用于无线电子装置的包括双辐射部件的天线的制作方法
本发明构思总体上涉及无线通信领域，并且更具体地说，涉及用于无线通信装置的天线。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年4月8日提交的美国专利申请no.14/681,432的优先权，该申请的全部公开通过引用合并于此。
背景技术：
诸如蜂窝电话和其它用户设备的无线通信装置可以包括可以被用于与外部装置通信的天线。这些天线可以生成宽的辐射图。然而，一些天线设计可以促进其主射束是定向的不规则辐射图。
技术实现要素：
本发明构思的各个实施方式包括一种无线电子装置，该无线电子装置包括按面对面关系设置的第一导电层和第二导电层。所述第一导电层和第二导电层可以通过第一介电(dielectric)层彼此分开。所述第一导电层可以包括狭缝，并且所述第二导电层可以包括带状线。所述第一辐射部件与所述狭缝可以至少部分地交叠，和/或所述第二辐射部件与所述第一辐射部件可以至少部分地交叠。所述无线电子装置可以被设置成，当通过经由所述带状线发送和/或接收的信号来激励时，以与所述第一辐射部件和/或所述第二辐射部件相对应的谐振频率谐振。
根据各个实施方式，所述第一辐射部件和所述第二辐射部件可以被设置成，使得所述信号在所述第一辐射部件处的第一极化可以与所述信号在所述第二辐射部件处的第二极化正交。所述狭缝的宽度可以控制与所述无线电子装置的阻抗匹配。所述带状线可以与所述第一辐射部件、所述第二辐射部件、和/或所述第一导电层中的所述狭缝交叠。
在一些实施方式中，所述无线电子装置可以包括功率分配器，该功率分配器电连接和/或耦接至所述带状线。所述功率分配器可以被设置成控制施加至所述第一辐射部件和/或所述第二辐射部件的所述信号的功率。所述第一辐射部件和所述第二辐射部件可以被设置成，使得所述信号在所述第一辐射部件处的第一极化可以与所述信号在所述第二辐射部件处的第二极化正交。所述功率分配器可以被设置成，向所述第一辐射部件提供所述信号的功率的第一部分达第一时段，并且向所述第二辐射部件提供所述信号的功率的第二部分达第二时段。在一些实施方式中，所述功率分配器可以被设置成，向所述第一辐射部件提供所述信号的全部功率达所述第一时段，并且向所述第二辐射部件提供所述信号的全部功率达所述第二时段。在一些实施方式中，所述第一时段可以与所述第二时段不交叠。
在一些实施方式中，所述带状线可以包括第一带状线，该第一带状线与所述第一辐射部件相关联。所述无线电子装置还可以包括第二带状线，该第二带状线在所述第二导电层中。所述第二带状线可以与所述第二辐射部件相关联，所述功率分配器可以向所述第一带状线提供所述信号的功率的所述第一部分，并且向所述第二带状线提供所述信号的功率的所述第二部分。
根据各个实施方式，所述带状线可以是与所述第一辐射部件相关联的第一带状线。所述无线电子装置可以包括与所述第二辐射部件相关联的第二带状线。所述第二带状线可以在第三导电层中，该第三导电层与所述第一导电层和/或所述第二导电层以面对面关系设置。所述功率分配器可以向所述第一带状线提供所述信号的功率的第一部分，并且向所述第二带状线提供所述信号的功率的第二部分。
根据各个实施方式，所述带状线可以是第一带状线。所述无线电子装置可以包括一个或更多个第三辐射部件和/或一个或更多个第四辐射部件。所述第一导电层可以包括一个或更多个附加狭缝，并且所述第二导电层可以包括一个或更多个带状线。所述第三辐射部件中的相应的第三辐射部件可以与所述第四辐射部件中的相应的第四辐射部件和/或所述一个或更多个附加狭缝中的相应的附加狭缝部分地交叠。在一些实施方式中，所述第三辐射部件中的相应的第三辐射部件和所述第四辐射部件中的关联的相应第四辐射部件可以被设置成，使得所述信号在所述第三辐射部件中的所述相应的第三辐射部件处的极化可以与所述信号在所述第四辐射部件中的所述相应第四辐射部件处的极化正交。
在各种实施方式中，所述第一带状线和所述一个或更多个附加带状线可以按阵列布置。所述第一带状线和所述一个或更多个附加带状线可以被设置成接收和/或发送多输入多输出(mimo)通信。
在各种实施方式中，所述无线电子装置可以包括第四导导电层和/或第五导电层。所述第一辐射部件可以包括第一贴片(ptach)部件，并且所述第二辐射部件可以包括第二贴片部件。所述第一导电层和第四导电层可以按面对面关系设置，通过第二介电层彼此分开。所述第二导电层和第五导电层可以按面对面关系设置，通过与所述第一介电层相反的第三介电层彼此分开。
根据本发明构思的各种实施方式，所述带状线可以包括第一带状线，并且所述狭缝可以包括第一狭缝。所述无线电子装置可以包括具有第二带状线的第三导电层、和/或具有第二狭缝的第六导电层。所述第二贴片部件可以与所述第二狭缝至少部分地交叠。所述第三导电层和所述第六导电层可以通过与所述第三介电层相反的第四介电层彼此分开。所述第六导电层和所述第五导电层可以通过与所述第四介电层相反的第六介电层彼此分开。所述无线电子装置可以包括第七导电层，该第七导电层包括地平面。所述第七导电层可以在所述第三介电层与和所述第三导电层相邻的所述第五介电层之间。
根据各个实施方式，所述带状线可以包括第一带状线。所述无线电子装置可以包括在所述第四导电层中的一个或更多个第三贴片部件、和/或在所述第五导电层中的一个或更多个第四贴片部件。所述第一导电层可以包括一个或更多个附加狭缝。所述第二导电层可以包括一个或更多个附加带状线。所述第三贴片部件中的相应的第三贴片部件可以与所述第四贴片部件中的相应的第四贴片部件和/或所述一个或更多个附加狭缝中的相应的附加狭缝至少部分地交叠。
根据本发明构思的各种实施方式，所述第一辐射部件可以包括在所述第一导电层上的第一介电块。所述第二辐射部件可以包括在所述第六导电层上的第二介电块。在一些实施方式中，所述带状线可以包括第一带状线，并且所述狭缝可以包括第一狭缝。所述无线电子装置可以包括第三导电层，该第三导电层包括第二带状线。所述第六导电层可以包括第二狭缝。在一些实施方式中，所述第二介电块可以与所述第二狭缝至少部分地交叠。所述第二导电层和所述第三导电层可以通过第三介电层彼此分开。所述第三导电层和所述第六导电层可以通过与所述第三介电层相反的第四介电层彼此分开。在一些实施方式中，所述无线电子装置可以包括第七导电层，该第七导电层包括地平面。所述第七导电层可以在所述第三介电层与和所述第三导电层相邻的所述第五介电层之间。
所述无线电子装置还可以包括金属环形天线。所述谐振频率可以包括第一谐振频率。所述金属环形天线可以被设置成按不同于所述第一谐振频率的第二谐振频率谐振。所述金属环形天线可以与所述第一和/或第二导电层分开并且电隔离。所述金属环形天线可以沿着所述无线电子装置的外边缘延伸。
本发明构思的各个实施方式包括具有印刷电路板(pcb)的无线电子装置。所述pcb可以包括第一辐射部件，该第一辐射部件在包括第一狭缝的第一导电层上。所述第一狭缝可以至少部分地被所述第一辐射部件交叠。所述pcb可以包括第二辐射部件，该第二辐射部件在包括第二狭缝的第六导电层上。所述第二狭缝可以至少部分地被所述第二辐射部件交叠。所述第二导电层可以包括第一带状线，并且所述第三导电层可以包括第二带状线。所述pcb可以包括第七导电层，该第七导电层包括地平面。所述pcb可以包括第一介电层和/或第三介电层，该第一介电层在所述第一导电层与所述第二导电层之间，该第三介电层在所述第二导电层与所述第七导电层之间，并与所述第一介电层相反。所述pcb可以包括第五介电层，该第五介电层在所述第七导电层与所述第三导电层之间，并与所述第三介电层相反。所述pcb可以包括第四介电层，该第四介电层在所述第三导电层与所述第六导电层之间，并与所述第五介电层相反。在一些实施方式中，金属环形天线可以沿着所述pcb的外边缘延伸。
本领域技术人员通过审查下列图和详细描述，将清楚根据本发明构思的实施方式的其它装置和/或操作。所有这种附加装置和/或操作都旨在被包括在该描述内、本发明构思的范围内，并且通过所附权利要求书来保护。而且，在此公开的所有实施方式都旨在可以单独地实现，或者按任何方式和/或组合来组合。
附图说明
附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解，并且被并入并构成本申请的一部分，例示了一(些)实施方式。在图中：
[图1a]图1a例示了根据本发明构思的各种实施方式的印刷电路板(pcb)上的单贴片天线。
[图1b]图1b例示了根据本发明构思的各种实施方式的图1a的单贴片天线的平面图。
[图1c]图1c例示了根据本发明构思的各种实施方式的针对图1a和图1b的单贴片天线的在两个不同相位的辐射图。
[图2]图2例示了根据本发明构思的各种实施方式的无线电子装置中的图1a和图1b的单贴片天线。
[图3a]图3a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图2的单贴片天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的辐射图。
[图3b]图3b例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图2的单贴片天线的无线电子装置在15.1ghz激励下的绝对远场增益。
[图4a]图4a例示了根据本发明构思的各种实施方式的印刷电路板(pcb)上的单介电谐振器天线(dra)。
[图4b]图4b例示了根据本发明构思的各种实施方式的图4a的印刷电路板(pcb)上的单dra的平面图。
[图4c]图4c例示了根据本发明构思的各种实施方式的在图4a和图4b的单dra的两个不同相位的辐射图。
[图5a]图5a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括具有相同极化的两个辐射部件的双辐射部件天线。
[图5b]图5b例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括具有正交极化的两个辐射部件的双辐射部件天线。
[图6a]图6a例示了根据本发明构思的各种实施方式的双贴片天线。
[图6b]图6b例示了根据本发明构思的各种实施方式的双贴片天线。
[图7a]图7a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图5b、图6a和/或图6b的双贴片天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的正面。
[图7b]图7b例示了根据本发明构思的各种实施方式的与在图7a的诸如智能电话的无线电子装置的正面上的贴片天线部件相关联的辐射图。
[图8a]图8a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图5b、图6a和/或图6b的双贴片天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的背面。
[图8b]图8b例示了根据本发明构思的各种实施方式的与在图8a的诸如智能电话的无线电子装置的背面上的贴片天线部件相关联的辐射图。
[图9]图9例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图6a和/或图6b的双贴片天线的无线电子装置在15.1ghz激励下的绝对远场增益。
[图10a]图10a例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图6a和/或图6b的双贴片天线的无线电子装置在15.1ghz激励下，利用不同信号馈送方案的绝对远场增益。
[图10b]图10b例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图6a和/或图6b的双贴片天线的无线电子装置在15.1ghz激励下，利用不同信号馈送方案的绝对远场增益。
[图11a]图11a例示了根据本发明构思的各种实施方式的双dra天线。
[图11b]图11b例示了根据本发明构思的各种实施方式的双dra天线。
[图12a]图12a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图6a和/或图6b的双贴片天线部件的阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的正面。
[图12b]图12b例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图6a和/或图6b的双贴片天线部件的阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的背面。
[图13a]图13a例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12a和12b的双贴片阵列天线的无线电子装置周围的辐射图。
[图13b]图13b例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12a和12b的双贴片阵列天线的无线电子装置周围的辐射图。
[图13c]图13c例示了根据本发明构思的各种实施方式的、包括图12a和12b的双贴片阵列天线的无线电子装置周围的辐射图。
[图14]图14例示了根据本发明构思的各种实施方式的具有金属环形天线的无线电子装置。
[图15]图15例示了根据本发明构思的各种实施方式的具有金属环形天线和双辐射部件阵列天线的无线电子装置。
[图16]图16例示了根据本发明构思的各种实施方式的具有金属环形天线和双辐射部件mimo阵列天线的无线电子装置。
[图17a]图17a例示了根据本发明构思的各种实施方式的针对包括图16的天线的双贴片mimo阵列天线的各种子阵列的无线电子装置周围的辐射图。
[图17b]图17b例示了根据本发明构思的各种实施方式的针对包括图16的天线的双贴片mimo阵列天线的各种子阵列的无线电子装置周围的辐射图。
[图18]图18例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括根据图1至图17b中的任一个的一个或更多个天线的诸如蜂窝电话的无线电子装置。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明构思进行更全面描述，其中，示出了本发明构思的实施方式。然而，本申请不应被视为受限于在此阐述的这些实施方式。相反地，提供这些实施方式，以使本公开透彻和完整，并且向本领域技术人员全面表达该实施方式的范围。贯穿全文，相同标号指相同部件。
贴片天线通常被用于诸如移动终端的无线电子装置的微波天线设计中。贴片天线可以在印刷电路板(pcb)上包括辐射部件。如本文所使用的，pcb可以包括任何常规印刷电路板材料，其被用于利用导电路径、轨迹或信号迹线来机械地支承和电连接电子组件。pcb可以包括层压板、覆铜层压板、树脂浸渍b阶布、铜箔、金属包覆印刷电路板和/或其它常规印刷电路板。在一些实施方式中，印刷电路板被用于在其上表面安装电子组件。该pcb可以包括一个或更多个集成电路芯片电源、集成电路芯片控制器和/或其它分立和/或集成电路无源和/或有源微电子组件，如其上的表面安装组件。该pcb可以包括多层印刷布线板、柔性电路板等，具有在板的表面上和/或pcb的中间层上的焊盘和/或金属迹线。
贴片天线设计尺寸上紧凑并且易于制造，因为它们可以被实现为pcb上的印刷特征。介电谐振器天线(dra)也常用于针对诸如移动终端的无线电子装置的微波天线设计中。dra可以包括辐射部件，如pcb上的助焊剂连接物(fluxcouple)，该助焊剂连接物上具有介电块。
各种无线通信应用可以使用贴片天线和/或dra。贴片天线和/或dra可以适用于10ghz至300ghz的电磁频谱中的毫米波段无线电频率。贴片天线和/或dra皆可以提供非常宽的辐射束。贴片天线设计和/或dra设计的潜在缺点可能在于辐射图是定向的。例如，如果在移动装置中使用贴片天线，那么辐射图可能仅覆盖移动装置周围的三维空间的一半。在这种情况下，该天线生成定向的辐射图，并且可能需要将移动装置指向基站用于充分操作。
本文所述各种实施方式可以来自于这样的认识，即，可以通过在印刷电路板的相反侧上或附近添加另一辐射部件，从而生成双贴片天线和/或双dra设计，来改进贴片天线和/或dra。双辐射部件可以通过生成覆盖移动装置周围的三维空间的辐射图来改善天线性能。
现在参照图1a，该图例示了印刷电路板(pcb)109上的单贴片天线110。pcb109包括：第一导电层101、第二导电层102、以及第三导电层103。该第一、第二、和/或第三导电层(101、102、103)可以按面对面的关系设置。该第一、第二，以及和第三导电层(101、102、103)分别通过第一介电层107和/或第二介电层108彼此分开。第一辐射部件104可以在第一导电层101中。带状线106可以在单贴片天线110的第三导电层中。地平面105可以在第二导电层102中。地平面105可以包括开口或狭缝112。狭缝112的宽度可以是wap。可以通过带状线106接收和/或发送信号，从而使单贴片天线110谐振。
现在参照图1b，例示了图1a的单贴片天线110的平面图。第一辐射部件104可以具有长度l和宽度w。第一辐射部件104可以与带状线106交叠。带状线可以与单贴片天线110的地平面中的狭缝112交叠。单贴片天线110的地平面中的狭缝112可以具有宽度wap和/或长度lap。在一些实施方式中，带状线106可以延伸超过第一辐射部件104，距离狭缝112的长度为ls。
所述天线结构的电磁特性可以根据物理尺寸和其它参数来确定。举例来说，诸如带状线宽度、带状线定位、介电层厚度、介电层介电常数、地平面中的狭缝的尺寸wap和/或长度lap、和/或第一辐射部件的尺寸l和/或w的参数可能会影响天线结构的电磁特性以及随后的天线性能。在一些实施方式中，第一介电层107的相对介电常数可以是ετ1，而第二介电层的相对介电常数可以是ετ2。ετ2可以不同于ετ1。
现在参照图1c，例示了图1a和1b的单贴片天线110的两个不同相位的辐射图。例示了在相位
现在参照图2，例示了包括图1a和1b的单贴片天线110的无线电子装置201。单贴片天线110沿着无线电子装置201的一边缘定位。其它组件可以被包括在无线电子装置201中，但为了简单起见，未加以例示。单贴片天线110的极化可以在由图2中的箭头202所示的方向上，举例来说，如朝向无线电子装置201的顶部。
现在参照图3a，例示了包括图1a和1b的单贴片天线110的无线电子装置201周围的辐射图。当单贴片天线110在15.1ghz被激励时，在无线电子装置201周围形成不规则辐射图。无线电子装置201周围的辐射图表现出方向失真，其宽广均匀的辐射覆盖了天线周围的一半空间，而天线另一半周围的辐射就较差。由此，该天线因某些取向表现出差的性能而可能不适于在该频率下的通信。
现在参照图3b，例示了沿着包括图2的单贴片天线110的无线电子设备201在15.1ghz激励下的绝对远场增益。轴theta表示y-z平面，而轴phi表示图2的无线电子装置201周围的x-y平面。类似于图3a的所得辐射图，该绝对远场增益在无线电子装置201周围的一个方向上表现出令人满意的增益特性，举例来说，如广泛地跨越x-y平面。然而，在y-z平面上，在无线电子装置201周围的一个方向(例如，90°至180°)获得良好的绝对远场增益结果，但在无线电子装置201周围的沿y-z平面的相反方向(例如0°至90°)获得差的绝对远场增益结果。
现在参照图4a，该图例示了印刷电路板(pcb)409上的单介电谐振器天线(dra)410。pcb409包括第一导电层401和/或第二导电层402。第一和第二导电层(401、402)可以按面对面的关系设置。第一和第二导电层(401、402)可以通过介电层403彼此分开。介电层403可以是单层或多层绝缘材料或者是非常差的电流导体的材料。介电层403可以由氧化物、氮化物和/或绝缘金属氧化物(如氧化铪、氧化铝等)形成。介电层403可以具有厚度hd。辐射部件405可以在第一导电层401中。辐射部件405可以包括助焊剂连接物。辐射部件405可以包括开口或狭缝412。介电块406可以在辐射部件405上，远离介电层403。介电块406可以具有长度l和高度h。带状线404可以在dra410的第二导电层402中。狭缝412的宽度可以是wap。可以通过带状线404接收和/或发送信号，从而使dra410谐振。
现在参照图4b，例示了图4a的dra410的平面图。介电块406可以具有长度l和刻度w。在一些实施方式中，长度l和宽度w可以相等。介电块406可以与带状线404交叠。带状线404可以与dra410的辐射部件405中的狭缝412交叠。dra410的辐射部件405中的狭缝412可以具有宽度wap和/或长度lap。在一些实施方式中，带状线404可以延伸超过介电块406，距离狭缝412的长度为ls。
所述dra天线结构的电磁特性可以根据物理尺寸和其它参数来确定。举例来说，诸如带状线404宽度、带状线404定位、介电层403厚度hd、介电层介电常数ετ、辐射部件405中的狭缝412的尺寸wap和/或长度lap、和/或介电块406的尺寸l和/或w的参数可能会影响dra天线结构的电磁特性以及随后的天线性能。
现在参照图4c，例示了图4a和4b的dra410的两个不同相位的辐射图。例示了在相位
图5a和5b可以包括图1a和1b的单贴片天线和/或图4a和4b的单dra。现在参照图5a，例示了包括具有相同极化的两个辐射部件的双辐射部件天线500。双辐射部件天线500可以在pcb507上，并且包括第一辐射部件501和第二辐射部件502。电子电路封装503可以包括在pcb507中，在第一辐射部件501与第二辐射部件502之间。在一些实施方式中，第一辐射部件501可以包括图1a的第一辐射部件104。在一些实施方式中，第一辐射部件501可以包括图4a的辐射部件405。电子电路封装503可以包括用于发送和/或接收信号的电路、用于调整信号的极化的电路、阻抗匹配电路、和/或用于信号分离和/或切换的功率分配器506。功率分配器506可以电耦接和/或连接至电子电路封装503中的组件和/或与双辐射部件天线500相关联的带状线。箭头504和505例示了信号在第一辐射部件501和第二辐射部件502处的相应极化。在这种情况下，第一辐射部件501处的信号具有与第二辐射部件502处的信号的极化505相同的极化504。因为第一和第二辐射部件501和502具有相同的极化，所以可以导致天线部件之间的高的互耦合。这种高的互耦合可以在第一辐射部件501和第二辐射部件502中的每一个处导致信号干扰，从而造成辐射图失真。在一些实施方式中，第一辐射部件501处的信号可以抵消和/或干扰第二辐射部件502处的信号。换句话说，在该配置中，信号在第一和第二辐射部件501和502处具有相同的极化，天线部件不能一起正常工作。改变信号的极化可以改善该天线的性能，如将参照图5b所讨论的。
现在参照图5b，例示了包括具有正交极化的两个辐射部件的双辐射天线500。电子电路封装503可以包括用于配置信号在第一和第二辐射部件501和502处的极化的电路。信号的极化可以与信号的物理取向相关联。箭头504和505例示了信号在第一辐射部件501和第二辐射部件502处的相应极化。在这种情况下，第一辐射部件501处的信号具有与第二辐射部件502处的信号的极化505正交的极化504。因为第一辐射部件501处的信号与第二辐射部件502处的信号正交，所以天线部件可以一起工作以形成全向辐射图。第一辐射部件501处的针对天线上半部分的辐射图可以与第二辐射部件502处的针对天线下半部分的辐射图正交，从而提供高的隔离度，举例来说，如-35db。图5b例示了作为非限制例的信号的极化。在一些实施方式中，信号的极化可以基于线极化、圆极化、右手圆极化(rhcp)或左手圆极化(lhcp)、和/或椭圆极化。
仍参照图5a和5b，在本文所述的各种实施方式中，可以通过在电子封装503中包括功率分配器506电路来改善具有正交信号极化的双辐射天线500的性能。如稍早讨论的，可以通过与一天线相关联的带状线来接收和/或发送信号。功率分配器506可以电连接和/或耦接至带状线。功率分配器506可以操作以分离通过带状线接收和/或传送的信号。例如，功率分配器506可以被设置成控制施加至第一辐射部件501和/或第二辐射部件502的、在带状线处接收的信号的功率。换句话说，可以将信号功率的第一部分施加至第一辐射部件501达第一时段、和/或可以将信号功率的第二部分施加至第二辐射部件502达第二时段。在一些实施方式中，第一时段可以与第二时段在时间上交叠和/或一致。在一些实施方式中，第一时段可以与第二时段不交叠。在一些实施方式中，功率分配器506可以被设置成，向第一辐射部件501提供信号功率的第一部分，其与向第二辐射部件502提供的信号功率的第二部分正交。在一些实施方式中，功率分配器506可以被设置成，将带状线处的全部信号功率提供给第一辐射部件501达第一时段，并且将带状线处的全部信号功率提供给第二辐射部件502达第二时段。当功率分配器506在将带状线处的全部信号功率提供给第一辐射部件501或第二辐射部件502之间切换时，第一时段和第二时段可以彼此不交叠。在向第一辐射部件501与第二辐射部件502施加功率之间切换可以在时间上和/或根据预定义的基于时间的函数周期性地发生。
在一些实施方式中，任何功率分配操作可以是随时间为恒定的，或者可以是随时间而变化。功率分配器506的操作模式可以针对不同的时段，在向第一辐射部件501和第二辐射部件502中的每一个提供信号功率的不同部分的第一模式与向第一辐射部件501和第二辐射部件502提供带状线处的全部信号功率的第二模式之间切换。功率分配器506的操作模式可以基于通信信道条件、用户选择、和/或预定操作模式来控制。
在一些实施方式中，图5a和5b的第一辐射部件501和/或和第二辐射部件502可以包括第一和/或第二贴片部件。现在参照图6a，例示了双贴片天线600。双贴片天线600可以包括第一导电层612和第二导电层614。第一和第二导电层(612、614)可以按面对面的关系设置。第一和第二导电层(612、614)可以通过第一介电层604彼此分开。第一贴片部件605可以在第四导电层611中。第二贴片部件606可以在第五导电层613中。带状线602可以在双贴片天线600的第二导电层612中。地平面601可以在第一导电层612中。地平面可以包括开口或狭缝607。狭缝607的宽度可以是wap。狭缝607的宽度可以控制双贴片天线600与无线电子装置201的阻抗匹配。在一些实施方式中，导电层615可以在介电层617与618之间。导电层615可以包括与pcb相关联的pcb地平面616。在一些实施方式中，pcb地平面616可以包括宽度为wap的狭缝626。在一些实施方式中，狭缝607可以与第一贴片部件605和/或第二贴片部件606交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与带状线602交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与第一贴片部件605和/或第二贴片部件606横向交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与带状线602横向交叠。可以通过带状线602接收和/或发送信号，从而使双贴片天线600谐振。在一些实施方式中，第二贴片部件606可以具有不同的对应带状线。这两个带状线皆可以对应于不同的贴片部件，并因此可以被图5的功率分配器506使用以单独地向第一贴片部件605和/或第二贴片部件606提供信号。
仍参照图6a，功率分配器可以与双贴片天线600相关联。为简单起见，图6a中未例示功率分配器。功率分配器可以在双贴片天线600内部或外部，但是电连接和/或耦接至带状线602。功率分配器可以被设置成控制施加至第一贴片部件605和/或第二贴片部件606的信号的功率。第一贴片组件605和/或第二贴片组件606可以被设置成，使得信号在第一贴片组件605处的第一极化与该信号在第二贴片组件606处的第二极化正交。
在一些实施方式中，图5a和5b的第一辐射部件501和/或第二辐射部件502可以包括第一贴片部件和/或第二贴片部件。现在参照图6b，例示了双贴片天线600。双贴片天线600可以包括第一导电层612和第二导电层614。第一和第二导电层(612、614)可以按面对面的关系设置。第一和第二导电层(612、614)可以通过第一介电层604彼此分开。第一贴片部件605可以在第四导电层611中。第一导电层612和第四导电层611可以按通过第二介电层603分开的面对面关系布置。第二贴片部件606可以在第五导电层613中。带状线602可以在双贴片天线600的第二导电层612中。地平面601可以在第二导电层612中。地平面可以包括开口或第一狭缝607。狭缝607的宽度可以是wap。狭缝607的宽度可以控制双贴片天线600与无线电子装置201的阻抗匹配。在一些实施方式中，狭缝607可以与第一贴片部件605和/或第二贴片部件606交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与带状线602交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与第一贴片部件605和/或第二贴片部件606横向交叠。在一些实施方式中，狭缝607可以与带状线602横向交叠。可以通过带状线602接收和/或发送信号，从而使双贴片天线600谐振。在一些实施方式中，第二贴片部件606可以在第三导电层619中具有不同的对应带状线620。在一些实施方式中，在第六导电层621中，第二贴片部件606可以具有不同的地平面622。在第六导电层621中，地平面622可以包括第二狭缝623。在一些实施方式中，第六导电层621可以通过第四介电层624与第三导电层619分开。第六导电层621可以通过第六介电层625与第五导电层613分开。这两个带状线602、620均可以分别对应于不同的贴片部件605、606，并因此可以被图5的功率分配器506用于单独地向第一贴片部件605和/或第二贴片部件606提供信号。
仍参照图6b，功率分配器可以与双贴片天线600相关联。为简单起见，图6b中未例示功率分配器。功率分配器可以在双贴片天线600内部或外部，但是电连接和/或耦接至第一带状线602和/或第二带状线620。功率分配器可以被设置成控制施加至第一贴片部件605和/或第二贴片部件606的信号的功率。第一贴片组件605和/或第二贴片组件606可以被设置成，使得信号在第一贴片组件605处的第一极化与该信号在第二贴片组件606处的第二极化正交。
仍参照图6b，双贴片天线600可以被包括在印刷电路板(pcb)中。在一些实施方式中，双贴片天线600可以包括在第七导电层615中的pcb地平面616。可以通过第三介电层617将第七导电层615与第二导电层614分开。可以通过第五介电层618将第七导电层615与第三导电层619分开。
参照图7a，例示了包括图5b、图6a、和/或图6b的双贴片天线的诸如智能电话的无线电子装置201的正面。无线电子装置201可以被定向成使得移动装置的正面或上面与图6a和/或图6b的第一导电层611为面对面的关系。无线电子装置201可以包括图6a和/或图6b的具有第一贴片部件605的双贴片天线600。箭头701例示了信号在第一贴片部件605处的极化方向。
参照图7b，例示了与图7a的无线电子装置201的正面上的第一贴片部件605相关联的辐射图。当第一贴片部件605在15.1ghz被激励时，在无线电子装置201周围形成均匀分布的辐射图。无线电子装置201周围的辐射图表现出很少的方向失真，其宽广围绕的辐射覆盖了天线前后周围的空间。尽管图7b的辐射图针对在第一贴片部件605被激励时的情况进行了例示，但图6a和/或图6b的第二贴片部件606的存在通过生成覆盖天线前后两者周围的空间来改善天线的性能。
参照图8a，例示了包括图5b、图6a、和/或图6b的双贴片天线的诸如智能电话的无线电子装置201的背面。无线电子装置201可以被定向成使得移动装置的背面或底面与图6a和/或图6b的第一导电层613为面对面的关系。无线电子装置201可以包括图6a和/或图6b的具有第二贴片部件606的双贴片天线600。箭头801例示了信号在第二贴片部件606处的极化方向。图7a的第一贴片部件605的极化701与图8a的第二贴片部件606的极化801正交。
参照图8b，例示了与图8a的无线电子装置201的背面上的第二贴片部件606相关联的辐射图。当第二贴片部件606在15.1ghz被激励时，在无线电子装置201周围形成均匀分布的辐射图。无线电子装置201周围的辐射图表现出很少的方向失真，其宽广围绕的辐射覆盖了天线前后两者周围的空间。尽管图8b的辐射图针对在第二贴片部件606被激励时的情况进行了例示，但图6a和/或图6b的第一贴片部件605的存在通过生成覆盖天线前后两者周围的空间来改善天线的性能。
参照图9，例示了沿着包括图6a和/或图6b的双贴片天线的无线电子装置在15.1ghz激励下的绝对远场增益。图9的绝对远场增益与来自功率分配器的、施加至图6至8b的双贴片天线的第一贴片部件605和第二贴片部件606两者的同时激励相关联。在这种情况下，提供大约一半的信号功率以激励第一贴片部件605，并且提供大约一半的信号功率以激励第二贴片部件606。
还参照图9，轴theta表示y-z平面，而轴phi表示图7a和7b的无线电子装置201周围的x-y平面。绝对远场增益在从无线电子装置201的正面和背面两者辐射的方向上表现出令人满意的增益特性。例如，可以在z轴的两个方向上获取具有-35db隔离度的优异增益特性。然而，在x轴的两个方向上(对应于移动装置的侧面)，远场增益显得都较小。与图3a和3b的单贴片天线相比，图7a和7b例示了双贴片天线因第一和第二贴片部件605和606的影响和/或信号的正交极化而可以提供明显更大的覆盖空间。换句话说，单贴片天线生成基本上从移动装置的一个方向(即，从一个面)指向的辐射图，而双贴片天线生成基本上从两个不同方向(例如，从移动装置的正面和背面两者)指向的辐射图。
图10a和10b例示了沿着包括图6a和/或图6b的双贴片天线的无线电子装置，在15.1ghz激励下利用不同信号馈送方案的绝对远场增益。如上详细讨论的，可以使用功率分配器来切换第一贴片部件605与第二贴片部件606之间的信号激励。在这个实施例配置中，功率分配器将大部分信号功率提供给图6a和/或图6b的第一贴片部件605达第一时段，如图10a的结果所示。功率分配器可以将大部分信号功率提供给图6a和/或图6b的第二贴片部件606达第二时段，如图10b的结果所示。与图9的大致相等的功率分配相比，当利用该切换馈送方案时，峰值增益增加2db-3db。该开关馈送方案可以调谐天线以更好地拟合诸如周期性噪声干扰的信道特性。在一些实施方式中，将馈送从第一贴片部件切换至第二贴片部件可以基于定向信道测量。例如，可以使用来自基站的导频信号来在馈送至第一贴片部件对第二贴片部件之间确定更好的性能。
参照图11a，例示了双介电谐振器天线(dra)1100。该双dra1100可以包括第一导电层1112和第二导电层1114。第一和第二导电层(1112、1114)可以按面对面的关系设置。第一和第二导电层(1112、1114)可以通过第一介电层1104彼此分开。在第一导电层1112中可以有第一助焊剂连接物。在第四导电层1121中可以有第二助焊剂连接物。第一介电块1108可以在第一导电层1112上，并与第一介电层1104相反。第二介电块1109可以在第四导电层1121上，并与第四介电层1118相反。带状线1102可以在双dra1100的第二导电层1114中。地平面1101可以在第二导电层1112中。地平面1101可以包括开口或狭缝1107。狭缝1107的宽度可以是wap。在一些实施方式中，狭缝1107可以与第一介电块1108和/或第二介电块1109横向交叠。在一些实施方式中，狭缝1107可以与带状线1102交叠。可以通过带状线1102接收和/或发送信号，从而使双dra1100谐振。一些实施方式可以在第四导电层1121中包括具有第二狭缝1110的地平面1120。在一些实施方式中，第一介电块1108可以与第一狭缝1107交叠，和/或第二介电块1109可以与第二狭缝1110交叠。在一些实施方式中，诸如第一介电块1108和/或第二介电块1109的相对介电常数的因素可能影响双dra天线1100的电磁特性和/或随后影响天线性能。在一些实施方式中，图5b的第一辐射部件501可以包括图11a的第一助焊剂连接物和/或第一介电块1108。类似地，图5b的第二辐射部件502可以包括图11a的第二助焊剂连接物和/或第二介电块1109。图11a的双dra1100提供了类似的性能结果，如图7b、图8b、图9、图10a、和/或图10b所示。在一些实施方式中，当与图6a和/或图6b的双路径天线600相比时，图11a的双dra1100可以提供具有更宽带宽的更好性能。
仍参照图11a，功率分配器可以与dra1100相关联。为简单起见，图11a中未例示功率分配器。功率分配器可以在dra1100内部或外部，但是电连接和/或耦接至带状线1102。功率分配器可以被设置成控制施加至第一介电块1108和/或第二介电块1109的信号的功率。第一介电块1108和/或第二介电块1109可以被设置成，使得信号在第一介电块1108处的第一极化与该信号在第二介电块1109处的第二极化正交。
参照图11b，例示了双介电谐振器天线(dra)1100。该双dra1100可以包括第一导电层1112和第二导电层1114。第一和第二导电层(1112、1114)可以按面对面的关系设置。第一和第二导电层(1112、1114)可以通过第一介电层1104彼此分开。第一助焊剂连接物可以在第一导电层1112中。第二助焊剂连接物可以在第四导电层1121中。第一介电块1108可以在第一导电层1112上，与第一介电层1104相反。第二介电块1109可以在第四导电层1121上，与第四介电层1118相反。带状线1102可以在双dra1100的第二导电层1114中。地平面1101可以在第二导电层1112中。地平面1101可以包括开口或狭缝1107。狭缝1107的宽度可以是wap。在一些实施方式中，狭缝1107可以与第一介电块1108和/或第二介电块1109横向交叠。在一些实施方式中，狭缝1107可以与带状线1102交叠。可以通过带状线1102接收和/或发送信号，从而使双dra1100谐振。一些实施方式可以在第四导电层1121中包括具有第二狭缝1110的地平面1120。在一些实施方式中，第一介电块1108可以与第一狭缝1107交叠，和/或第二介电块1109可以与第二狭缝1110交叠。在一些实施方式中，第二带状线1120可以包括在第三导电层1119中。第三导电层1119可以通过第四介电层1124与第六导电层1121分开。
仍参照图11b，双dra1100可以包括在印刷电路板(pcb)中。在一些实施方式中，在第七导电层1115中，双dra1100可以包括pcb地平面1116。第七导电层1115可以通过第三介电层1117与第二导电层1114分开。第七导电层1115可以通过第五介电层1118与第三导电层1119分开。
在一些实施方式中，诸如第一介电块1108和/或第二介电块1109的相对介电常数的因素可能影响双dra天线1100的电磁特性和/或随后影响天线性能。在一些实施方式中，图5b的第一辐射部件501可以包括图11b的第一助焊剂连接物和/或第一介电块1108。类似地，图5b的第二辐射部件502可以包括图11b的第二助焊剂连接物和/或第二介电块1109。图11b的双dra1100提供了类似的性能结果，如图7b、图8b、图9、图10a、和/或图10b所示。在一些实施方式中，当与图6a和/或图6b的双路径天线600相比时，图11b的双dra1100可以提供具有更宽带宽的更好性能。
仍参照图11b，功率分配器可以与dra1100相关联。为简单起见，图11b中未例示功率分配器。功率分配器可以在dra1100内部或外部，但是电连接和/或耦接至带状线1102。功率分配器可以被设置成控制施加至第一介电块1108和/或第二介电块1109的信号的功率。第一介电块1108和/或第二介电块1109可以被设置成，使得信号在第一介电块1108处的第一极化与该信号在第二介电块1109处的第二极化正交。
图12a和12b例示了包括图6a和/或图6b的双贴片天线的阵列的诸如智能电话的无线电子装置201。参照图12a，例示了包括第一贴片天线部件605a-605h的阵列的无线电子装置201的正面。信号在第一贴片天线部件605a-605h处的极化由箭头1201指示。现在参照图12b，例示了包括第二贴片部件606a-606h的阵列的无线电子装置201的背面。信号在第二贴片天线部件606a-605h处的极化由箭头1202指示。在一些实施方式中，极化1201可以与极化1202正交。尽管在图6a和/或图6b的双贴片天线的背景下作为非限制例描述了图12a和12b，但根据一些实施方式，该阵列可以包括图5a和图5b的第一和第二辐射部件、和/或图11a的dra天线的第一和第二助焊剂连接物以及第一和第二介电块。
图13a至13c例示了包括图12a和12b的双贴片阵列天线的无线电子装置201周围的辐射图。参照图13a，当双贴片阵列天线被激励时，在无线电子装置201周围形成均匀分布的辐射图。无线电子装置201周围的辐射图沿着z轴表现出很少的方向失真，其宽广围绕的辐射对称地覆盖了无线电子装置201的正面和背面周围的空间。参照图13b和图13c，尽管在图13a中相对于无线电子装置201的正面和背面展示出宽泛的辐射图，但可能在x轴的方向上存在差的增益特性和失真。
本文所述双贴片天线和/或双dra可以适用于电磁频谱中的毫米波段无线电频率，例如，10ghz至300ghz。在一些实施方式中，假设可能希望无线电子装置201在850mhz至1900mhz的蜂窝频带中发送和/或接收信号。现在参照图14，例示了包括金属环形天线1402的无线电子装置201。该金属环形天线可以沿着pcb109的外边缘延伸。该金属环形天线可以与pcb109分开并与pcb109电隔离。该金属环形天线1402可以通过接地组件1403和1404耦接至pcb109。金属环形天线可以被设置成按与双贴片天线和/或双dra的毫米波段不同的850mhz至1900mhz的蜂窝频带中的频率谐振。
参照图15，例示了具有图14的金属环形天线1402以及图12a和12b的双贴片阵列天线的无线电子装置201。图15例示了移动装置的正视图，并因此例示了第一贴片天线部件605a-605h。对应的第二贴片天线部件可以位于无线电子装置201的背面上。尽管在图12a和/或图12b的双贴片天线阵列的背景下作为非限制例描述了图15，但根据一些实施方式，该阵列可以包括图5a和5b的第一和第二辐射部件、和/或图11a的第一和第二助焊剂连接物和/或图11a的dra天线的第一和第二介电块。
参照图16，例示了具有金属环形天线以及双贴片多输入多输出(mimo)阵列天线的无线电子装置。图16例示了图15的双贴片阵列天线，其具有按用于mimo操作的子阵列配置的阵列双贴片天线。例如，贴片天线部件605a至605d包括mimo子阵列1601，而贴片天线部件605e至605h包括mimo子阵列1602。尽管图16中未例示，但对应的第二贴片天线部件606a至606h可以存在于无线电子装置201的背面上。箭头1603指示mimo子阵列1601的极化方向，而箭头1604指示mimo子阵列1602的极化方向。在无线电子装置201的背面上并且与mimo子阵列1601相关联的对应的第二贴片天线部件606a至606d可以具有与1603所示的方向正交的极化方向。类似地，在无线电子装置201的背面上并且与mimo子阵列1602相关联的对应的第二贴片天线部件606e至606h可以具有与1604所示的方向正交的极化方向。尽管在图6a和/或图6b的双贴片天线的背景下将图16描述为一非限制例，但根据一些实施方式，该mimo阵列天线可以包括图5a和5b的第一和第二辐射部件、和/或图11a的第一和第二助焊剂连接物和/或图11b的dra天线的第一和第二介电块。
参照图17a，例示了用于图16的双贴片mimo子阵列1601的、无线电子装置201周围的辐射图。箭头1701指示双贴片mimo子阵列1601中的第一贴片天线部件的极化，而箭头1702指示双贴片mimo子阵列1601中的第二贴片天线部件的极化。无线电子装置201周围的辐射图在z轴上表现出很少的方向失真，其宽广围绕的辐射覆盖了无线电子装置201的正面和背面周围的空间。
参照图17b，例示了用于图16的双贴片mimo子阵列1602的、无线电子装置201周围的辐射图。箭头1703指示双贴片mimo子阵列1602中的第一贴片天线部件的极化，而箭头1704指示双贴片mimo子阵列1602中的第二贴片天线部件的极化。无线电子装置201周围的辐射图在z轴上表现出很少的方向失真，其宽广围绕的辐射覆盖了无线电子装置201的正面和背面周围的空间。
参照图18，图18例示了包括根据图1至图17b中的任一个的一个或更多个天线的诸如蜂窝电话的无线电子装置1800。无线电子装置1800可以包括：用于控制收发器1802的处理器1801、功率分配器1807、和/或一个或更多个天线1808。所述一个或更多个天线1808可以包括：图6a和/或图6b的贴片天线600、图11a和/或图11b的dra1100、和/或图14至图16的金属环形天线1402。无线电子装置1800可以包括：显示器1803、用户接口1804、和/或存储器1806。在一些实施方式中，功率分配器1807可以是图5a的电子电路封装503的一部分。
上述讨论的具有双辐射部件的用于毫米波段射频通信的天线结构可以相对于移动装置的正面和背面生成均匀的辐射图。双贴片天线和/或双dra天线可以控制天线的辐射图。按阵列设置的双辐射部件的集合除了提供全向辐射图之外还可以提供mimo通信。在一些实施方式中，双辐射部件天线的第一辐射部件的极化可以与第二辐射部件正交，从而改善了远场增益。在一些实施方式中，可以将功率分配器与双辐射部件天线结合使用，以改善天线的覆盖。在一些实施方式中，可以将金属环形天线与双辐射部件天线结合用于蜂窝频率通信。所述发明构思创建具有全向辐射、宽带宽、和/或多频使用的天线结构。
在此使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而不是旨在对这些实施方式进行限制。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“该/所述(the)”同样旨在包括多数形式，除非上下文另外进行了明确指示。还应明白，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“具有(having)”、和/或其变型在此使用时，指定存在规定特征、步骤、操作、部件、和/或组件，而非排除存在或增加一个或更多个其它特征、步骤、操作、部件、组件、和/或其组合。
应当明白，当一部件被称为“耦接至”、“连接至”或“响应于”另一部件时，其可以直接耦接至、连接至，或者响应于该另一部件，或者也可以存在插入部件。与此相反，当一部件被称为“直接耦接至”、“直接连接至”或“直接响应于”另一部件时，不存在插入部件。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
为容易描述，在此可以使用诸如“上面”、“下面”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”等的空间上相对的术语，以描述如附图中所示一个部件或特征与另一部件或特征的关系。应当明白，空间上相对的术语除了附图中描绘的取向以外还可以涵盖该装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果这些图中的装置翻转，则被描述为在其它部件或特征“下面”的部件将在该其它部件或特征“上面”取向。因此，术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。该装置可以以其它方式取向(旋转90度或按其它取向)，并且由此解释在此使用的空间上相对的描述符。为简短和/或清楚起见，公知功能或构造可能未详细描述。
应当明白，尽管术语“第一”、“第二”等在此可以被用于描述各个组件，但这些部件不应受限于这些术语。这些术语仅被用于区别一个部件与另一部件。由此，在不脱离本实施方式的教导的情况下，第一组件可以称作第二组件。
除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有和这些实施方式所属于的技术领域的普通技术人员所共同理解的含义相同的含义。还应明白，诸如在公用词典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有和它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，而不应按理想化或过度形式化的意义来解释，除非在此明确地这样定义。
在此，结合上面的描述和附图，对许多不同实施方式进行了公开。应当明白，从字面上描述和例示这些实施方式的每一个组合和子组合是不必要的重复和混淆。因此，包括附图的本说明书应被视为构成在此描述的实施方式的所有组合和子组合的和制成与利用它们的方式和处理的完整书面描述，并且应当支持针对任何这种组合或子组合的权利要求书。
在附图和说明书中，已经公开了各个实施方式，而且尽管采用特定术语，但它们仅按一般性和描述性意义使用，而非出于限制的目的。
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