具有天线模块隔离结构的电子设备制造技术

本发明专利技术涉及具有天线模块隔离结构的电子设备。电子设备可以设置有由集成电路内的相位和幅值控制器控制的相控天线阵列。该阵列可以形成在天线层上，并且该集成电路可以被安装到电介质基板的传输线层上。接地平面可以将该传输线层与该天线层分开。连接器可以被安装到该传输线层的表面，并且可以使用导电迹线耦合到该集成电路。无源谐振器可以形成在该天线层中，并且可以包括导电结构，该导电结构在该阵列的有效操作波长的四分之一处谐振，以形成用于该阵列在该接地平面上产生的表面电流的开路阻抗。这可以用来阻止该表面电流在接地平面的边缘处散射并且泄漏到该集成电路上。

Electronic equipment with antenna module isolation structure

【技术实现步骤摘要】
具有天线模块隔离结构的电子设备本专利申请要求于2018年9月28日提交的美国专利申请No.16/146,488的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术介绍
本专利技术整体涉及电子设备，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，但可能带来重大挑战。例如，可能难以确保基板上的放大器电路和其他射频部件与由天线产生的表面电流充分隔离。将射频部件在基板上彼此远离地散布通常会改进隔离。然而，同时，制造商继续努力使用紧凑结构来实施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，诸如支持毫米波和厘米波通信的通信电路。
技术实现思路
电子设备可设置有无线电路。该无线电路可包括一个或多个天线和收发器电路，诸如厘米和毫米波收发器电路(例如，以大于10GHz的频率发射和接收天线信号的电路)。天线可布置成相控天线阵列。可使用相位和幅值控制器来控制相控天线阵列。相位和幅值控制器可包括集成电路内的放大器电路。电子设备可以包括天线模块。该天线模块可包括电介质基板。电介质基板可以包括由接地平面分开的天线层和传输线层。集成电路可以被安装到传输线层的表面。射频连接器可以被安装到传输线层的表面。射频连接器可以通过传输线层中的导电迹线将传输线的信号导体耦合到集成电路。相控天线阵列可以包括天线层上的天线谐振元件。无源谐振器可以形成在天线层中。该无源谐振器可以包括天线层中的导电迹线，该导电迹线通过垂直导电结构诸如导电通孔、导电带或其他导体的围栏耦合到接地平面。无源谐振器可以在相控天线阵列的有效操作波长的四分之一处谐振，以形成相控天线阵列在接地平面上产生的表面电流的开路阻抗。这可以用来阻止表面电流在接地平面边缘散射并泄漏到集成电路上。附图说明图1是根据一些实施方案的具有无线电路的例示性电子设备的透视图。图2是根据一些实施方案的例示性电子设备的后透视图。图3是根据一些实施方案的具有无线电路的例示性电子设备的示意图。图4是根据一些实施方案的可使用控制电路进行调节来引导信号束的例示性相控天线阵列的图示。图5是根据一些实施方案的例示性收发器电路和天线的图示。图6是根据一些实施方案的具有双端口的例示性贴片天线的透视图。图7是根据一些实施方案的例示性天线模块的透视图。图8是根据一个实施方案的具有被动谐振器隔离元件的例示性天线模块的横截面侧视图。图9是根据一些实施方案的具有被动谐振器隔离元件的例示性天线模块的俯视图。图10是根据一些实施方案的用于相控天线阵列的例示性辐射图案包络的侧视图。具体实施方式电子设备诸如图1的电子设备10可包含无线电路。该无线电路可包括一个或多个天线。天线可包括用于处理毫米波和厘米波通信的相控天线阵列。毫米波通信(其有时被称为极高频(EHF)通信)涉及60GHz或约30GHz和300GHz之间的其他频率下的信号。厘米波通信涉及频率介于约10GHz和30GHz之间的信号。电子设备可以包括用于使用这些频率的信号来执行无线通信的天线。如果需要，设备10还可包含无线通信电路，用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、本地无线局域网络信号、近场通信、基于光的无线通信或其他无线通信。电子设备10可以是计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、虚拟或扩增现实头戴设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他装置，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、无线访问点或基站、桌上型计算机、键盘、游戏控制器、计算机鼠标、鼠标垫、轨迹板或触摸板，实施这些设备中的两个或更多个的功能的装置、或其他电子装置。在图1的例示性配置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑，或其他便携式计算设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅为例示性的。如图1所示，设备10可包括显示器诸如显示器8。显示器8可被安装在外壳(诸如外壳12)中。有时可称为壳体或箱体的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可以利用一体式配置形成，在一体式配置中，外壳12的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。显示器8可为并入导电电容性触摸传感器电极层或其他触摸传感器部件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。显示器8可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或者基于其他显示器技术的显示器像素。可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃或者透光塑料、蓝宝石的层或其他透明电介质来保护显示器8。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可以在显示器覆盖层中形成开口，以容纳一个或多个按钮、诸如指纹传感器或光传感器的传感器电路、诸如扬声器端口或麦克风端口的端口等。开口可以形成在外壳12中以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口、充电端口等)。外壳12中的开口还可被形成，以用于音频部件诸如扬声器和/或麦克风。天线可被安装在外壳12中。如果需要，一些天线(例如，可以实施波束转向的天线阵列等)可以被安装在显示器8的非有效边界区域之下(例如，参见图1的例示性天线位置6)。显示器8可以包含具有像素阵列的有效区域(例如，中央矩形部分)。显示器8的非有效区域没有像素，并且可以形成有效区域的边界。如果需要，天线也可以通过外壳12后部或设备10中其他地方的填充电介质开口操作。为了避免当外部物体诸如人的手或用户的其他身体部分阻挡一个或多个天线时中断通信，天线可以被安装在外壳12中的多个位置处。诸如接近传感器数据的传感器数据、实时天线阻抗测量、诸如接收信号强度信息的信号质量测量以及其他数据可用于确定一个或多个天线何时由于外壳12的定向、用户的手或其他外部物体的阻挡或其他环境因素而正受到不利影响。设备10然后可以切换一个或多个替换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线模块，包括：/n电介质基板，所述电介质基板具有传输线层和天线层；/n接地平面，所述接地平面将所述传输线层与所述天线层分开；/n天线谐振元件，所述天线谐振元件位于所述天线层上；/n射频电路，所述射频电路被安装到所述传输线层的表面并耦合到所述天线谐振元件；/n射频连接器，所述射频连接器被安装到所述传输线层的所述表面并通过所述传输线层中的导电迹线耦合到所述射频电路；和/n无源谐振器，所述无源谐振器位于所述天线层上并耦合到所述接地平面，其中所述无源谐振器被配置为阻挡由所述天线谐振元件在所述接地平面上产生的表面电流。/n

【技术特征摘要】
20180928 US 16/146,4881.一种天线模块，包括：
电介质基板，所述电介质基板具有传输线层和天线层；
接地平面，所述接地平面将所述传输线层与所述天线层分开；
天线谐振元件，所述天线谐振元件位于所述天线层上；
射频电路，所述射频电路被安装到所述传输线层的表面并耦合到所述天线谐振元件；
射频连接器，所述射频连接器被安装到所述传输线层的所述表面并通过所述传输线层中的导电迹线耦合到所述射频电路；和
无源谐振器，所述无源谐振器位于所述天线层上并耦合到所述接地平面，其中所述无源谐振器被配置为阻挡由所述天线谐振元件在所述接地平面上产生的表面电流。


2.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述无源谐振器包括由所述天线层中的给定天线层上的导电迹线形成的臂和从所述臂延伸到所述接地平面的垂直导电结构。


3.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述臂具有在所述天线谐振元件的有效操作波长的四分之一的10％-20％内的长度。


4.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述无源谐振器被配置为在所述天线谐振元件的所述有效操作波长处形成无限阻抗。


5.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述臂与所述天线谐振元件分开所述天线谐振元件的自由空间操作波长的一半。


6.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述天线层包括陶瓷。


7.根据权利要求3所述的天线模块，其中所述有效操作波长对应于10GHz和300GHz之间的频率。


8.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述垂直导电结构包括选自由以下组成的组的结构：导电带、片金属、导电迹线和导电通孔围栏。


9.根据权利要求2所述的天线模块，其中所述臂和所述垂直导电结构各自延伸跨过所述天线模块的宽度。


10.根据权利要求1所述的天线模块，其中所述射频电路包括放大器电路。


11.根据权利要求7所述的天线模块，其中所述射频电路包括集成电路。


12.一种电子设备，包括：
电介质基板；
相控天线阵列，所述相控天线阵列位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·保罗托，于启山，H·拉贾戈帕兰，B·塞蒂诺奈利，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US