本公开涉及具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线。本公开提供了一种可设置有相控天线阵列的电子设备。该阵列可传送大于10GHz的信号，并且可形成在具有传输线层和天线层的基板上。该阵列中的天线可具有辐射元件，该辐射元件在该天线层上包括第一重叠的贴片元件、第二重叠的贴片元件和第三重叠的贴片元件。可使用耦合到该第一贴片元件上的差分馈电部的差分传输线为该天线馈电。该差分传输线可包括第一信号迹线和第二信号迹线。第一通孔可将该第一信号迹线耦合到该第一贴片元件、该第二贴片元件和该第三贴片元件。第二通孔可将该第二信号迹线耦合到该第一贴片元件、该第二贴片元件和该第三贴片元件。该贴片元件可将电容引入该辐射元件，这有助于补偿与该辐射元件和该信号迹线之间的距离相关联的电感。线之间的距离相关联的电感。线之间的距离相关联的电感。
【技术实现步骤摘要】
具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线
[0001]本专利申请要求2019年9月26日提交的美国专利申请16/584,067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
[0002]本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]在这些频率下的操作可支持高带宽，但是可能带来重大挑战。例如，可能难以确保基板上的传输线彼此充分隔离，特别是在阵列中的天线数量增加时。同时，制造商继续努力使用紧凑结构来实现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。
[0006]因此，希望能够为电子设备提供改进的无线通信电路，诸如支持毫米和厘米波通信的通信电路。
技术实现思路
[0007]本专利技术公开了可提供有无线电路的电子设备。无线电路可包括射频收发器电路和相控天线阵列。相控天线阵列可以在信号波束中以大于10GHz的频率传送射频信号。
[0008]相控天线阵列可以形成在具有垂直堆叠的电介质层的电介质基板上。电介质层可包括传输线层和堆叠在传输线层上的天线层。接地迹线可以将传输线层与天线层分开。相控天线阵列可包括具有在天线层上形成的天线辐射元件的天线。导电通孔的栅栏可用于将相控天线阵列中的天线彼此隔离。相控天线阵列可抵靠电介质覆盖层(例如，设备的外壳壁)安装，并且可以辐射穿过电介质覆盖层。
[0009]相控天线阵列中的天线可具有天线辐射元件，该天线辐射元件包括由天线层上的重叠导电迹线形成的第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。第一贴片元件可被插置在接地迹线与第二贴片元件之间。第二贴片元件可被插置在第一贴片元件与第三贴片元件之间。天线可包括由与第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件中的一个或多个贴片元件共面的导电迹线形成的寄生元件。可使用耦合到第一贴片元件上的差分天线馈电部的差分射频传输线路径为天线馈电。作为示例，差分射频传输线路径可包括具有第一信号迹线和第二信号迹线的第一带状线和第二带状线。
[0010]第一导电通孔可用于将第一信号迹线耦合到第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。例如，第一导电通孔可包括：第一部分，该第一部分将第一信号迹线耦合到第一贴片元件；第二部分，该第二部分与第一部分横向对齐，并且将第一贴片元件耦合到第二贴片元件；以及第三部分，该第三部分与第一部分和第二部分横向对齐，并且将第二贴片元件
耦合到第三贴片元件。第二导电通孔可类似地用于将第二信号迹线耦合到第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件。在另一种合适的布置中，可使用单端天线馈电部。
[0011]第一贴片元件、第二贴片元件和第三贴片元件可以将电容引入天线辐射元件，这有助于补偿与天线辐射元件和射频传输线路径的信号迹线之间的距离相关联的过量电感。这可以确保天线与射频传输线路径阻抗匹配。如果需要，相控天线阵列可包括具有附加天线辐射元件的附加天线，该附加天线辐射元件使用附加射频传输线路径进行馈电。附加射频传输线路径可以比用于为天线馈电的射频传输线路径更靠近传输线层中的附加天线辐射元件。附加天线辐射元件可以仅包括由单层导电迹线形成的单个贴片元件。通过跨多个传输线层分布射频传输线路径，相控天线阵列可包括大量天线，可以覆盖大量频率，并且/或者可以覆盖大量极化，同时还表现出射频传输线路径之间的足够的电磁隔离。
附图说明
[0012]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前透视图。
[0013]图2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后透视图。
[0014]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。
[0015]图4是根据一些实施方案的以不同的波束指向角度形成射频信号波束的例示性相控天线阵列的图示。
[0016]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。
[0017]图6是根据一些实施方案的例示性差分馈电贴片天线的透视图。
[0018]图7是根据一些实施方案的安装到电子设备中的电介质覆盖层上的例示性天线模块的横截面侧视图。
[0019]图8是根据一些实施方案的具有由导电迹线的堆叠层形成的辐射元件的例示性天线的横截面侧视图，所述导电迹线使用导电通孔耦合在一起。
[0020]图9是根据一些实施方案的图8所示类型的例示性天线的俯视图，该天线具有用于调节天线的频率响应的寄生元件。
[0021]图10是根据一些实施方案的例示性相控天线阵列的横截面侧视图，该相控天线阵列具有包括不同数量的堆叠式贴片元件的天线。
具体实施方式
[0022]电子设备诸如图1的电子设备10可包含无线电路。无线电路可包括一个或多个天线。天线可包括用于使用毫米波和厘米波信号执行无线通信和/或空间测距操作的相控天线阵列。毫米波信号，有时被称为极高频(EHF)信号，以约30GHz以上的频率(例如，以60GHz或介于约30GHz与300GHz之间的其他频率)传播。厘米波信号以介于约10GHz与30GHz之间的频率传播。如果需要，设备10还可包含用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、无线局域网信号、近场通信、基于光的无线通信或其他无线通信的天线。
[0023]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、便携式扬声器、键盘、游戏控制器、游戏系统、计算机鼠标、鼠标垫、轨迹板或触摸板、实现这些设备中的两个或更多个设备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、便携式扬声器或其他便携式计算设备。如果需要，可将其他构型用于设备10。图1的示例仅为例示性的。
[0024]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，内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电子设备，包括：电介质基板；位于所述电介质基板上的接地迹线；位于所述电介质基板上的具有信号迹线的射频传输线路径，所述接地迹线形成所述射频传输线路径的接地导体的一部分；天线辐射元件，所述天线辐射元件位于所述基板上并与所述接地迹线重叠，其中所述天线辐射元件被配置为以大于10GHz的频率传送射频信号，并且包括第一贴片元件、与所述第一贴片元件重叠的第二贴片元件以及与所述第一贴片元件和所述第二贴片元件重叠的第三贴片元件；和导电通孔，所述导电通孔延伸穿过所述电介质基板，并且将所述射频传输线路径的所述信号迹线耦合到所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述射频传输线路径包括差分射频传输线路径。3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述射频传输线路径还包括位于所述电介质基板上的附加信号迹线，所述电子设备还包括：附加导电通孔，所述附加导电通孔延伸穿过所述电介质基板，并且将所述射频传输线路径的所述附加信号迹线耦合到所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件。4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述导电通孔在所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件上的第一位置处接触所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件，并且所述附加导电通孔在所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件上的第二位置处接触所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件，所述第二位置从所述第一位置横向偏移。5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述差分射频传输线路径包括：第一带状线，所述第一带状线包括所述信号迹线；以及第二带状线，所述第二带状线包括所述附加信号迹线。6.根据权利要求5所述的电子设备，还包括：射频收发器电路，所述射频收发器电路具有耦合到所述第一带状线和所述第二带状线的差分端口。7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述射频收发器电路被安装到天线模块上。8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件是矩形的。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第二贴片元件与所述第一贴片元件完全重叠，并且所述第三贴片元件与所述第一贴片元件和所述第二贴片元件完全重叠。10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线辐射元件包括寄生元件，所述寄生元件由与所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件中的一个贴片元件共面的导电迹线形成。11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线辐射元件包括寄生元件，所述寄生元件由与所述第一贴片元件、所述第二贴片元件和所述第三贴片元件中的两个贴片元件共
面的导电迹线形成。12.根据权利要求1所述的电子设备，还包括导电通孔的栅栏，所述导电通孔的栅栏耦合到所述接地迹线并延伸穿过所述电介质基板，其中所述导电通孔的栅栏横向围绕所述电介质基板上的所述天线辐射元件。13.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：电介质覆盖层，其中所述电介质基板被安装到所述电介质覆盖层上，并且所述天线辐射元件被配置为穿过所述电介质覆盖层传送所述射频信号。14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述电介质覆盖层包括玻璃。15.一种电子设备，包括：电介质基板，所述电介质基板具有传输线层和堆叠在所述传输线层上的天...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：
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