具有穿孔和增强天线元件的相控天线阵制造技术

本公开涉及具有穿孔和增强天线元件的相控天线阵。提供了与具有穿孔和增强的天线元件相关的系统、装置和方法。示例性贴片天线结构包括：在所述结构的第一层上的第一导电贴片，其中所述第一导电贴片包括在所述第一导电贴片的第一侧的外围处的一个或多个穿孔，和在所述第一导电贴片的第二侧处的一个或多个延伸导电部分,所述第二侧与所述第一侧相对；在所述结构的接地层上的接地面,所述接地层与所述第一层间隔开；和第一信号馈源，用于将信号耦合到所述第一导电贴片。在一个示例中，一个或多个延伸导电部分的单个延伸导电部分可以补偿与一个或更多个穿孔中的对应穿孔相关联的辐射图案。辐射图案。辐射图案。

【技术实现步骤摘要】
具有穿孔和增强天线元件的相控天线阵
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2022年1月7日提交的题为“宽扫描范围相控阵用多通道波束形成器馈电的穿孔和放大天线元件”的美国临时专利申请(编号：63/297355)的优先权和利益，在此通过引用将其全部并入本文，如同下文所述，并用于所有适用目的。


[0003]本公开总体上涉及电子器件，更具体地涉及用于射频(RF)系统中的天线。

技术介绍

[0004]RF系统是以电磁波的形式发送和接收信号的系统，其频率范围约为3千赫兹(kHz)至300千赫兹(GHz)。RF系统通常用于无线通信，蜂窝/无线移动技术是一个突出的例子。
[0005]在RF系统的背景下，天线是一种设备，它充当无线通过空间传播的无线电波和在发射器或接收器使用的金属导体中移动的电流之间的接口。在传输过程中，无线电发射机向天线的终端提供电流，天线将电流中的能量作为无线电波进行辐射。在接收过程中，天线拦截无线电波的部分功率，在其终端产生电流，电流随后被施加到接收器以进行放大。天线是所有无线电设备的基本部件，用于无线电广播、广播电视、双向无线电、通信接收机、雷达、手机、卫星通信和其他设备。
[0006]具有单个天线元件的天线可以广播在球面波阵面中的所有方向上均匀辐射的辐射图案。相控阵天线通常可以指用于在特定空间方向上聚焦电磁能量从而产生主波束的天线元件的集合。相控阵列天线与单天线系统相比可以提供许多优点，例如高增益、执行定向转向的能力以及同时通信。因此，相控阵天线可以更频繁地用于各种不同的应用，例如军事应用、移动技术、机载雷达技术、汽车雷达、蜂窝电话和数据以及Wi
‑
Fi技术。
附图说明
[0007]为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中相同的参考数字表示相同的部分，其中：
[0008]图1A示出了根据本公开的一些实施例的示例性天线阵列系统的俯视图；
[0009]图1B示出了根据本公开的一些实施例的示例性天线阵列系统的横截面侧视图；
[0010]图2示出了根据本公开的一些实施例的具有穿孔和延伸导电部分的示例性贴片天线的俯视图；
[0011]图3A示出了根据本公开的一些实施例的具有穿孔和延伸导电部分的示例性贴片天线结构的透视图；
[0012]图3B示出了根据本公开的一些实施例的具有穿孔和延伸导电部分的示例性贴片天线结构的横截面侧视图；
[0013]图4示出了根据本公开的一些实施例的具有镀孔和切除区域的示例性贴片天线结构的透视图；
[0014]图5示出了根据本公开的一些实施例的具有穿孔和延伸导电部分的示例性贴片天线结构的俯视图；
[0015]图6示出了根据本公开的一些实施例的具有穿孔和延伸导电部分的示例性堆叠贴片天线结构的俯视图；和
[0016]图7是示出根据本公开的一些实施例的天线阵列设备的框图。
具体实施方式
[0017]本公开的系统、方法和设备各自具有若干创新实施例，其中没有一个单独负责本文公开的所有期望属性。本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节在下面的描述和附图中阐述。
[0018]如上所述，可以在RF系统中使用天线来通过空间无线地发送和/或接收无线电波。随着对无线通信的需求持续增长，由于在这些高频处可用的大带宽，人们对在毫米波段上开发无线通信感兴趣。例如，第五代(5G)系统和网络可以利用28GHz和39GHz毫米频带来提供比在较低频带中提供的服务具有更高数据速率和/或更低延迟的服务。此外，大的频率带宽可以允许无线通信设备(例如，基站或用户设备(UE))可以在其中扫描通信的许多频率信道。为此，相控阵天线通常用于频率扫描。在一些示例中，相控阵天线可以包括安装在印刷电路板(PCB)上的天线元件阵列。PCB用于使用从层压在非导电衬底(例如绝缘材料)上的金属片(例如铜片)蚀刻的导电路径、轨道或信号迹线来机械地支撑和电连接电子部件。
[0019]在一个示例中，相控阵天线阵列可以由波束形成器芯片激励。例如，相位天线阵列和波束形成芯片可以设置在多层PCB上。波束形成是一种技术，通过该技术，可以操纵天线阵列以在特定空间方向上发射无线电信号或接收无线电信号。波束形成可以包括调整由天线元件发送或从天线元件接收的信号的相位，使得发送或接收的信号可以在期望的空间方向上提供相长干扰。可以通过从波束形成器芯片到天线元件的贯穿同轴通孔(其可以被称为馈电通孔)来处理激励。因为这样的波束形成器可以具有多个信道来馈送阵列中的多个天线元件，所以馈送或激励通孔要彼此隔离以避免这些天线元件之间的相互耦合。提供这种隔离的一种方法是用屏蔽通孔包围激励通孔。在一些示例中，屏蔽通孔可以是接地通孔。围绕或邻近特定激励通孔的屏蔽通孔可以减少来自相邻激励通孔处的信号的噪声干扰，并且通常可以改善特定激励通孔处的信号完整性。
[0020]在一些示例配置中，屏蔽通孔可以在随机位置撞击天线元件。也就是说，天线元件可以具有例如靠近天线元件的边缘的部分，这些部分被随机移除或刺穿以容纳屏蔽通孔。因为电流分布可能在天线元件的边缘周围(例如，在天线元件宽度约为引导波长的十分之一的边缘区域中)处于最大值，所以去除边缘附近的部分会大大降低天线元件的性能，例如，在辐射图案和信号强度方面。
[0021]通常有两种选择来提供带有反向钻孔的屏蔽通孔。反钻可以指通过移除多层PCB中的短截线(例如，过孔的不必要或未使用部分)来创建通孔的过程，以允许信号从一层流到另一层。在第一种选择中，在天线元件中形成(例如，通过移除或刺穿天线元件的部分)通孔焊盘的孔(例如，开口、槽或穿孔)，并且穿孔为空(即，空气填充和非电镀)。在第二种选择中，天线元件中的孔或开口可以用环氧树脂填充并电镀，从而使天线元件具有更大的面积。在任何情况下，单独具有穿孔或具有镀层的天线元件可以改变和/或降低天线元件的性能，
例如，在辐射图案和信号强度方面。
[0022]因此，本公开提供了由于屏蔽通孔的容纳而提高具有随机穿孔或增强的天线元件的性能的技术。在本公开的一个方面，第一示例贴片天线结构可以包括在该结构的第一层上的第一导电贴片。第一导电贴片可以包括导电材料。第一导电贴片可包括位于第一导电贴片的第一侧的外围(例如，边缘附近的区域或外周边)的一个或多个穿孔。穿孔可以是被移除以容纳如上所述使用第一选项的屏蔽通孔的区域或部分。因为第一导电贴片的外围处的穿孔会降低第一导电贴片(例如，辐射、信号强度)的性能，所以第一导电贴片可以在相对的第二侧包括一个或多个延伸的导电部分(或添加的部分)。延伸的导电部分可以补偿或平衡由穿孔引起的不期望的辐射图案。在一个示例中，第一导电贴片可以具有大致正方形的形状，在第一侧上具有一个或多个穿孔(例如，切除区域、切除部分、切口)，并且在相对的第二侧上具有延伸部分(例如，添加部分或突出部分)。第一贴片天线结构还可以包括结构的接地层上的接地面，其中接地层可以与第一层间隔开(例如，通过交替的导电层和绝缘层或电介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贴片天线结构，包括：在所述结构的第一层上的第一导电贴片，其中所述第一导电贴片包括：在所述第一导电贴片的第一侧的外围处的一个或多个穿孔，以及在所述第一导电贴片的第二侧处的一个或多个延伸导电部分，所述第二侧与所述第一侧相对；在所述结构的接地层上的接地面，所述接地层与所述第一层间隔开；和第一信号馈源，用于将信号耦合到所述第一导电贴片。2.根据权利要求1所述的贴片天线结构，其中所述一个或多个穿孔中的每一个具有所述一或多个延伸导电部分中的对应一个。3.根据权利要求1所述的贴片天线结构，其中所述一个或多个穿孔的第一穿孔的位置在所述第一导电贴片的中心轴处与所述一条或多条延伸的导电部分中的相应一条的位置对称，所述中心轴从所述第一导电贴片的第三侧延伸到第四侧，所述第三侧与所述第四侧相对并与所述第一侧和第二侧相邻。4.根据权利要求1所述的贴片天线结构，其中所述延伸导电部分中的第一延伸导电部分的面积基于所述一个或多个穿孔中的对应穿孔的面积。5.根据权利要求1所述的贴片天线结构，其中所述延伸导电部分的第一延伸导电部分补偿与所述一个或多个穿孔中的对应穿孔相关联的辐射图案。6.根据权利要求1所述的贴片天线结构，还包括：在所述结构的第二层上的第二导电贴片，所述第二层位于所述第一层和所述接地层之间，并且通过介电材料与所述第一层间隔开。7.根据权利要求6所述的贴片天线结构，其中所述第一信号馈源电耦合到所述第一导电贴片并且电容耦合到所述第二导电贴片。8.根据权利要求6所述的贴片天线结构，其中所述第一信号馈源电耦合到所述第二导电贴片并且电容耦合到所述第一导电贴片。9.根据权利要求8所述的贴片天线结构，其中所述第一导电贴片和所述第二导电贴片是辐射元件。10.根据权利要求1所述的贴片天线结构，还包括：第二信号馈源，用于将另一信号耦合到所述第一导电贴片，其中：所述第一信号馈源与第一极化相关联，和第二信号馈源与不同于所述第一极化的第二极化相关联。11.根据权利要求1所述的贴片天线结构，其中所述一个或多个穿孔中的第一穿孔用于屏蔽通孔并且靠近所述第一信号馈源。12.一种贴片天线结构，包括:在所述结构的第一层上的第一导电贴片，其中所述第一导电贴片包括：在所述第一导电贴片的第一侧的外围处的一个或多个镀孔，和在所述第一导电贴片的第二侧处的一个或多个切除区域，所述第二侧与所述第一侧相对；在所述结构的接地层上的接地面,所述接地层与所述第一层间隔开；和
第一信号馈源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：