CN103326110A - 三维螺旋天线及其应用 - Google Patents

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CN103326110A CN2013100980005A CN201310098000A CN103326110A CN 103326110 A CN103326110 A CN 103326110A CN 2013100980005 A CN2013100980005 A CN 2013100980005A CN 201310098000 A CN201310098000 A CN 201310098000A CN 103326110 A CN103326110 A CN 103326110A
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Abstract

本发明涉及三维螺旋天线及其应用。该三维螺旋天线包括基板、螺旋天线元件和馈电点。基板包括三维形状区。螺旋天线元件被三维形状区支持且与该三维形状区相匹配，使得该螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状。馈电点耦接至螺旋天线元件的连接点。

Description

三维螺旋天线及其应用
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年3月23日提交的美国临时申请第61/614,685号、于2012年11月30日提交的美国临时申请第61/731,949号和于2012年12月19日提交的美国实用专利申请第13/720,565号的优先权，将其整体结合于此供参考并作为本申请的一部分。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信***，更具体地，涉及在该无线通信***中使用的天线结构。
背景技术
已知通信***支持无线和/或有线通信装置之间的无线和有线通信。这种通信***的范围从国内和/或国际蜂窝电话***到互联网、到点对点家庭无线网络、到射频识别（RFID）***、再到射频雷达***。每种类型的通信***根据一种或多种通信标准来构建，并因此运行。例如，射频（RF）无线通信***可根据一种或多种标准来运行，这些标准包括但不限于，RFID、IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务（AMPS）、数字AMPS、全球移动通信***（GSM）、码分多址（CDMA）、WCDMA、本地多点分配***（LMDS）、多信道多点分配***（MMDS）、LTE、WiMAX和/或其变形。作为另一实例，红外（IR）通信***可根据一种或多种标准来运行，这些标准包括但不限于IrDA（红外数据协会）。
对于参与无线通信的RF无线通信装置而言，它包括内置无线电收发器（即，接收器和发送器）或者被耦接至相关联的无线电收发器（例如，用于家庭和/或室内无线通信网络的站点、RF调制解调器等）。接收器被耦接至天线且包括低噪声放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。发送器包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器，该发送器被耦接至天线。
由于无线通信以天线开始和结束，所以适当设计的天线结构是无线通信装置的重要组成部分。众所周知，天线结构被设计为具有在工作频率处所需的阻抗（例如，50欧姆）、以所需工作频率为中心的所需带宽、以及所需长度（例如，用于单极天线的工作频率的1/4波长）。如进一步已知，天线结构可包括单一的单极或偶极天线、分集式天线结构、具有相同偏振（polarization，极化）的天线阵列、具有不同偏振的天线阵列和/或任何数目的其他电磁特性。
已知二维天线包括弯曲图形或微带配置。对于高效的天线操作而言，天线长度对于单极天线应为1/4波长，且对于偶极天线应为1/2波长，其中，波长（λ）=c/f，其中c为光速，以及f为频率。例如，900MHz的1/4波长天线具有约8.3厘米（即，0.25×(3×108m/s)/(900×106c/s)=0.25×33cm，其中，m/s为米每秒，c/s为周期每秒）的总长度。作为另一实例，2400MHz的1/4波长天线具有约3.1cm（即，0.25×(3×108m/s)/(2.4×109c/s)=0.25×12.5cm）的总长度。
尽管二维天线为许多无线通信装置提供了合理的天线性能，但当无线通信装置需要全双工操作和/或多输入和/或多输出（例如，单输入多输出、多输入多输出、多输入单输出）操作时存在问题。例如，为进行很好工作的全双工无线通信，所接收的RF信号必须与所发射的RF信号隔离（例如，>20dBm）。一种常用机制是使用隔离器。另一常用机制是使用双工器。
发明内容
本发明提供了一种三维螺旋天线，包括：基板，具有三维形状区（three-dimensional shaped region）；螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配，使得所述螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及馈电点（feed point），耦接至所述螺旋天线元件的连接点。
上述三维螺旋天线中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：阿基米德螺旋线形状；以及等角螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的增益具有螺旋增益分量和三维增益分量。
上述三维螺旋天线中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：对称螺旋图案；以及偏心螺旋图案。
上述三维螺旋天线中，所述基板包括以下中的一个：一个或多个印刷电路板；一个或多个集成电路封装基板；以及不导电装配式天线背衬结构（non-conductive fabricated antenna backing structure）。
上述三维螺旋天线中，所述螺旋天线元件包括：具有多匝螺旋槽的基本实心的导电材料，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于所述螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：所述螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
上述三维螺旋天线中，所述螺旋天线元件包括：导线，被形成为多匝螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于所述螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：所述螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
上述三维螺旋天线中，所述三维形状区包括以下中的一个：杯形；圆锥形；圆柱形；棱锥形；盒形；球形；抛物线形；以及双曲线形。
本发明还提供了一种三维螺旋天线，包括：基板，具有三维形状区；第一螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配；第二螺旋天线元件，与所述第一螺旋天线元件互相交织，其中，所述第二螺旋天线元件被三维杯形区支持且与所述三维杯形区相匹配，使得互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及馈电点，耦接至所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的至少一个的连接点。
上述三维螺旋天线中，所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的每一个包括以下中的一个：阿基米德螺旋线形状；以及等角螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的增益具有螺旋增益分量和三维增益分量。
上述三维螺旋天线中，所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的每一个包括以下中的一个：对称螺旋图案；以及偏心螺旋图案。
上述三维螺旋天线中，所述基板包括以下中的一个：一个或多个印刷电路板；一个或多个集成电路封装基板；以及不导电装配式天线背衬结构。
上述三维螺旋天线中，所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的每一个包括：基本实心的导电材料，其中，多匝螺旋槽分隔所述第一螺旋天线元件与所述第二螺旋天线元件，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
上述三维螺旋天线中，所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的每一个包括：导线，被形成为多匝螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
上述三维螺旋天线中，所述三维形状区包括以下中的一个：杯形；圆锥形；圆柱形；棱锥形；盒形；球形；抛物线形；以及双曲线形。
本发明提供了一种射频（RF）前端模块，包括：可操作地收发入站射频信号和出站射频信号的三维螺旋天线，所述三维螺旋天线包括：基板，具有三维形状区；螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配，使得所述螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及馈电点，耦接至所述螺旋天线元件的连接点；接收-发送隔离模块，可操作地耦接至所述三维螺旋天线，其中，所述接收-发送隔离模块可操作地隔离所述入站射频信号和所述出站射频信号；以及可操作地调谐所述接收-发送隔离模块的调谐模块。
上述射频前端模块还包括以下中的至少一个：功率放大器，可操作地耦接至所述接收-发送隔离模块，其中，所述功率放大器放大上变频出站信号以产生所述出站射频信号；以及低噪声放大器，可操作地耦接至所述接收-发送隔离模块，其中，所述低噪声放大器放大所述入站射频信号。
上述射频前端模块还包括：集成电路（IC）芯片，包括所述调谐模块；以及集成电路封装基板，支持所述集成电路芯片，并且是包括三维杯形区的所述基板，其中，所述接收-发送隔离模块位于所述集成电路芯片或所述集成电路封装基板上。
上述射频前端模块中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：阿基米德对称螺旋形状；阿基米德偏心螺旋形状；等角对称螺旋形状；以及等角偏心螺旋形状。
上述射频前端模块中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：具有多匝螺旋槽的基本实心的导电材料；以及导线，被形成为多匝螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于所述螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：所述螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
上述射频前端模块中，所述三维螺旋天线包括：第二螺旋天线元件，与第一螺旋天线元件互相交织，其中，所述第二螺旋天线元件被三维杯形区支持且与所述三维杯形区相匹配，使得互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件具有接近所述三维形状的整体形状；以及馈电点，耦接至所述第二螺旋天线元件的连接点。
附图说明
图1是根据本发明的无线通信装置的一种实施方式的示意性框图；
图2是根据本发明的RF前端模块的一种实施方式的示意性框图；
图3是根据本发明的三维天线的一种实施方式的轴测图；
图4是根据本发明的三维天线的另一实施方式的轴测图；
图5是根据本发明的螺旋天线元件的一种实施方式的示意图；
图6是根据本发明的螺旋天线元件的另一实施方式的示意图；
图7是根据本发明的螺旋天线元件的另一实施方式的示意图；
图8是根据本发明的螺旋天线元件的另一实施方式的示意图；
图9是根据本发明的三维天线的另一实施方式的轴测图；
图10是根据本发明的三维天线的一种实施方式的截面图；
图11是根据本发明的三维天线的另一实施方式的截面图；
图12是根据本发明的三维天线的另一实施方式的轴测图；
图13是根据本发明的三维天线的另一实施方式的轴测图；
图14是根据本发明的螺旋天线元件的另一实施方式的示意图；
图15是根据本发明的螺旋天线元件的另一实施方式的示意图；
图16是根据本发明的三维天线的一种实施方式的截面图；以及
图17是根据本发明的三维天线的另一实施方式的截面图。
具体实施方式
图1是无线通信装置5的一种实施方式的示意性框图，该无线通信装置包括射频（RF）前端模块10、功率放大器18、低噪声放大器20、上变频模块22、下变频模块24和基带处理模块26。RF前端模块10包括三维（3D）螺旋天线12、接收-发送（RX-TX）隔离模块14和调谐模块16。
通信装置5可以是能由人携带的任何装置，可至少部分由电池供电，包括无线电收发器（例如，射频（RF）和/或毫米波（MMW）），以及执行一个或多个软件应用。例如，通信装置5可以是蜂窝电话、膝上型计算机、个人数字助理、电子游戏控制器、电子游戏机、个人娱乐装置、平板电脑等。
在发送出站RF信号的一个实例中，基带处理模块26根据通信标准或协议将出站数据（例如，语音、文本、视频、图形、视频文件、音频文件等）转换为一个或多个出站符号流。可以是直接转换模块或超外差转换模块的上变频模块22，将一个或多个出站符号流转换为一个或多个上变频信号。功率放大器18放大该一个或多个上变频信号，以产生一个或多个出站RF信号。RX-TX隔离模块14将出站RF信号与入站RF信号隔离，并将出站RF信号提供给3D螺旋天线12以用于发送。注意，调谐模块16对RX-TX隔离模块14进行调谐。
在接收一个或多个入站RF信号的实例中，3D天线12接收入站RF信号，并将其提供给RX-TX隔离模块14。RX-TX隔离模块14将入站RF信号与出站RF信号隔离，并将入站RF信号提供给低噪声放大器20。低噪声放大器20放大入站RF信号，且可以是直接下变频模块或超外差转换模块的下变频模块24，将放大的入站RF信号转换为一个或多个入站符号流。基带处理模块26将一个或多个入站符号流转换为入站数据。
RF前端模块10可被实施为包括一个或多个IC芯片和IC封装基板的集成电路（IC）。调谐模块16被实施在一个或多个IC芯片上。IC封装基板支持IC芯片，且还可包括3D螺旋天线12。RX-TX隔离模块14可被实施在一个或多个IC芯片和/或IC封装基板上。功率放大器18、低噪声放大器20、上变频模块22、下变频模块24和基带处理模块26中的一个或多个可被实施在一个或多个IC芯片上。
图2是RF前端模块10的一种实施方式的示意性框图，该RF前端模块包括3D螺旋天线12、作为RX-TX隔离模块14的双工器14-1和平衡网络14-2、以及作为调谐模块16的电阻分压器（R1和R2）、检测器34和调谐引擎36。双工器14-1理想地用于对次级绕组添加由入站RF信号32在两个初级绕组上感应的电压，并减去由出站RF信号30在两个初级绕组上感应的电压，使得在次级绕组上不存在出站RF信号，且入站RF信号在次级绕组上出现两次。基于来自调谐模块16的反馈，平衡网络14-2调整其阻抗来基本匹配3D螺旋天线的阻抗，使得双工器更接近理想状态来工作。
图3是三维天线12的一种实施方式的轴测图，该三维天线包括基板40、螺旋天线元件46和耦接至螺旋天线元件46的连接点的馈电点48。可以是一个或多个印刷电路板、一个或多个集成电路封装基板和/或不导电装配式天线背衬结构的基板40，包括外部三维形状区42（例如，延伸至超过基板40的表面或周边）。螺旋天线元件46被三维形状区42支持且与该三维形状区相匹配，使得螺旋天线元件46具有接近三维形状的整体形状。
例如，当三维形状区42具有双曲线形状时，螺旋天线元件具有与三维形状区42大约相同尺寸的双曲线形状。作为另一实例，基板40可以是被3D形状区42围绕（encompass）以提供双曲线形天线的不导电天线背衬结构（例如，塑料、玻璃、玻璃纤维等）。双曲线形状的直径范围可从用于高频（例如，几十吉赫兹）和/或较低功率应用的几微米到用于低频和/或较高功率应用的几十米。
作为另一实例，三维形状区42具有圆锥形状，使得螺旋天线元件46也具有圆锥形状，且与三维形状区42的尺寸大致相同。三维形状区42可具有其他形状，诸如杯形、圆柱形、棱锥形、盒形（如图3中所示）、球形或抛物线形。
图4是三维天线12的另一实施方式的轴测图，该三维天线包括基板40、螺旋天线元件46和耦接至螺旋天线元件46的连接点的馈电点48。可以是一个或多个印刷电路板、一个或多个集成电路封装基板和/或不导电装配式天线背衬结构的基板40，包括内部三维形状区44（例如，相对于基板40的表面或外缘向内延伸）。螺旋天线元件46被三维形状区44支持且与该三维形状区44相匹配，使得螺旋天线元件46具有接近三维形状的整体形状。三维形状区44可具有杯形、抛物线形、圆锥形、盒形（如图4所示）、圆柱形、棱锥形或球形。
图5至图8是3D天线12的螺旋天线元件46的实施方式的示意图，该3D天线具有一匝或多匝的螺旋形状。该螺旋形状可以是阿基米德螺旋线形状和/或等角螺旋形状（例如，塞尔特螺旋）。由于螺旋天线元件46的螺旋特性，天线具有约3dB的增益（例如，螺旋增益分量），因为相反的辐射波瓣被反转，因此使前向辐射模式能量加倍。由于天线元件的三维形状，天线增益又进一步增加了约2dB（例如，三维增益分量）。因此，3D螺旋天线12具有约5dB的增益。
3D螺旋天线12的工作频带至少部分基于天线12的物理属性。例如，天线12的激发区（即，馈电点和/或内匝半径）的尺寸建立了带宽的上截止区，以及螺旋天线12的外周建立了带宽的下截止区。螺旋图案创建了圆偏振。迹线宽度、迹线之间的距离、每个螺旋部分的长度、到地平面的距离和/或人工磁导体平面的使用会影响天线12的品质因数、辐射模式、阻抗（在带宽上相当恒定）、增益和/或其他特性。
如图5所示，螺旋天线元件46包括被形成为多匝螺旋形的导线。长度、宽度和匝之间的距离取决于天线的所需特性（例如，带宽、中心频率、品质因数、阻抗、偏振等）。图6示出了包括具有多匝螺旋槽的基本为实心的导电材料的螺旋天线元件46。图7示出了包括具有对称螺旋图案52的导线或基本为实心的导体实现的螺旋天线元件46，该对称螺旋图案创建了基本垂直于馈电点的辐射模式。图8示出了包括具有偏心螺旋图案54的导线或基本为实心的导体实现的螺旋天线元件46，该偏心螺旋图案创建了不垂直于馈电点的辐射模式。
图9是三维天线12的轴测图，该三维天线包括呈三维抛物线形状的螺旋天线元件46。在该实例性实施方式中，基板40仅包括3D形状区42或44。因此，3D天线12是具有上述特性的抛物螺旋形天线。注意，螺旋天线元件46可根据图5至图8中的一个或多个来实施。
图10是仅包括三维抛物线形状的三维天线12的截面图，该三维天线包括螺旋天线元件46和基板40。图11是仅包括三维双曲线形状的三维天线12的截面图，该三维天线包括螺旋天线元件46和基板40。因此，3D天线12是具有上述特性的双曲螺旋天线。注意，螺旋天线元件46可根据图5至图8中的一个或多个来实施。
图12是三维天线12的另一实施方式的轴测图，该三维天线包括基板40、交织螺旋天线元件60和耦接至交织螺旋天线元件60的连接点的馈电点62。可以是一个或多个印刷电路板、一个或多个集成电路封装基板和/或不导电装配式天线背衬结构的基板40，包括外部三维形状区42（延伸至超过基板40的表面或周边）。交织螺旋天线元件60包括第一螺旋天线元件和第二螺旋天线元件，且被三维形状区42支持并与该三维形状区相配合，使得交织螺旋天线元件60具有接近三维形状的整体形状。
例如，当三维形状区42具有双曲线形状时，交织螺旋天线元件60具有与三维形状区42大致相同尺寸的双曲线形状。作为另一实例，基板40可以是被3D形状区42围绕以提供双曲线形天线的不导电天线背衬结构（例如，塑料、玻璃、玻璃纤维等）。双曲线的直径范围可从用于高频（例如，几十吉赫兹）和/或低功率应用的几微米到用于低频和/或较高功率应用的几十米。
作为另一实例，三维形状区42具有圆锥形状，使得交织螺旋天线元件60也具有圆锥形状且与三维形状区42的尺寸大致相同。三维形状区42可具有其他形状，诸如杯形、圆柱形、棱锥形、盒形（如图12所示）、球形或抛物线形。
图13是三维天线12的另一实施方式的轴测图，该三维天线包括基板40、交织螺旋天线元件60和耦接至交织螺旋天线元件的连接点的馈电点62。可以是一个或多个印刷电路板、一个或多个集成电路封装基板和/或不导电装配式天线背衬结构的基板40，包括内部三维形状区44（例如，相对于基板40的表面或外缘向内延伸）。交织螺旋天线元件60被三维形状区44支持且与该三维形状区相匹配，使得交织螺旋天线元件60具有接近三维形状的整体形状。三维形状区44可具有杯形、抛物线形、圆锥形、盒形（如图4所示）、圆柱形、棱锥形或球形。
图14是交织螺旋天线元件60的另一实施方式的示意图，该交织螺旋天线元件包括第一螺旋天线元件60-1和第二螺旋天线元件60-2。第一和第二螺旋天线元件60-1和60-2中的每一个均可具有阿基米德螺旋线形状或等角螺旋形状。此外，第一和第二螺旋天线元件中的每一个均可具有对称螺旋图案或偏心螺旋图案。更进一步，第一和第二螺旋天线元件中的每一个均可包括被形成为多匝螺旋形状的导线。
由于交织螺旋天线元件60的螺旋特性，天线12具有约3dB的增益（例如，螺旋增益分量），因为相反的辐射波瓣被反转，因此使前向辐射模式能量加倍。由于天线元件的三维形状，天线增益又进一步增加了约2dB（例如，三维增益分量）。因此，3D螺旋天线12具有约5dB的增益。
3D螺旋天线12的工作频带至少部分基于天线12的物理属性。例如，天线12的激发区（即，馈电点和/或内匝半径）的尺寸建立了带宽的上截止区，以及螺旋天线12的周长建立了带宽的下截止区。交织螺旋图案创建了圆偏振。迹线宽度、迹线之间的距离、每个螺旋部分的长度、到地平面的距离和/或人工磁导体平面的使用会影响天线12的品质因数、辐射模式、阻抗（在带宽上比较恒定）、增益和/或其他特性。
在具体实例中，20mm半径（例如，2×π×20=125.66mm周长）提供了约2GHz的低截止频率，以及具有约5mm半径的激发区建立了约8GHz的高截止频率。因此，该特定实例的天线具有以5GHz为中心的2-8GHz的带宽。
图15是交织螺旋天线元件60的另一实施方式的示意图，该交织螺旋天线元件包括第一螺旋天线元件60-1和第二螺旋天线元件60-2。第一和第二螺旋天线元件60-1和60-2中的每一个均可具有阿基米德螺旋线形状或等角螺旋形状。此外，第一和第二螺旋天线元件中的每一个均可具有对称螺旋图案或偏心螺旋图案。更进一步，交织螺旋天线元件60可以是基本为实心的导电材料，其中，多匝螺旋槽分隔第一和第二螺旋天线元件60-1和60-2。
图16是仅包括三维抛物线形状的三维天线12的一种实施方式的截面图，该三维天线包括交织螺旋天线元件60和基板40。因此，3D天线12是具有上述特性的抛物螺旋形天线。注意，该螺旋天线元件46可根据图13和图14中的一个或多个来实施。
图17是仅包括三维双曲线形状的三维天线12的截面图，该三维天线包括交织螺旋天线元件60和基板40。因此，3D天线12是具有上述特性的双曲螺旋天线。注意，该螺旋天线元件46可根据图13和图14中的一个或多个来实施。
如本文所用，术语“基本”和“约”为其相应项和/或项之间的相关性提供了业内可接受的容差。该业内可接受容差包括从小于1%到50%的范围，且对应于但不限于组件值、集成电路工艺变化、温度变化、升降次数和/或热噪声。项之间的该相关性包括从百分之几的差异到大量差异的范围。也如本文所用，术语“可操作地耦接至”、“耦接至”和/或“耦接”包括项之间的直接耦接和/或项之间经由中间项（例如，项包括但不限于组件、元件、电路和/或模块）的间接耦接，其中，对于间接耦接，中间项不修改信号信息，但可调整其电流水平、电压水平和/或功率水平。如本文还可使用，推断耦接（即，其中一个元件通过推断耦接至另一元件）包括两个项之间以与“耦接至”相同的方式的直接和间接耦接。如本文还可使用，术语“可操作地”或“可操作地耦接至”指示某项包括一个以上电源连接、输入、输出等，以便在被激活时执行一个以上其相应功能，且还可包括推断耦接至一个以上其他项。如本文还可使用，术语“与…相关联”包括单独项的直接和/或间接耦接和/或一个项嵌入另一项内。如本文所用，术语“优选比较”表示两个以上的项、信号等之间的比较提供了期望关系。例如，当期望关系为信号1具有比信号2更大的幅值时，当信号1的幅值大于信号2的幅值时或者当信号2的幅值小于信号1的幅值时，可实现优选比较。
也如本文所用，术语“处理模块”、“处理电路”和/或“处理单元”可以是单个处理装置或多个处理装置。该处理装置可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于电路硬编码和/或操作指令来操纵信号（模拟和/或数字）的任何装置。处理模块、模块、处理电路和/或处理单元可以是或者还包括存储器和/或集成存储器元件，该存储器和/或集成存储器元件可以是单个存储器装置、多个存储器装置和/或另一处理模块、模块、处理电路和/或处理单元的嵌入式电路。该存储器装置可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、缓存和/或存储数字信息的任何装置。注意，若处理模块、模块、处理电路和/或处理单元包括多于一个的处理装置，则该处理装置可被集中式定位（例如，经由有线和/或无线总线结构直接耦接在一起），或者可被分布式定位（例如，经由局域网和/或广域网间接耦接的云计算）。还需注意，若处理模块、模块、处理电路和/或处理单元经由状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路来实施其一个以上功能，则存储相应操作指令的存储器和/或存储元件可嵌入包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路内或者在该电路外部。还需注意，存储元件可存储以及处理模块、模块、处理电路和/或处理单元可执行对应于一个以上附图所示的步骤和/或功能中的至少一些的硬编码和/或操作指令。该存储装置或存储元件可包括在产品中。
上文已利用示出其指定功能和关系的性能的方法步骤描述了本发明。为便于描述，本文中任意定义了这些功能模块和方法步骤的边界和顺序。可定义替代性边界和顺序，只要能适当执行指定功能和关系。因此，任何该替代性边界或顺序均在所主张权利的本发明的范围和思想内。此外，为便于描述，任意定义了这些功能摸块的边界。可定义替代性边界，只要能适当执行特定重要功能。类似地，本文也任意定义了流程图块以说明特定重要功能。为达到所使用的程度，流程图块的边界和顺序可以其他方式定义且仍执行特定重要功能。因此，功能块和流程图块以及顺序的该替代性定义均在所主张权利的本发明的范围和思想内。本领域普通技术人员还将认识到，本文的功能块以及其他示例性块、模块和组件可按照所示来实施，或者通过分立组件、专用集成电路、执行适当软件的处理器等或者它们的任何组合来实施。
本发明还以一种以上实施方式的形式至少部分地进行了描述。本发明的实施方式在本文中被用于说明本发明、本发明的方面、本发明的特征、本发明的概念和/或本发明的实例。体现本发明的装置、产品、机器和/或处理的物理实施方式可包括参照本文所讨论的一种以上的实施方式来描述的一个以上的方面、特征、概念、实例等。此外，从图到图，这些实施方式可结合可使用相同或不同附图标记的相同或类似命名的功能、步骤、模块等，且因此，这些功能、步骤、模块等可以是相同或类似的功能、步骤、模块等或者不同的功能、步骤、模块等。
除非特别指出，去往本文给出的任何附图中的元件、来自本文给出的任何附图中的元件和/或在本文给出的任何附图中的元件之间的信号可以是模拟或数字的、时间连续或时间离散的以及单端或差分的。例如，若信号通路被示出为单端通路，则信号也可表示差分信号通路。类似地，若信号通路被示出为差分通路，则信号也可表示单端信号通路。如本领域普通技术人员所认识到的，尽管本文描述了一个以上特定体系结构，但同样可实施使用未明确示出的一个以上数据总线、元件间的直接连接和/或其他元件之间的间接耦接的其他体系结构。
术语“模块”被用于对本发明的各种实施方式的描述中。可如本文中所描述，模块包括用于执行一个或多个功能的处理模块、功能块、硬件和/或存储在存储器中的软件。注意，若该模块经由硬件来实施，则硬件可独立和/或结合软件和/或固件来运行。如本文所使用，模块可包括一个或多个子模块，其各自可以是一个或多个模块。
尽管本文已明确描述了本发明的各种功能和特征的具体组合，但这些特征和功能的其他组合同样可行。本发明不由本文所公开的具体实例来限定，且明确包括这些其他组合。

Claims (10)

1.一种三维螺旋天线，包括：
基板，具有三维形状区；
螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配，使得所述螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及
馈电点，耦接至所述螺旋天线元件的连接点。
2.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：
阿基米德螺旋线形状；以及
等角螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的增益具有螺旋增益分量和三维增益分量。
3.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个：
对称螺旋图案；以及
偏心螺旋图案。
4.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述基板包括以下中的一个：
一个或多个印刷电路板；
一个或多个集成电路封装基板；以及
不导电装配式天线背衬结构。
5.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述螺旋天线元件包括：
具有多匝螺旋槽的基本实心的导电材料，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于所述螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：所述螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
6.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述螺旋天线元件包括：
导线，被形成为多匝螺旋形状，其中，所述三维螺旋天线的频带的低端基于所述螺旋天线元件的半径，以及其中，所述频带的高端基于以下中的至少一个：所述螺旋天线元件的内侧线圈的半径和所述馈电点的半径。
7.根据权利要求1所述的三维螺旋天线，其中，所述三维形状区包括以下中的一个：
杯形；
圆锥形；
圆柱形；
棱锥形；
盒形；
球形；
抛物线形；以及
双曲线形。
8.一种三维螺旋天线，包括：
基板，具有三维形状区；
第一螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配；
第二螺旋天线元件，与所述第一螺旋天线元件互相交织，其中，所述第二螺旋天线元件被三维杯形区支持且与所述三维杯形区相匹配，使得互相交织的所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及
馈电点，耦接至所述第一螺旋天线元件和所述第二螺旋天线元件中的至少一个的连接点。
9.一种射频（RF）前端模块，包括：
可操作地收发入站射频信号和出站射频信号的三维螺旋天线，所述三维螺旋天线包括：
基板，具有三维形状区；
螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配，使得所述螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状；以及
馈电点，耦接至所述螺旋天线元件的连接点；
接收-发送隔离模块，可操作地耦接至所述三维螺旋天线，其中，所述接收-发送隔离模块可操作地隔离所述入站射频信号和所述出站射频信号；以及
可操作地调谐所述接收-发送隔离模块的调谐模块。
10.根据权利要求9所述的射频前端模块，还包括：
集成电路（IC）芯片，包括所述调谐模块；以及
集成电路封装基板，支持所述集成电路芯片，并且是包括三维杯形区的所述基板，其中，所述接收-发送隔离模块位于所述集成电路芯片或所述集成电路封装基板上。
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