谐振腔和平板混合天线制造技术

计算设备包括形成计算设备的外表面并且包括谐振腔阵列的金属框架。每个谐振腔具有中心轴并且在金属框架内定义一容体。每个容体包含在谐振腔的中心轴上定位在该容体内的对应金属板以及定位成电容性地驱动对应金属板和谐振腔的对应金属馈线。对应金属馈线的至少一部分在谐振腔的中心轴上定位在该容体内。部分在谐振腔的中心轴上定位在该容体内。部分在谐振腔的中心轴上定位在该容体内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】谐振腔和平板混合天线
[0001]背景
[0002]用于蜂窝移动通信的“第5代”(5G)标准继承了早期标准(诸如4G(LTE/WiMax)、3G(UMTS)和2G(GSM)标准)。与先前的标准相比，5G旨在提供更高的数据速率、降低的等待时间、节能、成本降低、更高的系统容量和更宽泛的设备连通性。5G提供两个频带，其中较高的频带被称为FR2或毫米波(mmWave)操作，并且范围从24GHz到86GHz。预期至少两家主要运营商将推出介于24GHz与38GHz之间的mmWave部署。然而，使用现有的天线实现(诸如典型的贴片天线)来设计可接受地跨如此宽的带宽操作的5G天线是有问题的，因为它们提供的操作带宽太窄而无法支持如此宽的频率范围。

技术实现思路

[0003]所描述的技术通过提供一种包括形成计算设备的外表面的金属框架并且包括谐振腔阵列的计算设备来解决此类限制。每个谐振腔具有中心轴并且在金属框架内定义一容体。每个容体包含在谐振腔的中心轴上定位在该容体内的对应金属板以及定位成电容性地驱动对应金属板和谐振腔的对应金属馈线。对应金属馈线的至少一部分在谐振腔的中心轴上定位在该容体内。
[0004]提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限定所要求保护的主题的范围。
[0005]本文还描述和列举了其他实现。
[0006]附图简述
[0007]图1解说了具有定位在金属计算设备外壳边缘上的天线组装件阵列的示例计算设备。
[0008]图2解说了示例天线组装件的透视图。
[0009]图3解说了主要在第一频带内操作的示例天线组装件300的平面图，并且图3A解说了图3的示例天线组装件的对应横截面视图A
‑
A。
[0010]图4解说了主要在第二频带内操作的示例天线组装件的平面图，并且图4A解说了图4的示例天线组装件的对应横截面视图A
‑
A。
[0011]图5解说了用于选择性地驱动计算设备的混合天线组装件的示例操作。
[0012]图6解说了跨所描述的技术的示例天线组装件的频率范围的回波损耗。
[0013]详细描述
[0014]所描述的技术提供了一种能够提供宽频率带宽(诸如用于5G mmWave部署的在24GHz与38GHz之间)上的可接受的天线性能的混合天线组装件。在一个实现中，所描述的混合天线组装件提供了从24GHz到40GHz以上的不超过
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5dB的回波损耗以及在以28GHz和38GHz附近为中心的频带中等于或小于
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10dB的回波损耗，尽管可以实现其他性能目标。中心频率可以通过调整组件尺寸和几何形状和/或金属馈线的匹配特性来调整到更高或更低的频率。因此，混合天线组装件跨24GHz至40GHz的宽范围的低回波损耗允许经由软件(或硬
件开关)选择性地配置计算设备以在具有跨该宽频率范围的中心频率的多个频带处操作而无需修改该混合天线组装件的物理结构。然而，使用现有的天线实现(诸如典型的贴片天线)来设计可接受地跨如此宽的带宽操作的5G天线是有问题的，因为它们提供的操作带宽太窄而无法支持如此宽的频率范围。
[0015]图1解说了具有定位在金属计算设备外壳的金属框架104上的天线组装件(诸如天线组装件103)的阵列102的示例计算设备100。在所解说的实现中，每个天线组装件的谐振腔在金属框架的表面中形成椭圆形孔径作为到谐振腔的开口。孔径按其基本形状可以是大致正方形或圆形，并且术语“椭圆形(oblong)”意味着通过在一个维度上的伸长而偏离正方形或圆形形式。在其他变型中，孔径可以采取其他形状的形式，包括但不限于圆形和其他弯曲形状、正方形、六边形、八边形和其他多边形、以及弯曲和直边形状的组合。每个天线组装件的谐振腔还在金属框架104内定义一容体。在一个实现中，谐振腔的容体包含金属板和金属馈线的至少一部分(例如，金属迹线或其他导体)。谐振腔的容体还可包含非气态介电材料“填充物”，其保持金属馈线、金属板和谐振腔的内表面之间的分离。
[0016]每个天线组装件可通过射频开关108电连接到射频信号源106。射频信号源106可被设置为通过射频开关108向天线组装件的金属馈线中的一者或多者供应(source)射频信号。射频信号是可以以由天线组装件支持的宽频带宽内的多个中心频率之一为中心的电信号。例如，一个移动通信运营商可被许可使用以约28GHz为中心的频带，而另一移动通信运营商可被许可使用以约38GHz为中心的频带。射频信号源可(例如，通过软件设置)设置为提供以任一频率为中心的信号，并且天线组装件可以在任一中心频率处提供出色的回波损耗性能。
[0017]在一个实现中，可用于射频信号的不同中心频率可以使不同的天线组件集合谐振，藉此选择由每个天线组装件产生的射频波的频带。例如，基于天线组件尺寸和几何形状和/或金属馈线的匹配特性，如果射频信号被设置在第一中心频率附近，则金属馈线可以电容性地驱动谐振腔以主要在第一频带内谐振。替换地，如果射频信号被设置在第二中心频率附近，则金属馈线可以电容性地驱动金属板谐振，使得金属板电容性地驱动谐振腔以主要在第二频带内谐振。
[0018]能够跨宽频率范围实现这种性能的天线组装件可以支持多个管辖区域中的多个运营商，而无需对天线组装件设计进行物理修改。下表列出了各个管辖区域中使用的示例5G频带：
[0019][0020]表1－示例5G频带
[0021]射频开关108还可以选择性地向天线组装件中的任一者提供射频信号，并且可以逐个扫描天线组装件(如由虚线箭头110和112和扫描的射频波114所解说)，以提供多波束有源天线操作。这种波束扫描和引导技术可以为毫米波频率提供可接受的增益，同时允许更小的天线。
[0022]每个天线组装件包括在计算设备外壳的金属框架104中切割或以其他方式形成的谐振腔。在所解说的实现中，金属框架104被定位为计算设备100的边缘处的外表面，尽管其他实现可以将金属框架104定位在计算设备100的其他表面处。
[0023]图2解说了示例天线组装件200的透视图。金属框架202的一部分被示出为具有单个天线组装件204。天线组装件204包括在金属框架202的两个外表面之间形成的谐振腔206。谐振腔206定义了具有椭圆形横截面(例如，3mm x 3.5mm、4mm x 4.5mm)并且具有在这两个表面之间基本正交地延伸的中心轴的基本为圆柱形的容体。应理解，可以采用其他三维形状的谐振腔，包括具有方形孔径的基本为盒状的腔。“正交”被定义为意指90
°
，给出或采取合理的制造公差。“基本正交”被定位为意指偏离正交小于3
°
。同样，实现可包括倾斜腔，其中中心轴相对于金属框架202的一个或多个表面成除了90
°
之外的一角度。例如，在一些实现中，中心轴可以在金属框架202的一个或多个表面处偏离正交小于5
°<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线组装件，包括：金属框架，所述金属框架包括谐振腔，所述谐振腔具有中心轴并且在所述金属框架内定义一容体；金属板，所述金属板在所述谐振腔的所述中心轴上定位在所述容体内；以及金属馈线，所述金属馈线被定位成电容性地驱动所述金属板和所述谐振腔，所述金属馈线的至少一部分在所述谐振腔的所述中心轴上定位在所述容体内。2.如权利要求1所述的天线组装件，其中所述金属框架形成计算设备的外表面。3.如权利要求1所述的天线组装件，其中所述谐振腔的所述中心轴在所述金属框架的第一表面与所述金属框架的相对的第二表面之间正交地延伸。4.如权利要求1所述的天线组装件，其中所述谐振腔在所述金属框架的表面中形成椭圆形孔径。5.如权利要求1所述的天线组装件，其中所述谐振腔具有内表面，并且所述天线组装件进一步包括：所述谐振腔内的非气态介电材料，所述非气态介电材料保持所述金属板、所述金属馈线和所述谐振腔的所述内表面之间的分离。6.如权利要求1所述的天线组装件，进一步包括：电连接到所述金属馈线的射频信号源，所述金属馈线被定位成电容性地驱动所述谐振腔。7.如权利要求1所述的天线组装件，进一步包括：电连接到所述金属馈线的射频信号源，所述金属馈线被定位成电容性地驱动所述金属板以电容性地驱动所述谐振腔。8.如权利要求1所述的天线组装件，进一步包括：电连接到所述金属馈线的射频信号源，所述金属馈线被定位成主要在第一频带中电容性地驱动所述谐振腔并且电容性地驱动所述金属板以主要在第二频带中电容性地驱动所述谐振腔。9.如权利要求8所述的天线组装件，其中所述第一频带的宽度和中心频率取决于所述谐振腔的大小。10.如权利要求8所述的天线组装件，其中所述第二频带的宽度和中心频率取决于所述金属板的大小以及所述金属板定位在所述谐振腔内距所述金属框架的外表面的深度。11.如权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：