双侧雷达系统及其形成方法与流程

本发明一般涉及雷达系统，并且在特定实施例中，涉及双侧雷达系统结构、形成方法及其操作方法。

背景技术：

由于低成本半导体技术的快速发展，诸如平板电脑、智能手机和智能手表等便携式设备最近变得流行。作为示例，便携式设备可能需要获取关于设备的相对侧上的对象的信息以执行相机的自动聚焦或者用于在电话交谈期间关闭屏幕。各种实现可以被用来实现这一点，包括激光测距和飞行时间(tof)模块。然而，这些模块可能是昂贵的和/或要求便携式设备的壳体中的开口。因此，包含获取关于设备相对侧上的对象的信息的替代部件的便携式设备可能是期望的，以降低成本、改进功能并增加设备外壳的弹性。

技术实现要素：

根据本发明的实施例，雷达系统包括基板。基板包括第一表面和第二表面。第一表面与第二表面相对。雷达系统还包括被附接到基板的发射器前端电路。发射器前端电路被配置为在远离第一表面的第一方向上和在远离第二表面的第二方向上发送发射射频(rf)信号。雷达系统还包括第一接收天线和第二接收天线。第一接收天线被设置在第一表面处，并且被配置为接收在第二方向上传播的第一反射rf信号。第一反射rf信号由发射rf信号生成。第二接收天线被设置在第二表面处，并且被配置为接收在第一方向上传播的第二反射rf信号。第二反射rf信号由发射rf信号生成。

根据本发明的另一实施例，操作雷达系统的方法包括通过被附接到基板的发射器前端电路，在远离基板的第一表面的第一方向上和在远离基板的第二表面的第二方向上发送发射射频(rf)信号。第一方向与第二方向相反。操作雷达系统的方法还包括通过被设置在基板的第一表面处的第一接收天线接收由发射rf信号生成的第一反射rf信号。第一反射rf信号在第二方向上传播。操作雷达系统的方法还包括由被设置在基板的第二表面处的第二接收天线接收由发射rf信号生成的第二反射rf信号。第二反射rf信号在第一方向上传播。

根据本发明的又一实施例，形成雷达系统的方法包括：通过在雷达封装的第一层压层的第一表面上图案化第一导电层来形成第一接收天线和第一接地平面区域，以及通过在第一层压层的第二表面上图案化第二导电层来形成发射天线和第二接地平面区域。第二表面与第一表面相对。形成雷达系统的方法还包括在第二导电层上方形成雷达封装的第二层压层、在第二层压层上方形成第三导电层、通过图案化第三导电层形成第二接收天线以及将射频集成电路(rfic)芯片附接到雷达封装。rfic被耦合到发射天线、第一接收天线和第二接收天线。

附图说明

为了对本发明及其优点的更完整的理解，现在参考以下结合附图的描述，其中：

图1a示出了示例手势识别应用，其中智能手表使用各种手势来控制，图1b示出了可以被用来控制智能手表的各种示例手势，图1c示出了包括雷达前端电路和处理电路的雷达系统的框图，以及图1d示出了雷达系统电路的平面图，该雷达系统电路包括被实现为射频集成电路的雷达前端电路，根据本发明的实施例；

图2a示出了包括被附接到印刷电路板的雷达封装的示例雷达系统，图2b示出了雷达封装的截面视图，该雷达封装包括发射天线、前接收天线和后接收天线，以及图2c示出了封闭印刷电路板和雷达封装的壳体，根据本发明的实施例；

图3示出了示例雷达封装的截面视图，该示例雷达封装包括在基板内的发射天线、在雷达封装的前表面处的前接收天线、以及在雷达封装的后表面处的后接收天线，根据本发明的实施例；

图4示出了示例层压雷达封装，其包括在两个层压层之间的发射天线、在雷达封装的前表面处的前接收天线、以及在雷达封装的后表面处的后接收天线，根据本发明的实施例；

图5示出了示例雷达系统，其包括封闭发射天线的壳体、前接收天线和被附接到多层印刷电路板的后接收天线，根据本发明的实施例；

图6a和图6b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和三个后接收天线，其中图6a示出了雷达封装的俯视图，并且图6b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图；

图7a和图7b示出了根据本发明的实施例的另一示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和三个后接收天线，其中图7a示出了雷达封装的俯视图，并且图7b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图；

图8a和图8b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括前发射天线和接收天线、后发射天线和三个后接收天线，其中图8a示出了雷达封装的俯视图，并且图8b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图；

图9a和图9b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、三个前接收天线和三个后接收天线，其中图9a示出了雷达封装的俯视图，并且图9b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图；

图10a和图10b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和五个后接收天线，其中图10a示出了雷达封装的俯视图，并且图10b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图；

图11a和图11b示出了根据本发明的实施例的形成雷达系统的方法，其中图11a示出了步骤1102至1116，并且图11b示出了步骤1118至1130；

图12示出了操作雷达系统的方法，其包括检测基板的相对侧上的对象，根据本发明的实施例；

图13示出了操作雷达系统的方法，其包括跟踪对象在基板一侧上的移动，以及检测基板相对侧上的另一对象，根据本发明的实施例；

图14示出了操作雷达系统的方法，其包括跟踪对象在基板一侧上的三维空间中的移动，以及检测基板相对侧上的另一对象，根据本发明的实施例；

图15a示出了根据本发明的实施例的示例手势识别应用，其中移动电话包括雷达封装，图15b示出了示例手势识别应用，其中一对耳机包括雷达封装，以及图15c示出了示例手势识别应用，其中个人助理设备包括雷达封装。

除非另有指示，否则不同附图中的对应数字和符号通常指的是对应的部分。附图被绘制以清楚地说明实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。图中所绘制的特征的边缘不一定指示特征程度的终止。

具体实施方式

各种实施例的制备和使用在下面被详细讨论。然而，应该理解，本文所描述的各种实施例适用于各种特定的环境。所讨论的具体实施例仅说明制备和使用各种实施例的具体方式，并且不应该被解释为在有限的范围内。

便携式设备可以利用多个天线元件进行波束成形、发射分集和mimo配置，以及作为可以检测用户运动的雷达传感器(被称为手势传感器)。手势传感器可以在便携式设备中被配置为接口，以控制设备的功能以及收集关于便携式设备周围区域中的对象的信息。

在各种实施例中，基于雷达的手势检测系统被用来直接控制诸如计算机、智能电话或平板计算机之类的设备，或控制诸如车辆、建筑物内的电子系统或家用电器之类的远程设备。例如，当远程设备是汽车时，实施例手势检测系统允许人类行动者从汽车外部控制汽车的各种操作。

图1a示出了示例雷达系统应用，其中智能手表100使用各种手势来控制。如图所示，智能手表100包括被物理地耦合到雷达系统104的显示元件102。在操作期间，雷达系统104将rf信号110发射到目标114(目标114可以是人手)，并接收由目标114反射的反射rf信号112。这些反射的rf信号112由雷达系统处理，以确定目标114的位置和运动和/或确定目标114是否正在提供特定手势。在一些实施例中，雷达系统104可以包括被设置在壳体106内的雷达系统电路108。壳体106的至少一部分对于由雷达系统电路108发射和接收的rf信号是透明的或部分透明的。应当理解，雷达系统电路108也可以被设置在显示元件102的主体内。

在备选实施例中，雷达系统电路108可以被嵌入其他设备内，包括但不限于汽车钥匙、智能电话、平板计算机、音频/视频装备、厨房用具、hvac控制器和汽车。在诸如汽车应用的一些应用中，雷达系统电路108可以被嵌入在诸如汽车钥匙或智能电话之类的移动设备内，该移动设备又与要被控制的远程设备(诸如汽车或厨房用具)通信。移动设备和远程设备之间的数据传输可以包括各种通信技术中的任何一种，包括例如蓝牙、v2x等。

图1b中所示的示例手势可以包括例如“大拇指向上”手势122、“握紧拳头”手势124、“拇指到手指”手势126或“按钮按压”手势128。这些示例手势中的每一个示例手势可以被用来控制智能手表100或一些其他设备或系统的功能。例如，“大拇指向上”手势122可以被用来打开智能手表应用，“握紧拳头”手势124可以被用来关闭智能手表应用，结合拇指和食指之间的运动的“拇指到手指”手势126可以被用来在智能手表100的时钟显示器上虚拟地旋转手，以及“按钮按压”手势128可以被用来启动和停止智能手表100的秒表功能。在各种实施例中，被识别的手势可以是静态的或动态的。静态手势可以通过将手握在固定位置(诸如手势122、手势124和手势128)中来做出，并且动态手势可以通过移动手或手的一部分来做出，诸如例如用手势126相对于拇指来移动食指。应当理解，上述手势仅是可以由实施例雷达系统识别的许多可能手势的几个示例。

图1c示出了雷达系统104的框图，雷达系统104包括雷达前端电路132和处理电路134。在操作期间，目标114的位置和手势可以由雷达系统104检测。例如，两个手指相互敲击的手势可以被解释为“按钮按压”，或者旋转的拇指和手指的手势可以被解释为转动拨盘。虽然目标114在图1c中被描绘为手，但是雷达系统104还可以被配置为确定诸如人体、机器和其他类型的有生命或无生命对象的其他类型目标的手势和位置。雷达系统104可以例如使用测量目标114的位置和相对速度的二维毫米波相位阵列雷达来实现。毫米波相位阵列雷达发射和接收50ghz至80ghz范围内的信号。备选地，该范围之外的频率也可以被使用。在一些实施例中，雷达前端电路132作为具有多个发射通道和接收通道的调频连续波(fmcw)雷达传感器来操作。

雷达前端电路132发射和接收用于在三维空间中检测目标114的无线电信号。例如，雷达前端电路132发射入射rf信号并接收rf信号，该rf信号是来自目标114的入射rf信号的反射。所接收的反射rf信号由雷达前端电路132下变频，以确定拍频信号。这些拍频信号可以被用来确定三维空间中目标114的信息，诸如位置、速度、角度等。

在各种实施例中，雷达前端电路132被配置为经由发射天线142向目标114发射入射rf信号，并且经由接收天线144从目标114接收反射rf信号。雷达前端电路132包括被耦合到发射天线142的发射器前端电路138和被耦合到接收天线144的接收器前端电路140。

在操作期间，发射器前端电路138可以一次一个地或同时地向目标114发射rf信号。虽然在图1c中描绘了两个发射器前端电路138，但是应当理解，雷达前端电路132可以包括少于或多于两个的发射器前端电路138。每个发射器前端电路138包括被配置为产生入射rf信号的电路。这种电路可以包括例如rf振荡器、上变频混频器、rf放大器、可变增益放大器、滤波器、变压器、功率分配器和其他类型的电路。

接收器前端电路140接收并处理来自目标114的反射rf信号。如图1c中所示，接收器前端电路140被配置为耦合到四个接收天线144，其可以被配置为2×2天线阵列。在备选实施例中，接收器前端电路140可以被配置为耦合到多于或少于四个天线，取决于具体实施例及其规范，其中所得到的天线阵列具有各种n×m维度。接收器前端电路140可以包括例如rf振荡器、上变频混频器、rf放大器、可变增益放大器、滤波器、变压器、功率组合器和其他类型的电路。

雷达电路136提供要被发射到发射器前端电路138的信号，从接收器前端电路140接收信号，并且可以被配置为控制雷达前端电路132的操作。在一些实施例中，雷达电路136包括但不限于频率合成电路、上变频和下变频电路、可变增益放大器、模数转换器、数模转换器、用于基带信号的数字信号处理电路、偏置生成电路和电压调节器。

雷达电路136可以从处理电路134接收基带雷达信号，并基于所接收的基带信号控制rf振荡器的频率。在一些实施例中，该所接收的基带信号可以表示要被发射的fmcw频率芯片。雷达电路136可以通过将与所接收的基带信号成比例的信号施加到锁相环的频率控制输入来调整rf振荡器的频率。备选地，从处理电路134接收的基带信号可以使用一个或多个混频器进行上变频。雷达电路136可以经由数字总线(例如，usb总线)发射和数字化基带信号、经由模拟信号路径发射和接收模拟信号、和/或向处理电路134发射模拟和数字信号的组合、和/或从处理电路134接收模拟和数字信号的组合。

处理电路134获取由雷达电路136提供的基带信号，并执行一个或多个信号处理步骤以评估它们。在实施例中，处理电路134获取表示拍频信号的基带信号。信号处理步骤可以包括执行快速傅立叶变换(fft)、短时间傅立叶变换(stft)、目标分类、机器学习等。信号处理步骤的结果被用来在设备上确定和执行动作，诸如图1a的智能手表100。除了处理所获取的基带信号之外，处理电路134还可以控制雷达前端电路132的各方面，诸如由雷达前端电路132产生的传输。

雷达系统104的各种组件可以以各种方式来划分。例如，雷达前端电路132可以在一个或多个rf集成电路(rfic)上被实现、天线142和天线144可以被设置在电路板上、以及处理电路134可以使用被设置在一个或多个集成电路/半导体基板上的处理器、微处理器、数字信号处理器和/或定制逻辑电路来实现。处理电路134可以包括处理器，该处理器执行被存储在非暂时性存储器中的指令，以执行处理电路134的功能。然而，在一些实施例中，处理电路134的全部或部分功能可以被合并在其上设置有雷达前端电路132的同一集成电路/半导体基板上。

在一些实施例中，雷达前端电路132的一些雷达前端电路或所有部分雷达前端电路可以在包含发射天线142、接收天线144、发射器前端电路138、接收器前端电路140和/或雷达电路136的封装中被实现。在一些实施例中，雷达前端电路132可以被实现为被设置在电路板上的一个或多个集成电路，并且发射天线142和接收天线144可以在与集成电路相邻的电路板上被实现。在一些实施例中，发射器前端电路138、接收器前端电路140和雷达电路136被形成在同一雷达前端集成电路(ic)管芯上。发射天线142和接收天线144可以是雷达前端ic管芯的一部分，或者可以是在雷达前端ic管芯上方或附近的单独天线。雷达前端ic管芯还可以包括被用于路由和/或用于实现雷达前端电路132的各种无源或有源设备的导电层，诸如重新分布层(rdl)。在实施例中，发射天线142和接收天线144可以使用雷达前端ic管芯的rdl来实现。

图1d示出了包括雷达前端电路132的雷达系统电路108的平面图，该雷达前端电路132被实现为被耦合到发射天线142和接收天线144的rfic，发射天线142和接收天线144被实现为被设置在基板152上或基板152内的贴片天线。在一些实施例中，基板152可以使用电路板来实现，雷达前端电路132被设置在该电路板上，并且在该电路板上发射天线142和接收天线144使用电路板的导电层来实现。备选地，基板152表示晶片基板，一个或多个rdl被设置在该晶片基板上，并且发射天线142和接收天线144在该晶片基板上使用一个或多个rdl上的导电层来实现。应该理解，图1d的实施方式仅是实施例雷达系统可以被实现的许多方式中的一种方式。

除了手势感测之外，雷达系统还可以提供关于便携式设备周围环境中的对象的信息。例如，雷达系统可以感测对象的存在、确定对象的物理位置、跟踪对象在一维、二维或三维中的移动、测量对象的大小、确定对象的材料成分和/或确定对象的身份。

在各种应用中，便携式设备可以受益于便携式设备的两个相对侧上的雷达功能。在这些应用中，双侧雷达可以被实现，其向两侧提供雷达功能。例如，智能手机或平板电脑可以在设备的两侧都有相机。自动聚焦可以使用双侧雷达在两侧上来执行。诸如跟踪对象移动的能力之类的附加功能可以被用来在记录视频或快速捕获图像的同时快速调整焦点并防止模糊的图像。

双侧雷达系统的附加应用可以包括材料标识、血压跟踪、脉搏率监视、碰撞避免、对象标识和活动标识、音频源跟踪、接触跟踪和生物标识。例如，智能手表可以使用双侧雷达系统的前向雷达进行手势感应，同时使用后向雷达进行血压监视、脉搏率监视和接触跟踪，以了解用户正佩戴手表或者手表是在充电器上。作为另一示例，便携式设备可以利用双侧雷达系统来跟踪房间中的音频源，以滤除不想要的附加噪声和/或确定说话者的身份。

作为又一示例，增强现实/虚拟现实(ar/vr)设备可以使用双侧雷达系统的后向雷达进行生物和接触跟踪，同时使用前向雷达将图像和/或信息准确地叠加到用户面前的物理环境上，并且还用作碰撞避免系统，以在物理对象太近时提醒用户。这样的ar/vr设备还可以检测到用户的肩膀和手臂运动作为输入，以增加模拟中的真实感或作为对ar/vr设备的命令。

雷达系统还可以被用来获得关于雷达系统周围环境中的对象的详细信息。例如，用户可以将智能手机或平板电脑的后向相机指向一组人，并在屏幕上接收包括个人的距离、身高和脉搏率以及诸如材料成分、大小和对象标识的对象信息的叠加图。这种增强的成像还可以被用在ar/vr设备中，以快速向用户提供信息。

在各种实施例中，双侧雷达系统包括被附接到基板的一个或多个发射天线。一个或多个发射天线被配置为在远离双侧雷达系统的前侧的第一方向上发送第一rf信号，并且在远离双侧雷达系统的相对后侧的第二方向上发送第二rf信号。双侧雷达系统还包括：第一接收天线，被配置为在双侧雷达系统的前侧接收rf信号；第二接收天线，被配置为在双侧雷达系统的后侧接收rf信号。由第一接收天线接收的rf信号可以由从位于双侧雷达系统的前侧一定距离处的一个或多个对象反射的第一rf信号来生成。由第二接收天线接收的rf信号可以由从位于双侧雷达系统的后侧一定距离处的一个或多个对象反射的第二rf信号来生成。

双侧雷达系统还可以包括rf电路，该rf电路被配置为检测位于双侧雷达系统的前侧和后侧上的区域中的对象。例如，rf电路可以根据反射rf信号确定位于前侧上与双侧雷达系统相距一定距离的第一对象的位置，该反射rf信号由第一rf信号生成并由第一接收天线接收。同样地，rf电路可以根据另一反射rf信号来确定位于后侧上与双侧雷达系统相距另一距离的第二对象的位置，该另一反射rf信号由第二rf信号生成并由第二接收天线接收。

双侧雷达系统可以包括为短距离检测定制的前向雷达和为长距离检测定制的后向雷达。例如，前向雷达可以被配置为具有0.1m至2.5m的最佳范围，而后向雷达可以被配置为具有3m至5m的最佳范围。针对雷达系统的最佳范围并不指示雷达在最佳范围之外不可操作，而是可以指示预期的操作范围或所获得的信息精确到一定公差的范围。

双侧雷达系统可以有利地提供与其他非雷达模块类似的性能，其具有更低的功耗、更小的模块大小、更好的精度、更长的范围和增加的多功能性。例如，利用传统tof模块进行自动聚焦的便携式设备可能要求多个tof模块，在低光条件下消耗更多功率并且具有较低精度。相反，双侧雷达系统可以具有小于单个tof模块、消耗更少的功率、并且不受环境光的影响并且提供诸如上述特征的附加功能的单个雷达模块。

附加地，使用激光器或tof的常规距离检测系统通常要求便携式设备的壳体中的开口，因为许多常见的壳体材料对可见光和/或红外光谱不透明。例如，包括tof模块的常规激光模块的便携式设备的大多数壳体对于可见光和/或红外光可以是不透明的，而包括透明玻璃或塑料的开口被包括与激光模块或tof模块重叠。双侧雷达系统可以有利地考虑在雷达模块上方不包括开口的壳体，这进而可以允许让便携式设置具有更好的环境抵抗力并且改善壳体美观性。

下面所提供的实施例描述了各种结构、形成方法和操作雷达系统的方法，并且特别是包括双侧雷达模块的雷达系统。下面的描述描述了实施例。实施例雷达系统使用图2a、图2b和图2c来描述。实施例雷达封装使用图3来描述。实施例层压雷达封装使用图4来描述。实施例雷达系统使用图5来描述。几个实施例雷达封装使用图6a至图10b来描述。形成雷达系统的实施例方法使用图11a和图11b来描述。操作雷达系统的三种实施例方法使用图12至图14来描述。三个实施例手势识别应用使用图15a、图15b和图15c来描述。

图2a示出了包括被附接到印刷电路板的雷达封装的示例雷达系统，图2b示出了雷达封装的截面视图，该雷达封装包括发射天线、前接收天线和后接收天线，以及图2c示出了根据本发明的实施例的封闭印刷电路板和雷达封装的壳体。

参考图2a，示例雷达系统包括被附接到印刷电路板(pcb)34的雷达封装58。pcb34可以包括附加的电子设备、处理器、存储器等。在各种实施例中，pcb34是用于包括雷达系统的电子设备的主板。例如，pcb34可以是用于智能手表、蜂窝设备、膝上型计算机或iot设备、虚拟现实耳机、车辆中的雷达模块等的主板。

雷达封装58包括被附接到基板52的发射天线45。在各种实施例中，发射天线45被配置为从基板52和雷达封装58向外在一个或多个方向上发射rf信号。在一个实施例中，发射天线45是全向天线。在其他实施例中，发射天线45是定向天线，并且在一个实施例中被实现为贴片天线。在一些情况下，发射天线45可以被实现为天线元件阵列。

发射天线45可以发射远离雷达系统的前侧18的前侧发射rf信号10、和远离雷达系统的后侧19的后侧发射rf信号20。如图所示，雷达系统的前侧18和后侧19可以是相反的方向。在一些实施方式中，前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20可以不在完全相反的方向上被发射，而是在基本相反的方向上被发射。取决于具体实施方式，发射天线45可以仅在一个方向上或在更多方向上发射。

前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20可以相同或基本相似。例如，前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20两者都可以从同一传输线被馈送。在其他实施方式中，前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20可以通过从不同的源被馈送并且彼此基本上不同。

雷达封装58还包括被附接到基板52的前侧接收天线42和后侧接收天线82。前侧接收天线42被配置为接收在与前侧发射rf信号10基本相反的方向上传播的前侧反射rf信号12。前侧反射rf信号12在基板52的前侧18上的前侧接收天线42处被接收。前侧反射rf信号12可以由前侧发射rf信号10生成。例如，前侧发射rf信号10可以被雷达系统的前侧18上的区域中的对象反射。

后侧接收天线82类似地被配置为接收在与后侧发射rf信号20基本相反的方向上传播的后侧反射rf信号22。后侧反射rf信号22在基板52的后侧19上的后侧接收天线82处被接收。由于雷达系统的后侧19区域上的对象和/或环境，后侧反射rf信号22可以由后侧发射rf信号20生成。

发射rf信号的许多特性可以受到对象和/或环境的影响，其然后可以由雷达系统由所接收的反射rf信号来测量。这些属性可以包括信号幅度、频率、相位信息等。这些属性又可以被解释以获得关于雷达系统周围区域的信息。雷达封装58的可能的优点是在单个基板52的两侧上的区域中获得雷达信息的能力。

现在参考图2b，包括集成电路(ic)芯片32的雷达封装58的截面视图被示出。除了其他电路之外，ic芯片32可以包括rf前端电路，并且可以被配置为处理在被包括于雷达系统中的天线处所发射和接收的rf信号，并且在一个实施例中是rfic。

在各种实施例中，rf前端电路被设计为在超高频(shf)或极高频(ehf)区域中操作。例如，ic芯片32可以包含毫米波(mmw)电路，其被设计为在从57ghz至64ghz的免许可频带中操作。附加地或备选地，ic芯片32可以包含被设计在28ghz区域中(例如，在5g应用中)工作的电路。ic芯片32可以具有被连接到接收天线的接收接口和/或被连接到发射天线的发射接口。在一些配置中，接收接口和发射接口可以被组合成单个接口。

在各种实施例中，ic芯片32包括半导体基板。在一个实施例中，半导体基板包括硅。在另一实施例中，半导体基板包括硅锗(sige)。在又一实施例中，半导体基板包括砷化镓(gaas)。适合用作ic芯片32的基板的其他合适材料对于本领域普通技术人员来说是清楚的。

ic芯片32可以被附接到基板52的外表面，或者可以如图所示被包括在基板52内。各种层中的各种互连件可以将ic芯片32耦合到发射天线45、前侧接收天线42和后侧接收天线82。ic芯片32可以使用任何合适的附接方法被包括在雷达封装58中，合适的附接方法包括但不限于引线接合、表面安装、粘合剂、球栅阵列(bga)、导电柱等。ic芯片32可以包括附加组件，诸如有源器件和无源器件、金属层、介电层、掺杂和本征半导体区域、重新分布层以及本领域中已知的其他组件。在各种实施例中，ic芯片32在被附接到基板52之前已经经历了后端线(beol)处理。

互连件79可以使用焊球70将ic芯片32耦合到pcb34上的电路。除了在雷达封装58和pcb34之间提供电连接之外，焊球70还可以创建雷达封装58到pcb34的物理附接。其他附接方法也是可能的，并且对于本领域普通技术人员来说是清楚的。

开口17可以被包括在雷达封装58的前侧18上的pcb34中。开口17可以允许rf信号通过pcb34。在一些情况下，开口17可以减少衰减并改进在基板52的前侧18上所发射和接收的rf信号的增益。然而，在其他实施方式中，开口17可以被省略。例如，低损耗材料可以被用来实现pcb34并且可以与基板52的整个前侧18重叠。在一些实施方式中，低损耗材料可充当用于雷达封装58中的天线的rf镜头。

作为具体示例，对于双侧雷达的自动聚焦应用，位于雷达系统的前侧18上的相机通常捕获位于相对靠近雷达系统的用户的图像。与前侧18上的发射天线45和前侧接收天线42重叠的材料可以被选择，其充当rf波导以聚焦rf信号以用于特写应用。相反，位于雷达系统的后侧19上的相机通常可以捕获位于相对远离雷达系统的对象的图像。雷达系统可以被配置为通过选择适当形状和成分的材料来使用宽波束用于后侧发射rf信号20，以与雷达系统的后侧19上的发射天线45和后侧接收天线82重叠。

现在参考图2c，雷达系统包括壳体56，壳体56封闭pcb34和雷达封装58。壳体56可以是诸如智能手表、蜂窝设备、膝上型计算机、iot设备、虚拟现实耳机等设备的外壳。备选地，壳体56可以是包括雷达封装和诸如车辆中的雷达模块的附加功能的模块的外壳。如图所示，壳体56的前侧18和后侧19上的rf信号穿过壳体56的外表面，到达雷达封装58。

壳体56可以有利地使用对rf信号是透明或部分透明的材料来实现，从而允许pcb34和雷达封装58被完全封闭在壳体56内，同时仍然保持所需的功能。在各种实施例中，壳体56可以包括塑料材料。备选地，壳体56可以使用对rf信号是不透明或部分不透明的材料来实现，并且开口可以被用来允许rf信号穿过壳体56。壳体56中的开口可以是未遮盖的以暴露雷达封装58和/或pcb34的外表面，或者由rf透明材料覆盖。

图3示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装的截面视图，雷达封装包括在基板内的发射天线、在雷达封装的前表面处的前接收天线、以及在雷达封装的后表面处的后接收天线。图3的示例雷达封装可以是如参考图2以及其他实施例中所描述的雷达封装的具体实施方式。

参考图3，雷达封装58包括使用四个导电层来实现的发射天线45、前侧接收天线42和后侧接收天线82。后侧接收天线82和前侧接收接地平面区域62可以在第一导电层71中被实现。前侧接收接地平面62可以通过阻挡源自雷达封装58的后侧19的入射rf信号而充当用于前侧接收天线42的电磁屏蔽。例如，雷达封装58可以被配置为通过使用发射天线45发射前侧发射rf信号10并且在前侧接收天线42处接收前侧反射rf信号12，来确定雷达封装58的前侧18上的对象的范围。源自雷达封装58的后侧19上的对象的反射rf信号可以被前侧接收接地平面62阻挡，而不到达前侧接收天线42。

发射天线45可以在第二导电层72中被实现。在一个实施例中，发射天线45被实现为全向天线，并且被配置为将前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20分别远离位于雷达封装58的前侧18上的基板52的前表面和远离位于雷达封装58后侧19上的基板52的后表面而发射。在其他实施例中，单独的发射天线可以被包括在雷达封装58中，其仅将rf信号发射远离雷达封装58的单侧。

可选地，发射天线可以相对于基板52的表面以一定角度发射rf信号。例如，在特定应用中，雷达封装58一侧上的对象可以始终被定位成相对于该侧上表面的法线方向成30°角。各种可能的定向天线布置可以被用来以需要的角度(诸如多个天线)在该侧上发送rf信号。

第三导电层73可以包括后侧接收接地平面区域92。后侧接收接地平面区域92可以以与前侧接收接地平面62所描述的类似方式充当用于后侧接收天线82的电磁屏蔽。也就是说，源自雷达封装58的前侧18的rf信号可以被阻止到达后侧接收天线82。

在各种实施例中，第二导电层72和第三导电层73可以被实现为单个导电层。附加地，第二导电层72和第三导电层73可以被认为是在包括下导电层、绝缘层和上导电层的两个步骤中所形成的单个导电层。例如，下导电层可以被形成并图案化以形成发射天线45，并且绝缘层可以被形成在下导电层上方。绝缘层可以包括可图案化的抗蚀剂，然后其可以在上导电层被形成在绝缘层上方之前被图案化。绝缘层然后可以被移除，以图案化形成后侧接收接地平面区域92的上导电层。

前侧接收天线42和互连件79可以在第四导电层74中被实现。互连件79可以包括用于连接到焊球70(诸如焊盘)的接口。附加金属层可以被包括在雷达封装58的一侧上，以将第一导电层71电耦合到第四导电层74，特别是用于接地目的。

各种传输线、互连件、接触垫和重新分配线可以被包括在本文所描述的任何导电层中。例如，发射天线45可以使用第二导电层72中的传输线被直接馈送，该第二导电层72使用互连件被耦合到ic芯片32。备选地，发射天线45可以从诸如第三导电层73的另一层中的传输线被间接地馈送。可以存在类似的传输线和互连件，以将前侧接收天线42和后侧接收天线82耦合到ic芯片32。

本文所描述的导电层包括导电材料，并且在各种实施例中可以包括金属。例如，每个导电层可以包括例如铜(cu)、银(ag)、金(au)、铝(al)、钨(w)、铂(pt)和钯(pd)中的一种或多种。在一些应用中，导电层可以包括其他导电材料，诸如石墨烯、导电陶瓷、多晶硅等。其他合适的导电材料对于本领域普通技术人员来说也可以是清楚的。

图4示出了根据本发明的实施例的示例层压雷达封装，该层压雷达封装包括在两个层压层之间的发射天线、在雷达封装的前表面处的前接收天线、以及在雷达封装的后表面处的后接收天线。

参考图4，示例层压雷达封装458被示出，其包括发射天线45、前侧接收天线42和对应的前侧接收接地平面区域62、以及后侧接收天线82和对应的后侧接收接地平面区域92。天线和接地平面区域使用第一层压层77、第二层压层78和四个导电层71、72、73和74来实现。层压雷达封装458可以是雷达封装58的特定实施方式，如先前参考图2a至图2c和图3所述。除了具有如参考图4所述的各种差异之外，所有类似标记的元素可以共用如先前和后续实施例中所描述的共同特征。

层压雷达封装458使用多个导电层和层压层来实现。导电层可以被图案化以形成接地平面、重新分布线、传输线、平面天线、接触垫等。在一些实施例中，导电层可以从已经被层压到层压层的金属箔、金属层或金属化物来形成。在一个实施例中，导电层包括铜(cu)。在一些实施例中，导电层包括其他导电材料，诸如银(ag)和铝(al)。在一些实施例中，导电层可以包括不同的导电材料。

层压层可以分离导电层，并为层压雷达封装458提供结构支撑。在各种实施例中，层压层包括低损耗高频材料，诸如编织玻璃增强烃陶瓷和/或聚四氟乙烯(ptfe)。在一些实施例中，层压层包含预浸渍的复合材料(ppg)。层压层中的一个或多个层压层可以是在一个或两个表面上用铜包层制造的商业层压材料。

可以被用来在层压雷达封装458中形成导电层和层压层的一种类型的层压材料是覆铜层压板。覆铜层压材料板可以被制成单侧或双侧覆铜板。在制造过程期间，铜板可以被放置在层压材料的一侧或两侧上。然后热和压力的一些组合可以被施加以促进铜板与层压材料的附接。

层压层表面上的导电层可以是例如电沉积(ed)箔或卷绕箔。卷绕的箔板可以通过将箔片反复馈送通过辊子以均匀地减小箔板的厚度来产生。ed箔可以更硬并且具有不同的晶粒结构。相反，卷绕的箔可以是光滑和柔韧的。在一些情况下，由于降低的表面粗糙度，卷绕的箔在rf应用中可以是有利的。

一个或多个通孔75连接第一导电层71和第三导电层73。例如，在将第二层压层78附接到第一层压层77之前，一个或多个通孔75可以被形成为：穿过第一层压层77从第一层压层77的后侧19表面上的第一导电层71到第一层压层77的相对表面的穿透基板通孔(tsv)。一个或多个通孔75可以在相对表面处被暴露，使得在第二层压层78附接到第一层压层77时电接触利用第三导电层73来形成。备选地，在第二层压层78被附接到将第一导电层71电连接到第三导电层73的第一层压层77之后，一个或多个通孔75可以被实现为盲孔。

在各种实施例中，一个或多个通孔75可以在前侧接收接地平面区域62和后侧接收接地平面区域92之间提供电耦合。以这种方式，前侧接收接地平面区域62和后侧接收接地平面区域92可以被耦合到地电位或参考电位，以便提供前侧接收天线42和后侧接收天线82的相应侧的电磁屏蔽。附加的通孔可以被包括以根据各种应用中的特定功能的需要来电耦合其他导电层和组件。

图5示出了根据本发明的实施例的示例雷达系统，该示例雷达系统包括封闭被附接到多层印刷电路板的发射天线、前接收天线和后接收天线的壳体。图5的示例雷达系统可以是如参考图2所述的雷达系统的备选实施方式，并且可以被应用于图2的实施例以及其他实施例。

参考图5，雷达系统504包括发射天线45、前侧接收天线42和对应的前侧接收接地平面区域62、以及后侧接收天线82和对应的后侧接收接地平面区域92。天线和接地平面区域使用前pcb51和后pcb53来实现。前pcb51和后pcb53的组合可以是如在其他实施例中所述的pcb34的特定多层pcb实施方式。然而，与利用被附接到pcb的雷达封装的其他实施例相比，在雷达系统504中，天线、接地平面区域和ic芯片32可以作为pcb34的一部分被直接连接到前pcb51和后pcb53。

在该配置中，被设置在前pcb51和后pcb53之间的公共接地层38可以被用来实现前侧接收接地平面区域62和后侧接收接地平面区域92两者以及发射天线45。然后，穿孔通孔76可以将电耦合提供给前侧导电层37和后侧导电层39。一个或多个前侧接收天线42可以在前侧导电层37中被实现，而一个或多个后侧接收天线82可以在后侧导电层39中被实现。

pcb34可以被设置在壳体56中，壳体56可以如先前参考图2b所述。rf信号可以穿过壳体56的外表面，包括前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20，以及前侧反射rf信号12和后侧反射rf信号22。

图6a和图6b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和三个后接收天线，其中图6a示出了雷达封装的俯视图，并且图6b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图。图6a和图6b中所示的示例雷达封装可以例如是诸如参考图2a至图2c和图3至图5的先前实施例中所述的其他示例雷达封装的具体实施方式。

参考图6a和图6b，雷达封装658的俯视图和三维视图被示出，雷达封装658包括发射天线45，发射天线45被设置在基板52内并且被配置为发射前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20。在该实施例中，发射天线45被实现为全向天线，但是其他配置也是可能的。雷达封装658还包括前侧接收天线42和被附接到基板52的对应前侧接收接地平面区域62。前侧接收天线42被配置为接收前侧反射rf信号12，该前侧反射rf信号12可以在前侧发射rf信号10反射离开位于雷达封装658的前侧18上的一定距离处的对象时生成。

雷达封装658还包括第一后侧接收天线81、第二后侧接收天线83和第三后侧接收天线84。使用第一后侧接收接地平面区域91、第二后侧接收接地平面区域93和第三后侧接收接地平面区域94，源自雷达封装658的前侧18的rf信号可以被阻止到达后侧接收天线。

后侧接收天线被配置为接收对应的反射rf信号，包括第一后侧反射rf信号21、第二后侧反射rf信号23和第三后侧反射rf信号24。当后侧发射rf信号20反射离开位于雷达封装658的后侧19上的一定距离处的对象时，这些后侧反射rf信号可以被生成。每个后侧反射rf信号可以具有由被耦合到后侧接收天线的射频电路所确定的不同属性。例如，被包括在后侧反射rf信号中的相位信息的比较可以允许雷达封装658跟踪位于雷达封装658的后侧上一定距离处的对象的移动，并且在平行于基板52的后侧表面的方向上移动。

作为示例，单个接收天线配置可以被用来跟踪对象在垂直于基板表面的方向上的移动。作为第二示例，被布置成行的两个接收天线的配置可以被用来跟踪对象在垂直于基板表面的方向上和平行于基板表面和两个接收天线的行的方向上两者的移动。这样的配置可以允许雷达封装跟踪对象的二维移动。

作为第三示例，三个接收天线的被布置成两个天线的行以及两个天线的列的配置可以被用来跟踪对象在垂直于基板表面的方向上的移动、在平行于基板表面和两个接收天线的行两者的方向上的移动、以及在平行于基板表面和两个接收天线的列两者的方向上的移动。这样的配置可以允许雷达封装跟踪对象的三维运动。以这种方式，雷达封装658的第一后侧接收天线81、第二后侧接收天线83和第三后侧接收天线84可以被用来跟踪位于雷达封装658的后侧19上一定距离处的对象的三维运动。

图7a和图7b示出了根据本发明的实施例的另一示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和三个后接收天线，其中图7a示出了雷达封装的俯视图，并且图7b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图。图7a和图7b中所示的示例雷达封装可以例如是诸如参考图2a至图2c和图3至图5的先前实施例中所述的其他示例雷达封装的特定实施方式。

参考图7a和图7b，雷达封装758的俯视图和三维视图被示出，其包括被设置在基板52内并被配置为发射前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20的发射天线45。类似于雷达封装658，雷达封装758包括一个前侧接收天线和三个后侧接收天线。雷达封装758与先前的实施例的不同之处在于第一后侧接收天线81、第二后侧接收天线83和第三后侧接收天线84被布置在单个的列中，而不是雷达封装658的直角配置。

在一些实施例中，包括行或列中的附加接收天线可以增加沿着平行于行或列的方向的被跟踪对象移动的准确度。例如，在雷达封装758的单列配置中，三个接收天线可以被用来跟踪对象在垂直于基板52的后侧19表面的方向上以及在平行于后侧19表面和三个接收天线的列两者的方向上的移动。被跟踪的移动的分辨率可以通过包括三个接收天线而不是如前所述的两个接收天线来改进。附加的接收天线可以被包括作为列的一部分以进一步提高分辨率。在各种实施例中，还可以包括接收天线的行，以实现三维运动跟踪。

图8a和图8b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括前发射天线和接收天线、后发射天线和三个后接收天线，其中图8a示出了雷达封装的俯视图，并且图8b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图。图8a和图8b中所示的示例雷达封装可以例如是诸如参考图2a至图2c和图3至图5的先前实施例中所述的其他示例雷达封装的具体实施方式。

参考图8a和图8b，雷达封装858的俯视图和三维视图被示出，其包括前侧发射天线40和对应的前侧发射接地平面区域60、以及具有对应的后侧发射接地平面区域90的后侧发射天线80。雷达封装858类似于先前描述的雷达封装，除了针对每个发射方向包括单独的发射天线。例如，前侧发射接地平面区域60可以阻挡发射rf信号传播到雷达封装858的后侧19。类似地，后侧发射接地平面区域90可以阻挡发射rf信号传播到雷达封装858的前侧18。

如图所示，雷达封装858中的接收天线的配置类似于雷达封装758。前侧发射天线40和后侧发射天线80的组合可以以与其他实施例的发射天线45类似的方式起作用。前侧发射天线40和后侧发射天线80的分离可以有利地实现前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20的参数的灵活性。例如，频率、强度和发射定时和持续时间都可以针对前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20而独立地被调整。

应当注意，尽管用于后侧对象检测的雷达封装858的配置是如雷达封装758中那样被布置在单列中的三个接收天线，利用双向发射天线配置，如雷达封装658中的直角配置也是可能的。例如，后侧发射天线80和第三后侧接收天线84的位置可以在雷达封装858中被切换。雷达封装858被图示并描述为使用单独的前侧发射天线和后侧发射天线的雷达封装的示例。本文所描述的其他雷达封装以及未被明确描述的其他配置也可以使用前侧发射天线和后侧发射天线来实现。这些附加配置对于本领域普通技术人员来说是清楚的。

图9a和图9b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、三个前接收天线和三个后接收天线，其中图9a示出了雷达封装的俯视图，并且图9b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图。图9a和图9b中所示的示例雷达封装可以例如是诸如参考图2a至图2c和图3至图5的先前实施例中所述的其他示例雷达封装的具体实施方式。

参考图9a和图9b，雷达封装958的俯视图和三维视图被示出，其包括具有对应的接收接地平面区域的三个前侧接收天线和三个后侧接收天线。具体地，除了直角后侧接收天线配置，雷达封装958包括第一前侧接收天线41和第一前侧接收接地平面区域61、第二前侧接收天线43和第二前侧接收接地平面区域63、以及第三前侧接收天线44和第三前侧接收接地平面区域64。雷达封装958的后侧接收天线配置类似于雷达封装658。

在雷达封装958的配置中，发射天线45被配置为在基板52的前侧18和后侧19上发射rf信号。位于前侧18和后侧19上的一定距离处的对象可以生成由前侧接收天线和后侧接收天线接收的相应反射信号。具体地，第一前侧接收天线41、第二前侧接收天线43和第三前侧接收天线44可以被配置为分别接收第一前侧反射rf信号11、第二前侧反射rf信号13和第三前侧反射rf信号14。在该配置中，雷达封装958可以被配置为跟踪位于雷达封装958的前侧18和后侧19两者上的对象的三维移动。

图10a和图10b示出了根据本发明的实施例的示例雷达封装，其包括发射天线、前接收天线和五个后接收天线，其中图10a示出了雷达封装的俯视图，并且图10b示出了雷达封装内的天线和接地平面的相对位置的三维视图。图10a和图10b中所示的示例雷达封装可以例如是诸如参考图2a至图2c和图3至图5的先前实施例中所述的其他示例雷达封装的具体实施方式。

参考图10a和图10b，雷达封装1058的俯视图和三维视图被示出，其包括具有对应的接收接地平面区域的前侧接收天线和五个后侧接收天线。雷达封装1058具有与雷达封装658类似的配置，除了包括两个附加的后侧接收天线。具体地，雷达封装1058包括具有对应的第四后侧接收接地平面区域95的第四后侧接收天线85，和具有对应的第五后侧接收接地平面区域96的第五后侧接收天线86，它们被配置为分别接收第四后侧反射rf信号25和第五后侧反射rf信号26。

在雷达封装1058的配置中，通过包括第四后侧接收天线85和第五后侧接收天线86，平行于基板52的后侧19表面的竖直和水平分量两者的分辨率可以被改进。类似于先前的实施例，图10中所示的配置可以包括更多天线或更少的天线，这取决于用于特定应用的期望功能。

图11a和图11b示出了根据本发明的实施例的形成雷达系统的方法，其中图11a示出了步骤1102至1116，并且图11b示出了步骤1118至1130。

参考图11a，形成雷达系统的方法1100包括形成雷达系统的步骤1102，步骤1102包括提供雷达封装的第一层压层。第一层压层可以包括层压材料，并且在各种实施例中可以是pcb。方法1100还包括在第一层压层的第一表面上形成第一导电层的步骤1104。备选地，第一导电层可以已经存在于第一层压层的第一表面上，并且步骤1104可以被省略。在形成第一导电层之后，方法1100包括图案化第一导电层以形成一个或多个天线和一个或多个接地平面区域的步骤1106。一个或多个天线和一个或多个接地平面区域可以是雷达封装的后侧上的天线和接地平面区域，如先前实施例中所述。

方法1100还包括在第一层压层的第二表面上形成第二导电层的步骤1108。第二表面可以是相对于第一表面的相对表面。与第一导电层一样，第二导电层可以已经存在于第一层压层的第二表面上，并且步骤1108可以被省略。在形成第二导电层之后，方法1100还包括图案化第二导电层以形成天线的步骤1110。从第二导电层被图案化的天线可以是如先前实施例中所述的发射天线。在一些实施例中，附加天线可以在第二导电层以及其他组件中被图案化。

仍然参考图11a，方法1100还包括在第二导电层上方形成绝缘层的步骤1112。绝缘层可以防止随后形成的第三导电层与第二导电层电接触。在绝缘层被形成后，方法1100包括在绝缘层上方形成第三导电层的步骤1114和图案化第三导电层以形成一个或多个接地平面区域和第一互连件的步骤1116。一个或多个接地平面区域可以对应于随后形成的天线，如先前实施例中所述。

现在参考图11b，方法1100包括在第三导电层上方形成雷达封装的第二层压层的步骤1118和在第二层压层上方形成第四导电层的步骤1120。与先前步骤一样，第四导电层可以可选地已经存在于第二层压层上，并且步骤1120可以被省略。方法1100还包括图案化第四导电层以形成一个或多个天线和第二互连件的步骤1122。

方法1100还包括将ic芯片附接到雷达封装的步骤1124。ic芯片可以是各种实施例中的rfic芯片。步骤1124可以在形成雷达封装的过程期间的任何合适的时间被执行。例如，在一些实施例中，rfic芯片可以被耦合到第四导电层中的第二互连件，并且可以在步骤1122之后被附接。在其他实施例中，ic芯片可以被封闭在第二层压层内，并且可以被耦合到第三导电层中的第一互连件，并且可以在步骤1120之前被附接。备选地，在一些实施例中，ic芯片可以在不同的时间被附接或被附接到不同的导电层，并且还可以被附接到雷达系统中的单独的基板。

仍然参考图11b，方法1100包括使用第一互连件将ic芯片耦合到天线的步骤1126。可选地，ic芯片可以使用不同导电层中的互连件来连接到天线。附加地，步骤1126也可以与步骤1124同时被执行，其中相同的连接可以用作物理连接和电连接。

在雷达封装已经被形成之后，方法1100还包括使用第二互连件将雷达封装附接到pcb的步骤1126。例如，雷达封装可以如先前诸如参考图2的实施例中那样被附接到pcb。在雷达封装已经被附接到pcb之后，方法1100可以包括将雷达封装和pcb封闭在壳体中以形成雷达系统的步骤1130。壳体也可以如先前所描述。

图12示出了根据本发明的实施例的操作雷达系统的方法，其包括检测基板的相对侧上的对象。

参考图12，操作雷达系统的方法1200包括在远离基板的第一侧的第一方向上以及在远离基板的相对的第二侧的第二方向上发送发射rf信号的步骤1202。可选地，两个单独的rf信号可以在第一方向和第二方向上的每个方向上被发射。在这种情景中，两个单独的rf信号可以由相同的发射天线或由不同的发射天线发射，如前所述。

方法1200还可以包括由第一接收天线在基板的第一侧处接收由发射rf信号生成的第一反射rf信号的步骤1204，接着是根据第一反射rf信号检测位于基板第一侧上的第一对象的步骤1206。方法1200还包括由第二接收天线在基板的第二侧处接收由发射rf信号生成的第二反射rf信号的步骤1208，接着是根据第二反射rf信号检测位于基板第二侧上的第二对象的步骤1210。

图13示出了根据本发明的实施例的操作雷达系统的方法，其包括跟踪对象在基板一侧上的移动，以及检测基板相对侧上的另一对象。

参考图13，操作雷达系统的方法1300包括如先前参考图12的方法1200所述的步骤1202、1204、1208和1210。与方法1200相比，方法1300包括由第二接收天线在基板的第一侧处接收由发射rf信号生成的第二反射rf信号的步骤1305。

方法1300还包括跟踪位于基板的第一侧上的第一对象的移动，并根据第一反射rf信号和第二反射rf信号在平行于基板的方向上移动的步骤1306。在第一侧处接收第二反射rf信号可以增加雷达系统的功能，并且允许二维移动跟踪，包括平行于基板的第一平面的方向以及垂直于基板的平面的方向。

图14示出了根据本发明的实施例的操作雷达系统的方法，其包括跟踪对象在基板一侧上的三维空间中的移动，以及检测基板相对侧上的另一对象。

参考图14，操作雷达系统的方法1400包括如先前参考图13的方法1300所述的步骤1202、1204、1305、1208和1210。除了这些步骤之外，方法1400还包括由第三接收天线在基板的第一侧处接收由发射rf信号生成的第三反射rf信号的步骤1406。

方法1400还包括根据第一反射rf信号、第二反射rf信号和第三反射rf信号跟踪位于基板的第一侧上的第一对象的移动的步骤1407，该对象在与基板平行的两个正交方向上的具有非零分量的方向上移动。类似于通过步骤1305在方法1200上被提供给方法1300的增加的功能，方法1400的步骤1406使步骤1407具有附加功能。备选地，接收第三反射rf信号的步骤1406可以在平行于基板的方向上实现改进的分辨率，而不是为移动跟踪添加第三可测量分量。

图15a、图15b和图15c示出了根据本发明的几个实施例的包括雷达封装的三个示例雷达系统，其中图15a示出了移动电话，图15b示出了一对耳机，以及图15c示出了个人助理设备。移动电话、耳机和个人助理设备以及其他类似的电子设备可以包括如本文的各种实施例中的任何一个实施例中所描述的双侧雷达封装。

参考图15a、图15b和图15c，雷达封装58被包括在各种电子设备中，诸如移动电话1501、一对耳机1502和个人助理设备1503。每个雷达封装58被配置为发射前侧发射rf信号10和后侧发射rf信号20。另外，每个雷达封装58还被配置为接收前侧反射rf信号12和后侧反射rf信号22。每个雷达封装58和rf信号可以如先前在各种实施例中描述的那样。

“前侧”和“后侧”的标签仅仅是方便的标签，并且对于发射和接收rf信号的电子设备而言，该标签可以具有或不具有任何直接含义。例如，在移动电话1501的情况下，前侧和后侧rf信号可以对应于人们可能认为的移动电话1501的前侧和后侧的信号。备选地，在个人助理设备的情况下，前侧和后侧rf信号可以仅对应于雷达封装58的侧面，并且可以不对应于个人助理设备1503的“前侧”或“后侧”。

在移动电话1501、耳机1502和个人助理设备1503中被实现的双侧雷达封装配置可以有利地被配置为执行与特定电子设备的期望功能一致的各种控制和监视功能。例如，在移动电话1501中被实现的雷达封装58可以被配置为使用设备前侧上的手势感测来控制，以及在使用前侧相机的同时补偿不想要的运动。在后侧处，移动电话1501的雷达封装58可以被配置为在使用后侧相机的同时提供成像功能、对象跟踪和测距、以及对不想要的运动的补偿。

作为另一示例，在耳机1502中被实现的雷达封装58可以被配置为确定耳机1502当前是否正由用户佩戴，以及确定耳机1502是否监视各种生物特征，诸如雷达封装58的前侧处的心率，同时被配置为使用雷达封装58的后侧处的手势感测来控制。作为又一示例，在个人助理设备1503中被实现的雷达封装58可以被配置为使用雷达封装58的两侧来在个人助理设备1503周围的区域中提供手势控制和对象跟踪以及测距。例如，雷达封装58可以在个人助理设备1503周围提供基本上360°的覆盖。备选地，雷达功能可以在个人助理设备1503的两侧被提供给每个由小于180°的角度限定的区域。

本发明的示例实施例在这里被总结。其他实施例还可以从说明书的全部以及本文所提交的权利要求中来理解。

示例1.一种雷达系统，包括：基板，包括第一表面和第二表面，第一表面与第二表面相对；发射器前端电路，被附接到基板，发射器前端电路被配置为在远离第一表面的第一方向上和在远离第二表面的第二方向上发送发射射频(rf)信号；第一接收天线，被设置在第一表面处，第一接收天线被配置为接收在第二方向上传播的第一反射rf信号，第一反射rf信号由发射rf信号生成；以及第二接收天线，被设置在第二表面处，第二接收天线被配置为接收在第一方向上传播的第二反射rf信号，第二反射rf信号由发射rf信号生成。

示例2.根据示例1所述的雷达系统，还包括：rf电路，被设置在基板上，rf电路被配置为根据第一反射rf信号检测位于第一方向上的第一对象，并且根据第二反射rf信号检测位于第二方向上的第二对象。

示例3.根据示例1和示例2中的一个所述的雷达系统，还包括：壳体，完全封闭基板、发射器前端电路、第一接收天线和第二接收天线，其中发射器前端电路还被配置为通过发送发射rf信号穿过壳体的第一表面和第二表面来发送发射rf信号，第一表面与第二表面相对，第一接收天线还被配置为通过接收穿过壳体的第一表面的第一反射rf信号来接收第一反射rf信号，以及第二接收天线还被配置为通过接收穿过壳体的第二表面的第二反射rf信号来接收第二反射rf信号。

示例4.根据示例1至示例3中的一个所述的雷达系统，还包括：第三接收天线，被设置在基板的第一表面处，第三接收天线被配置为接收由发射rf信号生成的第三反射rf信号，第三反射rf信号在第二方向上传播；以及rf电路，被设置在基板上，rf电路被配置为跟踪在平行于第一表面的第三方向上移动的对象的移动。

示例5.根据示例4所述的雷达系统，还包括：第四接收天线，被设置在基板的第一表面处，第四接收天线被配置为接收由发射rf信号生成的第四反射rf信号，第四反射rf信号在第二方向上传播，其中rf电路还被配置为通过跟踪对象在第三方向上的移动，以及跟踪对象在第四方向上的移动，第四方向平行于第一表面并垂直于第三方向。

示例6.根据示例1至示例5中的一个所述的雷达系统，还包括：发射天线，被设置在基板内、并且被耦合到发射器前端电路，发射天线被配置为通过在第一方向上发送第一发射rf信号并在第二方向上发送第二发射rf信号来发送发射rf信号。

示例7.根据示例1至示例5中的一个所述的雷达系统，还包括：第一发射天线，被设置在第一表面处、并且被耦合到发射器前端电路，第一发射天线被配置为在第一方向上发送第一发射rf信号；以及第二发射天线，被设置在第二表面处、并且被耦合到发射器前端电路，第二发射天线被配置为在第二方向上发送第二发射rf信号。

示例8.一种操作雷达系统的方法，该方法包括：通过被附接到基板的发射器前端电路，在远离基板的第一表面的第一方向上和在远离基板的第二表面的第二方向上发送发射射频(rf)信号，第一方向与第二方向相对；通过被设置在基板的第一表面处的第一接收天线接收由发射rf信号生成的第一反射rf信号，第一反射rf信号在第二方向上传播；以及通过被设置在基板的第二表面处的第二接收天线接收由发射rf信号生成的第二反射rf信号，第二反射rf信号在第一方向上传播。

示例9.根据示例8所述的方法，还包括：通过被设置在基板上的rf电路，根据第一反射rf信号检测位于第一方向上的第一对象；以及通过rf电路，根据第二反射rf信号检测位于第二方向上的第二对象。

示例10.根据示例8和示例9中的一个所述的方法，其中发送发射rf信号包括：通过壳体的第一表面和第二表面发送发射rf信号，第一表面与第二表面相对，接收第一反射rf信号包括：通过壳体的第一表面接收第一反射rf信号，接收第二反射rf信号包括：通过壳体的第二表面接收第二反射rf信号，并且壳体完全封闭基板、发射器前端电路、第一接收天线和第二接收天线。

示例11.根据示例8至示例10中的一个所述的方法，还包括：通过被设置在基板的第一表面处的第三接收天线接收由发射rf信号生成的第三反射rf信号，第三反射rf信号在第二方向上传播；以及通过被设置在基板上的rf电路，跟踪对象的移动，其中对象在平行于第一表面的第三方向上移动。

示例12.根据示例11所述的方法，还包括：通过被设置在基板的第一表面处的第四接收天线接收由发射rf信号生成的第四反射rf信号，第四反射rf信号在第二方向上传播，其中跟踪对象的移动包括跟踪对象在第三方向上的移动、以及跟踪对象在第四方向上的移动，第四方向平行于第一表面并垂直于第三方向。

示例13.根据示例8至示例12中的一个所述的方法，其中发送发射rf信号包括，通过被设置在基板内的、并且被耦合到发射器前端电路的发射天线，在第一方向上发送第一发射rf信号，以及通过发射天线在第二方向上发送第二发射rf信号。

示例14.根据示例8至示例12中的一个所述的方法，其中发送发射rf信号包括，通过被设置在第一表面处、并且被耦合到发射器前端电路的第一发射天线，在第一方向上发送第一发射rf信号，以及通过被设置在第二表面处、并且被耦合到发射器前端电路的第二发射天线，在第二方向上发送第二发射rf信号。

示例15.一种形成雷达系统的方法，该方法包括：通过在雷达封装的第一层压层的第一表面上图案化第一导电层，来形成第一接收天线和第一接地平面区域；通过在第一层压层的第二表面上图案化第二导电层，来形成发射天线和第二接地平面区域，第二表面与第一表面相对；在第二导电层上方形成雷达封装的第二层压层；在第二层压层上方形成第三导电层；通过图案化第三导电层来形成第二接收天线；以及将射频集成电路(rfic)芯片附接到雷达封装，rfic被耦合到发射天线、第一接收天线和第二接收天线。

示例16.根据示例15所述的方法，还包括：形成穿过第一层压层的、从第一导电层到第二导电层的通孔，该通孔将第一接地平面区域耦合到第二接地平面区域。

示例17.根据示例15和示例16中的一个所述的方法，还包括：通过图案化第三导电层来形成互连件；以及使用互连件将雷达封装附接到印刷电路板。

示例18.根据示例17所述的方法，还包括：将雷达封装和印刷电路板封闭在壳体中，其中壳体包括第一表面和第二表面，壳体的第一表面与雷达封装的第一侧完全重叠，壳体的第二表面与雷达封装的相对于第一侧的第二侧完全重叠。

示例19.根据示例15至示例18中的一个所述的方法，其中形成发射天线和第二接地平面区域包括：通过图案化第二导电层的下导电层，来形成发射天线，下导电层位于第一层压层的第二表面上，在下导电层上方形成绝缘层，在绝缘层上方形成第二导电层的上导电层，以及通过图案化上导电层来形成第二接地平面区域。

示例20.根据示例15至示例19中的一个所述的方法，还包括：通过图案化第一导电层来形成第三接收天线，第三接收天线被耦合到rfic芯片；以及通过图案化第二导电层来形成第三接地平面区域，第三接地平面区域被耦合到第二接地平面区域。

虽然本发明已经参考说明性实施例被描述，但是本说明书并不旨在以限制意义来被解释。参考说明书，说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例，对于本领域技术人员将是清楚的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这样的修改或实施例。