CN117501542A - 移相器和包括该移相器的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在宽带中具有低损耗的移相器和包括该移相器的无线通信装置。根据一个实施方式的无线通信装置包括：无线通信模块；第一天线；用于允许在无线通信模块与第一天线之间传输信号的第一传输线；以及串联布置在第一传输线上的相移元件，其中相移元件在竖直方向上堆叠并且可以包括彼此并联电连接的多个谐振单元元件。

Description

移相器和包括该移相器的无线通信装置

技术领域

本公开内容涉及在宽带中具有低损耗的移相器和包括该移相器的无线通信装置。

背景技术

根据近来显示装置日益大型化和超薄化的趋势，显示装置主要在壁挂状态下使用，并且通常配有诸如Wi-Fi或蓝牙(BT)模块的无线通信模块，以便于与提供源内容的外部装置诸如移动装置进行无线连接。

然而，这样的无线通信模块通常安装在显示面板的后侧，并且因此当在壁挂状态下使用大型显示装置时，无线电波难以从墙与显示面板之间的区域传播至显示面板前面的区域。因此，即使当与其建立无线通信的外部装置位于相对靠近显示装置的无线通信模块时，也难以实现优异的通信质量。

作为对此的对策，移相器安装在无线通信模块与天线之间的传输路径上，以便改变无线信号的传播方向(即，辐射模式)。当然，除了改变传播方向的目的之外，移相器还可以在偶极天线的一个天线与其另一个天线之间产生180度的相位差，从而以最大效率实现天线增益。

然而，在为了使装置小型化而将端长为最小谐振波长的1/2或1/4的天线应用于大多数装置的当前情况下，难以通过相位控制来实现具有最大效率的天线增益。

发明内容

[技术问题]

本公开内容是为了解决相关技术的上述问题而做出的，并且提供了一种在宽带中具有优异相移性能的移相器和包括该移相器的无线通信装置。

本公开内容的目的不限于以上提及的目的，并且本领域技术人员将根据以下描述清楚地理解本文中未提及的其他目的。

[技术解决方案]

根据实施方式的无线通信装置可以包括：无线通信模块，第一天线，被配置成在无线通信模块与第一天线之间传输信号的第一传输线，以及设置在第一传输线上的相移元件，其中，该相移元件可以包括：第一端口单元，所述第一端口单元设置在第一方向上相移元件的一侧上，所述第一端口单元包括在竖直方向上彼此间隔地堆叠的多个第一端口；第二端口单元，所述第二端口单元设置在第一方向上相移元件的另一侧上，所述第二端口单元包括在竖直方向上彼此间隔地堆叠的多个第二端口；以及在第一方向上延伸的多条导电线，多条导电线中的每条导电线被配置成将多个第一端口和多个第二端口当中的在第一方向上彼此面对的对应的一对端口导电互连。

在示例中，多个第一端口可以在竖直方向上至少部分地彼此交叠，并且多个第二端口可以在竖直方向上至少部分地彼此交叠。

在示例中，多个第一端口和多个第二端口中的每一个可以在与第一方向相交的第二方向上延伸。

在示例中，多条导电线中的至少一些导电线可以在竖直方向上彼此交叠。

在示例中，多条导电线可以在竖直方向上彼此不交叠。

在示例中，多条导电线中的至少一些导电线可以包括被设置为彼此平行并且在与第一方向相交的第二方向上彼此间隔开的多条导电线。

在示例中，多个第一端口可以通过在竖直方向上延伸的第一通孔彼此导电连接，并且多个第二端口可以通过在竖直方向上延伸的第二通孔彼此导电连接。

在示例中，第一通孔和第二通孔中的每一个可以包括具有半圆形平面形状的半通孔。

在示例中，多个第一端口和多个第二端口中的每一个在第二方向上的宽度可以大于其在第一方向上的宽度，并且多条导电线中的每条导电线在第一方向上的长度可以大于其在第二方向上的宽度。

在示例中，相移元件还可以包括屏障单元，该屏障单元包括在第一方向上彼此间隔开的多个第三通孔，并且多个第三通孔中的每一个可以在第二方向上与多条导电线间隔开。

在示例中，无线通信装置还可以包括第二天线和第二传输线，该第二传输线被配置成在无线通信模块与第二天线之间传输信号。多条导电线可以在第二方向上面对第二传输线，其中屏障单元***在多条导电线与第二传输线之间。

[有利效果]

根据本公开内容的移相器和包括该移相器的无线通信装置具有以下效果。

首先，可以实现具有图案堆叠结构的芯片型形状的小型化。

其次，可以通过堆叠层和层中通道的数量的多样化来控制相位变化和阻抗匹配。

第三，可以通过单个元件实现低通滤波器的功能。

通过本公开内容实现的效果不限于以上提及的效果，并且本领域技术人员将根据以下描述清楚地理解本文中未提及的其他效果。

附图说明

附图被包括以提供对本公开内容的进一步理解，并与详细描述一起说明本公开内容的实施方式。然而，本公开内容的技术特征不限于特定的附图，并且附图中所示的特征可以被组合以构造新的实施方式。

图1示出了根据实施方式的无线通信装置的配置的示例。

图2是示出根据实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

图3是示出根据另一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

图4是示出根据又一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

图5是示出根据又一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

图6示出了应用了图5中示出的移相器的无线通信装置的实施方式。

图7是用于说明根据实施方式的移相器的耦合特性的图。

图8是用于说明根据实施方式的移相器的每个频带的特性的图。

图9是用于说明根据实施方式的移相器的相位控制性能特性的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述应用本公开内容的实施方式的装置和各种方法。本文中用于描述配置部件的后缀“模块”和“单元”仅考虑到便于创建本说明书而被分配或使用，并且这两个后缀本身彼此没有任何区别的含义或作用。

在实施方式的以下描述中，应当理解，当每个元件被称为形成在另一元件“上”或“下方”和“前面”或“后面”时，它可以直接在另一元件“上”或“下方”和“前面”或“后面”，或者可以间接地形成，在它们之间具有一个或更多个中间元件。

另外，本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语来描述本实施方式的部件。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件，并且相应元件的本质、顺序或序列不受这些术语的限制。应当注意的是，如果在说明书中描述一个部件“连接至”、“耦接至”或“接合至”另一部件，则前者可以直接“连接至”、“耦接至”或“接合至”后者，或者可以经由另一部件间接“连接至”、“耦接至”或“接合至”后者。

另外，除非另有提及，否则本文中描述的术语“包括”、“包含”或“具有”应当被解释为不排除其他元件，而是还包括这样的其他元件，因为对应的元件可能是固有的。除非另有限定，否则本文中使用的包括技术术语或科学术语的所有术语具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。术语，诸如在通用词典中定义的术语，应被解释为具有与相关技术上下文中的术语相同的含义，并且除非在说明书中清楚地限定，否则不应被解释为具有理想或过于正式的含义。

在参照附图详细描述根据本公开内容的实施方式的移相器之前，下面将参照图1首先描述可应用根据实施方式的移相器的无线通信装置的配置。

图1示出了根据实施方式的无线通信装置的配置的示例。

参照图1，根据实施方式的无线通信装置可以包括无线通信模块200、第一天线310、第二天线320、设置在第一天线310与无线通信模块200之间的第一传输线410、设置在第二天线320与无线通信模块200之间的第二传输线420以及串联连接至第一传输线410的移相器100。

无线通信模块200可以支持一个或更多个无线通信协议。在此，无线通信协议可以包括4G/5G、蓝牙(BT)或Wi-Fi中的至少一个，但这仅是说明性的，并且本公开内容不一定限于此。

第一天线310和第二天线320可以构成偶极天线。然而，本公开内容不一定限于此。例如，第一天线310和第二天线320可以构成多输入多输出(MIMO)天线。

同时，第一天线310和第二天线320可以分别经由天线端子510和520连接至第一传输线410和第二传输线420。然而，根据实施方式(例如，具有与传输线一体形成的图案的平面天线等)，可以省略天线端子510和520。

移相器100可以被称为相移元件。当从无线通信模块200同时输出至第一传输线410和第二传输线420的信号到达第一天线310和第二天线320时，移相器可以将两个信号之间的相位差控制为目标值。例如，当第一天线310和第二天线320构成偶极天线时，目标值可以被设置为180度。当然，该目标值是说明性的，并且出于波束控制的目的，可以将其设置为不同于180度的值。另一方面，在接收信号的情况下，当由第一天线310和第二天线320同时接收的信号经由第一传输线410和第二传输线420到达无线通信模块200时，从各个传输线输入的信号之间的相位差也可以被移相器100设置为目标值。

在下文中，将参照图2至图5描述根据实施方式的移相器100的结构。

图2是示出根据实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

参照图2，根据实施方式的移相器100A可以包括第一端口单元110A、第二端口单元120A、导电线单元130A以及多个通孔141和142。

第一端口单元110A可以包括多个第一端口111、112、113和114，这些第一端口设置在第一轴方向上的一侧上，并且在竖直方向(即，第三轴方向)上彼此间隔地堆叠。

第二端口单元120A可以包括多个第二端口121、122、123和124，这些第二端口设置在第一轴方向上与第一端口单元110A相对的侧上，并且在竖直方向上彼此间隔地堆叠。

构成导电线单元130A的多条导电线131、132、133和134中的每一条可以在第一轴方向上延伸，以将多个第一端口111、112、113和114与多个第二端口121、122、123和124当中的在第一轴方向上彼此面对的对应的一对端口(即，在第三轴方向上位于同一高度的端口)导电互连。例如，在第三轴方向上设置在顶层上的第一端口111和第二端口121可以经由在第三轴方向上设置在顶层上的导电线131彼此导电连接。

多个第一端口111、112、113和114、多个第二端口121、122、123和124以及多条导电线131、132、133和134中的每一个可以包括诸如铜的导电材料。另外，多个第一端口111、112、113和114可以经由在第三轴方向上延伸并且导电的第一通孔141彼此导电连接，并且多个第二端口121、122、123和124可以经由在第三轴方向上延伸并且导电的第二通孔142彼此导电连接。第一通孔141和第二通孔142中的每一个可以形成为具有半圆形平面形状的半通孔的形状。然而，本公开内容不一定限于此。

同时，设置在底层上的第一端口114和第二端口124中的每一个可以导电地连接至第一传输线410。

多个第一端口111、112、113和114可以在第三轴方向上至少部分地彼此交叠，并且多个第二端口121、122、123和124可以在第三轴方向上至少部分地彼此交叠。另外，多个第一端口111、112、113和114以及多个第二端口121、122、123和124中的每一个可以形成为在第二轴方向上延伸的板的形状，并且其在第二轴方向上的长度w1可以比其在第一轴方向上的长度w2长。另外，多条导电线131、132、133和134中的每条导电线的线宽w3可以小于其在第一轴方向上的长度w4。另外，线宽w3可以小于多个第一端口111、112、113和114以及多个第二端口121、122、123和124中的每一个在第二轴方向上的长度w1。

例如，多条导电线131、132、133和134可以在第三轴方向上至少部分地彼此交叠。然而，根据另一实施方式，多条导电线131、132、133和134中的至少一些导电线可以在第三轴方向上彼此不交叠。

在如上所述配置的移相器100A中，在构成第一端口单元110A和第二端口单元120A的端口以及构成导电线单元130A的导电线当中，在第三轴方向上位于同一高度的部件形成谐振单元，并且与在第三轴方向上与其位于不同高度的部件形成电磁耦合。这样的电磁耦合提供了控制电长度的效果，并且电长度的控制意味着控制传输线上的相位常数β的能力。因此，这意味着根据实施方式的移相器100A改变通过第一传输线410的信号的相位。

因此，可以通过改变导电线单元130A的线宽w3、线长度w4、堆叠层数和导电线之间的距离(例如，导电线之间在第三轴方向上的间隔距离、导电线之间在第三轴方向上的交叠或不交叠等)来获得天线之间的各种目标相位差值。

根据本实施方式，在构成第一端口单元110A和第二端口单元120A的端口以及构成导电线单元130A的导电线当中，在第三轴方向上位于同一高度的部件即谐振单元元件可以以形成在基板(未示出)上的单个导电印刷图案的形式来实现。例如，如图2中所示，根据实施方式的移相器100A可以具有总共四个谐振单元元件。在这种情况下，可以通过在第三轴方向上堆叠四个基板来形成移相器100A。也就是说，最上面的谐振单元元件111、121和131可以形成在设置在顶层上的第一基板(未示出)的上表面上，第二谐振单元元件112、122和132可以形成在设置在第一基板下方的第二基板(未示出)的上表面上，第三谐振单元元件113、123和133可以形成在设置在第二基板下方的第三基板(未示出)的下表面上，并且最下面的谐振单元元件114、124和134可以形成在设置在第三基板下方的第四基板(未示出)的下表面上。

当然，图2中示出的线宽w3、线长度w4、在第三轴方向上的堆叠层数以及导电线之间的距离仅是说明性的，并且对于本领域技术人员明显的是，各种修改是可能的。

图3是示出根据另一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

根据图3中所示的另一实施方式的移相器100B除了导电线131'的配置之外，具有与图2中所示的移相器100A相同的配置。因此，将主要描述与图2中所示的移相器100A的区别。

参照图3，根据另一实施方式的移相器100B被配置为使得构成每个谐振单元元件的导电线包括在第二轴方向上彼此间隔开的多条导电线131'。

图4是示出根据又一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

根据图4中所示的又一实施方式的移相器100C除了增加屏障单元150C之外，具有与图2中所示的移相器100A的配置类似的配置。因此，将主要描述与图2中所示的移相器100A的区别。

参照图4，根据又一实施方式的移相器100C包括屏障单元150C，该屏障单元150C包括在第一轴方向上彼此间隔开的多个第三通孔151和152。构成屏障单元150C的第三通孔151和152中的每一个可以在第三轴方向上延伸，并且可以在第二轴方向上与导电线单元130C间隔开。

另外，第三通孔151和152中的每一个可以形成为具有半圆形平面形状的半通孔的形状。然而，本公开内容不一定限于此。

根据本实施方式，当通过以上描述的基板堆叠方法形成移相器100C时，导电虚设焊盘DP可以形成在形成有与谐振单元元件对应的导电印刷图案的基板(未示出)的表面上，并且第三通孔151和152可以在第三轴方向上穿过虚设焊盘DP形成。在此，第三通孔151和152的最上面的虚设焊盘DP可以彼此一体地形成，并且第三通孔151和152的最下面的虚设焊盘DP可以彼此一体地形成。

同时，屏障单元150C可以导电地连接至设置在其上安装有移相器100C的基板(未示出)上的地。

图5是示出根据又一实施方式的移相器的结构的示例的透明透视图。

根据图5中所示的又一实施方式的移相器100D与图4中所示的移相器100C的区别在于，屏障单元150D相对于导电线131在第二轴方向上设置在其两侧上，并且构成屏障单元150D中的每一个的通孔的数量增加。

图6示出了应用了图5中示出的移相器的无线通信装置的实施方式。

图6示出了根据又一实施方式的移相器100D安装在无线通信装置的基板上以串联连接至第一传输线100D的示例性结构。此外，在图6中，省略了第一天线310和第二天线320的图示，并且示出了与其对应的天线端子510和520。

参照图6，如上所述，可以看出移相器100D的屏障单元150D设置在基板的接地焊盘GP上。第二传输线420设置在第二轴方向上移相器100D的一侧。因此，导电线单元130D在第二轴方向上面对第二传输线420，其中屏障单元150D***在导电线单元130D与第二传输线420之间。由于屏障单元150D连接至地并且因此起到屏蔽作用，因此提高了传输线之间的电磁兼容性(EMC)性能和电磁敏感性(EMS)性能。

如果用根据图4中所示的又一实施方式的移相器100C代替图6中所示的移相器100D，则优选地，移相器100C被设置为使得屏障单元150C在第二轴方向上位于导电线单元130C与第二传输线420之间。

同时，优选地，移相器安装在无线通信装置的基板上，使得天线的辐射阻抗和传输线阻抗基于天线端子510和520彼此匹配。

在下文中，将参照图7至图9描述根据实施方式的移相器100A、100B、100C和100D的效果。

图7是用于说明根据实施方式的移相器的耦合特性的图。

参照图7，根据比较例的移相器通常被实现为电感器L和电容器C的组合，以建立电感器L彼此串联连接并且电容器C彼此并联连接的等效电路。

相比之下，根据实施方式的移相器100A、100B、100C和100D中的每一个被配置为使得对于每个谐振单元元件形成具有电感和电容二者的L-C谐振块，从而在每个谐振块中形成电磁耦合。另外，由于谐振单元元件通过第一通孔141和第二通孔142彼此并联连接，因此与单个导电线相比，电阻减小，并且趋肤效应减小。

图8是用于说明根据实施方式的移相器的每个频带的特性的图。

参照图8，在一般传输线的情况下，随着频率的增加，信号以恒定的斜率衰减。相比之下，当将根据实施方式的移相器100A、100B、100C和100D应用于传输线时，与一般传输线相比在低于特定频率的频率下获得了优异的传输效率，并且在高于特定频率的频率下获得了使信号通过低通滤波器(LPF)的效果。因此，通过将特定频率设置为高于无线通信模块200的主要使用频带，可以在不仅获得相位控制效果而且在宽带中获得高传输效率的同时降低高频噪声。在此，可以通过改变线宽w3、线长度w4、在第三轴方向上的堆叠层数以及导电线之间的距离来控制特定频率。

图9是用于说明根据实施方式的移相器的相位控制性能特性的图。

参照图9，在根据比较例的一般相位控制器的情况下，电长度(即，β)相对于频率具有固定值。相比之下，在根据实施方式的相位控制器的情况下，电长度可以根据线宽w3、线长度w4、在第三轴方向上的堆叠层数以及导电线之间的距离而变化。因此，可以实现各种目标相位差值，而与根据实施方式的相位控制器要安装到的无线通信装置的拓扑无关。

虽然已经参考本公开内容的示例性实施方式具体示出和描述了本公开内容，但是这些实施方式仅出于说明目的而提出，并且不限制本公开内容，并且对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本文中所阐述的实施方式的基本特征的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，可以修改和应用实施方式中阐述的各个配置。此外，这样的修改和应用中的差异应被解释为落入所附权利要求所限定的本公开内容的范围内。

[发明模式]

已经在用于实施本公开内容的最优模式中描述了各种实施方式。

[工业适用性]

根据实施方式的移相器和包括该移相器的无线通信装置可以用于显示装置等。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，包括：

无线通信模块；

第一天线；

第一传输线，所述第一传输线被配置成在所述无线通信模块与所述第一天线之间传输信号；以及

设置在所述第一传输线上的相移元件，

其中，所述相移元件包括：

第一端口单元，所述第一端口单元设置在第一方向上所述相移元件的一侧上，所述第一端口单元包括在竖直方向上彼此间隔地堆叠的多个第一端口；

第二端口单元，所述第二端口单元设置在所述第一方向上所述相移元件的相对侧上，所述第二端口单元包括在所述竖直方向上彼此间隔地堆叠的多个第二端口；以及

在所述第一方向上延伸的多条导电线，所述多条导电线中的每条导电线被配置成将所述多个第一端口和所述多个第二端口当中的在所述第一方向上彼此面对的对应的一对端口导电互连。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述多个第一端口在所述竖直方向上至少部分地彼此交叠，并且

其中，所述多个第二端口在所述竖直方向上至少部分地彼此交叠。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述多个第一端口和所述多个第二端口中的每一个在与所述第一方向相交的第二方向上延伸。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述多条导电线在所述竖直方向上彼此不交叠。

5.根据权利要求4所述的无线通信装置，其中，所述多条导电线中的至少一些导电线包括被设置为彼此平行并且在与所述第一方向相交的第二方向上彼此间隔开的多条导电线。

6.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述多个第一端口通过在所述竖直方向上延伸的第一通孔彼此导电连接，并且

其中，所述多个第二端口通过在所述竖直方向上延伸的第二通孔彼此导电连接。

7.根据权利要求6所述的无线通信装置，其中，所述第一通孔和所述第二通孔中的每一个包括具有半圆形平面形状的半通孔。

8.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述多个第一端口和所述多个第二端口中的每一个在所述第二方向上的宽度大于所述多个第一端口和所述多个第二端口中的每一个在所述第一方向上的宽度，并且

其中，所述多条导电线中的每条导电线在所述第一方向上的长度大于所述多条导电线中的每条导电线在所述第二方向上的宽度。

9.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述相移元件还包括屏障单元，所述屏障单元包括在所述第一方向上彼此间隔开的多个第三通孔，并且

其中，所述多个第三通孔中的每一个在所述第二方向上与所述多条导电线间隔开。

10.根据权利要求9所述的无线通信装置，还包括：

第二天线；以及

第二传输线，所述第二传输线被配置成在所述无线通信模块与所述第二天线之间传输信号，

其中，所述多条导电线在所述第二方向上面对所述第二传输线，其中所述屏障单元介于所述多条导电线与所述第二传输线之间。