CN109964363B - 配置为设备的盖的一部分的rf天线布置 - Google Patents

Abstract

RF天线布置相比于用于印刷电路板上的无线芯片的RF屏蔽罩具有相同或稍大的覆盖面积。设备包含印刷电路板、数字处理器、无线芯片、射频屏蔽罩、盖和RF天线布置。所述盖相比于所述RF屏蔽罩具有相同或稍大的覆盖面积，这使得所述盖能够装配于所述RF屏蔽罩上。所述RF天线形成为所述盖的组成部分。设备还包含RF发射同轴电缆，所述RF发射同轴电缆具有物理且电连接到所述RF天线布置和所述盖的表面的第一端，和电耦合到RF连接器的第二端。通过从所述盖形成所述天线布置，本发明解决了无线装置应用的天线放置的空间约束性问题。此外，本发明节约成本且制造简单。

Description

配置为设备的盖的一部分的RF天线布置

技术领域

本文中所描述的主题的实施例大体上涉及射频(radio frequency，RF)装置和RF通信。更确切地说，主题的实施例涉及收发器板，其包含配置为盖的一部分的RF天线布置。

背景技术

现有技术充斥着以一种形式或另一种形式支持无线数据通信的***、装置和组件。举例来说，大多数(若非所有)基于便携式计算机的装置(笔记本电脑、平板电脑、智能电话和视频游戏平台)支持根据Wi-Fi通信协议、蓝牙通信协议、蜂窝通信协议等的无线通信。此外，许多消费品和电气设备也具有本地无线数据通信能力。举例来说，电视设备、DVD播放器、音频设备和视频服务接收器(机顶盒)可具有本地Wi-Fi和/或蓝牙通信特征。这些无线装置中的每一个可在不同频率下且使用不同协议来进行发射。具有能够在许多不同频率下操作且装配于小空间中的天线***是有益的。此无线数据通信需要根据特定数据通信协议、射频收发器和经配置以发射和接收信号的合适的天线结构而进行数据发射。

设计并实施将对于所有预期频率操作的高效天线组合件可能是具有挑战性的。在一些情况下，可使用许多天线，但每个天线会占据空间。可能难以针对空间受到限制或以其它方式受约束的不同应用而以紧密形式部署并定位RF天线组合件。

因此，需要具有可接收适合与例如视频服务接收器、电气设备等主机装置一起使用的许多不同频率的紧密、高效且有效的RF天线结构。此外，结合附图和前述技术领域以及背景技术，本发明的其它合乎需要的特征和特性将从后续具体实施方式和所附权利要求书变得显而易见。

发明内容

一种设备的示范性实施例包含印刷电路板、芯片、射频屏蔽罩、盖和RF天线布置。所述RF天线布置配置为所述盖的一部分。所述设备还包含RF发射电缆，所述RF发射电缆具有物理且电连接到所述RF天线布置和所述盖的表面的第一端，和电耦合到RF连接器的第二端。

此处提供一种设备的另一示范性实施例。所述设备包含印刷电路板、数字处理器、多个芯片、射频屏蔽罩、盖和多个RF天线布置。所述盖与所述射频屏蔽罩具有相同覆盖面积，这使得所述盖能够失配所述射频屏蔽罩。所述设备还包含RF发射电缆，所述RF发射电缆具有物理且电连接到所述RF天线布置和所述盖的表面的第一端，和电耦合到RF连接器的第二端。

通过从所述盖形成所述天线布置，本发明解决了无线装置应用的天线放置的空间约束性问题。此外，本发明节约成本且制造简单。

附图说明

结合以下图式考虑，同时通过参考详细描述和权利要求书得到主题的更完整理解，图式中类似参考标号遍及各图指相似元件。

图1是根据本公开的一个实施例的包含具有天线组合件的收发器板的机顶盒的前等角视图。

图2是根据本公开的一个实施例的收发器板上的天线组合件的等角视图。

图3A到3C是根据本公开的一个实施例的形成RF天线组合件的过程的顶部等角视图。

图4是根据本公开的一个实施例的RF天线组合件的等角视图。

图5是根据本公开的一个实施例的屏蔽罩、天线组合件和收发器板的分解视图。

图6A到6B是根据本公开的另一实施例的形成RF天线组合件的过程的等角视图。

图7是根据本公开的一个实施例的收发器板上的天线组合件的分解视图。

图8是根据本公开的另一实施例的收发器板的等角视图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对各种所公开实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，实施例的实践可以不具有这些具体细节中的一或多个，或可以使用其它方法、组件、材料等来实践。在其它情况下，未展示或详细地描述与机顶盒、母板或收发器板相关联的众所周知的结构，以避免不必要地混淆实施例的描述。

在图1中，展示机顶盒100。在机顶盒100中，已安装母板120和收发器板122。输入/输出(例如，USB)电缆180连接母板120与收发器板122。应理解，机顶盒100将包含协作以提供期望视频服务功能性的额外组件、特征、装置、硬件、DVD播放器、用以存储视频数据的硬盘驱动器、软件与处理逻辑。因此，尽管在图1中未展示，但机顶盒100还可包含但不限于：一或多个印刷电路板、电源供应器或功率调节组件、电子组件和装置、存储器元件、硬盘、一或多个处理器芯片等。此处将不详细地描述机顶盒100的这些和其它常规方面。RF发射电缆124具有允许其横跨收发器板122与母板120之间的距离的适当长度。

在图2中，展示收发器板122的细节。收发器板122包括印刷电路板126、射频屏蔽罩128和盖130。盖130可包含若干孔138以准许冷却空气流、***突片140和RF天线布置132，所述RF天线布置包含第一区段(例如，接地端子元件)134、第二区段(例如，天线馈电)135、第三区段(例如，2.4GHz频带天线元件)136、第四区段(例如，用于2.4/5GHz频带两者的共振元件)137和第五区段(例如，5GHz频带天线元件)139。RF发射电缆124具有两个端子——直接焊接到RF天线布置132的第二区段135的信号端子141，和直接焊接到盖130的表面131的接地端子143。

收发器板122支持机顶盒100的无线数据通信功能。收发器板122经配置以根据一或多个无线通信协议和频率而接收、发射并处理数据。在这方面，RF天线布置132可与以下无线数据通信协议中的一或多个兼容，但不限于：IEEE 802.11(任何变型)，也称为Wi-Fi；蓝牙无线协议；和IEEE 802.15，也称为ZigBee。因此，收发器板122支持具有由这些无线通信协议指定的频带内的频率的RF信号。在某些实施例中，因此，RF天线布置132可处置如由IEEE 802.11、IEEE 802.15和蓝牙规范指定的2.4GHz频带、5.0GHz频带或双频带(具有对应频道)内的信号。在这方面，设计、制造并调谐RF天线布置132来在期望频带和频道下操作。天线布置132可以是可接收这些频率中的一或多个的任何可接受天线。在图2到5中，展示一种类型的倒置F天线，而在图6A到8中，所展示天线是偶极5GHz天线。倒置F、H、倒置H、MIFA、倒置L、折叠倒置L、双L、梳形梳形等是用于这些类型的应用的众所周知样式的天线形状，且与各种无线协议配合工作的任何天线是可接受的。

收发器板122支持机顶盒100的无线数据通信功能，例如短程点对点无线通信、无线局域网通信、因特网连接性等。由收发器板122接收/发射的数据可由机顶盒100的一或多个其它组件、处理模块或装置路由、处理或以其它方式处置。

RF发射电缆124(其可在一些实施例中被实现为射频同轴电缆)具有具备两个端子——信号端子141和接地端子143——的第一端125。RF发射电缆124的第二端178可包含经配置以与收发器板122上的RF连接器177配对的兼容连接器，如图2中所展示。替代地，第一端125可以其它方式经设计以借助于焊料连接、压入配合耦合等与RF天线布置132配对。作为一个非限制性实例，RF连接器可以是微型同轴连接器，例如“Hirose U.FL”连接器，其有时还被称作ufl连接器。类似类型的连接可用以将RF发射电缆124物理且电耦合到收发器板122。

现参考图3A、3B和3C，展示形成天线布置132的过程。盖130一开始是平板。其通常呈大型平板形式，可在单次按压中从所述平板冲压若干甚至数百个天线。冲压大型平板以形成单个平板天线，如图3A中所展示。还冲压每个天线盖130以准许形成例如第一区段134、第二区段135等等等天线布置区段、若干孔138和***突片140中的每一个，如图3A中所展示。虚线145、170和171展示片稍后将在何处弯曲以形成天线结构。第一区段134可弯曲以沿着点虚线170从盖130的表面131竖直延伸，且突片140可弯曲以在与如图3B中所展示的第一区段134相对的竖直方向上沿着虚线145从盖130的表面131竖直延伸。第三区段136和第四区段137将弯曲以延伸水平，且因此沿着点虚线171与盖130的表面131平行，如图3C中所展示。第三区段136和第四区段137因此垂直于第一区段134和第二区段135。在一些实施例中，第三区段136按朝下角度朝向盖130弯曲，例如按10度角弯曲。

如最佳在图3B中所见，第二区段135与盖表面131物理分离。盖表面131与第二区段135之间的开放空间准许所述区段成为待在RF发射电缆124的信号端子141上拾取天线信号的优选位置，如图2中所说明。盖130由导电材料形成，例如但不限于不锈钢、铜、铝、其合金等。如由熟悉RF天线设计的技术人员较好地理解，主要通过调整或选择RF天线布置132的长度，即，其主纵向路径的长度，来调谐所述RF天线布置。第三区段136的更长路径引起更低的共振频率，且第五区段139的更短路径引起更高的共振频率。第一区段134竖直地延伸到选定高度以产生允许第二、第三、第四和其它区段充当天线的适当距离。当然，第二区段135可借助于例如焊料连接、压入配合耦合等任何已知连接与RF发射电缆124的第一端125接触。其它区段135、136等等充当天线，并可与以下无线数据通信协议中的一或多个兼容，但不限于：IEEE 802.11(任何变型)，也称为Wi-Fi；蓝牙无线协议；和IEEE 802.15，也称为ZigBee。

在图4中，盖130展示为具有平坦表面131、最终天线布置132、突片140和如本文所描述的其它结构。例如通过焊接到RF天线布置132且接地到盖130的表面131，RF发射电缆124是电连接式的。

在图5中，展示收发器板122组合件的分解视图。RF芯片142安装于印刷电路板126上。RF芯片142是安装于印刷电路板上的集成电路半导体芯片。此芯片142具有形成于其上的射频通信电路。芯片142中的电路属于可处理蓝牙信号、Wi-Fi、ZigBee或其它类型的RF信号的类型。射频屏蔽罩128安装于印刷电路板126上以上覆于并包覆芯片142。因为芯片142必须处理特定RF信号，所以优选的是屏蔽芯片免于其它类型的电磁波、RF干扰和其它噪声。举例来说，可由LTE蜂窝电话、USB 2.0/3.0、DDR SDRAM或其它类型的电磁辐射发射的类型的电磁波。屏蔽罩128包含表面176，所述表面在一些实施例中是固体金属片，而在其它实施例中其可具有孔129以准许热转移，但在其它实施例中其可具有大孔径。屏蔽罩128还包含从表面176折叠以垂直于表面176的翼片175，其类似于盖130上的突片140。

屏蔽罩128可通过由虚线174说明的焊膏区物理连接到印刷电路板126。焊膏区174可经布置以准许屏蔽罩128的翼片175与印刷电路板126接触并连接。

屏蔽罩128接地以阻挡来自芯片142的所有杂散无线电波信号。形成天线布置132的接地的盖130的接地连接件物理且电连接到屏蔽罩128。屏蔽罩128和盖130的两个金属片直接彼此邻接并因此形成牢固的物理和电连接件。这些金属片还连接到印刷电路板126的接地。

盖130直接上覆于射频屏蔽罩128。此布置准许芯片142、屏蔽罩128与天线布置132的组合共享共用区域并具有相同覆盖面积。在机顶盒100的前段中空间常常有限。在本文中所描述的实施例准许三个组件使用收发器板122上的同一表面区域。屏蔽罩128展示为稍大于芯片142以屏蔽芯片142的图5中未所说明的外部RF组件，但其可具有其它尺寸，其可具有大约相同的覆盖面积。屏蔽罩与天线组合的覆盖面积可介于5cm乘3cm、7cm乘4cm等的范围内。

在图5中说明上覆于盖130和屏蔽罩128的一个实施例。屏蔽罩128的翼片175包含孔172，而盖130的突片140包含凹痕173以与屏蔽罩128中的孔172啮合。可在冲压盖130之前、之后或之时将凹痕173按压到盖130中，如上文结合图3A所论述。当盖130经布置以邻接屏蔽罩128时盖130中的凹痕173与屏蔽罩128中的孔172啮合，以将盖130紧固到屏蔽罩128。

芯片142与RF天线布置132写作以支持机顶盒100的无线数据通信功能。用户可因此使用其无线遥控器、蜂窝电话、家庭计算机Wi-Fi或其它装置以与机顶盒直接通信。屏蔽罩128保护印刷电路板126上的无线芯片免于会干扰芯片的不相关频率。在一个实施例中，如图5中所展示，屏蔽罩128通过屏蔽噪声和许多其它不相关频率来允许芯片142有效率地充当天线。

在图6A和6B中，盖144展示为本公开的另一实施例。在此实施例中，盖144包含多个RF天线布置。冲压盖144以形成具有竖直双L型5G Hz偶极天线和突片区段148的RF天线布置146，如图6A中所展示。RF天线布置146从盖144的表面延伸，如图6B中所展示。RF天线布置146和突片区段148可沿着如图6B中所展示的点虚线从盖的表面竖直地弯曲。RF发射电缆150中的每一个焊接到RF天线布置146中的一个。电缆150的信号端子焊接到每个天线布置146的天线引线拾取“馈电”，且电缆150的接地编织焊接到天线布置146的接地表面元件。电缆150的另一端将RF天线布置146中的一个连接到适当的无线芯片(图6B中未展示)。中间RF天线布置146如图6B中所展示而旋转90度(正交于侧天线)，来隔离于天线之间。盖144和RF天线布置146的数个特征、功能和特性与上文参考图1到5所描述的特征、功能和特性类似或相同。出于简洁和明晰起见，在图6A到6B的内容背景下，将不在此处过多地描述此常见主题。

在图7中，收发器板160的分解视图展示为本公开的另一实施例。例如Wi-Fi芯片等多个RF芯片158和数字处理器156安装于印刷电路板154上。射频屏蔽罩152安装于印刷电路板154上和芯片158上方。此屏蔽罩152是屏蔽罩128的实施例并具有许多相同特征和特性。在一些其它实施例中，屏蔽罩152属于具有准许大的气流来冷却所述多个芯片的未说明的额外孔口的类型。盖144直接定位于射频屏蔽罩152上，使得屏蔽罩152比盖144具有略微更小的覆盖面积。数字处理器156与多个芯片158和RF天线布置146写作以支持机顶盒100的无线数据通信功能。在此实施例中，收发器板160经配置以同时运用多个天线布置146处置多个频率。收发器板160、屏蔽罩152和RF天线布置146的数个特征、功能和特性与上文参考图1到5所描述的特征、功能和特性类似或相同。出于简洁和明晰起见，在图7的内容背景下，将不在此处过多地描述此常见主题。

在图8中，收发器板160展示为本公开的另一实施例。收发器板160包括印刷电路板154、数字处理器156、射频屏蔽罩152和盖144。盖144包含突片区段148和RF天线布置146。RF发射电缆150中的每一个焊接到RF天线布置146中的一个，且盖144的表面将RF天线布置146中的一个和盖144的表面连接到RF连接器(图8中未展示)。盖144和RF天线布置146的数个特征、功能和特性与上文参考图1到5所描述的特征、功能和特性类似或相同。出于简洁和明晰起见，在图8的内容背景下，将不在此处过多地描述此常见主题。

上文所描述的不同的实施例可以组合以提供其它实施例。在与本文中的特定教示和定义一致的意义上，在本说明书中参考和/或在申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公开案、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开案，包含2016年10月21日提交的第15/331,494号美国专利申请，以全文引用的方式并入本文中。必要时，可以修改实施例的各方面，以采用各种专利、申请和公开物的***和构思，以提供又其它实施例。大体来说，在所附权利要求书中，所使用术语不应理解为将权利要求书限制于本说明书和权利要求书中所公开的具体实施例，但应理解为包含所有可能的实施例以及此类权利要求书所有权获得的等效物的全部范围。因此，权利要求书不受本公开限制。

Claims (14)

1.一种射频RF设备，其包括：

印刷电路板；

半导体芯片，其安装于所述印刷电路板上，所述半导体芯片包括射频RF通信电路；

射频屏蔽罩，其耦合到所述印刷电路板且直接上覆于所述半导体芯片以包覆所述半导体芯片；

具有表面和RF天线的盖，所述RF天线直接上覆于所述射频屏蔽罩，所述盖具有大于或等于所述射频屏蔽罩的覆盖面积的覆盖面积，其中所述盖、所述射频屏蔽罩以及所述印刷电路板之间的一或多个物理连接形成共用接地连接，所述RF天线具有第一区段和第二区段，所述第一区段耦合到所述第二区段并在横向于所述第二区段且与所述射频屏蔽罩的上表面平行的方向上从所述第二区段延伸，且所述第二区段从所述盖的所述表面向上延伸并电连接到所述共用接地连接；以及

RF发射同轴电缆，其具有物理且电连接到所述RF天线的所述第二区段的第一端，和物理且电连接到RF连接器的第二端；

其中所述第一区段包括至少两个接收部分，所述至少两个接收部分中的第一接收部分经调谐且成型以接收第一频率范围，且所述至少两个接收部分中的第二接收部分经调谐且成型以接收不同于所述第一频率范围的第二频率范围。

2.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述RF天线被冲压成平板，所述平板成形为天线形状。

3.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述第一区段与所述表面间隔开，且具有在平行于所述表面的方向上延伸的第一RF接收元件。

4.根据权利要求3所述的射频RF设备，其中所述第二区段直接从所述表面延伸，所述第一RF接收元件与所述第二区段间隔开。

5.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述RF连接器物理连接到所述印刷电路板并与所述盖和所述射频屏蔽罩间隔开，所述RF发射同轴电缆将所述RF天线的一个或多个射频接收元件电耦合到所述印刷电路板。

6.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述盖包括界定所述表面的上部部分以及从所述上部部分向下延伸的周边部分。

7.根据权利要求6所述的射频RF设备，其中所述射频屏蔽罩具有与所述盖的所述周边部分接触的***部分，以至少部分地形成所述共用接地连接。

8.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述RF天线是F天线。

9.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述RF天线是偶极天线。

10.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述RF天线的所述第一区段与所述RF天线的所述第二区段是间隔开的。

11.根据权利要求1所述的射频RF设备，其中所述盖电连接到所述印刷电路板的接地。

12.一种射频RF设备，其包括：

印刷电路板；

半导体芯片，其安装于所述印刷电路板上，所述半导体芯片包括射频RF通信电路；

直接耦合到所述印刷电路板的盖，所述盖具有上表面和RF天线，所述RF天线具有包括一或多个RF接收元件的第一区段以及从所述上表面延伸的第二区段，所述第一区段相对于所述第二区段横向延伸，且包含具有与所述盖的所述上表面相对的第一表面的第一RF接收元件、和具有横向于所述盖的所述上表面的第二表面的第二RF接收元件；其中所述第一RF接收元件经调谐且成型以接收第一频率范围，且所述第二RF接收元件经调谐且成型以接收不同于所述第一频率范围的第二频率范围；

RF发射同轴电缆，其具有物理且电连接到所述RF天线的所述第二区段的第一端，和物理且电连接到RF连接器的第二端；以及

直接耦合到所述盖的射频屏蔽罩，所述射频屏蔽罩包覆所述半导体芯片，其中所述盖、所述射频屏蔽罩以及所述印刷电路板之间的直接耦合形成共用接地连接，所述RF天线的所述第二区段电耦合到所述共用接地连接。

13.根据权利要求12所述的射频RF设备，其中所述RF天线包含设置在所述第一区段与所述第二区段之间并连接所述第一区段和所述第二区段的第四区段。

14.根据权利要求12所述的射频RF设备，其中所述RF连接器物理连接到所述印刷电路板且与所述盖和所述RF屏蔽罩间隔开，所述RF发射同轴电缆将所述一或多个RF接收元件电耦合到所述印刷电路板，以将接收到的RF信号发射到所述印刷电路板。

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