CN112086744A - 天线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线设备，所述天线设备可包括：第一贴片天线图案，按照N×1结构排列，所述第一贴片天线图案各自具有多边形形状，所述多边形形状具有相对于所述N×1结构的排列方向的倾斜侧；馈电过孔，电连接到所述第一贴片天线图案；以及引导过孔，沿着所述倾斜侧排列，其中，N是大于或等于2的自然数。

Description

天线设备
本申请要求于2019年6月12日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0069536号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种天线设备。
背景技术
移动通信的数据流量每年都在快速增长。正在进行技术开发，以支持无线网络中的实时数据流量的这种飞跃。例如，基于物联网(IoT)的数据、与增强现实(AR)、虚拟现实(VR)以及社交网络服务(SNS)结合的实况VR/AR、自主导航、同步视窗(用于使用超小型相机传输用户视角的实时图像)等的内容的应用需要支持大量数据的交换的通信(例如，第五代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
因此，已经研究了包括5G通信的毫米波(mmWave)通信，并且已经进行对天线设备进行商业化/标准化的研究以顺利地实现这种毫米波(mmWave)通信。
例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等的高频带中的RF信号在传输过程中容易被吸收，并且导致信号损耗。因此，通信的质量可能急剧劣化。因此，用于高频带中的通信的天线需要与现有技术的天线技术的技术方法不同的技术方法，并且可能需要特别的技术开发(诸如，针对单独的功率放大器等的技术开发)，以确保天线增益、将天线和射频集成电路(RFIC)集成并且确保有效全向辐射功率(EIRP)等。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种天线设备包括：第一贴片天线图案，按照N×1结构排列，所述第一贴片天线图案各自具有多边形形状，所述多边形形状具有相对于所述N×1结构的排列方向的倾斜侧；馈电过孔，电连接到所述第一贴片天线图案；以及引导过孔，沿着所述倾斜侧排列，其中，N是大于或等于2的自然数。
所述第一贴片天线图案中的每个可包括位于所述倾斜侧中的第一切口。
通过所述第一切口所形成的从所述第一贴片天线图案突出的部分可朝向所述引导过孔中的一个突出。
所述天线设备还可包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积，并且所述第二贴片天线图案各自具有第二多边形形状，所述第二多边形形状具有相对于所述排列方向的第二倾斜侧。所述第二贴片天线图案中的每个可包括位于所述第二倾斜侧中的第二切口。
所述第二切口中的每个的长度可大于所述第一切口中的每个的长度。
所述第二切口中的每个的宽度可小于所述第一切口中的每个的宽度。
所述天线设备还可包括引导图案，所述引导图案各自电连接到所述引导过孔中的对应的引导过孔，并且所述引导图案各自具有大于所述对应的引导过孔的宽度的宽度。
所述天线设备还可包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积，并且所述第二贴片天线图案各自具有第二多边形形状，所述第二多边形形状具有相对于所述排列方向的第二倾斜侧。所述引导图案可设置在与所述第一贴片天线图案的高度相同的高度处。
所述天线设备还可包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积。所述馈电过孔可被构造为直接向所述第二贴片天线图案馈电，并且间接向所述第一贴片天线图案馈电。
所述天线设备还可包括馈电图案，所述馈电图案各自电连接到所述馈电过孔中的对应的馈电过孔，并且所述馈电图案各自具有大于所述对应的馈电过孔的宽度的宽度。所述第一贴片天线图案可各自具有通孔，所述馈电图案中的对应的馈电图案设置在所述通孔中。
所述天线设备还可包括耦合贴片图案，所述耦合贴片图案在所述第二贴片天线图案上方彼此间隔开。
所述馈电过孔中的每个可电连接到所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案。所述馈电过孔可设置为从所述对应的第一贴片天线图案的中心朝向所述倾斜侧偏移。
所述天线设备还可包括第二馈电过孔，所述第二馈电过孔分别电连接到所述第一贴片天线图案中的所述对应的第一贴片天线图案。所述第二馈电过孔可设置为沿与所述馈电过孔从所述对应的第一贴片天线图案的所述中心偏移所沿的方向不同的方向从所述对应的第一贴片天线图案的所述中心偏移。
所述天线设备还可包括具有通孔的接地面，所述馈电过孔穿过所述通孔。所述引导过孔可电连接到所述接地面。
所述天线设备还可包括：介电体，在所述介电体中设置有所述第一贴片天线图案、所述馈电过孔和所述引导过孔，所述介电体具有多面体形状并且具有相对于所述倾斜侧倾斜的侧。
所述天线设备还可包括：第一电连接结构，各自电连接到所述馈电过孔中的对应的馈电过孔，并且各自具有比所述对应的馈电过孔的熔点低的熔点；以及第二电连接结构，各自电连接到所述引导过孔中的对应的引导过孔，并且各自具有比所述对应的引导过孔的熔点低的熔点。
在另一总体方面，一种天线设备包括：第一贴片天线图案，布置成行并且各自具有多边形形状，其中，所述第一贴片天线图案包括彼此相邻设置的一个第一贴片天线图案和另一个第一贴片天线图案，并且其中，所述一个第一贴片天线图案的侧和所述另一个第一贴片天线图案的与所述一个第一贴片天线图案的所述侧相对的侧彼此不平行；馈电过孔，分别电连接到所述第一贴片天线图案；以及引导过孔，沿着所述一个第一贴片天线图案的所述侧并沿着所述另一个第一贴片天线图案的所述侧排列。
所述天线设备还可包括切口，所述切口设置在所述一个第一贴片天线图案的所述侧和所述另一个第一贴片天线图案的所述侧中。
所述天线设备还可包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方。所述第二贴片天线图案可各自具有多边形形状并且各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积。
所述第二贴片天线图案可包括彼此相邻设置的一个第二贴片天线图案和另一个第二贴片天线图案。所述一个第二贴片天线图案的侧和所述另一个第二贴片天线图案的与所述一个第二贴片天线图案的所述侧相对的侧可以彼此不平行。
通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1A是根据示例的天线设备的平面图。
图1B是示出根据示例的包括第二贴片天线图案的天线设备的平面图。
图1C是示出根据示例的天线设备的第一贴片天线图案与第二贴片天线图案的布置关系的平面图。
图1D是示出根据示例的包括具有修改形式的第一贴片天线图案的天线设备的平面图。
图2A和图2B是示出根据示例的天线设备的透视图。
图3A是根据示例的天线设备的侧视图。
图3B是示出根据示例的天线设备的独立组件结构的侧视图。
图4A是示出根据示例的根据天线设备的引导过孔存在与否的回波损耗的S参数曲线图。
图4B是示出根据示例的根据天线设备的引导过孔存在与否的增益的曲线图。
图5A是示出根据示例的天线设备的接地面的平面图。
图5B是示出位于图5A的接地面的下侧上的馈线的平面图。
图5C是示出位于图5B的馈线下方的布线过孔以及第二接地面的平面图。
图5D是示出位于图5C的第二接地面下方的IC放置区域以及端射天线图案的平面图。
图6A和图6B是示出根据示例的天线设备的下部结构的侧视图。
图7是示出根据示例的天线设备的结构的侧视图。
图8是示出根据示例的电子装置中的天线设备的布置的平面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明及方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或***的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或***的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可对在此描述的操作的顺序做出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域内已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅为了说明在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或***的很多可行方式中的一些可行方式。
在此，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件于是将相对于另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位而包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式定向(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各个示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，附图中示出的形状可发生改变。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造也是可行的。
在以下描述中讨论的示例提供一种天线设备，该天线设备能够改善天线性能(例如，增益、带宽、方向性等)并且/或者具有有利于小型化的结构。
图1A是根据示例的天线设备1的平面图。图2A和图2B是示出根据示例的天线设备的天线单元100e的透视图。
参照图1A，天线设备1可包括第一天线单元100a和第二天线单元100b。例如，天线设备1可具有图2A和图2B中示出的天线单元按照N×1结构排列的结构。在这种情况下，N是大于或等于2的自然数。
参照图1A、图2A和图2B，天线设备1包括第一贴片天线图案111a、111b和111e、馈电过孔121e和122e以及多个引导过孔130a、130b和130e，并且还可包括接地面201a和介电体150a、150b。
馈电过孔121e分别电连接到第一贴片天线图案111a、111b和111e中的对应的第一贴片天线图案111a、111b和111e，并且可用作射频(RF)信号的电路径。
例如，馈电过孔121e可包括馈电图案119a、119b和119e，并且可通过馈电图案119a、119b和119e将电力间接馈送到第一贴片天线图案111a、111b和111e，而不接触第一贴片天线图案111a、111b和111e。另外，馈电图案119a、119b和119e的宽度可大于馈电过孔121e的位于馈电图案119a、119b和119e与接地面201a之间的部分的宽度。
例如，馈电过孔121e可设置为穿过接地面201a的通孔TH1。
通过馈电过孔121e传输的RF信号可从第一贴片天线图案111a、111b和111e在竖直方向上(例如，在Z方向上)远程地发送和接收。
接地面201a可相对于第一贴片天线图案111a、111b和111e用作电磁反射器。因此，多个第一贴片天线图案111a、111b和111e的RF信号的远程发送/接收方向可进一步集中在第一贴片天线图案111a、111b和111e的上侧上。
RF信号可在发送时从集成电路(IC)发送到第一贴片天线图案111a、111b和111e，并且可在接收时从第一贴片天线图案111a、111b和111e发送到IC。
当表面电流流到第一贴片天线图案111a、111b和111e的上表面时，第一贴片天线图案111a、111b和111e可在竖直方向上(例如，在Z方向上)形成辐射图案。
流过第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流的方向和/或大小由第一贴片天线图案111a、111b和111e中的每个的阻抗(例如，电容和/或电感)来确定。
在第一贴片天线图案111a、111b和111e的多边形(例如，由第一贴片天线图案111a、111b和111e形成的多边形结构)的侧的电磁边界条件下，表面电流可根据多边形的中心处的电磁边界条件而从第一贴片天线图案111a、111b和111e的多边形的一侧向其另一侧流动。
例如，当RF信号的远程发送/接收方向是竖直方向(例如，Z方向)时，第一贴片天线图案111a、111b和111e的电场在与表面电流的方向相同的方向上(例如，在X方向或Y方向上)形成同时处于水平方向上，并且第一贴片天线图案111a、111b和111e的磁场可在与表面电流的方向垂直的方向上(例如，在Y方向或X方向上)形成同时处于水平方向上。
随着第一贴片天线图案111a、111b和111e的数量增加，第一贴片天线图案111a、111b和111e的增益可增大。然而，如果第一贴片天线图案111a、111b和111e的多边形的一侧面对与其相邻的第一贴片天线图案，则第一贴片天线图案111a、111b和111e的电场和磁场导致与相邻的第一贴片天线图案的电磁干扰。电磁干扰可使第一贴片天线图案111a、111b和111e的增益和/或方向性劣化。
因此，第一贴片天线图案111a、111b和111e按照N×1结构排列，并且第一贴片天线图案111a、111b和111e中的每个具有多边形形状，该多边形形状具有被构造为相对于排列方向(例如，Y方向)倾斜地延伸的倾斜侧。
因此，第一贴片天线图案111a、111b和111e中的每个的多边形的一侧可不指向与其相邻的第一贴片天线图案。例如，第一贴片天线图案111a、111b或111e的多边形的一侧和相邻的第一贴片天线图案111a、111b或111e的多边形的相对侧可不彼此平行。因此，可减少第一贴片天线图案111a、111b和111e的电场和磁场导致与相邻的第一贴片天线图案的电磁干扰的现象，并且可改善第一贴片天线图案111a、111b和111e的增益和/或方向性。
引导过孔130a、130b和130e沿着多个第一贴片天线图案111a、111b和111e的倾斜侧排列。
因此，引导过孔130a、130b和130e可电磁耦合到第一贴片天线图案111a、111b和111e的倾斜侧，并且可使第一贴片天线图案111a、111b和111e的带宽变宽。
流过第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流的方向和/或大小可受到根据引导过孔130a、130b和130e的电磁耦合所形成的阻抗以及第一贴片天线图案111a、111b和111e中的每个的阻抗(例如，电容和/或电感)影响。
因此，引导过孔130a、130b和130e的电磁耦合可引导第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流更集中地流向倾斜侧。
因此，可进一步减小第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流中的流向相邻的第一贴片天线图案的能量的比率。因此，可更有效地减少第一贴片天线图案111a、111b和111e的电场和磁场导致与相邻的第一贴片天线图案的电磁干扰的现象。另外，可进一步改善第一贴片天线图案111a、111b和111e的增益和/或方向性。
第一贴片天线图案111a、111b和111e可分别具有位于其倾斜侧中的第一切口S1a和S1b。第一切口S1a和S1b可影响第一贴片天线图案111a、111b和111e中的每个的多边形的倾斜侧的电磁边界条件和阻抗，因此可引导第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流更集中地流向倾斜侧。
在第一贴片天线图案111a、111b和111e中与第一切口S1a和S1b相邻地突出的部分可朝向引导过孔130a、130b和130e中的一个突出。突出部分可用作用于引导过孔130a、130b和130e的电磁耦合的中继点。因此，第一贴片天线图案111a、111b和111e的表面电流可更集中地流向倾斜侧。
第一切口S1a和S1b可各自具有第一长度L1和第一宽度W1。
图1B是根据示例的包括第二贴片天线图案的天线设备1-1的平面图。
参照图1B、图2A和图2B，天线设备1-1包括第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e，并且还可包括设置在第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e上方并且彼此间隔开的第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e。
第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可各自具有比第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e中的对应的一个的面积小的面积，因此第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可各自具有比第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e中的对应的一个的谐振频率高的谐振频率。
例如，天线设备1-1可通过第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e远程地发送和接收相对低频率(例如，28GHz)的第一RF信号，并且可通过第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e远程地发送和接收相对高频率(例如，39GHz)的第二RF信号。
多个第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可以按照N×1结构排列，并且可各自具有相对于排列方向(例如，Y方向)的倾斜侧。例如，第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d或112e的多边形的一侧和相邻的第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d或112e的多边形的相对侧可不彼此平行。
结果，第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e中的每个的多边形的一侧可不面对与其相邻的第二贴片天线图案，因此，可减少第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e的电场和磁场导致与相邻的第二贴片天线图案的电磁干扰的现象。此外，可改善第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e的增益和/或方向性。
第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可通过馈电过孔121e和122e直接被馈送电力。
例如，馈电过孔121e和122e将电力间接馈送到第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e，并且将电力直接馈送到第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e，以用作用于不同频率的第一RF信号和第二RF信号两者的电路径。
例如，馈电过孔121e和122e包括第二馈电图案118e，从而减小第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e的辐射图案与第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e的辐射图案之间的电磁干扰。
第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可各自具有第二切口S2a、S2b、S2c和S2d。
第二切口S2a、S2b、S2c和S2d中的每个的第二长度L2大于第一切口S1a和S1b中的每个的第一长度L1。
第二切口S2a、S2b、S2c和S2d中的每个的第二宽度W2可小于第一切口S1a和S1b中的每个的第一宽度W1。
因此，第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e可具有相对更适合于直接馈电的结构，并且第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e可具有相对更适合于间接馈电的结构。因此，天线设备1-1可改善不同频率的第一RF信号和第二RF信号的总增益。
由于第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e的尺寸可小于第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e的尺寸，因此可进一步减小第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e与第二贴片天线图案112a、112b、112c、112d和112e之间的电磁干扰。
图1C是示出根据示例的天线设备1-2的第一贴片天线图案与第二贴片天线图案112a'、112b'、112c'和112d'的布置关系的平面图。
参照图1C，第二贴片天线图案112a'、112b'、112c'和112d'可设置为具有相对于第一贴片天线图案111a、111b、111c和111d旋转45度的形式。例如，第二贴片天线图案112a'、112b'、112c'和112d'的多边形的一侧与第一贴片天线图案111a、111b、111c和111d的多边形的一侧成45度。
例如，第二贴片天线图案112a'、112b'、112c'和112d'的多边形的一些侧可相对于排列方向(例如，Y方向)平行地设置。
图1D是示出根据示例的包括具有修改形式的第一贴片天线图案111a'、111b'、111c'和111d'的天线设备1-3的平面图。
参照图1D，第一贴片天线图案111a'、111b'、111c'和111d'的一些侧中的部分可相对于多个第一贴片天线图案111a'、111b'、111c'和111d'的排列方向(例如，Y方向)平行地设置。
例如，第一贴片天线图案111a'、111b'、111c'和111d'的所有侧可不都相对于排列方向(例如，Y方向)倾斜。也就是说，第一贴片天线图案111a'、111b'、111c'和111d'的仅一些侧可相对于排列方向倾斜。
参照图2A和图2B，根据示例的天线设备1-4还可包括耦合贴片图案115e，耦合贴片图案115e排列在第一贴片天线图案111e和第二贴片天线图案112e上方并且彼此间隔开。
耦合贴片图案115e可电磁耦合到第二贴片天线图案112e，以向第二贴片天线图案112e提供额外的阻抗，使得第二贴片天线图案112e的带宽可变宽。
第一贴片天线图案111e的带宽可通过引导过孔130e的耦合而变宽。
图3A是根据示例的天线设备1-4的侧视图。
参照图2B和图3A，多个引导过孔130e可各自包括引导过孔芯131e和引导图案132e。
引导过孔芯131e可连接到接地面201a。
引导图案132e的宽度大于引导过孔芯131e的宽度，并且可位于与第一贴片天线图案111a(图1B)和111e基本相同的高度处。结果，引导过孔130e可引导第一贴片天线图案111a和111e的表面电流更集中地流到第一贴片天线图案111a和111e的倾斜侧。
另外，根据示例的天线设备还可包括与馈电过孔121e平行地设置的第二馈电过孔122e。
例如，馈电过孔121e电连接到第一贴片天线图案111a(图1B)、111e和第二贴片天线图案112a(图1B)、112e，并且可被定位为从第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e的中心沿第一方向偏移，例如，朝向倾斜侧偏移，并且第二馈电过孔122e可电连接到第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e，并且可被定位为从第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e的中心沿第二方向偏移。第一方向和第二方向可不同。
因此，通过馈电过孔121e传输的与水平极化(H-pol.)的RF信号对应的第一表面电流和通过第二馈电过孔122e传输的与竖直极化(V-Pol.)的RF信号对应的第二表面电流可与第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e正交。
因此，与H-pol.的RF信号对应的电场可以和与V-pol.的RF信号对应的电场正交，并且与H-pol.的RF信号对应的磁场可以和与V-pol.的RF信号对应的磁场正交，并且H-pol.的RF信号和V-pol.的RF信号可形成极化波。
天线设备1-4可按照这样的方式构造：与H-pol.的RF信号对应的第一表面电流的方向和与V-pol.的RF信号对应的第二表面电流的方向都相对于第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e的排列方向倾斜。
因此，可减少第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e的电场和磁场导致与相邻的第一贴片天线图案和第二贴片天线图案的电磁干扰的现象，可改善多个第一贴片天线图案111a、111e和第二贴片天线图案112a、112e的增益和/或方向性。
图3B是示出根据示例的天线设备1-6的独立组件结构的侧视图。
参照图3B，除了天线设备1-6可进一步包括第一电连接结构141a和第二电连接结构142a之外，天线设备1-6可类似于图3A的天线设备1-4。
第一电连接结构141a可分别电连接到馈电过孔121e和第二馈电过孔122e，并且可具有比与其对应的馈电过孔121e和第二馈电过孔122e的熔点低的熔点。
第二电连接结构142a可分别电连接到引导过孔130e，并且可具有比与其对应的引导过孔130e的熔点低的熔点。
例如，第一电连接结构141a和第二电连接结构142a可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
天线设备1-6可被设计为电连接到连接构件(例如，基板、印刷电路板(PCB)等)的上表面的独立组件。
天线设备1-6还可包括介电体150b，在介电体150b中设置有第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e、馈电过孔121e和引导过孔130e，并且介电体150b具有包括相对于多个第一贴片天线图案111a、111b、111c、111d和111e的倾斜侧的倾斜侧的多面体的形式。
第一垫151a和第二垫152a可设置在介电体150b的下表面上。第一垫151a可将第一电连接结构141a电连接到馈电过孔121e和第二馈电过孔122e，并且第二垫152a可将第二电连接结构142a和引导过孔130e彼此电连接。
图4A是示出根据示例的根据天线设备的引导过孔(例如，引导过孔130e)存在与否的回波损耗的S参数曲线图。图4B是示出根据示例的根据天线设备的引导过孔(例如，引导过孔130e)存在与否的增益的曲线图。
参照图4A和图4B，虚线曲线示出了不包括引导过孔的天线设备的回波损耗和增益，并且实线曲线示出了包括引导过孔的天线设备的回波损耗和增益。
带宽可被定义为在第一点和第二点之间的频率范围，在第一点和第二点处S参数的值为-10dB。
如图4A和图4B中所示，与不包括引导过孔的天线设备相比，包括引导过孔的天线设备对于第一RF信号的28GHz的频率和第二RF信号的39GHz的频率两者都可具有相对较宽的带宽，并且可进一步增大对应于28GHz(其是第一RF信号的频率)的增益。
图5A是示出根据示例的天线设备的接地面201a的平面图。图5B是示出位于图5A的接地面201a的下侧上的馈线221a的平面图。图5C是示出位于图5B的馈线221a下方的布线过孔231a和232a以及第二接地面203a的平面图。图5D是示出位于图5C的第二接地面203a下方的IC放置区域以及端射天线图案210a的平面图。
参照图5A，接地面201a可具有馈电过孔120a穿过其的通孔，并且可在贴片天线图案与馈线之间进行电磁屏蔽。屏蔽过孔185a可例如在Z方向上朝向下侧延伸。
参照图5B，布线接地面202a可分别围绕端射天线馈线220a的至少一部分和馈线221a。端射天线馈线220a可电连接到第二布线过孔232a，并且馈线221a可电连接到第一布线过孔231a。布线接地面202a可在端射天线馈线220a和馈线221a之间进行电磁屏蔽。端射天线馈线220a的一端可连接到第二馈电过孔211a。
参照图5C，第二接地面203a可具有第一布线过孔231a和第二布线过孔232a分别穿过其的通孔，并且可具有耦合接地图案235a。第二接地面203a可在馈线和IC之间进行电磁屏蔽。
参照图5D，IC接地面204a可包括第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过其的通孔。IC 310a可设置在IC接地面204a下方，并且可电连接到第一布线过孔231a和第二布线过孔232a。端射天线图案210a和导向件图案215a可设置在与IC接地面204a基本相同的高度处。
IC接地面204a可向IC 310a和/或无源组件提供用在IC 310a和/或无源组件的电路中的地。根据设计，IC接地面204a可提供用于IC 310a和/或无源组件的电力和信号传输路径。因此，IC接地面204a可电连接到IC和/或无源组件。
另一方面，布线接地面202a、第二接地面203a和IC接地面204a的形状和竖直方向上的位置关系可根据设计而变化。
图6A和图6B是示出根据示例的天线设备的下部结构的侧视图。
参照图6A，天线设备可包括连接构件200、IC 310、粘合剂构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和芯构件410中的至少一部分。
连接构件200可具有其中层叠有上述的接地面、布线接地面、第二接地面、IC接地面和绝缘层的结构。
IC 310与上面描述的IC相同，并且可设置在连接构件200的下方。IC 310可电连接到连接构件200的布线以发送或接收RF信号，并且可电连接到连接构件200的接地面以接地。例如，IC 310可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和功率产生中的至少一部分以产生转换后的信号。
粘合剂构件320可将IC 310与连接构件200彼此结合。
电连接结构330可将IC 310与连接构件200彼此电连接，并且电连接结构330可具有比连接构件200的布线和接地面的熔点低的熔点，因此可利用应用低熔点的工艺将IC310与连接构件200彼此电连接。
包封剂340可密封IC 310的至少一部分，并且可改善IC 310的热辐射性能和冲击保护性能。例如，包封剂340可通过感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、环氧模塑料(EMC)等实现。
无源组件350可设置在连接构件200的下表面上并且可通过电连接结构330电连接到连接构件200的布线和/或接地面。例如，无源组件350可包括诸如多层陶瓷电容器(MLCC)的电容器、电感器或片式电阻器中的至少一部分。
芯构件410可设置在连接构件200的下侧上，并且可电连接到连接构件200以从外部接收中频(IF)信号或基带信号并将信号发送到IC 310或者从IC 310接收IF信号或基带信号并将信号发送到外部。在该示例中，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz或60GHz)大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，通过可被包括在连接构件200的IC接地面中的布线，芯构件410可将IF信号或基带信号发送到IC 310或者可从IC 310接收信号。由于连接构件200的第二接地面设置在IC接地面和布线之间，因此IF信号或基带信号以及RF信号可在天线设备中被电隔离。
参照图6B，天线设备可包括屏蔽构件360、连接器420和端射片式天线430中的至少一部分。
屏蔽构件360可设置在连接构件200的下方以与连接构件200一起限制IC 310。例如，屏蔽构件360可被设置为将IC 310和无源组件350一同覆盖(例如，共形地屏蔽)。可选地，屏蔽构件360可被设置为分别覆盖(例如，分成隔间地屏蔽)IC 310和无源组件350。例如，屏蔽构件360可具有其中一个表面敞开的六面体的形式，并且可具有通过与连接构件200结合而具有六面体形状的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电性的材料(诸如，铜)形成，以具有相对短的集肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地面。因此，屏蔽构件360可减小会影响IC 310和无源组件350的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆)或柔性PCB的连接结构，并且可电连接到连接构件200的IC接地面。连接器420可执行与上面描述的芯构件410的作用类似的作用。例如，连接器420可从电缆接收IF信号、基带信号和/或电力，或者可将IF信号和/或基带信号提供到电缆。
端射片式天线430可通过辅助天线设备而发送或接收RF信号。例如，端射片式天线430可包括：介电块，具有比绝缘层的介电常数大的介电常数；以及电极，设置在介电块的两个表面上。电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，并且电极中的另一个可电连接到连接构件200的接地面。
图7是示出根据示例的天线设备的结构的侧视图。
参照图7，天线设备可具有其中端射天线100f、贴片天线图案1110f、IC310f和无源组件350f与连接构件500f集成在一起的结构。
可按照与上述天线设备以及上述贴片天线图案相同的方式设计端射天线100f和贴片天线图案1110f。端射天线100f和贴片天线图案1110f可从IC 310f接收RF信号以发送信号，或者可将接收到的RF信号发送到IC 310f。
连接构件500f可具有其中层叠有至少一个导电层510f和至少一个绝缘层520f的结构(例如，印刷电路板的结构)。导电层510f可具有如上所述的接地面和馈线。
另外，天线设备可进一步包括柔性连接构件550f。柔性连接构件550f可包括在竖直方向(例如，Z方向)上与连接构件500f重叠的第一柔性区域570f和在竖直方向上不与连接构件500f重叠的第二柔性区域580f。
第二柔性区域580f可在竖直方向(例如，Z方向)上柔性弯曲。因此，第二柔性区域580f可柔性地连接到组板和/或相邻的天线设备的连接器。
柔性连接构件550f可包括信号线560f。可经由信号线560f将中频(IF)信号和/或基带信号发送到IC 310f或者组板和/或相邻的天线设备的连接器。
图8是示出根据示例的电子装置700i中的天线设备的布置的平面图。
参照图8，包括天线单元100i的天线设备可在电子装置700i的组板600i上邻近于电子装置700i的侧边缘设置。
电子装置700i可以是智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络***、计算机、监视器、平板PC、膝上型计算机、上网本、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于这些示例。
还可在组板600i上设置通信模块610i和基带电路620i。天线设备可通过同轴电缆630i电连接到通信模块610i和/或基带电路620i。
通信模块610i可包括下列项中的至少一部分以执行数字信号处理：存储器芯片，诸如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM))、闪存等；应用处理器芯片，诸如中央处理器(例如，中央处理单元(CPU))、图形处理器(例如，图形处理单元(GPU))、数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等；以及逻辑芯片，诸如，模数转换器(ADC)、专用集成电路(ASIC)等。
基带电路620i可执行模数转换、针对模拟信号的放大、滤波和频率转换，以产生基础信号。从基带电路620i输入/输出的基础信号可经由电缆传输到天线设备。
例如，基础信号可通过电连接结构、芯过孔和布线传输到IC。IC可将基础信号转换为毫米波(mmWave)频带中的RF信号。
在示例中公开的贴片天线图案、耦合贴片图案、馈电过孔、引导过孔、馈电图案、引导图案、接地面和电连接结构可包括金属材料(例如，导电材料(诸如，铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金))，并且可根据镀覆方法(诸如，化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成、加成、半加成工艺(SAP)和改进的半加成工艺(MSAP)等)形成。然而，贴片天线图案、耦合贴片图案、馈电过孔、引导过孔、馈电图案、引导图案、接地面和电连接结构不限于前述材料和制造方法。
根据示例的绝缘层和介电层还可通过下列项来实现：FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、或者通过将这些树脂与无机填料一起浸在芯材料(诸如，玻璃纤维、玻璃布、玻璃织物等)中形成的树脂(例如，半固化片材料、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、感光介电(PID)树脂、覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷系列的绝缘材料等)。绝缘层和介电层可填充天线设备的其中未设置贴片天线图案、耦合贴片图案、馈电过孔、引导过孔、馈电图案、引导图案、接地面和电连接结构的至少一部分。
根据示例的RF信号可在诸如以下协议的各种通信协议下使用：Wi-Fi(IEEE802.11族等)、WiMAX(IEEE 802.16族等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPS、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、第3代(3G)、4G、5G以及在上述协议之后指定的各种无线和有线协议。然而，RF信号不限于在前述通信协议下使用。
如以上所阐述的，根据示例的天线设备可改善天线性能(例如，增益、带宽、方向性等)，并且/或者可具有有利于小型化的结构。
执行本申请中描述的操作的图8中的通信模块610i通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作。可用于在适当情况下执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例包括控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器和被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，执行本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或更多个通过计算硬件实现，例如，通过一个或更多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可通过一个或更多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以限定的方式响应和执行指令以实现期望的结果的任意其他装置或装置的组合)实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作***(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或者多种类型的处理元件，或者可包括这两者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器实现。一个或更多个硬件组件可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器实现，并且一个或更多个其他硬件组件可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器实现。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理配置中的任意一种或更多种，不同的处理配置的示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理、单指令多数据(SIMD)多重处理、多指令单数据(MISD)多重处理和多指令多数据(MIMD)多重处理。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以用于单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器产生的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。可基于公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法的附图中所示的框图和流程图以及说明书中的对应描述使用任意编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构并且将指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任意其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机***上，使得通过一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的***、架构、装置或者电路中的组件和/或通过其他组件或者它们的等同物替换或者补充描述的***、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种天线设备，所述天线设备包括：
第一贴片天线图案，按照N×1结构排列，所述第一贴片天线图案各自具有多边形形状，所述多边形形状具有相对于所述N×1结构的排列方向的倾斜侧；
馈电过孔，电连接到所述第一贴片天线图案；以及
引导过孔，沿着所述倾斜侧排列，其中，N是大于或等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第一贴片天线图案中的每个包括位于所述倾斜侧中的第一切口。
3.根据权利要求2所述的天线设备，其中，通过所述第一切口所形成的从所述第一贴片天线图案突出的部分朝向所述引导过孔中的一个突出。
4.根据权利要求2所述的天线设备，所述天线设备还包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积，并且所述第二贴片天线图案各自具有第二多边形形状，所述第二多边形形状具有相对于所述排列方向的第二倾斜侧，
其中，所述第二贴片天线图案中的每个包括位于所述第二倾斜侧中的第二切口。
5.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述第二切口中的每个的长度大于所述第一切口中的每个的长度。
6.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述第二切口中的每个的宽度小于所述第一切口中的每个的宽度。
7.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括引导图案，所述引导图案各自电连接到所述引导过孔中的对应的引导过孔，并且所述引导图案各自具有大于所述对应的引导过孔的宽度的宽度。
8.根据权利要求7所述的天线设备，所述天线设备还包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积，并且所述第二贴片天线图案各自具有第二多边形形状，所述第二多边形形状具有相对于所述排列方向的第二倾斜侧，
其中，所述引导图案设置在与所述第一贴片天线图案的高度相同的高度处。
9.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积，
其中，所述馈电过孔被构造为直接向所述第二贴片天线图案馈电，并且间接向所述第一贴片天线图案馈电。
10.根据权利要求9所述的天线设备，所述天线设备还包括馈电图案，所述馈电图案各自电连接到所述馈电过孔中的对应的馈电过孔，并且所述馈电图案各自具有大于所述对应的馈电过孔的宽度的宽度，
其中，所述第一贴片天线图案各自具有通孔，所述馈电图案中的对应的馈电图案设置在所述通孔中。
11.根据权利要求9所述的天线设备，所述天线设备还包括耦合贴片图案，所述耦合贴片图案在所述第二贴片天线图案上方彼此间隔开。
12.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述馈电过孔中的每个电连接到所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案，并且所述馈电过孔设置为从所述对应的第一贴片天线图案的中心朝向所述倾斜侧偏移。
13.根据权利要求12所述的天线设备，所述天线设备还包括第二馈电过孔，所述第二馈电过孔分别电连接到所述第一贴片天线图案中的所述对应的第一贴片天线图案，
其中，所述第二馈电过孔设置为沿与所述馈电过孔从所述对应的第一贴片天线图案的所述中心偏移所沿的方向不同的方向从所述对应的第一贴片天线图案的所述中心偏移。
14.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括具有通孔的接地面，所述馈电过孔穿过所述通孔，
其中，所述引导过孔电连接到所述接地面。
15.根据权利要求1所述的天线设备，所述天线设备还包括：介电体，在所述介电体中设置有所述第一贴片天线图案、所述馈电过孔和所述引导过孔，所述介电体具有多面体形状并且包括相对于所述倾斜侧倾斜的侧。
16.根据权利要求15所述的天线设备，所述天线设备还包括：
第一电连接结构，各自电连接到所述馈电过孔中的对应的馈电过孔，并且各自具有比所述对应的馈电过孔的熔点低的熔点；以及
第二电连接结构，各自电连接到所述引导过孔中的对应的引导过孔，并且各自具有比所述对应的引导过孔的熔点低的熔点。
17.一种天线设备，所述天线设备包括：
第一贴片天线图案，布置成行并且各自具有多边形形状，其中，所述第一贴片天线图案包括彼此相邻设置的一个第一贴片天线图案和另一个第一贴片天线图案，并且其中，所述一个第一贴片天线图案的侧和所述另一个第一贴片天线图案的与所述一个第一贴片天线图案的所述侧相对的侧彼此不平行；
馈电过孔，分别电连接到所述第一贴片天线图案；以及
引导过孔，沿着所述一个第一贴片天线图案的所述侧并沿着所述另一个第一贴片天线图案的所述侧排列。
18.根据权利要求17所述的天线设备，所述天线设备还包括切口，所述切口设置在所述一个第一贴片天线图案的所述侧和所述另一个第一贴片天线图案的所述侧中。
19.根据权利要求17所述的天线设备，所述天线设备还包括第二贴片天线图案，所述第二贴片天线图案彼此间隔开并且设置在所述第一贴片天线图案上方，所述第二贴片天线图案各自具有多边形形状并且各自具有小于所述第一贴片天线图案中的对应的第一贴片天线图案的面积的面积。
20.根据权利要求19所述的天线设备，其中，所述第二贴片天线图案包括彼此相邻设置的一个第二贴片天线图案和另一个第二贴片天线图案，并且其中，所述一个第二贴片天线图案的侧和所述另一个第二贴片天线图案的与所述一个第二贴片天线图案的所述侧相对的侧彼此不平行。
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