[发明专利]具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线

说明书

本公开涉及具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线。本公开提供了一种可设置有相控天线阵列的电子设备。该阵列可传送大于10GHz的信号，并且可形成在具有传输线层和天线层的基板上。该阵列中的天线可具有辐射元件，该辐射元件在该天线层上包括第一重叠的贴片元件、第二重叠的贴片元件和第三重叠的贴片元件。可使用耦合到该第一贴片元件上的差分馈电部的差分传输线为该天线馈电。该差分传输线可包括第一信号迹线和第二信号迹线。第一通孔可将该第一信号迹线耦合到该第一贴片元件、该第二贴片元件和该第三贴片元件。第二通孔可将该第二信号迹线耦合到该第一贴片元件、该第二贴片元件和该第三贴片元件。该贴片元件可将电容引入该辐射元件，这有助于补偿与该辐射元件和该信号迹线之间的距离相关联的电感。

本专利申请要求2019年9月26日提交的美国专利申请16/584,067的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。

该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。

可能需要支持毫米波和厘米波通信频带中的无线通信。毫米波通信(有时称为极高频(EHF)通信)和厘米波通信涉及频率约为10GHz-300GHz的通信。为了支持毫米波和厘米波通信，在基板上形成天线阵列。阵列的传输线被嵌入基板内。

在这些频率下的操作可支持高带宽，但是可能带来重大挑战。例如，可能难以确保基板上的传输线彼此充分隔离，特别是在阵列中的天线数量增加时。同时，制造商继续努力使用紧凑结构来实现诸如天线阵列的无线通信电路，以满足消费者对小外形无线设备的需求。

因此，希望能够为电子设备提供改进的无线通信电路，诸如支持毫米和厘米波通信的通信电路。

发明内容

本发明公开了可提供有无线电路的电子设备。无线电路可包括射频收发器电路和相控天线阵列。相控天线阵列可以在信号波束中以大于10GHz的频率传送射频信号。

相控天线阵列可以形成在具有垂直堆叠的电介质层的电介质基板上。电介质层可包括传输线层和堆叠在传输线层上的天线层。接地迹线可以将传输线层与天线层分开。相控天线阵列可包括具有在天线层上形成的天线辐射元件的天线。导电通孔的栅栏可用于将相控天线阵列中的天线彼此隔离。相控天线阵列可抵靠电介质覆盖层(例如，设备的外壳壁)安装，并且可以辐射穿过电介质覆盖层。

相控天线阵列中的天线可具有天线辐射元件，该天线辐射元件包括由天线层上的重叠导电迹线形成的第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。第一贴片元件可被插置在接地迹线与第二贴片元件之间。第二贴片元件可被插置在第一贴片元件与第三贴片元件之间。天线可包括由与第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件中的一个或多个贴片元件共面的导电迹线形成的寄生元件。可使用耦合到第一贴片元件上的差分天线馈电部的差分射频传输线路径为天线馈电。作为示例，差分射频传输线路径可包括具有第一信号迹线和第二信号迹线的第一带状线和第二带状线。

第一导电通孔可用于将第一信号迹线耦合到第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。例如，第一导电通孔可包括：第一部分，该第一部分将第一信号迹线耦合到第一贴片元件；第二部分，该第二部分与第一部分横向对齐，并且将第一贴片元件耦合到第二贴片元件；以及第三部分，该第三部分与第一部分和第二部分横向对齐，并且将第二贴片元件耦合到第三贴片元件。第二导电通孔可类似地用于将第二信号迹线耦合到第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。在另一种合适的布置中，可使用单端天线馈电部。