[发明专利]具有气隙层或腔的毫米波天线结构

说明书

技术领域

实施例涉及天线和天线结构。一些实施例涉及用于毫米波通信的天线和天线结构。一些实施例涉及使用天线和天线结构用于无线信号的通信的无线通信设备(例如，移动设备和插接站)。一些实施例涉及根据无线吉比特联盟(WiGig)(例如，IEEE802.11ad)协议进行操作的设备。

背景技术

天线尺寸和天线性能是关于无线通信(尤其是毫米波波长的无线通信)的越来越有挑战性的问题中的一些。高速无线数据通信协议(例如WiGig协议)利用非常宽的带宽(例如，高达8GHz)。这对已经在设法满足其它要求(例如，紧凑形状因子、高方向性、自适应波束控制、低成本等)的天线设计者提出了挑战。这些要求中的一些要求使得对于天线来说实现宽阻抗带宽(即，插入损耗带宽)是困难的。对于任意形状的薄电介质基板(h＜＜波长)上印刷的平板天线来说，带宽可能直接与基板的厚度(h)成正比并且与电介质常数(ε_r)成反比。然而，较厚的基板可能引起总天线体积的增加并且还可能意味着更复杂和昂贵的制造。这使得实现宽阻抗带宽而同时满足其它天线性能、尺寸和制造目标成为重要的挑战。

因此存在对可以实现宽阻抗带宽而满足其它性能、尺寸和制造目标的天线和天线结构的一般需求。还存在对可以实现宽阻抗带宽并且可以适用于根据WiGig协议的通信的毫米波天线结构的一般需求。还存在对可以用毫米波频率处改进的性能进行通信的无线通信设备的一般需求。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的天线结构的层的示例层叠；

图2A-图2E示出了根据一些实施例的图1的天线结构的一些层的侧视图；

图3示出了根据一些实施例的图1的天线结构的一些层的侧视图，其中辐射元件层被印刷在非导电底盘上；

图4A示出了根据一些实施例的包括单腔的天线结构的一些层的侧视图；

图4B示出了根据一些实施例的图4A的天线结构的腔的顶/底视图；

图5A示出了根据一些实施例的包括多个腔的天线结构的一些层的侧视图；

图5B示出了根据一些实施例的图5A的天线结构的腔的顶/底视图；

图6示出了根据一些实施例的具有通孔的辐射元件电介质基板的三个视图；

图7A示出了根据一些实施例的辐射元件层的图案化导电材料；以及

图7B示出了根据一些实施例的接地层的导电材料。

具体实施方式

下面的描述和附图充分地说明了具体的实施例以使得本领域技术人员能够实施它们。其它实施例可以包含结构、逻辑、电气、处理和其它方面的改变。一些实施例的部分和特征可以被包括在其它实施例的部分和特征中或可以被其它实施例的部分和特征替代。权利要求中提出的实施例涵盖那些权利要求的所有可获得的等同形式。

图1示出了根据一些实施例的天线结构100的层的示例层叠。天线结构100可以包括辐射元件层102(包括图案化导电材料)、接地层106(包括电介质基板108上布置的导电材料)、以及馈送线层110(包括电介质基板112上布置的导电材料)。天线结构100还可以包括气隙层104，其被布置在辐射元件层102和接地层106之间。在这些实施例中，气隙层104可以包括多个间隔元件，以将辐射元件层102和接地层106分离预定距离，从而提供间隙。在下面更详细描述的一些实施例中，气隙层104可包括一个或多个腔。如所示出的，馈送线层110可以被布置为与气隙层104相对地邻接接地层106。

使用气隙层104来分离辐射元件层102和接地层106可以帮助增加天线结构100的阻抗带宽。使用气隙层104还可以帮助最小化介电常数(εr*ε0)，这帮助最小化天线结构100的厚度(即，在z方向)。在一些示例实施例中，可以实现某些毫米波频率(例如，57.4GHz到65.7GHz)处的高达8GHz的阻抗带宽，但是实施例的范围不限于此。

虽然气隙层104被称为“气隙”层，但是实施例的范围不限于此。在一些实施例中，间隙可以用任意物质(气体、液体或固体)被填充，以帮助降低或最小化介电常数并且增加天线结构100的阻抗带宽。在这些实施例中，电介质常数为1或接近1是可取的。可适用于在间隙中使用的物质可以包括空气和其它气体，包括惰性气体以及非导电的低介电常数材料。在一些实施例中，可以在间隙中提供真空。