具有高频反射天线阵列的电子设备制造技术

本公开涉及具有高频反射天线阵列的电子设备。一种电子设备可包括传送处于大于100GHz的频率的无线信号的基于光子的相控天线阵列。在发射模式下，该阵列可使用第一光学信号和第二光学信号发射信号。在接收模式下，该阵列可使用这些光学信号接收信号。在无源模式下，该阵列可将入射无线信号反射为反射信号。该阵列中的光电二极管可被控制以表现出相对于该阵列中的辐射元件的输入阻抗失配的输出阻抗。不同失配可跨该阵列或作为时间的函数使用，以对这些反射信号施予不同的相移和/或频移。这些相移可用于将信息编码到这些反射信号中和/或用于形成这些反射信号的信号波束。用于形成这些反射信号的信号波束。用于形成这些反射信号的信号波束。

【技术实现步骤摘要】
具有高频反射天线阵列的电子设备
[0001]本申请要求2022年5月27日提交的美国专利申请号17/827,290以及2021年8月20日提交的美国临时专利申请号63/235,611的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。


[0002]本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线电路的电子设备。

技术介绍

[0003]电子设备可具备无线能力。具有无线能力的电子设备具有包括一个或多个天线的无线电路。无线电路用于使用由天线传送的射频信号执行通信。
[0004]由于电子设备上的软件应用程序随着时间变得更加数据密集，因此对支持以更高数据速率进行无线通信的电子设备的需求已经增加。然而，由电子设备支持的最大数据速率受到射频信号的频率的限制。此外，可能难以实现用于以资源高效和空间高效的方式处置高数据速率的无线电路，特别是当天线不总是用于有源地发射或接收信号时。

技术实现思路

[0005]电子设备可以包括由一个或多个处理器控制的无线电路。无线电路可包括收发器电路、一个或多个天线以及将收发器电路耦接到这些天线中的每个天线的一个或多个光学信号路径。为了支持极高的数据速率，这些天线可传送处于大于或等于约100GHz的频率的无线信号。如果需要，每个天线可使用时分双工方案发射和接收这些无线信号。
[0006]天线可包括耦接到可编程光电二极管诸如单行载波光电二极管(UTCPD)的天线辐射元件。光学信号路径可使用第一光学本地振荡器(LO)信号和在波长上相对于第一光学LO信号偏移的第二光学LO信号照射UTCPD。如果需要，可将光学相移施加到第一光学LO信号。这可允许在天线形成于相控天线阵列中的具体实施中形成信号波束。
[0007]相控天线阵列可能够在发射模式、接收模式和无源反射器模式中的一者或多者中操作。在发射模式中，相控天线阵列使用第一光学LO信号和第二光学LO信号发射无线信号。在接收模式中，相控天线阵列使用第一光学LO信号和第二光学LO信号接收无线信号。在无源反射器模式中，相控天线阵列不发射或接收无线信号，并且第一光学LO信号和第二光学LO信号不照射阵列中的这些UTC PD。相控天线阵列可接收入射无线信号，并且可将这些入射的无线信号反射为反射信号。这些UTC PD可被控制以表现出相对于这些天线辐射元件的输入阻抗失配一个或多个量的所选择输出阻抗。不同失配可跨阵列和/或作为时间的函数使用，以对这些反射信号施予不同的相移和/或频移。这些相移可用于使用空间
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时间编码方案将信息编码到这些反射信号中和/或用于形成这些反射信号的在所选择方向上取向的信号波束。
[0008]本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可包括：天线辐射元件，该天线辐射元件具有输入阻抗。该电子设备可包括：光电二极管，该光电二极管耦接到天线辐射
元件并且具有输出阻抗。光电二极管可被配置为接收将光电二极管置于第一模式或第二模式中的所选择模式中的控制信号，在该第一模式中输入阻抗在大于或等于100GHz的频率下相对于输出阻抗失配，在该第二模式中输入阻抗在该频率下与输出阻抗匹配。该电子设备可包括：光学信号路径，该光学信号路径被配置为在光电二极管处于第二模式中时使用第一光学本地振荡器(LO)信号和在波长上相对于第一光学LO信号偏移的第二光学LO信号照射光电二极管。天线辐射元件可被配置为在光电二极管处于第一模式中时反射处于该频率的无线信号。
[0009]本公开的一个方面提供了一种操作电子设备的方法，该电子设备具有天线阵列，该天线阵列包括天线辐射元件和耦接到这些天线辐射元件的光电二极管。该方法可包括：利用这些光电二极管，在使用第一光学本地振荡器(LO)信号和在波长上相对于该第一光学LO信号偏移的第二光学LO信号照射该光电二极管时，在天线辐射元件上生成电流，该天线辐射元件发射处于大于或等于100GHz的频率的第一无线信号。该方法可包括：利用这些天线辐射元件，在光电二极管被控制以表现出在该频率下相对于天线辐射元件的输入阻抗失配的一个或多个输出阻抗时，反射处于该频率的第二无线信号。
[0010]本公开的一个方面提供了一种电子设备。电子设备可包括：天线辐射元件，该天线辐射元件具有输入阻抗。该电子设备可包括：光电二极管，该光电二极管耦接到天线辐射元件并且被配置为使用控制信号表现出在大于或等于100GHz的频率下与天线辐射元件的输入阻抗失配的输出阻抗。
[0011]本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可包括相控天线阵列。该电子设备可包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为将相控天线阵列置于第一模式、第二模式或第三模式中，在该第一模式中相控天线阵列被配置为发射第一无线信号，在该第二模式中相控天线阵列被配置为接收第二无线信号，在该第三模式中相控天线阵列被配置为反射入射到相控天线阵列上的第三无线信号。
附图说明
[0012]图1为根据一些实施方案的具有带有至少一个天线的无线电路的例示性电子设备的框图，该至少一个天线发射和接收处于大于约100GHz的频率的无线信号。
[0013]图2为根据一些实施方案的基于光学本地振荡器(LO)信号发射处于大于约100GHz的频率的无线信号的例示性天线的顶视图。
[0014]图3为根据一些实施方案的示出图2所示类型的例示性天线可如何基于光学LO信号将处于大于约100GHz的频率的接收的无线信号转换为中频信号的顶视图。
[0015]图4为根据一些实施方案的示出图2和图3所示类型的多个天线可如何堆叠以覆盖多个偏振的顶视图。
[0016]图5为示出可如何将图4所示类型的堆叠天线集成到相控天线阵列中以用于在对应信号波束内传送处于大于约100GHz的频率的无线信号的顶视图。
[0017]图6为根据一些实施方案的具有天线的例示性无线电路的电路图，该天线发射处于大于约100GHz的频率的无线信号并且接收处于大于约100GHz的频率的无线信号，以用于转换到中频，然后转换到光域。
[0018]图7为根据一些实施方案的在对应信号波束内传送处于大于约100GHz的频率的无
线信号的例示性相控天线阵列的电路图。
[0019]图8为根据一些实施方案的示出图2和图3所示类型的例示性天线可如何被控制以无源地反射处于大于约100GHz的频率的无线信号，同时向所反射无线信号施予期望的相位改变和/或频率改变的顶视图。
[0020]图9为根据一些实施方案的天线中的例示性单行载波光电二极管(UTC PD)的横截面侧视图，该天线可被配置为发射、接收和/或无源地反射处于大于约100GHz的频率的无线信号。
[0021]图10为根据一些实施方案的天线中的例示性UTC PD的等效电路图，该天线可被配置为发射、接收和/或无源地反射处于大于约100GHz的频率的无线信号。
[0022]图11为根据一些实施方案的示出电子设备上的例示性天线可如何无源地反射由外部通信装备在不同方向上发射的无线信号的图。
[0023]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子设备，包括：天线辐射元件，所述天线辐射元件具有输入阻抗；光电二极管，所述光电二极管耦接到所述天线辐射元件并且具有输出阻抗，所述光电二极管被配置为接收将所述光电二极管置于第一模式或第二模式中的所选择模式中的控制信号，在所述第一模式中所述输入阻抗在大于或等于100GHz的频率下相对于所述输出阻抗失配，在所述第二模式中所述输入阻抗在所述频率下与所述输出阻抗匹配；和光学信号路径，所述光学信号路径被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时使用第一光学本地振荡器(LO)信号和在波长上相对于所述第一光学LO信号偏移的第二光学LO信号照射所述光电二极管，所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第一模式时反射处于所述频率的无线信号。2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：光学调制器，所述光学调制器沿所述光学信号路径插置并且被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时将无线数据调制到所述第二光学LO信号上，其中所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时发射处于大于或等于100GHz的频率的附加无线信号。3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述光学调制器包括马赫
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曾德尔调制器(MZM)。4.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述控制信号包括第一偏置电压和与所述第一偏置电压不同的第二偏置电压，所述光电二极管被配置为在处于所述第二模式时接收所述第一偏置电压，并且所述光电二极管被配置为在所述光电二极管接收所述第二偏置电压时使用所述天线辐射元件接收处于大于或等于100GHz的附加频率的附加无线信号。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时接收处于大于或等于100GHz的附加频率的附加无线信号。6.根据权利要求1所述的电子设备，其中当所述光电二极管处于所述第一模式时，所述第一光学LO信号和所述第二光学LO信号不照射所述光电二极管。7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括单行载波光电二极管(UTC PD)。8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括PIN光电二极管。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括石墨烯次层。10.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：一个或多个处理器；和相控天线阵列，所述相控天线阵列包括所述天线辐射元件和所述光电二极管，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述光电二极管处于所述第一模式时控制所述相控天线阵列来形成处于所述频率的由天线辐射元件反射的所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：