集成在多层印刷电路板上的天线馈电器制造技术

本公开涉及为支持更高的数据速率而提供的预第五代(5G)或5G通信系统，超第四代(4G)通信系统，第四代(4G)通信系统诸如长期演进LTE。发射机包括用于将天线馈电器集成到多层印刷电路板(PCB)中的设备。本设备包括布置在具有缝隙开口的多层PCB之上的天线元件，缝隙开口基本上互相重叠并且使得RF信号能够从位于多层PCB导电层中的一个上的印刷传输线耦合。多层PCB板包括至少一个收发器单元和基带单元，使得在不降低天线带宽和效率的情况下将天线馈电器、收发器和基带单元集成到单个多层PCB板上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请大体涉及无线通信装置，并且更具体地，涉及集成在多层印刷电路板上的天线馈电器。
技术介绍
为满足对由于第四代(4G)通信系统的发展而增加的无线数据通信量的需要，已经为研发改进的第五代(5G)或预5G通信系统做出了努力。因此，5G或预5G通信系统也称为“超4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。5G通信系统被认为是在例如60GHz波段的更高频率(毫米波)波段中实施，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并且增大传输距离，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIDO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。另外，在5G通信系统中，正在基于先进小小区、云无线接入网络(RAN)、超密度网络、装置到装置(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行用于系统网络改进的研发。在5G系统中，已经研发了作为先进编码调制(ACM)的混合频率移位键控(FSK)、正交幅度调制(FQAM)和滑动窗叠加编码(SWSC)、以及作为先进接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏编码多址接入(SCMA)。FD-MIMO应用在基站(BS)处排列成二维点阵的大量有源天线元件。这样，BS阵列能够以提供充分的自由度来支持多用户MIMO(MU-MIMO)的方位角和仰角波束成形。基站的工作频率取决于频谱可用性、服务供应商和所使用的双工方案。例如，LTETDD波段#41(2.496-2.69GHz)和#42(3.4-3.6GHz)以及FDD波段#7(2.5-2.57GHzUL和2.62-2.69GHzDL)以及#22(3.41-3.5GHzUL和3.51-3.6GHzDL)为FD-MIMO提供适当波谱。在这些频率波段处，波长在8-12厘米的范围内，鉴于FD-MIMO系统可由几百个有源天线组成，因此天线系统相对庞大。因而，有必要进行高度集成来保持总体较小的形状因数、低成本、轻重量并且避免不必要的功率损耗。这意味着构成有源天线系统的多个板(诸如，天线板、天线馈电板、收发器板和基带板)需要集成到一个紧凑单元中。通常，集成收发器板和基带板需要多层PCB技术和极高效的系统架构。然而，天线和天线馈电板集成并不简单，因为其通常导致频带宽度和效率的损失。
技术实现思路
技术方案在第一实施方式中，提供了天线系统。该天线系统包括布置成与多层印刷电路板(PCB)层叠接近的天线元件。多层PCB层叠包括多个交替的导电层和介电层，其中，第一导电层配置为用作天线接地面层并且包括缝隙开口，该缝隙开口的横向尺寸小于天线元件的横向尺寸，第二导电层配置为用作屏蔽层，第三导电层配置为用作系统接地面层。多层PCB层叠还包括至少两个第一缝隙开口，该至少两个第一缝隙开口的横向尺寸小于天线元件的横向尺寸，该至少两个第一缝隙开口布置在类似的横向位置处并且穿过至少两个连续的导电层，使得第一缝隙开口基本上互相重叠。所述多层PCB层叠还包括印刷在至少一个导电层上的传输线，传输线配置为传播射频(RF)信号并且配置为通过至少两个第一缝隙开口中的至少一个将RF信号耦合至天线元件。多层PCB层叠还包括具有配置为传播直流(DC)信号的部分的至少一个导电层。多层PCB层叠还包括电耦合至传输线的至少一个RF收发器单元和电耦合至RF收发器单元的至少一个基带处理单元。多层PCB层叠还包括多个导电层互连通孔，该多个导电层互连通孔使得所述多层PCB层叠中的所述接地面层与天线接地面层的部分之间、所述屏蔽层与所述导电层的部分之间能够电连接，该通孔布置成穿过所有导电层、跨多层PCB层叠的区域中不包括第一缝隙开口的实质部分分布。根据以下附图、描述和权利要求，其它技术特征可对本领域技术人员显而易见。在本专利文件的全文中，对某些特定的词汇和短语进行了定义。本领域普通技术人员应理解的是，在绝大多数情况下，这些定义应用于这些所限定的词汇和短语的以往使用以及将来使用。在开始以下具体实施方式之前，阐述在本专利文献全文中所使用的某些词汇和短于的定义可能是有利的。术语“耦合(couple)”及其派生词表示两个或更多元件之间的任何直接或间接通信，而不管这些元件是否互相物理接触。措辞“发送”、“接收”和“通信”及其派生词包括直接通信和间接通信。措辞“包括(include)”和“包括(comprise)”及其派生词表示没有限制的包括。措辞“或”是可兼的，表示和/或。短语“与……相关(associatedwith)”及其派生词表示包括(include)、包括在……中(beincludedwithin)、与……互连(interconnectwith)、包含(contain)、包含在……中(becontainedwithin)、连接至……或者与……连接(connecttoorwith)、耦合至……或与……耦合(coupletoorwith)、可与……通信(becommunicablewith)、与……配合(cooperatewith)、交叉(interleave)、并列(juxtapose)、与……接近(beproximateto)、结合至……或与……结合(beboundtoorwith)、具有……性质(haveapropertyof)、与……有关系或和……有关系(havearelationshiptoorwith)等。术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何装置、系统或其部分。这种控制器可在硬件中实现或可在硬件和软件和/或固件的组合中实现。与任一特定控制器相关的功能都可以为集中式或分布式，无论是本地还是远程。当短语“中的至少一个”与项目的列表一起使用时，表示可使用所列项目中一个或多个的不同组合，并且可需要列表中的仅一个项目。例如“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、以及A和B和C。附图说明为了更完全理解本公开及其优点，现参考结合附图所作出的以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部件：图1示出了根据本公开的示例性无线网络；图2A和图2B示出了根据本公开的示例性无线发送与接收路径；图3A示出了根据本公开的示例性用户设备(UE)；图3B示出了根据本公开的示例性演进型NodeB(eNB)；图4示出了使用缝隙耦合微带的贴片天线馈电器；图5示出了多层印刷电路板(PCB)贴片天线馈电器；图6示出了图4中典型的缝隙馈电器与图5中多层PCB缝隙馈电器的史密斯圆图天线阻抗；图7示出了使用连接件附接至多层PCB的天线馈电电路的图示；图8示出了根据本公开集成到多层PCB中的天线馈电电路；图9示出了根据本公开集成有天线馈电设备的多层PCB板；图10示出了根据本公开位于所提出的天线馈电多层PCB之上的双极化天线贴片板；图11示出了根据本公开的偶极天线组件；以及图12和图13示出了根据本公开从图11的偶极天线PCB板到多层PCB的过渡。具体实施方式在本专利文献中，以下讨论的图1至图13以及用来描述本公开的原理的多个实施方式仅用作示例，并且不应以任何限制本公开的范围的方式解释。本领域技术人员将理解的是，本公开的原理可以在任何适当布置的无线通信装置中实施。图1示出了根据本公开的示例性无线网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括：天线元件，布置成与多层印刷电路板(PCB)层叠接近；以及所述多层PCB层叠，包括：多个交替的导电层和介电层，其中，第一导电层配置为用作天线接地面层并且包括缝隙开口，所述缝隙开口的横向尺寸小于所述天线元件的横向尺寸，第二导电层配置为用作屏蔽层，第三导电层配置为用作系统接地面层，至少两个第一缝隙开口，所述至少两个第一缝隙开口的横向尺寸小于所述天线元件的横向尺寸，所述至少两个第一缝隙开口布置在类似的横向位置处并且穿过至少两个连续的导电层，使得所述第一缝隙开口基本上互相重叠，传输线，印刷在至少一个导电层上，所述传输线配置为传播射频(RF)信号并且配置为通过所述至少两个第一缝隙开口中的至少一个耦合至所述天线元件，至少一个导电层，具有配置为传播直流(DC)信号的部分，至少一个收发器单元，电连接至所述传输线，至少一个基带处理单元，电连接至所述收发器单元；以及多个导电层互连通孔，配置为使得所述多层PCB层叠中的所述接地面层与所述天线接地面层的部分之间、所述屏蔽层与部分导电层之间能够导电连接，所述通孔布置成穿过所有导电层、跨所述多层PCB层叠的不包括所述第一缝隙开口的区域的实质部分分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 62/019,129;2015.06.26 US 14/752,5311.一种天线，包括：天线元件，布置成与多层印刷电路板(PCB)层叠接近；以及所述多层PCB层叠，包括：多个交替的导电层和介电层，其中，第一导电层配置为用作天线接地面层并且包括缝隙开口，所述缝隙开口的横向尺寸小于所述天线元件的横向尺寸，第二导电层配置为用作屏蔽层，第三导电层配置为用作系统接地面层，至少两个第一缝隙开口，所述至少两个第一缝隙开口的横向尺寸小于所述天线元件的横向尺寸，所述至少两个第一缝隙开口布置在类似的横向位置处并且穿过至少两个连续的导电层，使得所述第一缝隙开口基本上互相重叠，传输线，印刷在至少一个导电层上，所述传输线配置为传播射频(RF)信号并且配置为通过所述至少两个第一缝隙开口中的至少一个耦合至所述天线元件，至少一个导电层，具有配置为传播直流(DC)信号的部分，至少一个收发器单元，电连接至所述传输线，至少一个基带处理单元，电连接至所述收发器单元；以及多个导电层互连通孔，配置为使得所述多层PCB层叠中的所述接地面层与所述天线接地面层的部分之间、所述屏蔽层与部分导电层之间能够导电连接，所述通孔布置成穿过所有导电层、跨所述多层PCB层叠的不包括所述第一缝隙开口的区域的实质部分分布。2.如权利要求1所述的天线，其中，所述天线元件印刷在天线PCB板上，所述天线PCB板布置在所述多层PCB层叠之上，并且位于与所述多层PCB层叠的平面基本平行且成一定距离的平面上，所述距离通过塑料间隔件保持，所述塑料间隔件配置为在所述天线PCB板与所述多层PCB层叠之间形成空气间隙而不在所述天线PCB板与所述多层PCB层叠之间建立电连接，所述塑料间隔件的高度为约2-5毫米。3.如权利要求2所述的天线，其中，所述天线元件包括：贴片天线，印刷在两层天线PCB板的底部导电层的一部分上，所述两层天线PCB板的厚度为约10-150密耳，并且所述两层天线PCB板具有在1.1-5.5的范围内的介电常数，并且使得导体完全从所述两层PCB板的顶层移除，并且所述天线PCB板的底层是与所述多层PCB层叠最接近的层；或者矩形贴片天线，具有窄缝隙切口，所述窄缝隙切口沿着所述矩形贴片天线的两个对角线从角延伸到角。4.如权利要求1所述的天线，其中，所述传输线印刷在所述多层PCB的顶部导电层上，所述顶部导电层是与所述天线元件最接近的层，以及其中，所述传输线包括微带线、共平面波导线或成对的共平面带中的一个。5.如权利要求4所述的天线，其中，布置在所述多层PCB层叠的顶部导电层之下的所述第二导电层配置成所述天线接地面并且包括横向尺寸比所述天线元件的横向尺寸小的所述至少一个第一缝隙开口，所述至少一个第一缝隙开口配置为将所述RF信号从所述传输线耦合至所述天线元件。6.如权利要求4所述的天线，其中，印刷在顶部导电层上的传输线横跨穿过不同层的所述缝隙开口的实质部分。7.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊奥安尼斯·扎尼蒂斯，罗伯特·门罗，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR