示沒有跨越元件的16x16分離的IF-RF巴特勒矩陣1600的示意圖。矩陣1600接收到第一部件1602的IF頻率輸入（例如，對於28 GHz RF輸出為4-7 GHz）。與在第一階段中利用RF相比，利用IF可以減少插入損耗。第一部件的輸出可以利用放大部件1608放大，並且電纜部件1606可以被配置為饋送到混頻器部件1614。與被配置為在RF下操作的放大器相比，用於IF的放大器可以更高效並且消耗更少的功率。IF放大器亦可以被配置為調整整體鏈路中的潛在幅度失配。混頻器部件1614被配置為將IF信號升頻轉換為最終RF信號（例如，28 GHz）。第二部件1604被配置為接收RF信號。第一部件1602和第二部件1604中的每一項可以用如圖8-圖10中所描述的三層技術來構造，包括相應的第一層、第二層以及被設置在相應的第一和第二層之間的金屬接地層906。部件1602、1604中的每一項可以包括第一層1610和第二層1612上的混合元件和移相器元件的組合，如圖8-圖10中所述。在一個實例中，部件1602、1604中的每一項可以利用8個過孔結構來消除部件中的跨越結構。在操作中，放大及/或混頻器部件1608、1614可以引起相位失衡，並且可以基於失衡來修改移相器元件的配置。例如，相位失配可以經由Lo移相器及/或在IF頻帶添加移相器來解決。亦可以實現數位調整以補償相位失配。

參考圖17，進一步參考圖1-圖16，用於製造低損耗小形狀因數波束成形網路的方法1700包括所示的階段。然而，方法1700是實例而非限制性的。方法1700可以例如，經由使階段被添加、移除、重新排列、組合、同時執行，及/或使單個階段被分離成多個階段被改變。可以使用本領域中已知的電路製造技術來實現方法1700。例如，在PCB層上設置微帶元件可以包括利用金屬塗覆介電質，利用光阻劑塗覆金屬，利用基於微帶元件的圖像曝光光阻劑，以及刻蝕掉多餘的金屬。亦可以使用其他電路製造技術。

在階段1702處，該方法包括以下步驟：在第一印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第一組微帶元件。在一實例中，波束成形網路可以是巴特勒矩陣，該巴特勒矩陣可以是8x8矩陣，例如圖8-圖10中所描述的。第一組微帶元件可以包括六個正交混合器和四個移相器，例如圖10中的第一層902中所示。微帶元件可以設置在PCB材料上，並耦合到位於PCB邊緣的連接器，例如圖11和圖12中所圖示的。

在階段1704處，該方法包括以下步驟：在第二印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第二組微帶元件。繼續示例性8x8巴特勒矩陣，第二組微帶元件可以包括六個正交混合器和四個移相器，例如圖10中的第二層904中所示。第二組微帶元件可以設置在PCB材料上，並耦合到位於PCB邊緣處的連接器，例如圖11和圖12中所圖示的。

在階段1706處，該方法包括以下步驟：在第一印刷電路板層和第二印刷電路板層之間設置金屬層。金屬層可以包括銅包層或其他導體（例如，Ag、Au等），並且可以耦合到天線系統中的地。例如，金屬接地層906可以被包覆到第一印刷電路板和第二印刷電路板中的一項或兩項的一側，並且被配置為減少層之間的RF干擾（以及相關聯的電流迴路）。

在階段1708處，該方法包括以下步驟：利用一或多個過孔將第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。過孔被配置為與金屬層電隔離（亦即，不電接觸）並且使得電流能夠在第一印刷電路板層和第二印刷電路板層之間流動。例如，圖10中描述的8x8矩陣包括四個過孔（例如，過孔1006a-d），其被配置為將第一層中的一或多個微帶元件與第二層中的多個微帶元件耦合。其他配置可以包括額外的過孔，例如圖11中所示的10個過孔和圖12中所示的12個過孔。

儘管方法1700使用兩個印刷電路板層，但是本案內容不限於此。額外層（例如，3、4、5等）和介入中間的金屬層可以用於更高階矩陣。本文中描述的8x8和16x16巴特勒矩陣是實例，而不是限制，因為方法1700可以用於更高階波束成形電路。此外，在本文中描述的示例性矩陣中設置在介電質基板（例如，PCB材料）上的微帶元件可以實現為介電質基板內的帶狀線。其他製造技術亦可以用於製造本文所述的低損耗小形狀因數波束成形網路。

其他實例和實現方式在本案內容和所附請求項的範疇內。例如，可以使用所示的配置以外的配置。此外，由於軟體和電腦的性質，可以使用由處理器執行的軟體、硬體、韌體、硬接線或該等項的任意組合來實現上述功能。實現功能的特徵亦可以實體地位於各種位置處，包括被分佈以使得功能的部分在不同的實體位置處實現。

如本文所使用的，單數形式的「a」、「an」和「the」亦包括複數形式，除非上下文另有明確指示。本文中使用的術語「包括（comprises）」、「包括（comprising）」、「包括（includes）」及/或「包括（including）」指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數，步驟、操作、元件、組件及/或其群組。

此外，如本文所使用的，如條目列表中使用的「或」（可能以「中的至少一個」開始，或以「中的一或多個」開始）表示分開的列表，使得例如，「A、B或C中的至少一個」的列表，或「A、B或C中一或多個」的列表或「A或B或C」的列表意指A，或B，或C，或AB（A和B），或AC（A和C），或BC（B和C），或ABC（亦即A和B和C），或具有多於一個的特徵的組合（例如，AA、AAB、ABBC等）。因此，關於條目（例如，處理器）被配置為執行關於A或B中的至少一個的功能的記載，或關於條目被配置為執行功能A或功能B的記載意指條目可以被配置為執行關於A的功能，或可以被配置為執行關於B的功能，或可以被配置為執行關於A和B的功能。例如，「被配置為量測A或B中的至少一個的處理器」或「被配置為量測A或量測B的處理器」的短語意指該處理器可以被配置為量測A（並且可以被配置或不被配置為量測B），或者可以被配置為量測B（並且可以被配置或不被配置為量測A），或者可以被配置為量測A和量測B（並且可以被配置為選擇量測A和B中的何者或兩者）。類似地，關於用於量測A或B中的至少一個的構件的記載包括用於量測A的構件（其可能能夠或可能不能夠量測B）、用於量測B的構件（並且可能被配置為或可能不被配置為量測A，或用於量測A和B的構件（其可能能夠選擇量測A和B中的何者或兩者）。作為另一實例，關於條目（例如處理器）被配置為執行功能X或執行功能Y中的至少一個的記載意指該條目可以被配置為執行功能X，或者可以被配置為執行功能Y，或者可以配置來執行功能X和執行功能Y。例如，「被配置為量測X或量測Y中的至少一個的處理器」的短語意指處理器可以被配置為量測X（並且可以被配置或不被配置為測Y），或者可以被配置為量測Y（並且可以被配置或不被配置為量測X），或者可以被配置為量測X和量測Y（並且可以被配置為選擇量測X和Y中的何者或兩者）。

如本文所使用的，除非另有說明，否則功能或操作是「基於」條目或條件的陳述意指功能或操作是基於所述條目或條件，並且可以是基於除所述條目和條件之外的一或多個條目及/或條件。

以上論述的系統和設備是實例。各種配置可以適當地省略、替換或添加各種程序或元件。例如，關於某些配置描述的特徵可以組合在各種其他配置中。配置的不同態樣和元件可以以類似的方式進行組合。此外，技術在進化，因此，許多元件是實例，並且不限制本案內容或請求項的範疇。

無線通訊系統是指無線地傳送通訊的系統，亦即經由在大氣空間傳播的電磁波及/或聲波，而不是經由電線或其他實體連接。無線通訊網路可以不具有無線地傳輸的所有通訊，但是被配置為具有無線地傳輸的至少一些通訊。此外，術語「無線通訊設備」或類似術語不要求該設備的功能專門地或均勻地主要用於通訊，或者使用無線通訊設備的通訊專門地或均等地主要是無線的，或者該設備是行動設備，但是指示該設備包括無線通訊能力（單向或雙向），例如，包括用於無線通訊的至少一個無線電單元（每個無線電單元是傳輸器、接收器或收發機的一部分）。

說明書中提供了具體細節，以提供對示例性配置（包括實現）的全面理解。然而，可以在沒有該等具體細節的情況下實施配置。例如，為了避免模糊配置，已經在沒有不必要的細節的情況下圖示眾所周知的電路、過程、演算法、結構和技術。本說明書提供了示例性配置，並且不限制請求項的範疇、適用性或配置。相反，配置的先前描述提供了用於實現所描述的技術的描述。可以對元件的功能和佈置進行各種改變。

在描述了若干示例性配置後，可以使用各種修改、替代結構和均等物。例如，上述元件可以是更大系統的元件，其中其他規則可以優先於或以其他方式修改本案內容的應用。此外，可以在考慮上述元件之前、期間或之後進行許多操作。因此，以上描述不約束請求項的範疇。

除非另有說明，否則如本文中所使用的「大約」及/或「近似」當指的是可量測值，例如量、持續時間等時，其包括與指定值相差±20%或±10%、±5%或+0.1%的變化，該變化酌情適用於本文所述的系統、設備、電路、方法和其他實現方式的上下文中。除非另有說明，本文中使用的「實質上」當指的是可量測值，例如量、持續時間、實體屬性（例如頻率）等時，其亦包括與指定值相差±20%或±10%、±5%或+0.1%的變化，該變化酌情適用於系統、設備、電路、方法，以及本文所描述的其他實現方式的上下文中。

值超過（或大於或高於）第一閾值的陳述等同於該值滿足或超過略大於第一閾值的第二閾值的陳述，例如，在計算系統的解析度中，第二閾值比第一閾值高一個值。值小於（或在其之內或低於）第一閾值的陳述等同於該值小於或等於略低於第一閾值的第二閾值的陳述，例如，在計算系統的解析度中，第二閾值比第一閾值低一個值。

實現方式實例是在以下編號的條款中描述的。

條款1。一種被配置為饋送天線元件的相控陣列的波束成形網路，其包括：印刷電路板的第一層上的第一組微帶元件、印刷電路板第二層上的第二組微帶元件、被設置在第一層和第二層之間的金屬層以及複數個過孔，該複數個過孔被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個元件與該第二組微帶元件的一或多個元件耦合。

條款2。根據條款1之波束成形網路，其中該第一組微帶元件包括一或多個正交混合元件和一或多個移相器元件，並且該第二組微帶元件包括一或多個正交混合元件以及一或多個移相器元件。

條款3。一種天線波束成形系統，包括：第一印刷電路板層，其包括第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二印刷電路板層，其包括第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；金屬接地層，其被設置在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間；及複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。

條款4。根據條款3之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層、該第二印刷電路板層和該金屬接地層包括單個印刷電路板。

條款5。根據條款4之天線波束成形系統，亦包括：被設置在單個印刷電路板的第一邊緣上的複數個輸入埠和被設置在單個印刷電路板的第二邊緣上的複數個輸出埠。

條款6。根據條款3之天線波束成形系統，其中該第一組微帶元件包括一或多個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括一或多個跨越元件。

條款7。根據條款3之天線波束成形系統，包括8x8Butler矩陣，其中該複數個過孔包括4個過孔，該第一組微帶元件包括兩個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括兩個跨越元件。

條款8。根據條款3之天線波束成形系統，包括：8x8巴特勒矩陣，其中該複數個過孔包括10個過孔，該第一組微帶元件包括一個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括一個跨越元件。

條款9。根據條款3之天線波束成形系統，包括8x8巴特勒矩陣，其中該複數個過孔包括12個過孔。

條款10。根據條款3之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層亦包括第一複數個輸入埠和第一複數個輸出埠，並且該第二印刷電路板層亦包括第二複數個輸入埠和第二複數個輸出埠。

條款11。一種天線波束成形系統，包括：包括以下各項的第一部件：第一印刷電路板層，該印刷電路板層包括第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二印刷電路板層，該第二印刷電路板層包括第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第一金屬接地層，其被設置在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間；第一複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合；複數個輸入埠，其被配置為接收射頻輸入；包括以下各項的第二部件：第三印刷電路板層，該第三印刷電路板層包括第三組微帶元件，該第三組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第四印刷電路板層，該第四印刷電路板層包括第四組微帶元件，該第四組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件；第二金屬接地層，其被設置在該第三印刷電路板層和該第四印刷電路板層之間；第二複數個過孔，其被配置為將該第三組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第四組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合；複數個輸出埠，其被配置為將射頻輸出輸出到天線陣列；及電纜部件，其被配置為可操作地耦合該第一部件和該第二部件。

條款12。根據條款11之天線波束成形系統，其中該電纜部件包括複數個同軸電纜。

條款13。根據條款11之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層、該第二印刷電路板層和該第一金屬接地層包括第一部件印刷電路板，並且該第三印刷電路板層、該第四印刷電路板層和該第二金屬接地層包括第二部件印刷電路板。

條款14。根據條款13之天線波束成形系統，其中該第一部件印刷電路板亦包括複數個輸出埠，該第二部件印刷電路板亦包括複數個輸入埠，以及該電纜部件被配置為將該第一部件印刷電路板上的該複數個輸出埠之每一者輸出埠與該第二部件印刷電路板上的複數個輸入埠中的相關聯的輸入埠耦合。

條款15。根據條款11之天線波束成形系統，亦包括：放大部件，其被設置在該第一部件和該第二部件之間並且被配置為放大從該第一部件輸出的信號。

條款16。根據條款15之天線波束成形系統，其中該放大部件被配置為補償輸出到該天線陣列的射頻中的幅度失衡。

條款17。根據條款11之天線波束成形系統，亦包括混頻器部件，其被設置在該第一部件和該第二部件之間並且被配置為升頻轉換從該第一部件輸出的信號。

條款18。根據條款11之天線波束成形系統，其中輸入到該第一部件的射頻處於中頻，並且該第二部件的輸出處於操作射頻。

條款19。根據條款11之天線波束成形系統，其中輸入到該第一部件的射頻處於中頻，並且該第二部件的輸出處於中頻。

條款20。根據條款11之天線波束成形系統，其中該第一部件中的該複數個輸入埠是16個輸入埠，該第二部件上的該複數個輸出埠是16個輸出埠，該第一複數個過孔是8個過孔，並且該第二複數個過孔為8個過孔。

條款21。根據條款11之天線波束成形系統，其中該第一組微帶元件、該第二組微帶元件、該第三組微帶元件和該第四組微帶元件各自包括至少一個跨越元件。

條款22。根據條款11之天線波束成形系統，其中該第一部件和該第二部件之間的距離在2英寸到8英寸的範圍內。

條款23。一種製造低損耗小形狀因數波束成形網路的方法，包括以下步驟：在第一印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第一組微帶元件；在第二印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第二組微帶元件；在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間設置金屬層；及利用一或多個過孔將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件的一或多個微帶元件耦合。

條款24。根據條款23之方法，其中該第一印刷電路板層、該第二印刷電路板層和該金屬層包括單個印刷電路板。

條款25。根據條款24之方法，亦包括以下步驟：將第一複數個輸入連接器耦合到第一組微帶元件，其中該第一複數個輸入連接器被設置在該單個印刷電路板的第一邊緣上；將第二複數個輸入連接器耦合到該第二組微帶元件，其中該第二複數個輸入連接器被設置在該單個印刷電路板的該第一邊緣上；將該第一複數個輸出連接器耦合到該第一組微帶元件，其中該第一複數個輸入連接器被設置在該單個印刷電路板的第二邊緣上；及將該第二複數個輸出連接器耦合到第二組微帶元件，其中該第二複數個輸出連接器被設置在單個印刷電路板的第二邊緣上。

條款26。根據條款23之方法，亦包括以下步驟：將第一複數個輸入連接器和輸出連接器耦合到該第一印刷電路板層上的第一組微帶元件；及將第二複數個輸入連接器和輸出連接器耦合到該第二印刷電路板層上的第二組微帶元件。

條款27。根據條款23之方法，亦包括以下步驟：在該第一印刷電路板層上設置一或多個跨越元件，以及在該第二印刷電路板層上設置一或多個跨越元件。

條款28。根據條款23之方法，其中該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層包括第一巴特勒矩陣部件，並且該方法亦包括以下步驟：製造第二巴特勒矩陣部件包括：在第三印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第三組微帶元件；在第四印刷電路板層上設置包括正交混合元件和移相器元件的第四組微帶元件；在該第三印刷電路板層和該第四印刷電路板層之間設置金屬層；將該第三組微帶元件中的一或多個微帶元件與具有一或多個過孔的該第四組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合；及利用複數個電纜將該第一巴特勒矩陣部件耦合到該第二巴特勒矩陣部件。

條款29。根據條款28之方法，其中該複數個電纜包括同軸電纜。

100:波束導向系統 110:巴特勒矩陣 120:天線元件 130:傳輸/接收選擇器 140:波束方向開關140（BDS） 150:傳輸/接收信號傳遞設備 210:移相器 220:正交混合器 230:天線埠 240:波束埠 250:跨越部件 300:傳輸/接收選擇器 310:功率放大器 320:低雜訊放大器 330:開關 340:開關 400:通訊系統 412:行動設備 414:網路 416:伺服器 418:存取點（AP） 420:存取點（AP） 430:基地站 432:波束 500:無線通訊設備 510:處理器 520:收發機 522:天線元件陣列 524:前端 526:波束產生/選擇設備 528:IF電路 530:記憶體 540:匯流排 550:波束方向選擇單元 602:跨越元件 700:微帶電路 702:實體跨越元件 704:輸入 706:輸出 708:金屬微帶 710:PCB基板 712:正交混合元件 714:移相器元件 800:矩陣 802:第一層 804:第二層 806a:正交混合器 806b:正交混合器 806c:正交混合器 806d:正交混合器 806e:正交混合器 806f:正交混合器 808a:移相器 808b:移相器 808c:移相器 808d:移相器 810a:正交混合器 810b:正交混合器 810c:正交混合器 810d:正交混合器 810e:正交混合器 812a:移相器 812b:移相器 812c:移相器 812d:移相器 814a:過孔結構 814b:過孔結構 814c:過孔結構 814d:過孔結構 816a:跨越元件 816b:跨越元件 818a:跨越元件 818b:跨越元件 900:PCB 902:第一層 904:第二層 906:金屬接地層 1002:輸入連接器 1004:輸出連接器 1006a:過孔 1006b:過孔 1006c:過孔 1006d:過孔 1100:矩陣元件 1102:第一層 1104:第二層 1200:矩陣元件 1202:第一層 1204:第二層 1302:第一矩陣 1304:混合元件 1306:跨越元件 1320:第二矩陣 1322:第一層 1324:第二層 1326:過孔 1400:巴特勒矩陣 1402:第一部件 1404:第二部件 1406:電纜部件 1408:混合元件 1410:移相器元件 1412:第一層 1414:第二層 1500:巴特勒矩陣 1502:第一部件 1504:第二部件 1506:電纜部件 1508:放大部件 1510:第一層 1512:第二層 1600:矩陣 1602:第一部件 1604:第二部件 1606:電纜部件 1608:放大部件 1610:第一層 1612:第二層 1614:混頻器部件 1700:方法 1702:階段 1704:階段 1706:階段 1708:階段 1L:波束埠 1R:波束埠 2L:波束埠 2R:波束埠 3L:波束埠 3R:波束埠 4L:波束埠 4R:波束埠 AP1:天線埠 AP2:天線埠 AP3:天線埠 AP4:天線埠 AP5:天線埠 AP6:天線埠 AP7:天線埠 AP8:天線埠 LO:本端振盪器 LO PS1:本端振盪器移相器 O1:輸出 O2:輸出 O3:輸出 O4:輸出 O5:輸出 O6:輸出 O7:輸出 O8:輸出 P1:輸入埠 P2:輸入埠 P3:輸入埠 P4:輸入埠 P5:輸入埠 P6:輸入埠 P7:輸入埠 P8:輸入埠 VGA:可變增益放大器

圖1是波束導向系統的示意圖。

圖2是圖1所示的巴特勒矩陣的電路圖。

圖3是圖1所示的傳輸/接收選擇器的電路圖。

圖4是通訊系統的示意圖。

圖5是無線通訊設備的方塊圖，該無線通訊設備的實例是在圖4中圖示的。

圖6是圖2中所示的巴特勒矩陣的電路圖，其中突出顯示了跨越元件。

圖7是具有突出顯示的跨越元件的8x8巴特勒矩陣的示例性微帶設計。

圖8是示例性小形狀因數和低損耗巴特勒矩陣的示意圖。

圖9是印刷電路板上的示例性小形狀因數和低損耗巴特勒矩陣的透視圖。

圖10包括圖9中的巴特勒矩陣的印刷電路板層的示意圖。

圖11包括具有兩個跨越和十個過孔的8x8巴特勒矩陣的示例性層。

圖12包括具有零跨越和十二個過孔的8x8巴特勒矩陣的示例性層。

圖13A和圖13B包括標準和簡化形狀因數配置中的示例性8x8巴特勒矩陣。

圖14是沒有跨越元件的示例性16x16分離的巴特勒矩陣的示意圖。

圖15是具有可選放大器的16x16分離的巴特勒矩陣的示意圖。

圖16是沒有跨越元件的示例性16x16分離的IF-RF巴特勒矩陣的示意圖。

圖17是用於製造低損耗小形狀因數波束成形網路的示例性方法的製程流程圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

902:第一層

904:第二層

1002:輸入連接器

1004:輸出連接器

1006a:過孔

1006b:過孔

1006c:過孔

1006d:過孔

Claims (22)

1. 一種被配置為饋送天線元件的一相控陣列的波束成形網路，包括：一印刷電路板的一第一層上的一第一組微帶元件、該印刷電路板的一第二層上的一第二組微帶元件，一金屬層，其被設置在該第一層和該第二層之間，以及複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。
2. 根據請求項1之波束成形網路，其中該第一組微帶元件包括一或多個正交混合元件和一或多個移相器元件，並且該第二組微帶元件包括一或多個正交混合元件和一或多個移相器元件。
3. 一種天線波束成形系統，包括： 一第一印刷電路板層，其包括一第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一第二印刷電路板層，其包括一第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一金屬接地層，其被設置在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間；及 複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合。
4. 根據請求項3之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層、該第二印刷電路板層和該金屬接地層包括一單個印刷電路板。
5. 根據請求項4之天線波束成形系統，亦包括：被設置在該單個印刷電路板的一第一邊緣上的複數個輸入埠和被設置在該單個印刷電路板的一第二邊緣上的複數個輸出埠。
6. 根據請求項3之天線波束成形系統，其中該第一組微帶元件包括一或多個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括一或多個跨越元件。
7. 根據請求項3之天線波束成形系統，包括一8x8巴特勒矩陣，其中該複數個過孔包括4個過孔，該第一組微帶元件包括兩個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括兩個跨越元件。
8. 根據請求項3之天線波束成形系統，包括一8x8巴特勒矩陣，其中該複數個過孔包括10個過孔，該第一組微帶元件包括一個跨越元件，並且該第二組微帶元件包括一個跨越元件。
9. 根據請求項3之天線波束成形系統，包括一8x8巴特勒矩陣，其中該複數個過孔包括12個過孔。
10. 根據請求項3之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層亦包括第一複數個輸入埠和第一複數個輸出埠，並且該第二印刷電路板層亦包括第二複數個輸入埠和第二複數個輸出埠。
11. 一種天線波束成形系統，包括： 一第一部件，包括： 一第一印刷電路板層，其包括一第一組微帶元件，該第一組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一第二印刷電路板層，其包括一第二組微帶元件，該第二組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一第一金屬接地層，其被設置在該第一印刷電路板層和該第二印刷電路板層之間； 第一複數個過孔，其被配置為將該第一組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第二組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合； 複數個輸入埠，其被配置為接收一射頻輸入； 一第二部件，包括： 一第三印刷電路板層，其包括一第三組微帶元件，該第三組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一第四印刷電路板層，其包括一第四組微帶元件，該第四組微帶元件包括正交混合元件和移相器元件； 一第二金屬接地層，其被設置在該第三印刷電路板層和該第四印刷電路板層之間； 第二複數個過孔，其被配置為將該第三組微帶元件中的一或多個微帶元件與該第四組微帶元件中的一或多個微帶元件耦合； 複數個輸出埠，其被配置為向一天線陣列輸出一射頻輸出；及 一電纜部件，該電纜部件被配置為可操作地耦合該第一部件和該第二部件。
12. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中該電纜部件包括複數個同軸電纜。
13. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中該第一印刷電路板層、該第二印刷電路板層和該第一金屬接地層包括一第一部件印刷電路板，並且該第三印刷電路板層、該第四印刷電路板層，以及該第二金屬接地層包括一第二部件印刷電路板。
14. 根據請求項13之天線波束成形系統，其中該第一部件印刷電路板亦包括複數個輸出埠，該第二部件印刷電路板亦包括複數個輸入埠，以及該電纜部件被配置為將該第一部件印刷電路板上的該複數個輸出埠之每一者輸出埠與該第二部件印刷電路板上的該複數個輸入埠中的一相關聯的輸入埠耦合。
15. 根據請求項11之天線波束成形系統，亦包括：一放大部件，其被設置在該第一部件和該第二部件之間並且被配置為放大從該第一部件輸出的信號。
16. 根據請求項15之天線波束成形系統，其中該放大部件被配置為補償向該天線陣列的該射頻輸出中的一幅度失衡。
17. 根據請求項11之天線波束成形系統，亦包括：一混頻器部件，該混頻器部件被設置在該第一部件和該第二部件之間並且被配置為升頻轉換從該第一部件輸出的信號。
18. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中輸入到該第一部件的該射頻處於一中頻，並且該第二部件的該輸出是一操作射頻。
19. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中輸入到該第一部件的該射頻處於一中頻，並且該第二部件的該輸出處於該中頻。
20. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中該第一部件中的該複數個輸入埠是16個輸入埠，該第二部件上的該複數個輸出埠是16個輸出埠，該第一複數個過孔是8個過孔，並且該第二複數個過孔是8個過孔。
21. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中該第一組微帶元件、該第二組微帶元件，該第三組微帶元件和該第四組微帶元件均包括至少一個跨越元件。
22. 根據請求項11之天線波束成形系統，其中該第一部件和該第二部件之間的一距離在2英寸到8英寸的一範圍中。

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