TWI380507B - Adjustable integrated circuit antenna structure - Google Patents

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TWI380507B
TWI380507B TW096151010A TW96151010A TWI380507B TW I380507 B TWI380507 B TW I380507B TW 096151010 A TW096151010 A TW 096151010A TW 96151010 A TW96151010 A TW 96151010A TW I380507 B TWI380507 B TW I380507B
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Rofougaran Ahmadreza
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Description

1380507 六、發明說明：
101年8月8曰修正替換頁
【發明所屬之技術領域】 本發明涉及無線通信’更具體地說，涉及一種用於支援無 線通信的積體電路。 【先前技術】 眾所周知，通信系統是用來支援無線和/或有線通信設備 之間的無線和有線通信的。這樣的通信系統涵蓋範圍從國内和-/或國際蜂窩電話系統到互聯網，再到點對點室内無線網路，— 再到射頻識別（RF ID)系統。每種通信系統依照一種或多種通信鲁 標準建造並工作。例如，無線通信系統可根據一種或多種標準 工作，這些標準包括但不限於IEEE8〇2 u、藍牙、高級移動 電話服務(AMPS)、數位AMPS、全球移動通信系統(GSM)、碼分 多址(CDMA)、本地多點分配系統(LMDS)、多通道多點分配系統 (MMDS)和/或上述標準的改進。 根據無線通信系統的類型，無線通信設備如蜂窩電話、對 講機、個人數位助理(PDA)、個人電腦（pc)、筆記本電腦、家 庭娛樂設備料與其他祕通信設備進行直接或間接的通信_ 。就直接通信而言（也稱為點對點通信），參與的無線通信設備 將其發射和接收器調至相同的一個或多個通道(例如，無線 通信系統多個娜⑽载波巾的—個），織在該通道上進行-通信。對間接無線通信而言，每個無線通信設備通過分配的通 道直接與相關的基站(例如’祕蜂冑服務的）和/或相關接入 點⑽如，驗室内或建築物内無線網路）進行通信。為完成無 線通信設備_通料接，相_基站和/或棚的接入點 過系統控制器、通過公共交換電話網絡、通過互聯網、和/或 4/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 通過一些其他廣域網彼此進行直接通信。 對參與到無線通信中的每種無線通信設備來說，其組成包 括内置無線收發器（也就是發射器和接收器），或連接到相關的 無線收發器（例如，用於室内和/或建築物内無線通信網路的基 站、RF數據機等）。眾所周知，接收器連接到天線上，並包括 低噪音放大器、一個或多個中頻級、濾波級和資料恢復級。低 噪音放大器通過天線接收入站卯信號，然後將其進行放大。 一個或多個t頻級將放大後的RF信號混入一個或多個本地振 盪中，將放大後的RF信號轉換為基帶信號或中頻（IF)信號。 j波級對基帶信號或帽信號進行遽波，將不需要的信號從基 心喊中削弱’生成濾波後信號。資料恢復級根據特定的無線 通k標準從濾波後信號中恢復出原始資料。 眾所周知，發射器包括資料調制級、一個或多個中頻級和 功率放大器。資料調制級根據特定的無線通信鮮將原始資料 轉換為基帶信號。一個或多個中頻級將基帶信號混入一個或多 個本地振盈器中生《RF信號。功率放大器在將RF信號通過天 線發射之前對其進行放大。 目則，無線通信可在許可或非許可頻譜（licensed and ^licensed freqUency spectrum)中發生。例如，無線局域網 (WLAN)通信可在卯⑽Hz、2. 4GHz和5GHz的非許可工科醫（ISM) 的頻4中發生。當ISM頻譜是非許可時，對功率、調制技術和 天線增益有限制。另一非許可頻譜是55-64GHZ的V-帶。 因為無線通信的無線部分開始並結束於天線，設計合適的 天線結構是無線通信設備的重要元件。已知天線結構被設計為 t操作頻率上具有期望的阻抗(舉例來說，500hn〇、以期望的 操作頻率為中心的期望帶寬、以及期望的長度(舉例來說，單 5/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 極天線的操作頻率的波長的1/4)。進一步^ 括單個單極或雙極天線、分集天線結構、相同的極化、不同的 極化和/和任何數量的其他電磁特性。 用於RF收發器的一種常用天線結構是三維空中螺旋天線 (three-dimensional in-air helix antenna)，其類似於擴展 的彈簧。该空中螺旋天線提供磁性全方位（magnetic omni-directional)單極天線。該三維天線的其他類型包括矩 形、喇队形等形狀的孔徑天線；三維雙極天線為圓錐形、圓筒 形、橢圓形等形狀，且反射面天線具有平面反射器、角形反射 器或拋物面反射器。這些三維天線存在的問題是它們不能在積 體電路（ic)和/或支援所述IC的印刷板電路(PCB)的二維空間 中充分地實現。 已知一維天線可包括曲折式樣（meandering pa_^ern)或 微波傳輸f配置。對於有效的天線運作，單極天線的長度應為 其波長的1/4，雙極天線的長度應為其波長的丨、2，其中波長 (λ )-c/f，其中c疋光速且f是頻率。例如，1/4波長的天線 在900MHz具有的總長度約為& 3釐米（也就是，〇. 25*(3x108 m/s)/(900xl06 c/s)==〇. 25*33cm，其中 m/s 是米/秒且 c/s 是 圈/秒h如另一例子，1/4波長的天線在24〇〇MHz具有的總長 度約為 3.1 釐米（也就是，〇 25*(3χ1〇8 m/s)/(2 4xl〇9 - c/s)=0· 25*12. 5cm，其中m/s是米每秒且c/s是圈每秒）。由 於天線尺寸而不能在將其集成在晶片上，因為這樣的話具有數 百萬個電晶體相對複雜的1C將具有2到20毫米乘2到20毫 米的尺寸。 隨著1C製造技術的不斷發展，IC將變得越來越小並具有 越來越多的電晶體。當這個發展允許電子設備減小其尺寸時， 6/84 13-80507 出現了設計上的挑戰、 或η心减’峙個挑戰涉及向該言 。目前個門^ 虎# 仏虎、操作指令等 4碭通過Ic封裝和多層pcB來解決。 可包括位於較小空卩以與 ic 的呈右 舉例來說，2到2〇毫米乘2到2〇毫米） :二有100’引腳的球栅陣列(ball gridarr•多㈣ ^括1⑽母個弓1腳的佈線(tmce)以將其路由到PCB上的至少 進明顯地，IC間通信的發展需要充分支援製 因此，需要一種積體電路天線結構及其無線通信應用。 【發明内容】 本發明提供—_彳請置和方法，結合至少 了充分地顯示和/或描述，並更完整地在申請專利範圍中2 〇 根據本發明的一個方面，提供了 天線結構’包括：
一種可調積體電路（1C) 多個天線元件； _合電路’祕基於天線結翻徵信號將職多個天線元 件中的二個衫個同時連接到天線，其中，所述天線具有與所 述天線結構賴信號相_至少—個以下特徵··有效長度、帶 寬、阻抗、品質因素和頻帶； 鄰近所述多個天線元件的接地平面；以及 傳輸線電路’將出站射頻信號提供給所述天線，並從所述 天線接收入站射頻信號。 優選地，所述傳輸線電路包括： 多個傳輸線元件；以及 7/84 πυ5〇7 =徵部物物繼謝㈣__接= 優選地，所述傳輸線電路包括： 傳輸線；以及 阻抗配料’ & ’所述可調 射^電路匕括可_感和可調電容中的至少-個，其令所 4可凋阻抗匹配電路根據所述 部分確定阻抗。 &大線、、、。構特紅柄阻抗特徵， 優選地，所述可調電感包括： < 多個電感元件；以及 接=，合電路，驗將所述多個賴元件中少-個、表 信號的阻罐部細跑Γ-===線結構特徵 數、期望的電抗和期望的品質因素。.*』望的感應係 優選地，所述傳輸線電路包括： 多個變壓器元件；以及 變壓器耗合電路，用於根據所 ，所述多個變壓器， 優選地，所述耦合電路包括以下 ' 耦合元件；以及開關。 、乂 —個.多個磁性― 優選地，所述多個磁性耦合元件 括： 午中的一個磁性耦合元件包 鄰近所述多個天線元件中的第—* 佈線，其中當天線結構特徵信ϋ二天線元件的金屬 J對應。Ρ分位於第一狀態時， 8/84 丄刈0507 邮、八研 丨年8月8日修正替換· ，去^件之服供磁性搞合 號的對應部分位於第二狀態時，所述 ΓίΓ —和第二天線元件之間實現模組麵合。 優選地，所述接地平面包括·· 位於所述1C的不同層的多個接地平面，以及 地平面邱=7擇電路’祕_職域結獅徵信號的接 刀在夕個接地平面中選擇至少一個接地平面。
優選地’所述接地平面包括：多個接地平面元件，以及 接地平_合電路’根據所敍線結翻徵信號 ==所咖接地—至少-個連接到所 優選地，所述可調1C天線結構進一步包括. 3合電路，用於基於天線設置信號將所述多個天線元件中的 至少一些連接到天線陣。 根據本發_-個方面，—種可調積體電路天線包括： 天線； 郇近所述天線的接地平面；多個傳輸線電路元件丨以及 。電路’驗根據傳輸轉徵魏將所述多個傳輸線電路元件 中的二個或多個同時連接到傳輸線電路；其中所述傳輸 具有與所述傳輸線電路特徵信號相關的至少—個册 寬、阻抗、品㈣素和頻帶。 賊1 優選地’所述多個傳輸線電路元件包括： 多個傳輸線元件，其中，所述搞合電路根據所述傳輸線電 路特徵信號的傳輸線特徵部分，將所述多個傳輸線元件中的至 少一個連接到傳輸線。 優選地，所述多個傳輪線電路元件包括： 9/84 1380507 ____ 101年8月8曰修正替換頁 傳輸線；以及 與所述傳輸線連接的可調阻抗匹配電路，其中所述可調阻 抗匹配電路包括可調電感和可調電容中的至少一個，其中所述 可調阻抗匹配電路根據傳輸線電路特徵信號的阻抗特徵部分 確定阻抗。 優選地，所述可調電感包括： 多個電感元件；以及
電感耦合電路，用於將所述多個電感元件中的至少一個連 接到電感’所述被連接的電感元件在給定的頻帶中具有與所述 天線結構特徵信號的阻抗特徵部分相關至少一個以下特徵：期 望的感應係數、期望的電抗和期望的品質因素。 優選地，所述多個傳輸線電路元件包括：多個變塵器元件 ’其中所述搞合電路根據所述傳輸線電路特徵信號的變壓器特 徵部分，將所述多個變壓器元件中的至少一個連接到變壓器。 優選地，所述耦合電路包括以下中的至少一個：多個磁性 耦合元件；以及開關。 優選地，所述多個磁性搞合元件中的一個磁性耦合元件包 括：鄰近所述多個天線元件中的第一和第二天線元件的金屬佈_ 線’其中當天線結構特徵信號的對應部分位於第一狀態時，所 述金屬佈線在所述第-和第二天線元件之間提供磁性輕合，當. 所述天線結構特徵信號的對應部分位於第二狀態時，·金屬― 佈線用於在所述第-和第二天線元件之間實現模組麵合。 優選地，所述接地平面包括： 位於所述1C的不同層的多個接地平面，以及 接地平面親魏，機所敍線結構 地平面部分，衫倾地平面帽擇至少—個接地平=的接 10/84 13*80507 年8月8曰修正替換頁 優選地，所述接地平面包括： 號的接 的至少一個連接到所 多個接地平面元件，以及 接地平面耦合電路，用於根據 地平面部分，將所述多個接地平面元構特飾 述接地平面。 優選地，所述天線包括天線陣。 括··根據本發明的一個方面’一種可調積體電路天線結構，包 多個天線元件；以及 的二件中 優選地，所述可調積體電路天線結構進 _合電路’驗基於域 n 中的至少-些連接到天線陣。^將所述多個天線元件 所述耦合電路包括： 傳輸線；以及 ，所述傳輸線連接的可娜抗匹配魏，其中所述 几配電路包括可調電感和可調電容 5。 可調阻抗⑽魏根_収線結構目，其中所述 分確定阻抗。 ％卿徵4就的阻抗特徵部 優選地’所述耦合電路包括： 多個變壓器元件；以及 哭特=器路，用於根據所述天線結構佩信號的變壓 …刀’將所述多個變壓器元件中的至少一個連接到變壓 11/84 101年8月8日修正替換頁 器。 - 優選地’所述耦合電路包括以下中的至少一個： 多個磁性耦合元件；以及開關，其中，所述多個磁性耦合 元件中的磁性耦合元件包括：鄰近所述多個天線元件中的第一 和第二天線元件的金屬佈線，其中當天線結構特徵信號的對應 部分位於第一狀態時，所述金屬佈線在所述第一和第二天線元 件之間提供磁性耦合，當所述天線結構特徵信號的對應部分位 於第二狀態時’所述金屬佈線用於在所述第一和第二天線結構 之間實現模組耦合。 根據後續結合附圖對本發明具體實施例的詳細介紹，本發 明的特徵和優點可以顯而易見。 【實施方式】 圖1是設備10的實施例的示意圖，該設備10包括設備基 板12和多個積體電路(IO14-20。IC14-20中的每一個包括封 裝基板(package substrate)22-28 和晶片（die)30-36。IC14 和16的晶片30和32包括天線結構38、40，射頻（RF)收發器 46、48 ’和功能電路54、56。IC18和20的晶片34和36包括 射頻（RF)收發器5〇、52，和功能電路58、60。IC18和20的 封裝基板26和28包括與RF收發器50、52相連的天線結構 42、44。 設備10可為包括積體電路的任意類型的電子設備。例如 ，但遠遠不止以下列出的，設備1〇可以是個人電腦' 膝上型 電腦、掌上型電腦、無線局域網（WLAN)接入點、WLAN基站、 蜂窩電話、音頻娛樂設備、視頻娛樂設備、視頻遊戲控制器和 /或控制臺、無線電裴置、無線電話、電纜機頂盒、衛星接收 12/84 1380507 器、網路基礎設施設備、蜂窩電話基站以及藍牙耳機。因此功 能電路54-60可包括一個或多個WLAN基帶處理模組、wlanrf 收發器、蜂窩語音基帶處理模組、蜂窩語音即收發器、蜂窩 貢料基帶處理模組、蜂窩資料RF收發器、本地基礎設施通信 (LIC)基，處理模組、閘道處理模組、路由處理模組、遊戲控 制器電路、賴控制臺電路、微處理^、微控繼和記憶體。 在一個實施例中，可使用互補金屬氧化物半導體（CM〇s) 技術製造晶片30-36 ’封裝基板22-28可為_電路板(PCB) 。在另一實施例中，可使用砷化鎵技術、矽鍺（silicon germanlum)技術、雙極(bi_p〇lar)、雙⑽$和/或其他類型的 1C氣技術製造；3Q_36。在這些實施例中，封裝基板 可為印刷電路板(P⑻、賴纖維板、麵板和/或—些其他的 非，，材料板。應注意，如果天線結構位於晶片上，封裝基板 可簡單的的支援結構，並包括好或不包括佈線。 ^-個實施例中，RF收發器46—52提供無線局域通信（舉 兒’ 1C到1C通信）。在這個實施例中，當Ic的功能電路 二，要發运到另一 Ic的另一功能電路的資訊(舉例來說，資 將!令、文件等)時’第-ic的rf收發器通過無線路 二τ以貝轉送到第二1(：的即收發器。在這種方式中，1(： 样执的通信中的一部分到全部都是採用無線方式完成的。這 ㈣二備基板12可包括很少的或不包括在IC14-2G間提供通 i板H傳導佈線。例如’設備基板12可為玻璃纖維板、'塑 膠板和/或—些其他的非導體材料板。 舉例第—IC的_處理模組將出站資料( ,p.. 育料、㈣指令、文件等）轉換到出站符號流。可 X —個或多個資料調制方案將出站資料轉換為出站符號流 13/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 ，所述調制方案可以是幅度調制(AM)、頻率調制(FM)、相 制(PM)、移幅鍵控(ASK)、移相鍵控(psjq、積分psk(qsk)、 8-PSK、移頻鍵控(FSK)、最小頻移鍵控(MSK)、高斯msk(gmsk) 、正交幅度調制(QAM)、以上調制方案的組合和/或變形。例如 ，從出站資料到出站符號流的轉換包括以下操作的一個或多個 •加擾、編碼、馨孔(puncturing；)、交錯、星座圖映射、調制 、頻域到時域轉換、空時模組編碼、空時頻率模組編碼、波束 成形，和數位基帶到IF的轉換》 後面將參照圖6-12和17-20對第一 1C的RF收發器將出. 站付號々il轉換為出站RF信號作介紹。第一 ic的天線結構與 RF收發器相連，並發送出站RF信號，所述RF信號的載波頻 率位於大約55GHz到64GHz的頻率帶中。因此，該天線結構包 括在頻帶中運行的電磁特性。應注意，天線結構的各種實施例 將在圖21-70中介紹。還應注意到高於6〇GHz的頻率帶可用於 本地通信。 第二1C的天線結構將RF信號作為入站RF信號接收，接 著將其提供給第二1C的RF收發器。如接下來將參照圖6_12 和17-20所描述，RF收發器將入站RF信號轉換成入站符號流1 ，並將該入站信號流提供給第二I c的基帶處理模組1第—I c 的基帶處理模組根據一個或多個資料調制方案將入站符號流-轉換成入站資料，所述調制方案可以是幅度調制（AM)、頻率調-制（FM)、相位調制(PM)、移幅鍵控（ASK)、移相鍵控（PSK)、積 分PSK(QSK)、8-PSK、移頻鍵控(FSK)、最小移頻鍵控（msjq、' 南斯MSK(GMSK)、正交幅度調制(QAM)、以上調制方案的組合 和/或變形。例如，從入站符號流到入站資料的轉換包括以下 操作的一個或多個：解擾、解碼、解鑿孔(depuncturing)、解 14/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 交錯、星座圖解映射、解調、時域到頻域轉換、空時模組解碼 、空間頻率模組解碼、解波束賦形，和IF1到數位基帶轉換。 應注意，第一和第二IC的基帶處理模組可與RF收發器位於同 一晶片或分別位於各自1C中的不同晶片上。
在其他實施例中，每個IC14-20可包括設置在晶片上的多 個RF收發器和天線結構和/或設置在封裝基板的多個RF收發 器和天線結構，以支援多種同時RF通信（Muitipie simultaneous RF communication)，所述通信可使用以下中的 一個或多個：頻率偏移、相位偏移、波導(舉例來說，使用波 導以包括大部分RF能量）、頻率複用方式、頻分多工、時分多 工、零值峰值多路衰減(nuU_peak multiple path fading)( 舉例來說，零值的IC衰減信號強度且位於峰值的Ic衰減信號 強度）、跳頻、擴頻、時空偏移（space_time〇ffset)和空頻偏 移（3阳^斤叫此11巧(^化的）。應注意，為了描述的簡便，示 出的設備10僅包括_ IG14_2G，在實際應财，其可 比這4個1C更多或更少的ic。
疋槓體電路（IC)7G的實施例的示意圖，具包括隹 基板80和晶片82。晶片82包括基帶處理模組78、rf收音 76、^地天線結構72和遠端天線結構％。基帶處理模組 可為皁個處理設備❹倾理設備。這樣—個設備可以异 理器'微控㈣、触錢處理器、斷算^t ^ 、現場可編朗陣、可編程邏輯設備、狀態機、邏輯電路、 =電路、餘魏、和/或可胁魏的硬 處理信號⑽比或數位）的任何設備。細 的記憶體和/歧憶元件，其可以是單個射 了二、有， _和/或處理模組78的内置電路。這樣的存:賴= 15/84 凟记憶體、隨機存取記憶體、易失記憶體 ，記憶體、動態記憶體、快閃記憶體、高速緩衝記憶體和^ 存儲數位資訊_何設備。應注意，當處理· 78通過狀態 機:類比電路 '數位電路、和/或邏輯電路執行其—個或多ς 功能時，存儲相朗齡齡的記紐和/或記憶元件可嵌入 到電路中或與該電料部相連，所述電路包括所職態機、類 比電路、數位電路、和/或邏輯電路。還應注意到，對應於圖 2:20描軸步驟和/或功能的至少—部分的硬編碼和/或操作 指令可由記憶元件存儲，並由處理模組78執行。 、上在一個實施例中，IC7〇支援本地和遠端通信，在此本地 通信為非常短的範圍（舉例來說，小於〇. 5幻且遠端通信為較 長的範圍（舉例來說，大於1米）。例如，本地通信可以是設備 内的1C到1C通信、ic到板通信、和/或板到板通信，遠端通 信可以是蜂窩電話通信、WLAN通信、藍牙微微網通信、對講 機(walkie-talkie)通信等。更進一步地，遠端通信的内容可 包括圖形、數位化語音信號、數位化音頻信號、數位化視頻信 號’和/或出站文本信號。 為了支援本地通信’基帶處理模組78將本地出站資料轉 換成本地出站符號流可根據一個或多値資料調制方案將本地 出站資料轉換為本地出站符號流，所述調制方案可以是幅度調 制⑽）、頻率調制⑽）、相位調制（PM)、移幅鍵控（ASK)、移 相鍵控（PSK)、積分psk(QSK)、8-PSK、移頻鍵控（FSK)、最小 移頻鍵控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度調制（QAM)、以上 調制方案的組合和/或變形。例如，從出站資料到出站符號流 的轉換包括以下操作的一個或多個：加擾、編碼、鑿孔 (puncturing)、交錯、星座圖映射、調制、頻域到時域轉換、 16/84 I3«0507 • 10丨年8月8日修正替換頁 空時模組編碼、空間頻率模組編碼、波束成形，和數位基帶到 IF的轉換^ RF收發器76將本地出站符號流轉換為本地出站即信號 ，並將其提供給本地天線結構72。RF收發器76的各種實施例 的描述可參考圖11到圖12。 本地天線結構72發送本地出站即信號84，所述RF信號 84位於大約55GHz到64GHz的頻率帶中。因此，本地天線結 構72包括在頻帶中運行的電磁特性。應注意，天線結構的各 種貫施例將在圖21-70中介紹。還應注意到高於的頻帶 也可用於本地通信。 對於本地入站信號，本地天線結構72接收本地入站即信 號84，所述RF信號的載波頻率位於大約55GHz到64GHz的頻 率帶中。本地天線結構72將本地入站Rj?信號84提供給即收 發器，RF收發器將本地入站即信號轉換成本地入站符號流。 • 基帶處理模組78根據一個或多個資料調制方案將本地入 站符號流轉換成本地入站資料，所述調制方案可以是幅度調制 (AM)、頻率調制⑽）、相位調制（pm)、移幅鍵控（ASK)、移相 ' 鍵控（PSK)、積分pSK(QSK)、8-PSK、移頻鍵控（fsk)、最小移 頻鍵控（MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度調制（QAM)、以上調 制方案的組合和/或變形。例如，從入站符號流到入站資料的 轉換包括以下操作的一個或多個：解擾、解碼、解馨孔 (depuncturing)、解交錯、星座圖解映射、解調、時域到頻域 17/84 1380507 .. . . 101年8月8日修正替換百 轉奐、二時模組解碼、空時頻率模組解碼^·^^^-^^—I · IF到數位基帶轉換。 為了支援遠端通信，基帶處理模組78將遠端出站資料轉 換成遠端出站符號流。可根據一個或多個資料調制方案將遠端 出站資料轉換為遠㈣站符號流，所述湖方案可以是幅度調 制(AM)、頻率調制⑽）、相位調制(PM)、移幅鍵控（ASK)、移 相鍵以PSK)、積分psk(qsk)、8-PSK、移員鍵控（fsk)、最小 移頻鍵控(MSK)、高則SK(GMSK)、正交幅度調制_)、以上· φ 调制方案的組合和/或變形。例如，從出站資料到出站符號流 的轉換包括以下操作的—個或多個：加擾、編碼、馨孔 (puncturing)、交錯、星座圖映射、調制、頻域到時域轉換、 空時模組編碼、空時頻率模組編碼、波束成形，和數位基帶到 IF的轉換。 RF收發器76將达端出站符號流轉換為遠端出站即信號 ，並將其提供給遠端天線結構74。遠端天線結構74發送某一馨 頻帶的遠端出站RF信號86，所述頻帶可以是9_Hz' i 8_Hz 、2. 4GHz、5GHz、或位於大約55GHz到64GHz的頻率帶中。因 此，遠端天線結構74包括在頻帶中運行的電磁特性。應注意 ，天線結構的各種實施例將在圖21-70中介紹。 對於遠端入站仏號，遠端天線結構74接收遠端入站胙信 號86，所述RF信號86的載波頻率位於上述頻率帶中。遠端 天線結構74將遠端入站RF信號86提供給卯收發器，卯收 ！ 18/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 發器將遠端入站RF信號轉換成遠端入站符號流。 基帶處理模組78根據一個或多個資料調制方案將遠端入 站符號流轉換成遠端入站資料，所述調制方案可以是幅度調制 (AM)、頻率調制（FM)、相位調制（pm)、移幅鍵控（ASK)、移相 鍵控(PSK)、積分PSK(QSK)、8_PSK、移頻鍵控(FSK)、最小移 頻鍵控(MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度調制_)、以上調 制方案的組合和/或變形。例如，從入站符號流到入站資料的 轉換包括以下操作的一個或多個：解擾、解碼、解鑿孔 (d印uncturing)、解交錯、星座圖解映射、解調、時域到頻域 轉換、空時模組解碼、空時頻率模組解碼、解波束賦形，和 IF到數位基帶轉換。 圖3是積體電路⑽7〇的實施例的示意圖，包括封裝基 板80和晶片82。這個實施例與圖2類似，其區別在於遠端天 線結構74位於封裝基板8〇。因此，IC7〇包括從封裝基板8〇 上的遂端天線結構74到晶片82上的RF收發n π的連接。 圖4 tc積體電路⑽7Q的實施例的示意圖，包括封裝基 板80和曰曰片82。這個實施例與圖2類似，其區別在於本地天 線構72和遠端天線結構都位於封裝基板8〇。因此，腳包 括仗封虞基板8G上的遠端天線結構74到晶片82上的RF收發 為76的連接，以及從封裝基板上的本地天線結構巧到晶 片82上的RF收發器76的連接。 5疋無線通信系統⑽的實施例的示意框圖，其包括： 19/84 101年8月8日修正替換頁 夕個基站和/或接入點112、lie，多個無線通信設備118_132 和網路硬體元件134。應注意，網路硬體134可以是路由器、 交換器、網橋、數據機、系統控制器等，其可為通信系統1〇〇 提供廣域網連接142。還應注意，無線通信設備118_132可為 包括如圖2-4中所示的内置無線收發器和/或相關無線收發器 的無線通信設備’如膝上型主機118和126、個人數位助理主 機120和13〇、個人電腦主機124和132、和/或蜂高電話主機 122 和 128 〇 無線通信設備122、123和124可内置在獨立基本服務組 (IBSS)區域⑽’並直接通信（也就是，點對點），參照圖2_4 ，該通信為遠端通信。在這個配置中，設備122、123和124 可僅與彼此通信。為了與系統⑽中的其他無線通信設備通信 ，或與系統1〇〇外部通信’設備122、123和/或124需要加入 基站或接入點112或116中的一個。 基站或接入點112'116可分別位於基本服務組區域鲁 11和13，並通過局域網連接136、138與可操作相連。這樣的 連接將基站或接入點112、116連接到系統1〇〇中的其他設備-，並通過WAN連接142向其他網路提供連接。為了與位於其-BSS 111或113内的無線通信設備通信（舉例來說，遠端通信） 母個基站或接入點112-116具有關聯的天線或天線陣。例如 ’基站或接入點112與無線通信設備n8和12〇無線通信，而 基站或接入點116與無線通信設備126_132無線通信。一般地 20/84 i38〇5〇7
101年8月8曰修正替換頁 站或接入點112^Tl6登記 般地基站用於蜂窩電話系統和類似的系統而接入點 或主收發H用於家庭或室内無線網路時（舉例來說，_ 802.11和其各種版本、藍牙、隱和/或任何基於其他類型 的射頻的醜協定），科慮特定㈣㈣統_，每個無線
’無線通信設備向特定的基 通信系統100接收服務。 H又備包括内置的無線收發裝置和/或與無線收發裝置相連 應/主思’沒些無線通信設備的一個或多個可包括獅讀卡 機和/或RFID標記。 圖6是IC14-20的實施例的示意框圖，其包括天線結構 40-46和RF收發器46_52。天線結構4〇_46包括天線15〇和傳 輸線電路15LRF收發器餐52包括發射/接收(T/R)柄合模組 154、低雜訊放大器（LNA)156、下轉換模組158、和上轉換模 組 160 〇 天線 150 可為圖 21、22、28-32、34-36、53-56 和 58-70 所不的任-天線’接彳认站信號並將其提供給傳輸線電路 152。傳輸線電路 152，如圖 21、22、28-32、34、42-50、53-56 和58-70所示，包括一個或多個傳輸線、變壓器、和阻抗匹配 電路，用於將入站RF信號提供給即收發器46-52的T/R耦合 模組154。應注意，天線結構40-46可位於晶片、封裝基板、 或它們的結合體。例如，當傳輸線電路位於晶片時，天線15〇 可位於封裝基板。 21/84 1380507 _ 101年8月8曰修正替換頁 T/R搞合模組154可以是τ/R開關或變壓器巴侖 (transformer balun) ’ 其將入站 RF 信號 ι62 提供給 LNA156 。LNA156將入站RF信號156放大以提供放大的入站RF信號 。下轉換模組158基於接收本機振盪166將放大的入站RF信 號轉換成入站符號流164。在一個實施例中，下轉換模組158 包括直接轉換拓撲，這樣接收本機振盪166的頻率對應於入站 RF信號的載波頻率。在另一實施例中，下轉換模組158包括. 超外差拓撲。應注思，當入站即信號162和入站符號流164 φ 顯示為不同信號時，它們可為單端信號。 上轉換模組160基於發射本機振盪17〇將出站符號流168 轉換成出站RF信號172。以下將參照圖8-1〇描述上轉換模組 160的各種實施例。在這個實施例中，上轉換模組16〇直接向 T/R耦合模組154提供出站RF信號172。換句話說，因為本地 通信的發送功率非常小（舉例來說，，所以不需要功 率放大器。這樣，上轉換模組16〇直接與T/R耦合模組154相鲁 連。 T/R耦合模組154將出站RF信號172提供給傳輸線電路. 152，進而將出站RF信號172提供給天線15〇用於傳輸。 -圖7是1C 14-20的又一實施例的示意框圖，包括天線結 構40-46和RF收發器46-52。天線結構40-4Θ包括接收(rx) 天線184、第二傳輸線電路186 '發射(τχ)天線18〇、以及第 一傳輸線電路182。胙收發器46-52包括低雜訊放大器 22/84 ^80507 101年8月8曰修正替換頁 (LNA)156、下轉換模組158、上轉換模組160。 RX 天線 184 ’ 可以是圖 2卜 22、28-32、34-36、53_56 和 58-70所示的任一天線，其接收入站RF信號，並將該入站RF 信號提供給第二傳輸線電路186。第二傳輸線電路186如圖21 、22、28-32、34、42-50、53-56 和 58-70 所示，包括一個或 多個傳輸線、變壓器、和阻抗匹配電路，用於將入站信號 ^ -丨62提供給LNA156。LNA156將入站RF信號162放大以生成放 大的入站RF信號。下轉換模組158基於接收本機振盪器166 將放大的入站RF信號轉換成入站符號流ία。 上轉換模組160基於發射本機振盪將出站符號流Mg 轉換成出站RF信號172。上轉換模組16〇將出站RF信號172 提供給第一傳輸線電路182。第一傳輸線電路182包括如圖21 、22、28-32、34、42-50、53-56 和 58-70 所示的一個或多個 鲁 傳輸線、變壓器、和阻抗匹配電路，用於將出站RF信號172 提供給TX天線180用於傳輸。應注意，天線結構4〇—46可位 於晶片、封裝基板、或它們的結合體上。例如，當傳輪線電路 、182和⑽位於晶片時’ RX和/或τχ天線184和/或18〇可位 於封裝基板。 圖8是上轉換模組⑽的一個實施例的示意框圖，其包括 第-混頻器190、第二混頻器192、9〇度相移模組和結合模組 194。在這個實施例中’上轉換模組廳絲於笛卡爾座標 (Cartesian-based)的出站符號流168轉化成出站胙信號 23/84 101年8月8日修正替換頁 在一個實施例中，第一混頻器⑽將出站符號流168的同 相分量⑽與發射本地振盪17〇的同柄分量混頻，以生成第一 混頻信號。第二混頻器192將出站符號流168的積分分量⑽ 與發射本機振S 17〇 _分分量混頻，以生成第二混頻信號。 結合模組194將第-和第二混頻信號相結合以生成出站胙_ 號 172。 ° 例如，如果ί分量196表示為A|他），Q分量-馨 198表示為Aq sin(. +φη )，本機振盧17〇的z分量表示為 ⑽⑽卩）且本機振盪17〇㈣分量可表示為如（_ )，接 1/2A，C〇S(：6l；RF~^dn-〇n)+l/2AlC〇S(6；RF + ω,η +φη)，且第二混頻信號為1/2心c〇s(⑽ 1/2 AQ C0S(WRP +φη )。接著結合模組194將這兩個信 號結合以生成出站RF信號172，可表示為AM· +心+叫 。應注意，結合模組194可以是減法模組、濾波模組、和/或鲁 其他用於根據第-和第二混頻信號提供出# RF域的任何其 他電路。 圖9是上轉換模組16〇的一個實施例的示意框圖，其包括-振盡模組200。在這個實施例中，上轉換模組160將基於相位 5周制的出站符號流轉換為出站RF信號172。 在運行中，振盪模組200可為鎖相環、n分數合成器、和 /或其他振赴成電路，使用發射本機振4 Π0作為參考振盡 24/84 13*80507 LV >+ Η ί ]〇1年8月8曰修正替換頁 成”有出站RF信號172的頻率的振盈 的相位調制資訊202調節該振遭的相位以生成出站胙 信號。 圖10疋上轉換模組⑽的一個實施例的示意框圖，立包 括縫模組咖和乘法器。在這個實施例中，上轉換模組 將基於相位和振幅剩的出站魏流轉換為出㈣信號⑺ 〇 在運射，振舰組200可為鎖相環、N分數合成器、和 /或其他振鼓成電路，制發射本機錄作為參考振盪 以生成具有it；站RF信號172的辭的紐。根如站符號流 168=相位調制資訊2_節該缝的相位以生成相位調制的 RF信號。乘法器將相位調制的rf信號與出站符號流⑽ 的振幅調制資訊206相乘，以生成出站RF信號。 士圖11 xIC7〇的又一實施例的示意框圖，其包括本地天線 、。構72遠端天線結構74、RF收發器76和基帶處理模組78 RF收U 76包括接收部分21〇、發射部分212、第一麵合 電路214、第二耦合電路216。 在這個f施例中基帶處賴組78將本地出站資料218轉 換成本地出站符號流2 2 〇。第一搞合電路2 i 4可以是開關網路 、開關、多工器、和/或任何其他類型的選擇搞合電路。當IC 疋本地通信模式時’第—叙合電路214將本地出站符號流220 提供給發射部分212。發射部分212可包括如圖㈣所示的 25/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 .
上轉換模組，用於將本地出站符號流22〇轉換成本地出站RF 仏號222。第二耦合電路216可以是開關網路、開關、多工器 、和/或任何其他類型的選擇耦合電路。當1(：是本地通信模式 時’第二耦合電路216將本地出站rf信號222提供給本地通 信天線結構72。 在本地通信模式242中，第二耦合電路216也可從本地通 信天線結構72接收本地入站RF信號224，並將其提供給接收. 部分210。接收部分210將本地入站RF信號224轉換成本地 _ 入站符號流226。第一耦合電路214將本地入站符號流226提 供給基帶處理模組78 ’所述基帶處理模組78將本地入站符號 流226轉換成本地入站資料228。 在遠端通信模式242中，基帶處理模組78將遠端出站資 料230轉換成返端出站符號流232。當1C是遠端通信模式時 ，第一耦合電路214將遠端出站符號流232提供給發射部分 212。發射部分212將遠端出站符號流232轉換成遠端出站rf · 信號234。第二耦合電路216將遠端出站RF信號232提供給 遠端通信天線結構74。 在遠端通信模式242中，第二耦合電路21β也可從遠端通. 偽天線結構74接收遠端入站RF信號236，並將其提供給接收 部分210。接收部分210將遠端入站RF信號236轉換成遠端 入站符號流238。第一耦合電路214將本地遠端入站符號流238 提供給基帶處理模組78，所述基帶處理模組78將遠端入站符 26/84 13^0507 101年8月8日修正替換頁 號流238轉換成遠端入站資料240。應注意，本地RF信號84 包括本地入站和出站RF信號222和224，且遠端RF信號86 包括遠端入站和出站RF信號234和236。還應注意，遠端入 站和出站RF資料230和240包括一個和多個圖像、數位化語 音信號、數位化音頻信號、數位化視頻信號和文本信號，而本 地入站和出站資料218和228包括一個和多個晶片到晶片通信 資料和晶片到板通信資料。 圖12是IC70又一實施例的示意框圖，包括本地天線結構 72、遠端天線結構74、RF收發器76和基帶處理模組78。RF 收發器76包括本地發射部分250、本地接收部分252、遠端發 射部分254、遠端接收部分256。 在這個實施例中，基帶處理模組78將本地出站資料218 轉換成本地出站符號流220。本地發射部分250,包括如圖8-10 所述的上轉換模組，用於將本地出站符號流220轉換成本地出 站RF信號222。當1C處於本地通信模式242時，本地發射部 分250將本地出站RF信號222提供給本地通信天線結構72。 在本地通信模式242中，本地接收部分252從本地通信天 線結構72接收本地入站RF信號224。本地接收部分252將本 地入站RF信號224轉換成本地入站符號流226。所述基帶處 理模組78將本地入站符號流226轉換成本地入站資料228。 在遠端通信模式242中，基帶處理模組78將遠端出站資 料230轉換成遠端出站符號流232。遠端發射部分254將遠端 27/84 101年8月8日修正替換頁 出站符號流232轉換成遠端出站RF信號234，並將其提供給 遠端通信天線結構74。 在遠端通信模式中，遠端接收部分256從遠端通信天線結 構74接收遠端入站RF信號236。遠端接收部分256將遠端入 站RF信號236轉換成遠端入站符號流238。基帶處理模組78 將遠端入站符號流238轉換成遠端入站資料240。 圖13是積體電路(IC)270的實施例的示意圖，其包括封 裝基板80和晶片272。晶片272包括基帶處理模組276、RF 收發器274、本地低效天線結構26〇、本地高效天線結構（丨沉“ efficient antenna structure)262 和遠端天線結構 74。基帶 處理模組276可為單個處理設備或多個處理設備 備可以是微處理H、搬㈣、數位信號處理器 中央處理單元、現場可編程門陣、可編程邏輯設 邏輯電路、類比電路、數位電路、 。這樣一個設
功月匕時’存儲相應 路、數位電路、和/或邏輯電 蠢相應的操作指令的記憶體和 28/84 1380507 101年8月8曰修正替換 /或記憶元件可嵌人到-個電路巾或 電路包括狀態機、類比電路、數位電路、和/或邏輯電路。還 應注意到，對應於圖13-20描述的步驟和/或功能的至少一部 分的硬編碼和/或操作指令可由記憶元件存儲，並由處理模組 276執行。 纟-個實施例中’ IC27G支援本地低資料率、本地高資料， 率和遠端通信，在此本地通信為非常短的範圍（舉例來說，小 • 於0, 5米）且遠端通信為較長的範圍（舉例來說，大於i米）。 例如，本地通信可以是設備内的Ic到IC通信、IC到板通信 、和/或板到板通信’遠端通信可以是蜂窩電話通信、乳⑽通 信、藍牙微網通信、對講機通信等。更進一步地，遠端通信的 内容可包括圖形、數位化語音信號、數位化音頻信號、數位化 視頻信號，和/或出站文本信號。 為了支援低資料率或高資料率本地通信，基帶處理模組 瞻 276將本地出站資料轉換成本地出站符號流。可根據一個或多 個資料調制方案將本地出站㈣轉換到本地出站符號流，所述 調制方案可以是幅度調制(AM)、頻率調制⑽）、相位調制(pM) 、移幅鍵控(ASK)、移相鍵控（PSK)、積分pSK(QSK)、8_psK、 移頻鍵控(FSK)、最小移頻鍵控(隨）、高斯MSK(GMSK)、正交 幅度調制(QAM)、以上調制方案的組合和/或變形。例如，從出 站資料到出站符號流的轉換包括以下操作的—個或多個：加擾 、編碼、馨扎(puncturing)、交錯、星座圖映射、調制、頻域 29/84 101年8月8日修正替換頁 到時域轉換、空時模組編碼、空間頻率模組編碼、波束成形’ 和數位基帶到IF的轉換。 RF收發器274將低資料率或高資料率本地出站符號流轉 換為低資料率或高資料率本地出站RF信號264或266。RF收 發器將低資料率本地出站RF信號264提供給本地低效天線結 構260 ’其可包括較小天線(舉例來說，長度為<=1/10波長） 或極小天線(舉例來說’長度為<=1/5〇波長），並將高資料率 本地出站RF信號288提供給本地高效天線結構262，其可包 括1/4波長天線或1/2波長天線。 本地低效天線結構260發送低資料率本地出站RF信號264 ’所述RF信號264的載波頻率位於大約55GHz到64GHz的頻 率帶中’而本地高效天線結構262以相同的頻帶發送高資料率 本地出站RF信號266。因此，本地天線結構260和262包括 在頻帶中運行的電磁特性。應注意，天線結構260和/或262 的各種實施例將在圖21-70中介紹。還應注意到高於60GHz的 頻帶也可用於本地通信。 對於低資料率本地入站信號，本地低效天線結構260接收 低資料率本地入站呀信號264，所述RF信號的載波頻率位於 大約55GHz到64GHz的頻率帶中。本地低效天線結構260將低 資料率本地入站RF信號264提供給RF收發器274。對於高資 料率本地入站信號，本地高效天線結構262接收高資料率本地 入站RF信號266 ’所述RF信號的載波頻率位於大約55GHz到 30/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 64GHz的頻率帶中。本地高效天線結構262將高資料率本地入 站RF信號266提供給RF收發器274。 RF收發器274將低資料率或高資料率本地入站RF信號 轉換成本地入站符號流。基帶處理模組276根據一個或多個資 料調制方案將本地入站符號流轉換成本地入站資料，所述調制 方案可以是幅度調制⑽、頻率調制⑽、相位調制⑽、移 幅鍵控（ASK)、移相鍵控（PSK)、積分pSK(QSK)、8 psK、移頻 鍵控(FSK)、最小麵鍵控(MSK)、^MS_SK)、正交幅度 調制（QAM)、以上調制方案的組合和/或變形。例如，從入站符 號流到入站資料的轉換包括以下操作的一個或多個：解擾、解 碼、解鑾孔(depimctuHng)、解交錯、星座圖解映射、解調、 時域到頻域轉換、糾模組解碼、㈣頻率模組解碼、解波束 賦形，和IF到數位基帶轉換。 為了支援遠端通信’基帶處理模組276將遠端出站資料轉 換成遠端纽符號流。可根據—個或多姆料欄方案將遠端 出站資料轉換_端出站符韻，所述_方案可以是幅度調 制(AM)、辭調制㈣、相位調制㈣、移幅鍵控(ask) ^移 相鍵控⑽）、積分PSK㈣）、8_PSK、移頻鍵控⑽）、最小 移頻鍵控（MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度調制_)、以上 調制方案的組合和/或變形。例如，從出站資料到出站符號流 的轉換包括以下操作的一個或多個：加擾、編碼、鑿孔 (pu_ring)、交錯、星座圖映射、調制、頻域到時域轉換、 31/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 空時模組編碼、空間頻率模組編碼、波束成形，和數位 IF的轉換。 RF收發器274將遠端出站符號流轉換為遠端出站RF信號 86 ’並將其提供給遠端天線結構74。遠端天線結構74以某一 頻帶發送遠端出站RF信號86，所述頻帶可以是900MHz、 1800MHz、2. 4GHz、5GHz、或位於大約 55GHz 到 64GHz 的頻率 帶中。因此，遠端天線結構74包括在頻帶中運行的電磁特性-。應注意，天線結構的各種實施例將在圖21-70中介紹。 -鲁 對於遠端入站信號’遠端天線結構74接收遠端入站RF信 號86，所述RF信號86的載波頻率位於上述頻率帶中。遠端 天線結構74將退端入站RF信號86提供給RF收發器274，RF 收發器274將遠端入站RF信號轉換成遠端入站符號流。 基帶處理模組276根據一個或多個資料調制方案將遠端 入站符號流轉換成遠端入站資料，所述調制方案可以是幅度調 制(AM)、頻率調制(FM)、相位調制（PM)、移幅鍵控（ask)、移籲 相鍵控(PSK)、積分PSK(QSK)、8-PSK、移頻鍵控（FSK)、最小 移頻鍵控（MSK)、高斯MSK(GMSK)、正交幅度調制（QAM)、以上. s周制方案的組合和/或變形。例如，從入站符號流到入站資料 的轉換包括以下操作的一個或多個：解擾、解碼、解鑿孔 (depuncturing)、解交錯、星座圖解映射、解調、時域到頻域 轉換、空時模組解碼、空間頻率模組解碼、解波束賦形，和 IF到數位基帶轉換。 32/84 I3S0507 • 101年8月8日修正替換頁 圖14是積體電路（IC)270的實施例的示意圖，包括封裝 基板80和晶片272。這個實施例與圖13類似，其區別在於遠 端天線結構74位於封裝基板8〇。因此，IC270包括從封裝基 板80上遠端天線結構74到晶片272上的RF收發器274的連 接。 圖15疋積體電路（ic)280的實施例的示意圖，包括封裝 基板284和晶片282。晶片282包括控制模組288、RF收發器 286、多個天線結構290。控制模組288可為單個處理設備或 多個處理設備。這樣一個設備可以是微處理器、微控制器、數 位域處理器、微計算器、中央處理單元、現場可編程門陣、 可編程邏輯設備、狀態機、邏輯電路、類比電路、數位電路、 和/或可基於的硬編碼和/辅作齡纽健(類比或數 位）的任何設備。控制模組288可具有關聯的記憶體和/或記憶 几件其可以單個雜設備、彡個存歡備和/紐制模組 288的内置電路。這樣一個存儲設備可以是唯讀記憶體、隨機 存取記憶體、易失記憶體、非易失記憶體、靜態記憶體、動態 錢體、快閃記麵、高速物咖和/或存醜位資訊的 壬何設備。應注意’ #控鑛組财織機、類比電路、 岸L電Γ/σ/或邏輯電路執行其一個或多個功能時，存儲相 ===憶體和/或記憶元件可嵌入到-個謝或 目連所述電路包括所述狀態機、類比電路、數 立電路、和/或邏輯電路。還應注意到，對應於圖㈣描述 33/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 的步驟和/或功能的至少-部分的硬編碼 記憶元件存儲，並由控制模組執行。 在運行中，控制模組288可配置一個或多個天線結構29() ，以將入站RF信號292提供給RF收發器286。另外，控制模 組288可配置多個天線結構290 ’以從rf收發器286接收出 站RF #號294。在這個實施例中，多個天線結構290位於晶 片282中。在一個可選實施例中，多個天線結構29〇的第一天 線結構位於晶片282中，多個天線結構290的第二天線結構位 於封裝基板284中。應注意，多個天線結構290的一個天線結 構可包括參照圖21-70所描述的一個或多個天線、傳輸線、變 壓器、和阻抗匹配電路。 RF收發器286將入站RF信號292轉換成入站符號流。在 一個實施例中，入站RF信號292的載波頻率位於約為55GHz 到64GHz的頻帶中。另外，RF收發器286將出站符號流轉換 成出站RF信號294，出站RF信號294的載波頻率位於約為 55GHz到64GHz的頻帶中。 圖16疋積體電路（IC)280的實施例的示意圖，包括封裝 基板284和晶片282 ^這個實施例與圖15類似，其區別在於 多個天線結構290位於封裝基板284。因此，IC280包括從封 裝基板284上多個天線結構290到晶片282上的RF收發器286 的連接。 圖17是IC280的實施例的示意圖，其包括基帶處理模組 34/84 1380507 300、RF收發器28ft、細c M01年8月8日修正替換頁 。 控制模組288、天線耦合電路316、和多 個天線結構290。基帶處理模組300可為單個處理設備或多個 處理設備。這樣—個設備可以是微處理器、微控制器、數位信 k处里s微、中央處理單元、現場可編程門陣、可編 程邏輯設備、狀態機、邏輯電路、類比電路、數位電路、和/ 或可基於電路的硬編碼和/或操作指令處理信號(類比或數位） 的任何D又備基π處理模組_可具有關聯的記憶體和/或記 隐疋件”可以疋單個存儲設備、多個存儲設備和/或基帶處 賴組_内置電路。這樣的存儲設備可以是唯讀記憶體、 近機存取德體、易失記憶體、非易失記憶體、靜態記憶體、 動態記憶體、_記憶體、高輕衝記,_和/或存儲數位資 獨任何设備。應注意’當基帶處理模組通過狀態機、類 比電路、數位電路、和/或邏輯電路執行其一個或多個功能時 ’存儲相應的操作指令的記憶體和/或記憶元件可嵌入到電路 令或與該電路外部相連，所述電路包括所述狀態機、類比電路 、數位電路、和/或邏輯電路。還應注意到，對應於圖13_2〇 描述的步驟和/或功能的至少一部分的硬編碼和/或操作指令 可由記憶元件存儲，並由處理模組3〇〇執行。 1 在這個實施例中，控制模、组288(可為基帶處理触_ 的共用處理設備和來自基帶處理模組_的單獨設備） IC280放置到多入多出（MIM〇)通信模式咖。在這種模式下， 基帶處理模經包括編碼模組302、交錯模組3〇4、、2符 35/84 ㈣模竭、鳩撕麵㈣ Γ頻模組編碼器31G，用於將出站資獅轉換成出站空時或 =4組編符號流咖。在一個實施例中，編碼模組咖 疋、以下中的一個或多個：加擾、編碼、馨孔和其他任何類型 的資料編碼。 、 即收發H 286的多個發射部分314將出站空時或空頻模 組編碼的符號流320轉換成多個出站RF信號。天_合電路. 316可包括-個或多個T/R開關、一個或多個變壓器巴侖、和.· /或-個或多個開_路，用於根據控制模組挪提供的麵 。又置336向多個天線結構29〇中的至少兩個提供多個出站胙 k號。5亥多個天線結構29〇中的至少兩個將多個出站RF信號 作為出站RF信號294發送。 多個天線結構290接收入站即信號292，其包括多個入 站RF k號。多個天線結構290的至少兩個通過耦合電路316 與RF收發器286的多個接收部分312相連。接收部分312將 # 入站RF彳§號轉換成入站空時或空頻模組編碼符號流犯2。 基帶處理模組包括空時或空頻解碼模組326、多個逆. FFT(IFFT)模組328、多個符號解映射模組33〇、解交錯模組， 322、和解碼模組334,以將入站空時或空頻模組編碼的符號 流322轉換成入站資料324。解碼模組334可完成以下中的一 個或多個：解擾、解碼、解鑿孔和其他任何類型的資料解碼。 圖18是IC280的實施例的示意框圖，包括基帶處理模組 36/84 x^8〇5〇7 101年8月8日修正替換頁 300、RF收發器286、控制模組288、天線耦合電路316、和多 個天線結構290。在這個實施例中，控制模組288將IC28〇放 置到分集模式(diversity mode)354。在這種模式下，基帶處 理模組300包括編碼模組302、交錯模組3〇4、符號映射模組 306、以及快速傅立葉變換(FFT)模組3〇8，用於將出站資料316 轉換成出站符號流350。 RF收發為286的多個發射部分314中的一個將出站符號 流320轉換成出站卯信號294。天線耦合電路316根據控制 模組288提供的分集設置354向多個天線結構29〇中的至少一 個提供出站RF信號。在一個實施例中，多個天線結構29〇具 有多個天線，所述天線在多路徑環境中具有1/4、1/2、或 1波長的物理間隔，以接收和/或發送RF信號。 多個天線結構290接收入站RF信號292。多個天線結構 290的至少一個通過耦合電路316與RF收發器286的多個接 收部分312的一個相連。接收部分312將入站RF信號292轉 換成入站符號流352。 基帶處理模組300包括逆FFT(IFFT)模組328、符號解映 射模組330、解交錯模組322、和解碼模組334，以將入站編 碼的符號流352轉換成入站資料324。 圖19是IC280的實施例的示意框圖，包括基帶處理模組 300、RF收發器286、控制模組288、天線耦合電路316、和多 個天線結構290。 37/84 1^80507 101年8月8日修正替換頁 在這個實施例中’控制模組288將IC280放置到基帶(BB) 波束成形模式366。在這種模式下，基帶處理模組3〇〇包括編 碼模組302、交錯模組304、多個符號映射模組306、多個快 速傅立葉變換(FFT)模組308、和波束成形編碼器310 ’用於將 出站資料316轉換成出站波束成形的編碼符號流364。 RF收發器286的多個發射部分314將出站波束成形的編 石馬符號流364轉換成多個出站RF信號。天線耦合電路316根 據控制模組288提供的波束成形設置366向多個天線結構290 中的至少兩個提供多個出站RF信號。多個天線結構290的至 少兩個將多個出站RF信號作為出站RF信號294發送。 多個天線結構290接收入站RF信號292。入站rf信號 烈2包括多個入站RF信號。多個天線結構290的至少兩個通 過耦合電路316與RF收發器286的多個接收部分312相連。 接收部分312將多個入站RF信號292轉換成入站波束成形的 編碼符號流365。 基帶處理模組300包括波束成形解碼模組326、多個逆 fFT(IFFT)模組328、多個符號解映射模組330、解交錯模組 322、和解碼模組334，以將入站波束成形的編碼符號流365 轉換成入站資料324。 圖20是IC280的實施例的示意框圖，包括基帶處理模組 3〇〇、RF收發器286、控制模組288、天線耦合電路316、和多 個天線結構290。在這個實施例中，控制模組288將IC280放 38/84 1380507 班yi〜丄， 1〇1年8月8日修正替換頁 置到空中波錢频式370。在τ 包括編碼模組3G2、交錯模組綱、符號映射模組咖、快速 傳立葉變換(FFT)模組_，用於將出站資料316轉換成出站 符號流350。 RF收發器286的多個發射部分376將出站符號流32〇轉 換成出站RF信號394的相位偏移的出站RF信號。例如，一個 相位偏移的出站RF信號可具有Q。的相位偏移，而另一個可 具有90的相位偏移，這樣使得信號的空中結合為45。。除 了提供相位偏移，發射部分376可調節相位偏移的出站即信 化的振巾田以生成期望的相位偏移。天線耗合電路⑽根據控 制模組288提供的空中波束成形設置370向多個天線結構， 中的至少兩個提供相位偏移的出站RF信號。 夕個天線、、，。構290接收入站信號292。入站即信號292 包括多個人站她偏移的RF信號。多個天線結構挪的至少 兩個通過耗合電路316與RF收發器286的多個接收部分378 相連。接收部分378將多個人站相位偏移RF信號轉換成入站 符號流352。 *基帶處理模組300包括逆FFT⑽τ)模組微、符號解映 射，組330、解交錯模組微、和解碼模組334，以將入站編 馬付號352轉換成入站資料324。 圖21和22是多個天線結構29〇的天線結構的實施例的示 意圖，包括天線380、傳輸線382、和籠器_。示出的天 39/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 線380為雙極天線’但也可採用其他的配如，天 可以是圖35-47、53、54和58-70中所示的任—天線。傳輪線 382可為充分匹配天線380的阻抗的調諧傳輸線，或包括阻抗 匹配電路。圖21的天線結構290-A的帶寬極窄（舉例來說，〈 中心頻率的5%)且圖22的天線結構290-B的帶寬較窄（大約為 中心頻率的5%)。 其長度為1/2波長或更短的天線的帶寬主要取決於天線_ 的品質因數(quality factor, Q)，其數學地表示在等式j中，· 其中v〇為諧振頻率、25v是兩個半功率點之間的頻率差值（ 也就是，帶寬）。 等式1 丄
2汾Q 等式2提供用於天線結構的基本品質因數，在此R是天線 結構的電阻’ L是天線結構的感應係數，且c是天線結構的電 容。 等式2 這樣，通過調節天線結構的電阻、電感、和/或電容，可. 控制帶寬。特別地，品質因數越小，帶寬越窄。在目前的討論· 中與圖22中的天線結構29〇-b相比，圖21中的天線結構 290=包括更大的電阻和電容，這樣其具有較㈣品質因數。 奋主要疋取決於傳輸線382的長度、天線獨的元 件間的距離，以及添加到天線結構的電容。進一步注意到，傳 40/84 IJ80507 輸_ _路和那些天_的線料 的同一層，和/或位於1(:和/或封餘板的不同層。^ ，口ν八咏栝稱Z9U_A和29〇 Β集中在期
望的通道·的載波頻树的頻譜圖，所輯波頻率可位於 55GHz到64GHz的頻率範圍卜如上所述，天線結構29〇_Α且 有極窄的帶寬404，且天線結構勝β具有較窄的帶寬搬。、 在-個實施例中，天線結構勝Α可用作發射天線結構，而天 線結構29G-B可用作接收天線結構。在另_個實施例中，第一 天線結構29G-A可具有第—極化，而第二天線結構勝a可具 有第二極化。 ~
在另-個實施例中，天線結構勝A和29Q_b可用於入站 RF信號的信號結合。在這個實施例中，第—和第二天線結構 290-A和290-B接收入站RF信號。接著可將該入站卯产號的 兩個表現減合(舉例來說，求和，當其中—個存在潛在無效 (P〇totial c〇rruption)時使用另一個提供資料等），以提供 結合的入站RF信號。這個結合可在第—和第二天線結構綱—A 和290-B中的-個（注意：其中—個將進—步包括求和細 上完成。該結合可在RF收發11中完成，或在控麵組或基帶 處理模組的基帶上完成。 圖24是天線結構290-B的較窄帶寬4〇2的頻譜圖，其集 中在期望的通道410的載波頻率上，可以是職到·z的 鮮範圍’以及集中在干擾412的天線結構勝A的極窄帶寬 41/84 丄 101年8月8曰修正替換頁 404的頻譜圖。干擾412可為相鄰通道干擾 干涉、雜訊、和/或任何不期望的錢。圖25的電路使用這種 天線佈置以消除干擾410而不對接收期望的通道410產生影響 〇 圖25是IC280的另-個實施例的示意框圖，其包括多個 天線、構290、天_合電路316、和接收部分312。接收部 分312包括兩個低雜訊放大器㈣和奶、減法模組425、帶 通渡波器（BPF)424、和下轉換模組158。在這個實施例中，控馨 制模組可實現天線結構290-A和290-B。 在運行中，較乍帶寬天線結構290—B接收入站即信號， 其包括期望的通道41〇和干擾412，並將該入站信號提供給第 LNA420極乍帶寬天線結構290—a接收干擾m2，並將該入 站信號提供給第二通422。可分別控制第-和第二LNA420和 422的增益’這樣_2〇和似輸出的干擾412的量級大致 相等。更進-步地，LNA420和422可包括相位調節模組，用φ 於對LNA420和422輸出的放大干擾進行相位調整。 減法模組425從第-LNA420(也就是，放大的期望的通道. 和放大的干擾）的輸出減去第二通422(也就是，放大的干擾） 的輸出’以生成放大的期望的通道。帶通濾波器424，其可調 譜到期望的通道，進一步濾'除不期望的信號，並將入站RF信 號的渡波放大後的触通道分量提供給下轉賴組158。下轉 換模組158基於接收本機振盪166將濾波和放大後的期望通道 42/84 101年8月8日修正替換頁 分量轉換到入站符號流164。 -〜~~一 圖26疋天線結構290-Β集中在期望通道41〇的載波頻率 上的較窄帶L天線結構勝Α集中在干擾412的極窄帶 寬404、以及天線結構290_C集中在期望的通道的另一極 窄f見的頻墙圖。圖27的電路使用這種天線佈置來結合期望 的通道，並消除干擾410而不對接收期望的通道41 〇產生影響 〇 圖27是IC280的另-個實施例的示意框圖，其包括多個 天線結構290、天線搞合電路316、和接收部分312。接收部 分312包括三個低雜訊放大器42〇、422和426、減法模組425 加法器427、帶通濾波器（BPF)424、和下轉換模組158。在 這個實施例令，控制模組可實現天線結構29〇_A、29〇_B和 290-C。 在運行_，較窄帶寬天線結構290-B接收入站RF信號， 其包括期望的通道410和干擾412，並將該入站信號提供給第 〜LNA420。極窄帶寬天線結構290-A接收干擾412，並將它提 七、給第—UA 422。極窄帶寬天線結構290-C接收期望的通道 ，並將其提供給第三LNA 426。可分別控制第一第二、第三 WA420、422、426的增益’這樣LNA420和422輸出的干擾412 的量級大致相等。更進一步地，LNA420和422可包括相位調 節模組’用於對LNA420和422輸出的放大干擾進行相位調整 , L ιοί年8月8曰修正替換頁 減法模組425從第- LNA420(也就是 和放大的干擾)的輪出減去第二刪22(也就是，放大的干擾） 的輪出’以生成放大的期望的通道。加法器427將減法模組 425的輸出（也就是’期望的通道)與第三LNA426(也就是，期 H)相加以生成結合的期望的通道。帶通遽波器424 ’、可调s白到期望的通道，進一步從結合的期望通道中遽除不 期望的彳“虎’並將它提供給下轉換模組丨58。下轉換模組158 基於接收的本機振盪⑽將遽波和放大後的期望通道分量轉 換到入站符號流164。 圖28是位於晶片3〇、32、34、36、犯、272或282，和/ 或封裝基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、40 2 44 72 74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38'40、42、44、72、74、282 或 290 包括一個或多個天線 430 、傳輸線432、導H 434、436、阻抗匹配電路438和切換電路 440。天線430可為位於晶片和/或封裝基板的微波傳輸帶，用 於提供半波長雙極天_1/4波長單極天線。在其他實施例中 ’天線430可為圖35-46、51和53-57所示的-個或多個天線 傳輸線432可為位於晶片和/或封裝基板上的微波傳輸帶 線對，其與天線430電連接，並通過第一和第二導體幻4和 436與阻抗匹配電路438電磁連接。在一個實施例中，第一導 體434和傳輸線432的第-線的電磁連接形成第一變壓器，而 44/84 J〇l年8月8日修正替換頁 第一導體434和傳輸線432的第二線的電磁連接形成第二變壓 器。 阻抗匹配電路438，其可包括一個或多個可變電感線圈電 路、可變電容器電路、可變寄存器電路、電感、電容和寄存器 。阻抗匹配電路438結合傳輸線432以及第一和第二變壓器以 建立與天線430的阻抗匹配。阻抗匹配電路438可如圖43-50 實現。 切換電路440包括一個或多個交換器、電晶體、三態緩衝 器和二態驅動器’以將阻抗匹配電路438連接到RF收發器286 在一個實施例中，切換電路440從RF收發器286、控制模 紱288、和/或基帶處理模組3〇〇接收耦合信號，其中耦合信 鞔指示切換電路440斷開（也就是，阻抗匹配電路438未連接 纠RF收發器286)還是閉合(也就是，阻抗匹配電路438連接 到胙收發器286)。 圖 29 是位於晶片 30、32、34、36、82、272 或 282，和/ 或封I基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、40 ' 42、44、72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、40、42、44、72、74、282或290包括天線（也就是，天 線輻射部分(antenna radiation secti〇n)452和天線接地平 面（antenna ground plane)454)、傳輸線 456、變壓器電路 450 。天線輕射部分452可為位於晶片和/或封襄基板的微波傳輸 帶，用於提供半波長雙極天線或1/4波長單極天線。在其他實 45/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 施例中，天線輻射部分452可為圖別6、 天線。 天線接地平面餘；的不同層和/或封裝基板的不同層 且，其從第-轴向(舉例來說，平行於晶片和/或封裝基板的^ 面），平行於天線輕射部分452且，其從第二軸向（舉例來說， 垂直於晶和/或縣基板的匈，充分環繞天線輕射部分 452並可環繞傳輸線456。 傳輸線456包括位於晶片和/或封裝基板的微波傳輸帶對- ，其與天線輕射部和變壓器電路偏電連接。變壓器電 路與第二線的連接進-步與天線接地平面454連接。變遷器電 路460的各種實施例已在圖3〇_32中示出。 圖 3〇 是位於晶片 3G、32、34、36、82、272 或 282,和/ 或封裝基板22、24、26、28、8〇、284上的天線結構38、4〇 42 44 72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、_4〇、42、44、72、74、撕或携包括天線(也就是，天籲 線輕射部分452和天線接地平面454)'傳輸線伽、變壓器電 路 450。 ° 在這個實關中，第-感應導體458(其可為微波傳輸帶. )和傳輸線456的第一線電磁連接形成第一變壓器，而第二感 應_ 460和傳輸線456力第二線的電磁連接形成第二變壓器 。變壓器電路450的第一和第二變壓器用於將傳輪線456連接 到RF收發器和/或阻抗匹配電路。 46/84 101年8月8曰修正替換頁 圖 31 是位於晶片 30、32、34、36、82 ' 272 或 282，和/ 或封裝基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、40 ' 42、44、72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、4〇 ' 42、44、72、74、282或290包括天線(也就是，天 線輻射部分452和天線接地平面454)、傳輸線456、變壓器電 路 450。 在這個實施例中’變壓器電路450包括第一感應導體 (inductive conductor)462和第二感應導體464。第一感應導 體462和第一、第二線連接以形成變壓器的單端線圈 (single-ended winding)，第二感應導體464包括接地的中心 抽頭(center tap)。另外’第二感應導體464與第一感應導體 電磁連接形成變壓器的差動線圈。該變壓器可用於將傳輸線 456連接到RF收發器和/或阻抗匹配電路。 圖 32 是位於晶片 30 ' 32、34、36、82、272 或 282，和/ 或封裝基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、4〇 42、44、72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、40、42、44、72、74、282或290包括天線(也就是，天 線輻射部分452和天線接地平面454)、傳輸線456、變壓器電 路 450。 在這個實施例中，變壓器電路45〇包括第一感應物仍 、第二感應導體478、第三感應導體和第四感應導體舰 。感應導體476-482中任-可以是位於晶片和/或封震基板的 47/84 微波傳輪帶。坌成“ μ… 修正替換頁 是，晶片^ 導體位於積體 形成變壓基板）’並與傳輸線456的第一線電磁連接 線位於積體/第一變壓器。如圖所示，所述第一線和天 、積體電路的第二層。 的第t感應導體478位於積體電路的第—層並與傳輸線456 於舰Φ的電爾接’形成第二變壓器。第三感應導體480位 第三^的第三層並與傳輸線456的第一線電磁連接形成. 吏s器。第四感應導體48〇位於積體電路的第三層並與傳· 輸線456的第二綠的電磁連接形成第四變壓器。在一個實施例 中第和第二變壓器支援入站射頻信號，且第三和第四變壓 器支援出站_信號。 圖 33 是位於晶片 30、32、34、36、82、272 或 282，和/ 或封裝基板22 ' 24、26、28、80、284上的天線結構38、4〇 42 44 72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、40、42、44、72、74、282 或 290 包括天線元件 490、接 地平面492和傳輸線494。天線元件490可為一個或多個微波 傳輸帶，用於為55GHz到64GHz的頻帶内的RF信號提供半波 長雙極天線或1/4波長單極天線，所示微波傳輸帶的長度範圍 大約為1-1/4毫米到2-1/2毫米。在一個實施例中，天線元件 490可成形以提供水平雙極天線或垂直雙極天線。在其他實施 例中’可根據圖34-46、51和53-70所示的一個或多個天線實 現天線元件490。 48/84 1380507 ΐ01年8月8日修正替換頁 接地平面492的表面積大於天線元件 平面492 ’其從第一軸向看’平行於天線元件490且，其從第 二軸向看，充分環繞天線元件490。傳輸線包括充分平行的第 一和第二線。在一個實施例中，傳輸線494的第一線與天線元 件490電連接。 圖 34 是位於晶片 30、32、34、36、82、272 或 282，和/
或封裝基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、4〇 、42、44、72、74、282或290的實施例的示意圖。天線結構 38、40、42、44、72、74、282 或 290 包括天線元件 49〇、接 地平面492和傳輸線494。在這個實施例中，天線元件棚和 傳輸線494位於晶片和/或封裝基板的第一層5〇〇，且接地平 面492位於晶片和/或封裝基板的第二層5〇2。
圖北疋位於晶片3〇、32、34、36、82、272或282，; 或封裝基板22、24、26、28、8()、284上的天線結構38、 42、44、72、74、282或290的實施例的示意圖。天線、結 38、40、42、44、72、74、282 或包括天線 ^ 件棚、 地平面492和傳輸線494。在這個實施例中，天線元件· 對於接地平面492垂直放置，且其長度約為其傳輸的即信 的波長的1/4。接地平面492可為圓形、擴_、矩形、或 他形狀’朋於為天線元件·提供有效接地。接地平面^ 包括開口’驗使傳輸線494與天線元件·連接。 圖36是圖35的位於晶片30、32、34、36、82、272 ί 49/84 -，和/或封裝細，、26、28、δ0、^^1 38:4〇'42、44、72、74、282或29〇的實施例的剖面圖。天 線、。構38 40、42、44、72、74、282或290包括天線元件 柳、接地平面视和傳輸線撕。在這個實施例中，天線元 件相對於減平面492垂紐置’且其長朗為其傳輸的 號的波長的1/4。如圖所示，接地平面舰包括開口用 於使傳輸線494與天線元件490連接。
圖37是位於晶片mm·，*〆 或封裝基板22、24、26、28、8G、284上的天線結構38、4〇 、42、44 ' 72、74 ' 282或290的實施例的剖面圖。天線結構 38、40、42、44、72 ' 74、282或290包括多個離散天線元件 496、接地平面492和傳輪線494。在這個實施例中，多個離 散天線元件496包括多個極小天線(也就是，長度為<=1/5〇波 長），或多個較小天線(也就是，長度為<=1/1〇波長），以提供 離散天線結構，該離散天線結構的功能類似于連續水平的雙極 天線。接地平面492可為圓形、橢圓形、矩形、或其他形狀， 並用於為多個離散天線元件496提供有效接地。 圖 38 是位於晶片 30、32 ' 34、36 ' 82、272 或 282，和/ 或封襞基板22、24、26、28、80、284上的天線結構38、40 ' 42 ' 44、72 ' 74 ' 282或290的實施例的示意圖。天線結構 犯' 40、42、44、72、74、282或290包括天線元件490、接 地平面492和傳輸線494。在這個實施例中，天線元件490包 50/84 101年8月8曰修正替換頁 括多個充分環繞金屬佈線(enclosed metal traces)504^s 以及轉接線(vla)5〇6。充分環繞金屬佈線5〇4和5〇6可為圓 形、橢圓形、矩形、或其他形狀。 在一個實施例中，第一充分環繞金屬佈線504位於第一金 屬層500、第二充分環繞金屬佈線506位於第二金屬層5〇2、 且轉接線506將第一充分環繞金屬佈線504和第二充分環繞金 屬佈線506連接’以提供螺旋天線結構。接地平自egg可為圓 形、摘圓形、矩形、或其他形狀，並用於為天線元件490提供 有效接地。接地平面492包括開口，用於使傳輸線494與天線 元件490連接。 圖39是位於晶片30、32、34、36、犯、272或282(整 體地或可馳參照本®或圖4G-4G的⑼514)，和/或封裝基 板22、24、26、28、80、284(整體地或可選地參照本圖或圖 40~4〇的封裝基板512)上的天線結構38、40、42、44、72、 74、282或290實施例的示意圖。天線結構38、40、44、72 74、282或290包括天線元件490、天線接地平面492和傳 輸線494。在這個實施例中，天線元件49〇包括多個天線部分 516，以形成水平雙極天線；所述天線部分516可為微波傳輸 帶和/或金屬佈線。如圖所示，某些天線部分516可位於晶片 514上，其他的天線部分516可位於封裝基板512。如進一步 所示，封裝基板512由板510支援。應注意，板51〇可為印刷 電路板、玻璃纖維板、塑膠板和/或一些其他的非導體材料板 51/84 101年8月8曰修正替換頁 圖40是位於晶片514和/或封綠板512上的天線結構 38、40、42、44、72、74、282或290實施例的示意圖。天線 結構38、4G、42、44、72、74、282或29G包括天線元件49〇 、接地平Φ 492和傳輸線494。在這個實施例中，天線元件49〇 包括多個天線部分516以形成垂直雙極天線。多個天線部分 516可為微波傳輸帶、轉接線和/或金屬佈線。如圖所示，某' 些天線部分516可位於晶片514上，其他的天線部分516可位鲁 於封裝基板512。如進-步所示，封裝基板512由板51〇支援 ，板510可包括接地平面492。可選地，接地平面4犯可包括 在封裝基板512上。 圖41是位於晶片514和/或封裝基板512上的天線結構 38、40、42、44、72、74、282或290實施例的示意圖。天線 結構38、40、42、44、72、74、282或290包括天線元件490 、接地平Φ 492和傳輸線494。在這個實施例中，天線元件籲 包括多個充分環繞金屬佈線5〇4、5〇5和518，以及轉接線5〇6 和520。充分環繞金屬佈線5〇4、5〇5和518可為圓形、擴圓. 形、矩形、或其他形狀。 在一個實施例中，第一充分環繞金屬佈線5〇4位於晶片 514的第—金屬層524、第二充分環繞金屬佈線5G5位於封裝 基板512的第二金屬層522、第三充分環繞金屬佈線518位於 曰曰片514的第二金屬層526 ’且轉接線506和520將第一、第 52/84 -结-山、 8曰修正替換頁 -、弟二充》環繞金屬佈線5Q4、5Q5和 旋天線結構。接地平面492可為圓形、橢圓形矩形、或其他 形狀，並用於為天線元件490提供有效接地。接地平面4犯包 括開口，用於使傳輸線494與天線元件490連接》應瞭解，晶 片514和/或封裝基板512上可包括更多的或更少的充分環繞 金屬佈線。 & 圖42是可用於天線38、4〇、42、44、72、74、282或2⑽ 的可調積體電路（ic)天線結構的實施例的示意圖。可調ic天 線結構包括多個天線元件534、麵合電路536、接地平面刚 和傳輸線電路538。在這個示圖中，多個天線元件534、耦合 電路536、和傳輸線電路538位於晶片3〇、32、％、％、犯 、272或282和/或封裝基板22、24、26、28、80、284上的 1C的第-層53G。接地平面54〇鄰近多個天線元件跳，但位 於晶片30、32、34、36、82、272或282，和/或封裂基板22 、24、26、28、80、284的第二層532。在另一實施例中’接 地平面540可與多個天線元件534位於同一層，與多個天線元 件534位於不同層，和/或位於支援所示IC的板上。 多個天線元件534的每個可以是位於晶片或封裂基板上 的金屬層上的金屬佈線，其可與其他天線元件的幾何形狀相同 (舉例來說’正方形、矩形、線_彡、職料），也可與其他 天線元件的幾何形狀不_，其可相對於所述晶片和/或封裝 基板的支援面水平’還可相對於所述晶片和/或封裝基板的支 53/84 1380507 援面垂直，柯具姊魏场树朗 說’阻抗、電感、電抗、電容、品質因素、諧振頻率等），和/ 或具有和其他天線元件不彳目同的電磁特性。 輕合電路536可包括多個磁性輕合元件和/或多個開關。 福合電路536基於天線結構特徵信號將多個天線元件中的至 少一個與天線連接。控制模組288、RF收發器46_52、Μ、別 、286和/或基帶處理模組78、挪、細可生成用於控制輛合. 電路536的天線結構特徵信號，使得麵合電路536將天線元件 534連接到-個天線，這個天線具有期望的有效長度、期望的 帶寬期望的阻^、期望的品質因素、和/或期望的頻帶。例 如，可設置天線元件534，使其產生這樣的天線，其具有約為 55GHz到64GHz的頻帶，約為5〇〇hms的阻抗，極小天線的有 效長度、較小天線的有效長度、1/4》皮長的有效長度、1/2波 長的有效長度或更長的的有效長度等。將參照圖47到48更詳 細地介紹耦合電路536的實施例。 與傳輸線電路538連接以向天線提供出站射頻(RF)信號 並從遠天線接收入站卯信號。應注意天線元件534可設置為 任何類型的天線，包括，但不限於：極小天線、較小天線、微 波傳輸帶天線、曲線天線、單極天線、雙極天線、螺旋天線、 水平天線、垂直天線、反射面天線、透鏡型天線和孔徑天線。 圖 43 是可用於天線 38、40、42、44、72、74、282 或 290 的可調積體電路(1C)的天線結翻實施例示意圖。可調IC天 54/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 線結構包括天線544和傳輸線電路538。 傳輸線542和阻抗匹配電路546。在另一實施例中，傳輸線電 路538進一步包括連接到阻抗匹配電路546或連接到阻抗匹配 電路546和傳輸線542之間的變壓器電路。 天線544包括多個阻抗、多個電容、和/或多個電感，這 些中的-個或多個是可調的。這些阻抗、電容、電感可由連接 '到該天線的多個天線元件534產生。這樣，通過將不同的天線 • 元件534連接到天線，可調節天線地的阻抗、電容、電感。 傳輸線542包括多個阻抗、多個電容、和/或多個電感， 這些中的-個或多個是可調的。這些阻抗、電容、電感可由連 接到該傳齡542的細輪線元件產生。職，通過將不同 的傳輸線元件連接到傳輸線542，可·傳輸線⑽的阻抗、 電容、電感。多個傳輸線元件中的每個可為位於晶片或封裝基 板上的金屬層上的金屬佈線，可為微波傳輸帶，可與其他傳^ 線元件的幾何形狀相同（舉例來說，正方形、矩形、線圈形、』 .螺旋形等）’也可與其他傳輸線元件的幾何形狀不相同，其可 具有和其他傳輸線元件相同的電磁特性(舉例來說，阻抗、電 感、電抗、電容、品質因素、譜振頻率等），和/或具有和1他 傳輸線元件不相同的電磁特性。 阻抗匹配電路546包括多個阻抗、多個電容、和/或多個 射的一個或多個是可調的。這些阻抗、電容、電感 可由連接到該阻抗匹配電路546的多個阻抗匹配元件⑽如， 55/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 阻抗元件、電感元件和/或電容元件)產生。這樣，通過將$一 的阻抗匹配元件連接到阻抗匹配電路546，可調節阻抗匹配電 路546的阻抗、電容、電感。多個阻抗匹配元件中的每個可以 是位於晶片或封裳基板上的金屬層上的金屬佈線，可以是微波 傳輸τ，可與其他阻抗匹配元件的幾何形狀相同（舉例來說， 正方形、矩形、線圈形、螺旋形等），也可與其他阻抗匹配元 件的幾何形狀不相同，其可具有和其他阻抗匹配元件相同的電. 磁特性(舉例來說，阻抗、電感、電抗、電容、品質因素、諧鲁 振頻率等），和/或具有和其他阻魅配元件不相同的電磁特性
如果傳輸線電路538包括變壓器電路，該變壓器電路包 =個阻抗、多個電容、和/或多個電感，這些中的一個或多 疋可。周的。這姐抗、電容、電感可由連接觸變壓器電路 =個賴Μ件產生。這樣’通過將不同的變壓器元件連接 杰電路’可麟變壓器電路的阻抗、電容、電感。多個 壓器元件中的每個可為位於晶片或封裝基板上的金屬層上 屬佈線’可為錢傳輸帶，可與其他變壓器元件的幾何妒 相同（舉例來说，正方形、矩形、線圈形、螺旋形等），也可 1他變壓料件的幾何形狀不相同，其可具有和其他變壓写 件相同的電磁紐(舉例來說，阻抗、電感、電抗、電容° = '離晴），和/或具有和其麵树不相同的 56/84 1380507 通過天線544和傳輸線電路538的可^ 咖、RF收發器46_52 ' 76、274、咖和/或基帶處賴= 、276 ' 300可設置一個或多個天線結構以獲得期望的有效+ 度期望的f見、期望的阻抗、期望的品質因素、和/戈其望 的頻帶。例如，控制模組288、RF收發器46_52、几、^ 286和/或基帶處理模組78、276、3〇〇可設置_
有極乍贡寬，另一天線結構以具有較窄的帶寬。在另—實施例 中，控制模組288、RF收發器46-52、76、274、286和/〆
帶處理模組78、276、_可設置—個天_於—個頻率範H 舉例來說’發射頻率範圍），另一天線用於另一個頻率範則 舉例來說’接收頻率範圍）。如另一實施例中，控制模組挪 、抓收發器46-52、76、274、286和/或基帶處理模組78、276 、300可設置具有—個天線結構具有第—極化，另—天線具 第二極化。 、一有
圖44是可用於天線38、4〇、犯、44、72、74、282或2如 可調積體電路（IC)的天線結構的實施例的示意圖。可調Ic天 線結構包括倾晶片和/或封裝基板_—層的天線⑽、傳 輪線542、和阻抗匹配電路546。應注意，天線結構進一步包 括連接到配電路546錢接雜抗眺電路⑽和傳輸 線542之間的變壓器電路。 在這個示例巾，傳輸線542包括多個傳輸線元件5即和傳 輸線搞合電路552。傳輸線耗合電路552根據天線結構特徵信 57/84 ^380507 號的傳輸細部分_傳輪線元件 可調随_输46咖她㈣辦 f脱，以根據天線轉_觸阻抗特徵部分生成^ (Μ16她啊和/或可調電容。在-個實施例中， 可5周電感包括多個輸件咖和電餘合電路552。電感輪
:電路脱基於天線結構特徵信號的阻抗特徵部分將多個電 $兀件550巾的至少-個連接職感，該電感在給 圍具有以下舰中駐少—個：期望的感應健、期望的電^ 、期望的品質因素。 如果傳輸線電路包括變壓器，該變壓器包括多個變壓器元 件550和變壓搞合電路552。變壓耗合電路舰根據天線結構 特徵信號的變壓器特徵部分將多個賴器元件55g中的至少 一個連接到變壓器。應注意，轉合電路552中的每個可包料 個磁性耦合元件和/或多個開關或電晶體。 圖45是可用於天線昶、40、42、44、72、74、282或290 的可調積體電路（ic)天線結構的實施例的示意圖。可調Ic天 線結構包括晶片層560和562的天線元件和傳輸線電路元件 550，晶片層561上的耦合電路552，位於封裝基板564、566 的一個或多個層和/或位於支援板568、57〇的一個或多個層的 可調接地平面572。 £ 在這個實施例中，由於元件550位於不同的層，它們之間 58/84 丄兆0507 — 的iii咼把人在一ΡΡη Ρ , [丨〇丨年8月8日修正替換頁 °②路552電磁連接不同於圖 ==件°因此，可獲得不同的期望的有效長度、不同的期望 、見、不同的期望的阻抗、不同的期望的品質因素、和/或 =的期望的頻帶。在另一實施例中，天線結構可包括圖乜 °的兀件550和耦合電路552的結合。
在這個承例的實施例中，可調接地平面572可包括多個接 特面和接解面姐。減平面聽域餘的—個或 夕個層、和/或支援板的一個或多個層。接地平面選擇電路用 於根據天_構特徵錢的接地平面特徵部分從多個接地平 面中選擇至少-個，並將其提供給天線結構的接地平面_。 在這個禾例的另一實施例令，可調接地平面奶可包括多 個接地平面元件和接地平面電路。接地平面連接電路用於 根據天線辦料號的接解面部分料個接地平面元件 中的至少一個與接地平面連接。 圖邳是可用於天線38、4〇、42、44、72 74 282或 刎可調積體電路⑽的天線結構的另—個實施例的示意圖。 可㈣天線結構包括晶片層56〇和封裝基板卿的天線元件 和傳輸線電路元件55〇、位於晶片層562 _合電路552、位 於封裝基板566和/或支援板568、57()上的一個或多個層上的 一個或多個可調接地平面層572。 在化個實域中，由於元件咖位於不同的層，它們之間 的通·合電路舰的電磁連接不同於圖44中所示的位於同 59/84 工38〇5〇7 101年8月8日修正替換頁 一層的树。因此，謂得不_期朗有 望的帶寬、不同_望的阻抗、不_射的品f因素、和/ 或不同的期望的頻帶。在另—實施财，天線結構可包括圖 44和46的元件550和耦合電路552的結合。 在這個示例的實施例t，可調接地平面572可包括多個接 地平面和接地平面選擇電路。接地平面位於封裝基板的-個或 多個層、和/或支援板的-個或多個層。接地平面選擇電路用. 於根據天線結構特徵信號的接地平面特徵部分，從多個接地平 面中選擇至少-個，並將提供給天線結構的接地平面54〇。 在這個示例的另-實施例中，可調接地平面572可包括多個接 地平面元件和接地平面雜合電路。接地平面耗合電路用於根據 天線結構錢地平面雜部分好個接地平面元件 中的至少一個與接地平面連接。 圖47是柄合電路552和/或536的實施例的示意圖，复 包括多個磁_合元件574和開關T1和T2。在—個實施^中· ’多個磁性耦合元件574❺-個磁性搞合元件包括鄰近多個天 線元件的第-和第二天線元件534的金屬佈線。當天線結構特 徵信號的對應部分位於第-狀態時(舉例來說，可用）時，該金. 屬佈線在第-和第二天線元件534之間提供翻^合；當天= 結構特徵魏的縣部分位於第二狀態時(舉例來說，不可用） 時’該金屬佈線在第-和第二天線元件534之間提供模吨合 〇 60/84 l3-8〇5°7 _ . ,,, & 1〇1年8月8曰修正替換頁 例如’第一磁性轉合元件u位於天線 輸線、阻抗匹配電路或者變壓器。第一磁_合元件u可與 雨兀件534位於同-層’或位於分別支援兩元件娜的層之間 的-層。定位以後’第-磁性輕合元件u具有電感，並在其 與第-元件之間製造第-電容C1，並在其與第二元件之間製 造第二電容C2。第二磁性耦合元件L2通過開關T1和T2與第 〆磁性耦合元件L1並聯。可對L1、L2、α、C2的值進行設計 φ ’使得當開關Ή和Τ2可用時’其生成相對於天線的阻抗較低 的阻抗，當開關Τ1和Τ2不可用時，其生成相對於天線的阻抗 較高的阻抗。 作為特定的示例，可設計並配置天線使其在6〇GHz的頻率 具有大約為500hms的阻抗。在這個例子中，當開關可用時， C1和C2的串聯結合具有的電容大約為〇.丨皮可法拉，u和 L2的並聯結合具有大約為70皮可亨利的電感，這樣，C1和 鲁 c2的串聯結合與L1和L2的並聯結合在大約6〇GHz諧振(舉例 來說，（2;rf)2=l/LC)。當開關不可用時，L1的阻抗在60GHz 時的阻抗充分地大於第一和第二天線534的阻抗。例如，60GHz 時，1. 3納亨利的電感的阻抗大约為5〇〇〇hms。這樣電感可以 是晶片和/或基板的一個或多個層上的線圈。 圖48是耗合電路536和/或552的實施例的阻抗比頻率的 示意圖。在此圖中，位於RF頻率（舉例來說，60GHz)的阻抗大 約為500hms。當開關可用時，耦合電路536和/或552的阻抗 61/84 101年8月8日修正替換頁 遠小於天、_ 5_ms a抗。當開關不可用路石6 和/或552的阻抗遠大於天線的5〇〇hms阻抗。 圖49是傳輸線電路538的實施例的示意框圖，包括傳輸 線542、變壓器電路450、和阻抗匹配電路546。在這個實施 例中，變壓器電路450連接在阻抗匹配電路546和傳輸線542 之間。應注意，傳輸線電路538可由多天線共用，或僅由一個 天線使用。例如，當使用多天線時，每個天線具有其自己的傳. 輸線電路。 圖50是傳輸線電路538的實施例的示意框圖，包括傳輸 線542、變壓器電路450、和阻抗匹配電路546。在這個實施 例中，變壓器電路450連接在阻抗匹配電路546之後，其包括 與阻抗匹配電路連接的單端線圈，以及與RF收發器連接的差 動線圈。 圖51疋天線陣結構的實施例的示意圖，其包括多個可調 天線結構。每個可調天線結構包括傳輸線電路538、天線結構鲁 550和耦合電路552。當天線結構如圖示具有雙極形狀時，其 可為以下任何類型的形狀，包括但不限於：極小天線、較小天. 線、微波傳輸帶天線、曲線天線、單極天線、雙極天線、螺旋. 天線 '水平天線、垂直天線、反射面天線、透鏡型天線和孔徑 天線。 在這個實施例中，天線陣包括四個發射(TX)天線結構和四 個接收(RX)天線結構，在此天線結構與天線結構交錯。 62/84 101年8月8日修正替換頁 在這個設置_ ’RX天線具有第一方向圓極化，而TX顯現具有 第二方向圓極化°應注意，該天線陣可包括比該圖中所示的天 線個數更多或更少的RX和TX天線。 圖52是IC580的實施例的示意框圖，其包括多個天線元 件588、粞合電路586、控制模組584、和RF收發器582。多 個天線元件的每個可在大約為55兕2到64GHz的頻率範圍中運 行。天線元件588為任何類型的天線，包括，但不限於：極小 天線、較小天線、微波傳輸帶天線、曲線天線、單極天線、雙 極天線、螺疑天線、水平天線'垂直天線、反射面天線、透鏡 型天線和孔徑天線。 口电吩 J W间關網硌、變壓器巴侖、和/或發射/ 接收切換電路，用於根據天線設置信號將多個天線元件5_ 合到天線、輯。物_組_基於IG的運械式哪生 ^⑽錄_。㈣· _辦猶理設備或多個 二理::備。，樣的設備可以是微處理器、微控制器、數位信號 处理器、微計算器、中央 _ ^ ° 邏輯設備、狀態機、邏輯電路:：:可編程門陣、可編程 路類比電路、數位電路、和/戋 了基於電路的硬編石馬和/或操 次 任何設備。㈣胸咖m 7細5細比或數位）的 ，其可以是單個存儲i f·的記㈣和/或記憶元件 的内嵌電路。亡梯/六夕個存儲設備和/或控制模纽584 記憶體、易失=體^備可以是唯讀記憶體、隨機存取 %、體非易失記憶體、靜態記憶體、動態記憶 63/84 1380507 101年8月8曰修正替換苜 體、快閃記憶體、高速緩衝記憶體和/或存 設備。應注意，當控制模組584通過狀態機、類比電路、數位 電路、和/或S輯電路執行其-個或多個功能時，存儲相應的 操作指令的記憶體和/或記憶元件可嵌入到一個I路中或與該 電路外部相連，所述電路包括狀態機、類比電路、數位電路、 和/或邏輯電路。還應注意到，對應於圖52_57描述的步驟和/ 功功能的至少一部分的硬編碼和/或操作指令可由記憶元件存 儲’並由控制模組584執行。 連接RF收發器582 ’根據1C的運行模式598將出站信號 流590轉換成出站RF信號592，並將入站RF信號邱4轉換成 入站符號流596。應注意，RF收發器582可由前面討論的—個 或多個RF收發器實施例實現。更應注意，天線配置信號6〇〇 可針對各種運行模式598調節天線結構的特徵(舉例來說，期 望的有效長度、期望的帶寬、期望的阻抗、期望的品質因素、 和/或期望的頻帶）。例如，當運行模式從一個頻帶變換到另一, 頻帶時(舉例來說，從TX頻帶到RX頻帶），可調節天線結構的 特徵。在另一實施例中，無線通信系統環境的改變（舉例來說. ，衰減'發射功率級、接收信號強度、基帶調制方案等）引起-運行模式的改變，因而這樣也可調節天線結構的特徵。在另一 實施例令，運行模式從本地通信改變到遠端通信，這得益於天 線結構特徵的改變。在又一實施例中，運行模式可從低資料本 地通信改變到高資料率本地通信，這得益於天線結構的特徵的 64/84 13-80507 101年8月8日修正替換頁 改變。在又-實施例中，天線配置信號_可引起天線 改變，所述改變可針對以下運行模式的一種或多種··半雙工空 中波束成形通信、半雙工多入多出通信、全雙工極化通信、和 全雙工頻率偏移通信。 在一個實施例中，連接多個天線元件588的第一天線元件 以接收入站RF信號594 ’且連接多個天線元件588的第二天 線元件以發送出站RF信號592。另外，第一天線元件588可 在頻帶的接收頻帶接收入站RF信號594，而第二天線元件588 可在頻帶的發射頻帶發射出站RF信號592。 在另一贫施例中，多個天線元件的第一天線元件具有 第一極化’且多個天線元件588的第二天線元件具有第二極化 另外，第-和第一極化包括左旋圓極化和右旋圓極化。在這 個例子中，第二天線元件包括連接的移相模組，用於將入站或 出站RF信號的相位偏移一定的相位偏移量。更進一步地，第 一天線元件與第二天線元件正交。 在IC580的一個實施例中，iC58〇包括晶片和封裝基板’ 在這個實施例中，該晶片支援耦合電路586、控制模組584、 RF收發器582，而封裝基板支援多個天線元件588。在另一實 施例中，晶片支援多個天線元件588、耦合電路586、控制模 組584、RF收發器582。而封裝基板支援該晶片。 圖53是天線結構的實施例的示意圖，其包括一對微波傳 輸帶天線元件602和傳輸線606。在這個實施例中，微波傳輸 65/84 1380507 101年8月8日修正替換頁 帶天線兀件602中的每個包括饋電點親，所述饋電^— 據天線配置信號6GG選擇性連接傳輸線_。例如，每個饋電 點604對應不同的天線結構特徵(例如，不同的有效長度、不 同的帶寬、不同的阻抗、不同的輕射方向、不同的品質因數和 /或不同的頻帶）。 圖54是天線結構的實施例的示意圖，其包括一對微波傳 輸帶天線元件602和傳輸線。在這個實施例中，微波傳輸· 帶天線元件602中的每個都包括多個饋電點6〇4，所述饋電點.籲 604根據天線配置信號6〇〇選擇性地連接到傳輸線6〇6。在這 個實施例中，不同的魏點_引起微波傳輸帶天線元件6〇2 的不同極化。 圖55是天線結構的實施例的示意圖，其包括多個天線元 件588和耦合電路586。耦合電路586包括多個傳輸線606和 切換模組610。應注意，耦合電路586可進一步包括與多個傳 輸線相連的多個變壓器模組，和/或與多個變壓器模組連接的鲁 多個阻抗匹配電路。 在這個實施例中，切換模組61〇可為開關網路、多工器、· 開關 '電晶體網路、和/或它們的組合。該切換模組根據 天線配置信號600將多個傳輸線6〇6中的一個或多個與册收 發為連接。例如，在半雙工模式中，切換模組61〇將一個傳輸 線606與RF收發器連接，以發送出站RF信號5卯和接收入站 信號594。在另一實施例中，對於半雙工多入多出通信，切 66/84 B80507 101年8月8日修正替換頁 換模組610將兩個或更多的傳輸線咖與即收發器連接以 發送出站RF信號592和接收入站RF信號594。在又一實施例 中，對於全雙工極化通信，切換模組61〇將一個傳輸線6〇6與 RF收發器連接，以發送出站RF信號592，並將另一個傳輸線 與RF收發器連接，以接收入站RF信號邱4，所述入站Rp信 號594可與出站RF信號592位於相同或不同的頻帶。 圖56是天線結構的實施例的示意圖，其包括多個天線元 件588和耗合電路586。麵合電路586包括多個傳輸線6〇6和 兩個切換模組610。應注意，耗合電路咖可進一步包括與多 個傳輸線連接的多個變壓器模組，和/或與多個變壓器模組連 接的多個阻抗匹配電路。 在-個實施例中，切換模組61〇根據天線配置信號_將 一個或多個傳輸線6G6與RF收發|!連接並與多個天線元件連 接在k種方式巾’如果天線元件具有不同的特徵，那麼耗合 電路586將在控制模組584的控制下為謂〇的特定的運行模 式選擇天線元件’以實現期望水平的RF通信。例如，可選擇 具有第-極化的-個天線元件，和具有第二極化的第二天線元 件。在另-實施例可選擇具有第一輕射方向的一個天線元 件’和具有第二輻射方向的第二天線元件。 圖57是天線陣結構的實施例的示意圖，其包括多個可調 天線結構和搞合電路586。每個可調天線結構包括傳輸線電路 538、天線結構55〇和轉合電路舰。雜如圖示的天線結構 67/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 具有雙極形狀’但是其可為任何其他類型的天線結構，包括但 不限於：極小天線、較小天線、微波傳輸帶天線、曲線天線、 單極天線'雙極天線、螺旋天線、水平天線、垂直天線、反射 面天線、透鏡型天線和孔徑天線。 在这個實_巾’天轉包括四個發射(τχ)天線結構和 四個接收⑽)天線賴，在此RX天縣構與τχ天線結構交錯 。在這個設置中’ RX天線具有第一方向圓極化，而τχ天線具. 有第一方向圓極化。應注意，該天線陣可包括比該圖中所示的.擊 天線個數更多或更少的RX和ΤΧ天線。 搞合電路586根擄天線配置信號_將一個或多個τχ天 線結構與RF收發器連接，並將一個或多個RX天線結構與卯 收發器連接。RF收發歸出站符號流轉換為出站RF信號、，並 入站RF信號轉換成入站符號流，其中所述出站和入站卯信號 的載波頻率位於大約55GHz到64GHz的頻率帶中。在一個實施 例中，耦合電路586包括接收耦合電路，以將來自多個接收天鲁 線元件的入站RF信號提供給卯收發器，以及發射耦合電路， 以將來自RF收發器的出站RJ?信號提供給多個發射天線元件。 圖58是積體電路(1C)天線結構的實施例的示意圖，其包-括位於晶片30、32、34、36、82、272或282，和/或封裝基 板 22、24、26、28、80、284 的微電機 (micro-electromechanical，簡稱MEM)區 62〇。該 IC 天線結構 進一步包括饋電點626和與RF收發器628連接的傳輸線624 68/84 B80507 101年8月8日修正替換頁 。RF收發器628可由上述的RF收發器中的一個來實^7- 應注意，傳輸線624和RF收發器628的連接可包括阻抗匹配 電路和/或變壓器。 MEM區620包括三維形狀，其外形可為圓筒、球狀、盒狀 、錐狀、和/或它們組合，其可在晶片和/或封裝基板上實現電 機功能。MEM區620也包括位於其三維結構内的天線結構622 。可連接饋電點626以將出站射頻（RF)信號提供給天線結構 622以用於發送，並從天線結構622接收入站RF信號。傳輸 線624包括基本平行的第一和第二線，其中至少第一線與饋電 點626電偶聯。應注意，天線結構可進一步包括鄰近天線結構 622的接地平面625。還應注意，這樣的天線結構可用於點對 點的RF通6，邊點對點的通信可為本地通信和/或遠端通 信0 在一個實施例中，晶片支援MEM區620、天線結構、饋電 點626、和傳輸線624，而封裝基板支援該晶片。在另一個實 施例中，晶片支援RF收發器，而封裝基板支援晶片、MEM區 620、天線結構、饋電點626、和傳輸線624。 圖55-66是天線結構622的各種實施例的示意圖，該天線 結構可在MEM二維區620中實現。圖59-60示出的孔徑天線結 構包括矩形天線630和喇叭形天線632。在這些實施例中，饋 電點626與孔徑天線點連接。應注意，其他的孔徑天線結構在 MEM二維區620中產生，如波導。 69/84 101年8月8日修正替換頁 圖61示出了具有透鏡形狀的透鏡天線^構634~^ϊ^ 實施例中，饋電點位於透鏡天線結構634的焦點。應注意，透 鏡的形狀可不同於示出的透鏡形狀。例如，透鏡形狀可為一側 凸起狀、一側凹陷狀、兩側凸起狀、兩側凹陷狀、和/或它們 的組合。 圖62和63示出了可在MEM三維區620中實現的三維雙極 天線。圖62示出了雙錐形天線結構636，而圖63示出了雙筒 形或雙橢圓形天線結構638。在這些實施例中，饋電點626與鲁 三維雙極天線電連接。其他的三維雙極天線形狀還包括蝴蝶結 形、八木天線等。 圖64-66示出了可在MEM三維區620中實現的反射面天線 。圖64示出了平面形天線結構640 ;圖65示出了角形天線結 構642 ;圖66示出了拋物線形天線結構644。在這些實施例中 ，饋電點626位於天線結構的焦點。 圖67是低效積體電路（1C)天線的實施例的示意框圖，其春 包括天線元件650和傳輸線652。天線元件650位於ic的晶 片的第一金屬層。在一個實施例中，天線元件650的長度大約-小於1/10波長(舉例來說，極小雙極天線、較小雙極天線）， 用於在大約55GHz到64GHz的頻率帶中收發抓信號。在另一 實施例中，天線元件650的長度大約大於3/2波長（舉例來說 ，較長雙極天線），用於在大約55GHz到64GHz的頻率帶中收 發RF信號。不考慮天線元件650的長度，天線元件650可實 70/84 1380507 ’ 101年8月8日修正替換頁 現為微傳輸帶、多個微傳輸帶、曲線和/或多個曲線。應注意 ’在實施例中，天線元件可為單極天線元件或雙極天線。 位於晶片上的傳輸線652可與天線元件650的第一饋電點 電連接。在一個實施例中，傳輸線652(包括兩條線）可直接與 即收發器連接。在另一實施例中，低效丨〇天線結構進一步包 括位於晶片的第二金屬層的地線(ground trace)，其中地線鄰 近天線元件。 鲁 低效1C天線結構的可用於這樣一個1C，其包括RF收發 器、晶片、封裝基板。晶片支援即收發器且封裝基板支援晶 片。RF收發器作用以將出站符號流轉換成出站RF信號，並將 入站RF信號轉換成入站符號流，其中卯收發器的收發範圍完 王位於與1C結合的設備中，且入站和出站Rj?信號的载波頻率 大致位於55GHz到64GHz的頻率範圍中。 天線結構包括天線元件650和傳輸線電路。天線結構650 ® 的長度大約小於1/10波長或大於3/2波長，用於在大約55GHz 到64GHz的頻率帶中收發入站和出站RF信號。傳輸線電路包 括傳輸線652，且可包括變壓器和/或阻抗匹配電路，用於將 RF收發裔和天線元件連接。在一個實施例中，晶片支援天線 元件和傳輸線電路。 圖68是低效積體電路（IC)天線的實施例的示意框圖，其 包括天線元件650和傳輸線652。天線元件65〇包括第一和第 二金屬佈線。第-金屬佈線具有第—饋電點部分和第一韓射部 71/84 分’其中第一輻射部八 101年8月8 a修正替換頁 ，小於90。）。第刀相對於苐一饋電點呈一個角度（大於〇。 部分，其中第二〜金屬佈線具有第二饋電點部分和第二輻射 〇。，小於9〇。）5射。卩分相對於第二饋電點呈一個角度（大於 場並不完全抵、、肖 這個實施例中’每個金屬佈線生成的磁 圖69 ^^成_。 包括天線元件65〇# (IC)天線的實施例的示意框圖，其 二金屬佈線。第一^專輪線652。天線元件650包括第一和第 分，其中當屬佈線具有第一饋電點部分和第一轄射部 ，小於90。）^分相對於第一饋電點呈一個角度（大於0。 部分，其中莖金屬佈線具有第二饋電點部分和第二輕射 〇。，小於90。"7射部分相對於第二饋電點呈一個角度（大於 煬°在這個實施例中，每個金屬佈線生成的磁 %並不；全抵消，這樣形成-個淨輻射。 说头 線進步包括與傳輸線的第一和第二線連接的 第一和第二雜器線路。在這個實施例中，第-和第二變壓器 線=成魏器，用於_即信號提供給傳輸線，並從傳 輸線接收入站即信號。 圖70疋低效天線結構的實施例的示意框圖，1包括天 元件^傳輸線652、麵器娜。在一個實施财，龍 器咖包括單端類器線圈和微分變㈣線圈。單端變 圈與傳輸線的第一和苐二線連接，並與傳輸線652位於晶片的 同-金屬層。微分器線圏與單端變壓器線圈電磁連接，並 72/84 1380507 101年8月8曰修正替換頁 位於晶片的不同金屬層。 變壓器656 V進-步包括與單端變壓器線圈電磁連接的 第二微分魏器賴。在另-實施例中，第二微分變壓器線圈 位於晶片的第三金J層’其中’第二微分變壓器線圈將出站 RF信號提供給傳輸線，並從傳輸線接收入站胙俨號。
正如這裏用到的，術語“基本上，，或“大約，，對相應的術 語和/或術語之間的關係提供了一種業内可接受的公差。這種 業内可接受的公差從小於1%到50%，並對應於，但不限於，元 件值、積體電路處理波動、溫度波動、上升和下降時間和/或 熱雜訊。術語之間的這些關係從幾個百分點的區別到極大的區 別。正如這裏可能用到的’術語“可操作地連接”包括術語之 間的直接連接和間接連接（術語包括但不限於，元件、元件、 電路和/或模組），其中對於間接連接，中間插入術語並不改變 信號的資訊，但可以調整其電流電平、電壓電平和/或功率電 平。正如在此進一步使用的，推斷連接（亦即，一個元件根據 推論連接到另一個元件）包括兩個元件之間用相同於“連接” 的方法直接和間接連接。正如在此進一步使用的，術語“可用 於指包括一個或多個功率連接、輸入、輸出等，以執行一個 或多個對應的功能’還包括推斷地連接到一個或多個其他術語 。正如在此進一步使用的，術語“與。。。相關”包括直接或 間接連接分離的術語和/或一個術語戒入另一個術語。正如在 此進一步使用的，術語“比較結果有利”，指兩個或多個元件 73/84 1380507 士 】0丨年8月8曰修正替換頁 、專案、信鮮之間耻贿供—個想要的 要的關係是信號1具有大於信號2的振幅時，當信號】的振幅 大於信號2的振幅或信號2的振幅小於信號】振幅時，可以得 到有利的比較結果。 上圖中的f频找職管(FET)，本倾麟人員知悉 電晶體可使雌;t麵的電晶體結構，其包括但不限於：二極 體、金屬氧化物半導體場效應電晶體(M〇SFET)、N井電晶體、 p井電晶體'增強型、損耗型'G電則限(ντ)型電晶體。 對本定魏的執行及其關係的方法步驟 田述為了描述的方便，這些功能組成模組和 專門定義。只要這些歡的功能和關 、:t田地實現’選擇性的界限和順序也可被適當執行。任何 每樣的選擇性界限和轉域人本發明的範圍和精神内。 —以上雜助於朗某些重要魏的魏模組對本發明進 ϊίίΐ: 了描述的方便’這些功能組成模組的界限在此處 ，强璧疋義。只要這些重要的功能被適當地實現時，也可定義 $笨此=限。類似地，流程圖模組也在此處被專門定義來說 二L的功能’為廣泛應用’ 程圖模組的界限和順序可 ‘圖Lit ’只要仍能實現這些重要功能。上述功能模組' ，，甘从1 本領域技術人員也知悉此處所述的功能模組 件、^二明性模组、模組和元件，可以如示例或由分立元 置組人而成月匕的積體電路、帶有適當軟體的處理器及類似的裝
74/84 101年8月8日修正替換頁 【圖式簡單說明】 圖1疋輯本發_包括乡個積體電路的設備的實施例的示 意圖； 圖2 ^根據本發明的積體電路⑽的多個實施綱示意圖； 圖5 根據本發明的無線通信系統的實施例的示意框圖； 圖6，根據本㈣的Ic的實施綱示意框圖； 圖7疋根據本發明的Ic的另—實施例的示意框圖； 圖8 10 &根據本發明實施例的上轉莫組的多個實施例的示 意框圖； 圖11疋根據本發明的Ic的又—實施綱示意框圖； 圖12疋根據本發_ Ic的又—實施例的示意框圖； 圖13 16疋根據本發明的Ic的各種實施例的示意圖； 圖Π 20疋根據本發明的Ic的各種實施例的示意框圖； 圖21和22是根據本發明的天線結構的各種實施例的示意圖； 圖23和24疋根據本發明的天線結構的頻譜圖； 圖25疋根據本發明的IC的另一實施例的示意框圖； 圖26疋根據本發明的天線結構的頻譜圖； 圖27疋根據本發_ IG的另—實施例的示意框圖； 圖^8 42疋根據本發明的天線結構的各種實施例的示意圖丨圖 43是根據本發明的天線結構的實施例的示意框圖； 圖44-46 τζ根據本發明的天線結構的各種實施例的示意圖； 圖47^根據本發明_合電路的實施例的示意圖； 圖48疋根據本發明的㉝合電路的實施綱阻抗比鮮的示意 圖； 圖49和50 ^根據本發明轉輸線電關各種實補的示意框 75/84 101年8月8日修正替換頁 圖， 圖51是根據本發明的天線結構的實施例的示意框圖； 圖52是根據本發明的ic的實施例的示意框圖； 圖53-66是根據本發明的天線結構的各種實施例的示意圖； 圖67是根據本發明的天線結構的實施例的示意框圖； 圖68和69是根據本發明的天線結構的各種實施例的示意圖； 圖70是根據本發明的天線結構的實施例的示意框圖。 【主要元件符號說明】 設備 10 設備基板 12 積體電路（1C) 14-20 封裝基板（package substrate) 22-28 晶片（die) 30-36 天線結構 38、40 天線結構 42 >44 射頻（RF)收發器 46、48 射頻（RF)收發器 50、 52功能電路 54、56 功能電路 58 、60 本地RF通信 64 積體電路（ICO 70 本地天線結構. 72 遠端天線結構 74 RF收發器 76 基帶處理模組 78 封裝基板 80 晶片 82 本地出站RF信號 84 遠端入站RF信號 86 無線通信系統 109 100 獨立基本服務組（IBSS)區域 基本服務組(BSS)區域 111 、 113 76/84 1380507
基站和/或接入點 112 ' 116 膝上型主機 118、126 個人數位助理主機 120、 130 蜂窩電話主機 122、128 個人電腦主機 124 、132 網路硬體元件 134 局域網連接 136、： 138 廣域網連接 142 天線 150 傳輸線電路 152 發射/接收（T/R)耦合模組 154 低雜訊放大器（LNA) 156 下轉換模組 158 上轉換模組 16〇 入站RF信號 162 入站符號流 164 接收本機振盪 166 出站符號流 168 發射本機振盪 170 出站RF信號 I?〗 發射（TX)天線 180 弟一傳輪線電路 182 接收(RX)天線 184 弟二傳輸線電路 186 第一混頻器 190 194
:站符號流⑽的同相分量： 流⑽的積分分量198 振盪模組 200tfl 202 出站符號流168的相位調制資 乘法器204 訊 206 接收部分21〇 第一耦合電路 214 本地出站資料 218 本地出站RF信號 2四 出站付號流168的振幅調制資 發射部分 212 第一耗合電路 216 本地出站符號流 22〇 本地入站RF信號 224 77/84 1380507 mi年8月8日修正替換頁 本地入站符號流 226 遠端出站資料 230 遠端出站RF信號 234 遠端入站符號流 238 本地入站資料 228 遠端出站符號流 232 遠端入站即信號 236 遠端入站資料 24() 本地通信模式 242 本地發射部分 25〇 本地接收部分 252 运^發射部分 254 运端接收部分 256 本地低效天線結構 26〇 本地高效天線結構（local efficient antenna structure) 262 低資料率本地出站RF信號 264 高資料率本地出站RF信號 266 積體電路（1C) 270 晶片 272 RF收發器 274 基帶處理模組 276 積體電路（1C) 280 晶片 282 封裝基板 284 RF收發器 286 控制模組 288 天線結構 290 入站RF信號 292 出站RF信號 294 基帶處理模組 300 編碼模組 302 交錯模組 304 符號映射模组 306 快速傳立葉變換（FFT)模組 310 308空時和空頻模組編碼器 接收部分 312 天線合電路 316 發射部分 314 出站空時或空頻模組編碼的符號流32〇 入站空時或空頻模組編碼符號流322 324 ㈣或空頻解碼模組326 78/84 1380507
符號解映射模組 330 解碼模組 334 336 入站符號流 352 354 364 365 376 天線 380 變壓器 384 期望的通道 400 極窄帶寬 404 干擾 412 帶通濾波器（BPF) 424 低雜訊放大器 426 天線 430 導體 434、436 切換電路 440 逆 FFT(IFFT)模組 解交錯模組 332 多入多出（ΜΙΜΟ)通信模式 出站符號流 350 分集模式(diversity m〇cle) 出站波束成形的編碼符號流 入站波束成形的編碼符號流 基帶(BB)波束成形模式 366 空中波束成形模式 370 發射部分 接收部分 378 傳輸線 382 出站RF信號 394 較窄帶寬 402 期望的通道 410 低雜訊放大器 420、422 減法模組 425 加法器 427 傳輸線 432 阻抗匹配電路 438 變壓器電路 450 天線輪射部分（antenna radiation section) 452 天線接地平面（natenna ground plane) 454 傳輸線 456 變壓器電路 460 弟一感應導體（inductive conductor) 462 第二感應導體 464 第一感應導體 476 第二感應導體 478 79/84 1380507 第三感應導體 480 天線元件 490 傳輸線 494 第一金屬層 500 第一充分環繞金屬佈線 第二充分環繞金屬佈線 轉接線(via) 506 封裝基板 512 天線部分 516 轉接線 520 第一金屬層 524 天線元件 534 傳輸線電路 538 傳輸線 542 阻抗匹配電路 546 傳輸線耦合電路 552 封裝基板 564、566 可調接地平面 572 1C 580 控制模組 584 天線元件 588 出站RF信號 592 入站符號流 596 天線配置信號 600 饋電點 604 切換模組 610 101年8月8日修正替換頁 第四感應導體 482 接地平面 492 離散天線元件 496 第二金屬層 502 504 505 板 510 晶片 514 第三充分環繞金屬佈線 518 ^ 第二金屬層 522 第二金屬層 526 耦合電路 536 接地平面 540 天線 544 傳輸線元件 550 晶片層 560、562 支持板 568、570 φ 磁性耦合元件 574 RF收發器 582 耦合電路 586 ' 出站信號流 590 入站RF信號 594 運行模式 598 微波傳輸帶天線元件 602 傳輸線 606 80/84 1380507 _ . 101年8月8日修正替換頁 微電機(micro-electromechanical,簡稱 MEM)區 620 天線結構 622 傳輸線 624 接地平面 625 饋電點 626 RF收發器 628 矩形天線 630 〇刺口八形天線 632 透鏡天線結構 634 雙錐形天線結構 636 平面形天線結構 640 角形天線結構 642 拋物線形天線結構 644 天線元件 650 傳輸線 652 變壓器 656 81/84

Claims (1)

1380507
101年8月8曰修正替換頁 七、申請專利範圍： ，包括： 1. -種可調積體電路天_構，其特徵在於 多個天線元件； 帶 ^電路’祕胁錢結彻讀顧靜個天線元 射，二個❹侧啦接到天線，其中，所述天線具有與所 述天線結構特徵信號相關的至少一個以下特徵··有效長度 寬、阻抗、品質因素和頻帶； 鄰近所述多個天線元件的接地平面；以及 傳輸線電路，將出站射頻信號提供給所述天線，並從所述 天線接收入站射頻信號。 2.如申請專利細第丨項所述的可調積體電路天線結構，其中， 所述傳輸線電路包括： 多個傳輸線元件；以及 傳輸_合電路，根據所述天線結構特徵信號的傳輸 線特徵部分將·多個傳輸線元件巾的至少—個連接到傳輸 線。 3. 如申請專利細第丨項所述的可觸體電路天線結構，其中， 所述傳輸線電路包括： / 傳輸線；以及 與所述傳輸線連接的可調阻抗匹配電路，其中，所述可調 阻抗匹配電路包括可調電感和可調電容中的至少—個，其中所 述可調阻抗匹配電路根據所述天線結構特徵信號的阻^特徵 部分確定阻抗。 4. 如申請專利範圍第3項所述的可調積體電路天線結構，其中， 所述可調電感包括： / 多個電感元件；以及 82/84 Ι3θ〇5〇7 信號的阻抗特====== 數、期望的伽，娜_素^· •期望的感應係 -種可調積體電路域，其雜麵 天線； ' ' 鄰近所述天線的接地平面； 多個傳輸線電路元件；以及 2電路，用於根據傳輸線特徵信號將 =1的有:ΤΛ個同 3電路具有與所述傳輸線電路特徵信號相關的至少：傳輪 特徵：帶寬、阻抗、品f因素和頻帶。㈣至夕—個以下 ，申請專利範圍第5項所述的可_體電路天線， 夕個傳輸線電路元件包括： 、’"中，所逑 多個傳輸線元件，其令，所述執人 少一個連接到傳輸線 如申專利範圍第5項所述的可調積體電 多個傳輸線電路元件包括： 傳輸線；以及 號的傳輸線特徵部分，將所^多個傳ί線 路天線，其中，所迷 與所述傳輸線連接的可調阻抗匹配電路， 西己雷技句iiUT细Φ----- . 戶斤述 可5周)1且 ^匹配電路包括可調電感和可調電容中的至少1 號的阻抗特徵 =電路根據所迷傳輸線電路特徵： 包括 種可調積體電路天線結構，其特徵在於 多個天線元件；以及 83/84 1380507 9. 的二用於基於天驗mm 線姓構;寺Cl時耦合到天線’其中’所述天線具有與所述天 線、、，。構特徵^號相關的至少一個以下特徵:阻抗、品質因素和頻帶。 ^申制第8獅制積體電路天線賴 進一步包括： 有效長度、帶寬 10. 陣耦合電路，用於基於天線設置 中的至少一些連接到天線陣。 如申請專利範圍第8項所述的積體 述耦合電路包括： 傳輸線；以及 信號將所述多個天線元件 電路天線結構，其中，所
與所述傳輸線連接的可調阻抗匹配電路，其中所述阻抗四 配電路包括可調電感和可調電容中的至少一個，其中所述阻抗 匹配電路根據所述天線結構特徵信號的阻抗特徵部分確定阻 抗0
84/84 1380507 * 、 101年8月8日修正替換頁 四、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 設備 !〇 設備基板 12 積體電路（1C) 14-20 封裝基板(package substrate) 22-28 天線結構 38、40 射頻(RF)收發器 46、48 功能電路 54、56 本地RF通信 64 晶片（die) 30-36 天線結構 42、44 •射頻(RF)收發器 50、52 功能電路 58、60
五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 3/84
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