【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及无线电工程，并且例如涉及发送/接收数据的集成印刷电路板的天线。
技术介绍
1、用户的不断增长的需求导致通信领域和相关领域中的技术的快速发展。当前，存在使用毫米波通信的系统(诸如，数据传输系统5g(28ghz)、wigig(60ghz)、超5g(60ghz)、6g(亚thz))的活跃开发。所有这些和类似的系统都需要适于大规模生产的高效、功能性但简单且可靠的组件。
2、一种这样的组件是不同印刷电路板(pcb)之间的短距离发射/接收天线或包括这种印刷电路板的装置。这种天线的主要要求如下：它必须集成在最少数量的pcb层内，以提供适用于大规模生产的简单、低成本、紧凑、可重复的天线设计；此外，它必须具有低损耗；最后，它必须支持以高速(>2gbps)稳定发送/接收数据等。然而，当试图使现有技术中存在的方案适应毫米波范围时，由于它们因使用昂贵的材料而太昂贵，或者太笨重(需要使用多层印刷电路板的5至16层，或者使用多个印刷电路板)，或者需要绝缘，或者需要精确的机械组装，或者对热应力和机械应力的耐受性差，或者不提供指定的数据传输速率等，因此现有技术中存在的方案证明不适合尽可能地满足上述要求。
3、特别地，已知的短距离数据传输方法可以有条件地分为两组：有线连接(使用金属导体的传统电流连接)和无线连接，无线连接又可以细分为两个子组：基于无线电通信的连接和基于光通信的连接。
4、作为电流连接的示例，smd(表面安装)连接器是已知的，其组件直接安装或放置在印刷电路板的表面上。作为另一示例，rf(射频)连接
5、作为基于无线电的无线数据传输的示例，nfc(近场通信)数据传输是已知的。现有nfc技术在屏蔽磁场方面存在问题，这需要使用铁氧体屏蔽，这增加了占用空间。这样的方案具有窄带宽和低数据传输速率(至多2.1mbps)，因为该技术的载波频率是13.56mhz。
6、关于基于光通信的无线数据传输，现有的光学技术具有需要发射器和接收器之间的视线以及波束导向的固有的问题，这是强制性的，因为接收器的尺寸与装置的整体尺寸相比较小。因此，需要复杂的精确机械和调谐，这增加了占用的空间，严重改变了光通信的参数，并增加了损耗。
7、对于在或多或少与本公开相关的用于以高频率发送/接收数据的集成印刷电路板的天线领域中的尝试的技术方案，可以识别例如文献us9153863b2(2015年10月6日)，其中，集成电路封装配置被公开为包括以下项的配置：(a)天线系统，具有延伸的天线元件；(b)衬底，具有所述天线系统，被附接到至少一个腔；以及(c)至少一个单片微波集成电路(mmic)，被安装在腔中，延伸的天线元件经由衬底的内部传输路径的网络延伸并接触建立收发器电路的mmic。该文献中公开的天线系统通过几个分离的印刷电路板来实现。因此，提供一种集成在单个多层印刷电路板的最小数量的层内适用于大规模生产的简单、低成本、紧凑、可重复的天线硬件设计的问题未被所公开的方案解决。
8、us2021/0091473a1(2021年02月25日)公开了一种更紧凑的天线模块的设计，该天线模块包括堆叠多个层的多层结构，其中，在多层结构的一侧形成槽，并且第一馈电部件位于槽内。为了实现根据该文献中公开的信息的天线模块和电源系统，需要多于4层。因此，提供一种集成在单个多层印刷电路板的最小数量的层内适用于大规模生产的简单、低成本、紧凑、可重复的天线硬件设计的问题未被所公开的方案解决。
技术实现思路
1、技术问题
2、因此，需要一种用于发送/接收数据的集成印刷电路板的天线，其将完全或至少部分地消除或减少现有技术方案的以下缺点：
3、-大尺寸；
4、-高制造复杂性；
5、-使用昂贵且难以实现的材料；
6、-高损耗；以及
7、-低数据传输速率。
8、技术方案
9、本公开的实施例提供了一种用于发送/接收数据的集成印刷电路板的天线。
10、根据本公开的示例实施例，在用于发送/接收数据的集成印刷电路板的天线中，天线形成在所述印刷电路板的相邻层上，所述相邻层通过多个通孔互连，使得形成导电实心区域，其中，所述印刷电路板的所述相邻层包括下层、下中间层、上中间层、上层，所述天线包括：中间部分，包括通过至少一个通孔互连的贴片元件，其中，第一贴片元件被设置在所述下中间层中并通过间隙与所述导电实心区域隔离开，第二贴片元件被设置在所述上中间层中并通过间隙与所述导电实心区域隔离开；寄生贴片元件，被设置在所述上层中并且通过间隙与所述导电实心区域隔离开；以及带状线，被直接连接到第一贴片元件的边缘，所述带状线被设置在所述下中间层中并且被配置为在发送/接收数据时将数据信号传送到所述中间部分或传送来自所述中间部分的数据信号。
11、有益效果
12、本公开的各种示例实施例提供了一种用于发送/接收数据的天线，该天线集成在常规印刷电路板中并且能够在毫米波范围内操作，并且更紧凑且易于制造。
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1.一种集成印刷电路板的天线，所述集成印刷电路板的天线被配置为发送/接收数据，所述天线被形成在所述印刷电路板的相邻层上，所述相邻层通过多个通孔互连以形成导电实心区域，其中，所述印刷电路板的所述相邻层包括下层、下中间层、上中间层和上层，所述天线包括：
2.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，腔被设置在所述上层和所述上中间层之间，所述腔具有实质上形成在填充所述腔体的电介质与将所述上层和所述上中间层互连的所述多个通孔中的至少通孔之间的侧边界，其中，所述腔被配置为所述天线的谐振器。
3.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述带状线还包括：匹配元件，被配置为变换所述带状线和第一贴片元件的阻抗。
4.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，在所述印刷电路板的所述相邻层中形成所述导电实心区域的所述多个通孔呈喇叭的形状。
5.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，第二贴片元件和所述导电实心区域之间的所述间隙是槽孔的形状。
6.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述槽孔围绕第二贴片元件并且具
7.如权利要求5所述的集成印刷电路板的天线，其中，当发送数据时，所述中间部分被配置为产生从所述带状线向所述槽孔传播的同轴电磁场，所述槽孔朝向所述寄生贴片元件再辐射所述电磁场以激励所述寄生贴片元件，所述寄生贴片元件被配置为响应于激励将所述电磁场再辐射到自由空间中，其中，横向电磁模式TEM被配置为在所述带状线中传播，并且类H11/TE11模式被配置为在所述贴片元件之间的所述中间部分中传播。
8.如权利要求5所述的集成印刷电路板的天线，其中，当接收数据时，所述寄生贴片元件被配置为从自由空间接收所述电磁场，将所述电磁场再辐射到所述槽孔和所述中间部分。
9.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述印刷电路板的所述相邻层通过至少三个介电层隔离开。
10.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述槽孔被配置为具有大约等于所述电介质中的波长的周长，其中，λ0是真空/空气中的波长，并且εeff是有效介电常数。
11.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述寄生贴片元件具有与所述贴片元件相同或不同的形状和尺寸。
12.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述贴片元件和所述寄生贴片元件具有正方形、圆形、矩形或椭圆形形状。
13.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述贴片元件具有正方形、圆形、矩形或椭圆形形状中的任一形状，并且所述寄生贴片元件具有正方形、圆形、矩形或椭圆形形状中的另一形状。
14.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述贴片元件和所述寄生贴片元件被配置为具有等于所述电介质中的1个波长的周长。
15.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述寄生贴片元件和所述贴片元件被设置为使得所述寄生贴片元件的中心和所述贴片元件的中心对准。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种集成印刷电路板的天线，所述集成印刷电路板的天线被配置为发送/接收数据，所述天线被形成在所述印刷电路板的相邻层上，所述相邻层通过多个通孔互连以形成导电实心区域，其中，所述印刷电路板的所述相邻层包括下层、下中间层、上中间层和上层，所述天线包括：
2.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，腔被设置在所述上层和所述上中间层之间，所述腔具有实质上形成在填充所述腔体的电介质与将所述上层和所述上中间层互连的所述多个通孔中的至少通孔之间的侧边界，其中，所述腔被配置为所述天线的谐振器。
3.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述带状线还包括：匹配元件，被配置为变换所述带状线和第一贴片元件的阻抗。
4.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，在所述印刷电路板的所述相邻层中形成所述导电实心区域的所述多个通孔呈喇叭的形状。
5.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，第二贴片元件和所述导电实心区域之间的所述间隙是槽孔的形状。
6.如权利要求1所述的集成印刷电路板的天线，其中，所述槽孔围绕第二贴片元件并且具有正方形、圆形、矩形或椭圆形形状。
7.如权利要求5所述的集成印刷电路板的天线，其中，当发送数据时，所述中间部分被配置为产生从所述带状线向所述槽孔传播的同轴电磁场，所述槽孔朝向所述寄生贴片元件再辐射所述电磁场以激励所述寄生贴片元件，所述寄生贴片元件被配置为响应于激励将所述电磁场再辐射到自由空间中，其中，横向电磁模式t...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东·谢尔盖耶维奇·卢科亚诺夫，米哈伊尔·尼古拉耶维奇·马库林，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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