用于毫米波无线通信的天线结构和配置制造技术

本文描述了用于使用mmW频谱进行无线通信的方法、系统和装置。具体而言，天线结构可以包括用于处理视线问题的天线元件阵列。此外，天线结构可以被配置为产生相对较窄并且具有相对较高增益的波束(例如，信号)以处理如上面所提及的问题。另外，天线结构可以被配置为提供波束控制(例如，波束成形)能力。可以将这些天线结构设计为相对紧凑的，以符合在现代无线通信设备(例如，蜂窝电话)上可用的有限基板面。

Antenna structure and configuration for millimeter wave wireless communication

This paper describes the method, system and device for wireless communication using mmW spectrum. Specifically, the antenna structure can include an antenna element array for processing line of sight problems. In addition, the antenna structure can be configured to produce relatively narrow and relatively high gain beams (e.g., signals) to deal with the problems mentioned above. In addition, the antenna structure can be configured to provide beam control (e.g., beamforming) capability. These antenna structures can be designed to be relatively compact to meet the limited substrate surfaces available in modern wireless communication devices (e.g., cellular phones).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于毫米波无线通信的天线结构和配置交叉引用本专利申请要求享受于2015年9月1日提交的、Mohammadian等人的标题为“AntennaStructuresandConfigurationsforMillimeterWavelengthWirelessCommunications”的美国专利申请No.14/842,675和于2015年2月23日提交的、Mohammadian等人的标题为“AntennaStructuresandConfigurationsforMillimeterWavelengthWirelessCommunications”的美国暂时专利申请No.62/119,744的优先权，这两份申请中的每一份都已经转让给本申请的受让人。
概括地说，本公开内容例如涉及无线通信系统，具体地说，本公开内容涉及用于无线通信的天线结构。
技术介绍
已广泛地部署无线通信系统，以便提供各种类型的通信内容，例如语音、视频、分组数据、消息传送、广播等等。这些系统可以是能通过共享可用的系统资源(例如，时间、频率和功率)，来支持与多个用户进行通信的多址系统。这类多址系统的例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统和正交频分多址(OFDMA)系统。举例而言，无线多址通信系统可以包括多个基站，每一个基站同时支持多个通信设备(或者称为用户设备(UE))的通信。基站可以在下行链路信道(例如，用于从基站到UE的传输)和上行链路信道(例如，用于从UE到基站的传输)上，与UE进行通信。通信系统可以使用许可的频谱、免许可的频谱或者二者。更高的千兆赫(GHz)频段(例如，大约28GHz或者大约60GHz)的免许可毫米波长(mmW)频谱正在成为有前途的技术，例如，用于多吉比特无线通信。与其它较低的频率系统(例如，800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz等等)相比，60GHz左右的频谱具有许多优点，其包括：增加的免许可带宽、由于小波长(约5毫米)而造成的收发机的紧凑尺寸、以及由于较高的大气吸收而具有的更少干扰。但是，也存在与该频谱相关联的一些挑战，例如，反射和散射损耗、高穿透损耗和高路径损耗，这限制了60GHz的覆盖范围并且可能导致信号传播和成功通信的相对更多视距。为了克服这些问题，可以利用定向传输。因此，可以采用称为利用多元件天线阵列的波束成形技术来进行mmW无线通信。但是，即使使用波束成形，采用mmW频谱的通信也可以受益于特别为这种波长所设计的天线结构。针对更低频率(例如，800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz等等)所设计的传统天线结构可以包括单付全向天线(有时，两付或三付以用于分集)，并且可能不适合于mmW频谱应用。
技术实现思路
所描述的特征通常涉及用于采用mmW频谱进行无线通信的一种或多种改进的系统、方法和/或装置。具体而言，天线结构可以包括用于处理视线问题的天线元件阵列。此外，天线结构可以被配置为产生相对较窄并具有相对较高增益的波束(例如，信号)以处理如上面所提及的问题。另外，天线结构可以被配置为提供波束控制(例如，波束成形)能力。可以将这些天线结构设计为相对紧凑的，以符合在现代无线通信设备(例如，蜂窝电话)上可用的有限基板面。例如，一种天线结构可以包括：配置为按照第一频率(例如，大约28GHz)发送/接收信号的第一天线元件阵列、以及配置为按照第二频率(例如，大约60GHz)发送/接收信号的第二天线元件阵列。第一频率可以用于无线广域网(WWAN)上的通信，第二频率可以用于无线局域网(WLAN)上的通信。第一阵列和第二阵列可以位于基本上彼此平行的各自的平面配置中。此外，天线结构还可以包括一个或多个偶极天线元件阵列。这些偶极天线元件阵列可以被配置为以基本上与第一阵列和第二阵列的操作方向相正交的方向进行操作。描述了一种用于无线通信的装置。该装置可以包括第一天线阵列，后者包括第一平面配置中的第一多个天线元件，适于在第一频率范围内发送和接收无线信号。此外，该装置还可以包括第二天线阵列，后者包括第二平面配置中的第二多个天线元件，适于在第二频率范围内发送和接收无线信号。第二频率范围可以与第一频率范围不同。第二天线阵列可以位于与第一天线阵列不同的平面中。替代地或另外地，第一平面配置平行于第二平面配置。第一天线阵列和第二天线阵列可以一起形成双孔径天线阵列。第一天线阵列可以包括第一多个天线元件中的处于第一横向维度的至少两个天线元件和第一多个天线元件中的处于第二横向维度的至少两个天线元件。所述第一多个天线元件中的至少一个天线元件可以规定孔径。所述第二多个天线元件中的至少一个天线元件可以在横向上在该孔径内对准并且在垂直方向上从该孔径偏移。替代地，所述第二多个天线元件中的至少一个天线元件可以在横向上与该孔径相邻并且在垂直方向上从该孔径垂直偏移。所述第一多个天线元件中的至少一个天线元件可以是微带贴片天线。该微带贴片天线可以包括第一贴片元件和寄生地耦合到第一贴片元件的第二贴片元件。第一贴片元件可以规定第一孔径。第二贴片元件可以规定第二孔径。第一孔径和第二孔径在横向上可以彼此对准并且在垂直方向上彼此间隔开。第一频率范围可以包括27-31千兆赫。第二频率范围可以包括56-67千兆赫。第二多个天线元件中的至少一个天线元件可以是微带E贴片，其中该微带E贴片规定由共享边缘连接的多个平面部分。此外，第二天线阵列还可以包括位于第二阵列的中间列中的一个或多个额外的天线元件。第一多个天线元件中的一个或多个天线元件和第二多个天线元件中的一个或多个天线元件，可以相对于彼此以镜像对称模式进行取向。第二多个天线元件中的至少部分天线元件以三角形栅格配置进行布置。此外，该装置还可以包括：耦合到第一天线阵列和第二天线阵列的接地层。该接地层可以包括：适于在第一频率范围内发送和接收无线信号的一个或多个折叠偶极子、以及适于在第二频率范围内发送和接收无线信号的一个或多个折叠偶极子。该装置可以是用户设备(UE)，第一天线阵列和第二天线阵列可以位于该UE内。第一天线阵列和第二天线阵列中的每一个，可以被配置为控制窄波束以进行毫米波无线通信。该装置可以包括第三天线阵列，后者可以包括第三平面配置中的第三多个天线元件，并且适于在第一频率范围内发送和接收无线信号。此外，该装置还可以包括第四天线阵列，后者可以包括第四平面配置中的第四多个天线元件，并且适于在第二频率范围内发送和接收无线信号。第一天线阵列和第二天线阵列可以被配置为在侧向方向发送和接收无线信号，第三天线阵列和第四天线阵列可以被配置为在端射方向发送和接收无线信号。描述了一种用于无线通信的方法，该方法可以涉及：操作第一天线阵列在第一频率范围内发送和接收无线信号。第一天线阵列可以包括第一平面配置中的第一多个天线元件。此外，该方法还涉及：操作第二天线阵列在与第一频率范围不同的第二频率范围内发送和接收无线信号。第二天线阵列可以包括第二平面配置中的第二多个天线元件。第一天线阵列和第二天线阵列是同一天线结构的一部分。该方法可以包括如上所述以及本文进一步描述的这些和其它特征。描述了一种非暂时性计算机可读介质。该介质可以存储用于无线通信的计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信的装置，包括：第一天线阵列，其包括第一平面配置中的第一多个天线元件，并且适于在第一频率范围内发送和接收无线信号；第二天线阵列，其包括第二平面配置中的第二多个天线元件，并且适于在第二频率范围内发送和接收无线信号，所述第二频率范围与所述第一频率范围不同；以及一种配置，在所述配置中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列共同包括双孔径天线阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 US 62/119,744;2015.09.01 US 14/842,6751.一种用于无线通信的装置，包括：第一天线阵列，其包括第一平面配置中的第一多个天线元件，并且适于在第一频率范围内发送和接收无线信号；第二天线阵列，其包括第二平面配置中的第二多个天线元件，并且适于在第二频率范围内发送和接收无线信号，所述第二频率范围与所述第一频率范围不同；以及一种配置，在所述配置中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列共同包括双孔径天线阵列。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二天线阵列位于与所述第一天线阵列不同的平面中。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一平面配置平行于所述第二平面配置。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一天线阵列包括所述第一多个天线元件中的处于第一横向维度的至少两个天线元件和所述第一多个天线元件中的处于第二横向维度的至少两个天线元件。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一多个天线元件中的至少一个天线元件规定了孔径，以及所述第二多个天线元件中的至少一个天线元件在横向上在所述孔径内对准并且在垂直方向上从所述孔径偏移。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一多个天线元件中的至少一个天线元件规定了孔径，以及所述第二多个天线元件中的至少一个天线元件在横向上与所述孔径相邻并且在垂直方向上从所述孔径偏移。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一多个天线元件中的至少一个天线元件包括微带贴片天线。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述微带贴片天线包括第一贴片元件和寄生地耦合到所述第一贴片元件的第二贴片元件。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一贴片元件规定了第一孔径，所述第二贴片元件规定了第二孔径，并且所述第一孔径和所述第二孔径在横向上彼此对准并且在垂直方向上彼此间隔开。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一频率范围包括27-31千兆赫。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二多个天线元件中的至少一个天线元件包括微带E贴片天线，其中所述微带E贴片天线规定由共享边缘连接的多个平面部分。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二频率范围包括56-67千兆赫。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二天线阵列还包括位于所述第二阵列的中间列中的一个或多个额外的天线元件。14...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·H·穆罕默迪安，M·A·塔苏德吉，YC·欧，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US