天线模块及其设计方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请案主张2019年6月10日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0068268号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请全文通过引用的方式并入本文中。

本发明的示例性实施例涉及无线通信，且更确切地说涉及宽带天线(widebandantenna)和包含宽带天线的天线模块。

背景技术：

为增加无线通信的吞吐量(throughput)，可使用高频带。举例来说，无线通信系统如第5代(5g)指定毫米波(mmwave)频带的使用。因此，可需要用于无线通信的天线以提供宽频带宽。另外，包含多个天线的天线阵列可用于波束成形(beamforming)，且可需要天线阵列以提供良好光束覆盖度。然而，就便携式无线通信装置(例如移动电话)而言，用于天线的空间会受限，且因此，可需要尽管空间有限且存在与其邻近的其它组件但仍提供良好性能的天线。

技术实现要素：

一个或多个示例性实施例提供一种即使在有限空间内仍提供改进的性能和高利用率的宽带天线，以及包含宽带天线的天线模块。

根据示例性实施例的一方面，提供一种天线模块，包含堆叠于第一方向上的多个导电层，所述天线模块包含：第一贴片天线，包含设置于至少一个导电层中的至少一个辐射器(radiator)；以及电磁带隙(electromagneticbandgap；ebg)结构，包含在垂直于所述第一方向的方向上与至少一个辐射器间隔开的多个柱(pillar)，多个柱围绕至少一个辐射器，其中多个柱中的每一个包含分别在两个或更多个导电层中彼此平行设置的两个或更多个板(plate)，以及连接板的至少一个通孔。

根据示例性实施例的另一方面，提供一种天线模块，包含堆叠于第一方向上的多个导电层，所述天线模块包含端射天线(endfireantenna)，所述端射天线包含具有彼此对称形状的第一图案和第二图案，第一图案和第二图案配置成自在第二方向上彼此邻近的馈线(feedline)接收差分信号(differentialsignal)，其中第一图案和第二图案分别设置于不同导电层中，且分别包含在第一方向上的交叠部分。

根据示例性实施例的另一方面，提供一种天线模块，包含堆叠于第一方向上的多个导电层，所述天线模块包含：模制部分，包含在垂直于第一方向的第二方向上彼此邻接的第一区域和第二区域，模制部分包含环氧树脂模制化合物(epoxymoldingcompound；emc)；第一贴片天线，包含在第一区域上方设置于至少一个导电层中的至少一个辐射器；以及端射天线，包含具有彼此对称形状的第一图案和第二图案，所述端射天线设置于第二区域上方，且第一图案和第二图案配置成接收差分信号。

根据示例性实施例的另一方面，提供一种包含贴片天线的天线模块的设计方法，所述设计方法包含：基于贴片天线的阻抗来决定在围绕贴片天线的辐射器的电磁带隙(ebg)结构中包含的多个柱的间距；以及基于贴片天线的阻抗来决定彼此平行的、多个柱中的每一个中包含的板的数量和尺寸。

附图说明

根据结合附图进行的以下详细描述可更加清楚地理解上述和其它方面以及特征，在附图中：

图1为根据示例性实施例的天线模块的透视图；

图2a和图2b为根据示例性实施例的天线模块的示例的平面图；

图3为根据示例性实施例的天线模块的侧视图；

图4a和图4b为根据示例性实施例的柱的侧视图；

图5为示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图；

图6为根据示例性实施例的天线模块的平面图；

图7为根据示例性实施例的天线模块的侧视图；

图8为根据本发明概念的示例性实施例的端射天线的图案的平面图；

图9a和图9b为根据本发明概念的示例性实施例的天线模块的特性的曲线图；

图10为根据示例性实施例的端射天线的平面图；

图11示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图；

图12为根据本发明概念的示例性实施例的天线模块的平面图；

图13a、图13b以及图13c为示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图；

图14为根据示例性实施例的天线模块的透视图；

图15a和图15b为根据示例性实施例的天线模块的示例的侧视图；

图16为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图；

图17为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图；

图18为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图；

图19为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图。

具体实施方式

在本说明书中，z轴方向可称为第一方向，所述第一方向为堆叠多个导电层的方向，相对于其它组件布置在+z方向上的组件可称为位于其它组件上或上方，且相对于其它组件布置在-z方向上的组件可称为位于其它组件下或下方。y轴方向和x轴方向可分别称为第二方向和第三方向，通过x轴和y轴形成的平面可称为水平面，且垂直于x轴或y轴的平面可称为组件的侧表面。除非在本说明书中另行说明，否则组件的面积可称为组件在平行于水平面的平面中占据的大小，且为便于说明起见，在本说明书中的附图中可仅说明一些层。

图1为根据示例性实施例的天线模块10的透视图。如图1中所示，天线模块10可包含贴片天线11、接地平面12以及电磁带隙(ebg)结构13，且可包含多个导电层。天线模块10可为天线或贴片天线，且也可为天线阵列的单元件(singleelement)。

天线模块10可输出和接收用于无线通信的信号。举例来说，天线模块10可包含在无线通信装置中，所述无线通信装置包含在无线通信系统中。无线通信系统可包含(例如)使用蜂窝式网络例如第5代(5g)无线系统的无线通信系统、长期演进(longtermevolution；lte)、lte-高级系统、码分多址(codedivisionmultipleaccess；cdma)系统以及全球移动通信系统(globalsystemformobilecommunications；gsm)系统、无线局域网(wirelesslocalareanetwork；wlan)系统或任何其它无线通信系统。在下文中，主要参考使用蜂窝式网络的无线通信系统描述无线通信系统，但示例性实施例并不限于此。

在示例性实施例中，天线模块10可作为无线通信系统中包含的无线通信装置被包含在用户设备(userequipment；ue)中。ue可为静止的或移动的，且可为能够与基站通信以收发数据和/或控制信息的任一装置。举例来说，ue可包含终端、终端设备、移动站(mobilestation；ms)、移动终端(mobileterminal；mt)、用户终端(userterminal；ut)、订户站(subscriberstation；ss)、无线装置、手持装置等。

为增加吞吐量，无线通信可使用高频带。举例来说，第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject；3gpp)可在新无线电(newradio；nr)中提出大于24千兆赫的毫米波(mmwave)频带。对于这种高频带，可需要天线模块10以提供宽带宽，但用于例如移动电话的ue中的天线模块10的空间可能有限，且由于ue的小型化，用于天线模块10的空间可进一步减小。另外，外围组件对天线模块10的影响可能增加。如下文参看附图所描述，根据示例性实施例的天线模块可具有减小的尺寸同时提供宽带宽，且因此可包含在ue(例如移动电话)中。另外，由于尺寸可调节，可更容易地获得天线的所需性能，且可通过使用提供相对较好特性的材料来改进包含天线的无线通信装置的性能。

参看图1，贴片天线11可包括在接地平面12上方的至少一个辐射器。辐射器可形成于导电层中且可包含例如金属。当贴片天线11包含彼此平行的两个或大于两个辐射器时，馈线可连接到最底部的辐射器(例如，图3中的11_3)且可出现辐射器之间的耦合。辐射器可具有圆形形状，如图1中所示，或可具有例如矩形形状的任何形状。主要参考包含彼此平行的三个圆形辐射器的贴片天线11来描述示例性实施例，但实施例并不限于此。

ebg结构可为通过形成周期性地布置于电介质衬底上的小金属图案在特定频带中产生阻断电磁波的阻带(stopband)的结构。图1中的ebg结构13可包含多个柱，所述柱在垂直于z轴方向的方向上围绕贴片天线11，且多个柱可配置成接收地电势(groundpotential)。举例来说，如图1中所示，ebg结构13可包含连接到接地平面12的柱13_1，且各自具有与柱13_1相同的结构的多个柱可在围绕贴片天线11的接地平面12上在x轴方向和y轴方向上布置。然而，实施例并不限于此，且与如图1中所示的多个柱不同数目的柱可围绕贴片天线11。

参看图1，彼此平行的两个或大于两个板可周期性地布置在ebg结构13中。举例来说，柱13_1可包含分别形成于四个导电层中的彼此平行的四个板，且彼此平行的四个板可通过在x轴方向和y轴方向上的多个柱周期性地布置。在示例性实施例中，包含在柱13_1中的板中的每一个可形成于与其中形成贴片天线11的辐射器的导电层不同的导电层中。ebg结构13可通过增加地电势来提高目标频带中的阻抗匹配(impedancematching)，且可通过调节多个柱之间的间距和板的尺寸来提高多频段中的阻抗。另外，如果ebg结构13包含在其中布置多个贴片天线的天线阵列中，则可通过去除在微带天线中可能出现的表面波来改进天线阵列的特性。下文参看图4a和图4b描述包含在ebg结构13中的柱的示例。

图2a和图2b为根据示例性实施例的天线模块10a和天线模块10b的示例的平面图。图2a和图2b的平面图分别示出ebg结构13a和ebg结构13b，各自包含不同形状的板。如上文参看图1所描述，图2a和图2b中的ebg结构13a和ebg结构13b可在垂直于z轴方向的方向上分别围绕贴片天线11a和贴片天线11b，且可分别包含多个柱。

参看图2a，天线模块10a可包含贴片天线11a、接地平面12a以及ebg结构13a。贴片天线11a可包含位于接地平面12a上方的第一辐射器11_1a和第二辐射器11_2a，且还可包含在第二辐射器11_2a与接地平面12a之间的第三辐射器(例如，图3中的11_3)。在示例性实施例中，处于最上部位置的第一辐射器11_1a、处于中间位置的第二辐射器11_2a以及处于最底部位置的第三辐射器可具有按照第二辐射器11_2a、第三辐射器以及第一辐射器11_1a顺序减小的面积。在示例性实施例中，贴片天线11a可连接到用于双极化(dual-polarization)的两条馈线。举例来说，如图2a中所示，贴片天线11a可连接到分别处于第一馈点fp1和第二馈点fp2的馈线。处于最底部位置的第三辐射器可连接到在第一馈点fp1处和在第二馈点fp2处的馈线中所包含的通孔，所述第一馈点fp1在x轴方向上与第三辐射器的中心间隔开，所述第二馈点fp2在-y轴方向上与第三辐射器的中心间隔开。

ebg结构13a可包含多个包含矩形板的柱，如由图2a中的虚线所示。举例来说，如图2a中所示，柱13_1a可包含方形板，且如上文参看图1所描述，还可包含平行于图2a中所示的板的至少一个矩形板。在下文中，参考包含矩形板的多个柱来描述示例性实施例，如图2a中的ebg结构13a，但实施例并不限于此。

参看图2b，天线模块10b可包含贴片天线11b、接地平面12b以及ebg结构13b。贴片天线11b可包含在接地平面12b上方的第一辐射器11_1b和第二辐射器11_2b，且还可包含在第二辐射器11_2b与接地平面12b之间的第三辐射器(例如，图3中的11_3)。贴片天线11b可连接到第一馈点fp1处和第二馈点fp2处的馈线以用于双极化。ebg结构13b可包含多个柱，所述柱包含圆形板，如由图2b中的虚线所示。举例来说，如图2b中所示，柱13_1b可包含圆形板，且如上文参看图1所描述，还可包含平行于图2b中所示的板的至少一个圆形板。

图3为根据示例性实施例的天线模块10的侧视图。图3的侧视图示出平行于x轴方向的方向上的图1的天线模块10。在下文中，省略与参看图1给出的描述重叠的将参看图3给出的描述。

参看图3，天线模块10可包含贴片天线11、接地平面12以及ebg结构13。贴片天线11可包含第一辐射器11_1、第二辐射器11_2以及第三辐射器11_3。第三辐射器11_3可连接到各自包含在馈线中的第一通孔v31和第二通孔v32。ebg结构13可包含多个柱。多个柱中的每一个可包含彼此平行的四个板，且可包含使所述板互连的通孔。在示例性实施例中，多个柱可连接到接地平面12。

天线模块10可包含多个导电层。举例来说，如图3中所示，天线模块10可包含依次布置的第一导电层l1到第八导电层l8。第一导电层l1到第八导电层l8中的每一个可包含图案，所述图案包含例如金属的导电材料。举例来说，如图3中所示，第一辐射器11_1可形成于第一导电层l1中，第二辐射器11_2可形成于第六导电层l6中，且第三辐射器11_3可形成于第七导电层l7中。另外，接地平面12可形成于第八导电层l8中。在示例性实施例中，电介质材料可设置于第一导电层l1到第八导电层l8中的每一个之间。

包含在ebg结构13中的柱可包含形成于导电层中的板，所述导电层不同于其中形成贴片天线11的第一辐射器11_1、第二辐射器11_2以及第三辐射器11_3的导电层。举例来说，如图3中所示，ebg结构13的柱可包含分别形成于第二导电层l2、第三导电层l3、第四导电层l4以及第五导电层l5中的板，所述导电层为不同于其中形成第一辐射器11_1、第二辐射器11_2以及第三辐射器11_3的第一导电层l1、第六导电层l6以及第七导电层l7的层。下文参看图4a和图4b描述柱的示例，其示出包含两个邻近柱的图3的区域a的示例。

在示例性实施例中，天线模块10可通过印刷电路板(printedcircuitboard；pcb)工艺制造。在pcb工艺中，当包含在导电层中的图案不存在或不充足时，可能不容易形成对应导电层，且由于对应导电层，可形成不同于所设计结构的最终结构。因此，可需要额外操作来防止或减少这种不合期望的现象。根据示例性实施例，如图3中所示，包含在ebg结构的柱中的板可形成于其中不形成贴片天线11的辐射器11_1、辐射器11_2以及辐射器11_3的导电层中，且因此，可更容易地制造天线模块，且因此可减少用于制造天线模块10的成本和时间。

然而，示例性实施例不限于图3中所示的结构。举例来说，在示例性实施例中，贴片天线11可包含小于或大于三个彼此平行的辐射器，且辐射器可形成于与图3中所示的导电层不同的导电层中。另外，在示例性实施例中，ebg结构13可包含柱，所述柱包含小于或大于四个板，且所述板可形成于与图3中所示的导电层不同的导电层中。

图4a和图4b为根据示例性实施例的柱的侧视图。图4a和图4b的侧视图示出包含两个邻近柱的图3的区域a的示例。

在图4a和图4b中，第一辐射器11_1、第二辐射器11_2以及第三辐射器11_3可分别形成于第一导电层l1、第六导电层l6以及第七导电层l7中，且接地平面12可形成于第八导电层l8中。在示例性实施例中，第一导电层l1到第七导电层l7之间的距离可恒定为第一距离h1，而第七导电层l7与第八导电层l8之间的第二距离h2可比第一距离h1大。

参看图4a，具有与第二柱pi2a相同的结构的第一柱pi1a可在第一间距p1处邻近于第二柱pi2a。在本发明中，间距可称为邻近组件的中心之间的距离。第一柱pi1a可包含第一板pl1a、第二板pl2a、第三板pl3a以及第四板pl4a，所述板分别形成于第二导电层l2、第三导电层l3、第四导电层l4以及第五导电层l5中。如上文参看图2a和图2b所描述，第一板pl1a到第四板pl4a中的每一个可具有在xy平面或水平面上的任何形状。另外，第一柱pi1a可包含将第一板pl1a连接到第二板pl2a的第一通孔v1a，将第二板pl2a连接到第三板pl3a的第二通孔v2a以及将第三板pl3a连接到第四板pl4a的第三通孔v3a，且可包含将第四板pl4a连接到接地平面12的第四通孔v4a以向第一板pl1a到第四板pl4a提供地电势。在示例性实施例中，第四通孔v4a可将第四板pl4a连接到接地平面12。在示例性实施例中，穿过第六导电层l6和第七导电层l7的第四通孔v4a可为穿孔。

如上文参看图1所描述，包含第一柱pi1a和第二柱pi2a的ebg结构可提供不同优点。另外，可根据天线设计时贴片天线的所需的阻抗决定第一柱pi1a与第二柱pi2a之间的第一间距p1、第一板pl1a到第四板pl4a在y轴方向上的宽度w(或其在y轴方向上的长度)和/或在邻近板之间的第一距离h1。

参看图4b，具有与第二柱pi2b相同的结构的第一柱pi1b可在第一间距p1处邻近于第二柱pi2b。第一柱pi1b可包含第一板pl1b、第二板pl2b、第三板pl3b以及第四板pl4b，且可包含用于连接第一板pl1b、第二板pl2b、第三板pl3b以及第四板pl4b当中彼此邻近的板的第一通孔v1b、第二通孔v2b以及第三通孔v3b。不同于图4a中的第一柱pl1a，图4b的第一柱pi1b还可包含形成于第六导电层l6中的第一通孔衬垫vp1和形成于第七导电层l7中的第二通孔衬垫vp2。因此，第一柱pi1b可包含将第四板pl4b连接到第一通孔衬垫vp1的第四通孔v4b，且还可包含将第一通孔衬垫vp1连接到第二通孔衬垫vp2的第五通孔v5b和将第二通孔衬垫vp2连接到接地平面12的第六通孔v6b以向第二通孔衬垫vp2提供地电势。在示例性实施例中，第六通孔v6b可将第二通孔衬垫vp2连接到接地平面12。与所述板相似，第一通孔衬垫vp1和第二通孔衬垫vp2可具有位于xy平面或水平面上的任何形状且可具有例如圆形形状或矩形形状。

图5为示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图。图5的曲线图示出在毫米波频带中包含ebg结构的天线模块和省略ebg结构的天线模块的s-参数。

省略ebg结构的天线模块在不同条件下可具有相对较高s-参数，如图5中虚线和双虚线所示，而包含ebg结构的天线模块在相应不同条件下具有相对较低s-参数，如图5中细实线和粗实线所示。以这种方式，包含ebg结构的天线模块可具有更稳定的辐射图案和增益(gain)。

图6为根据示例性实施例的天线模块60的平面图。图6的平面图示出天线模块60，所述天线模块包含贴片天线61和邻近于贴片天线61一侧的端射天线64。与图1的天线模块10类似，图6的天线模块60可在贴片天线部分pa中包含贴片天线61、接地平面62以及ebg结构63。另外，天线模块60可在端射天线部分ea中包含端射天线64，所述端射天线部分ea在+y轴方向上邻近于贴片天线部分pa。

由于高频信号例如毫米波的强平直度(straightness)，天线模块60可包含端射天线64以及贴片天线61以提高光束覆盖度。端射天线64可包含偶极天线，且偶极天线通常可具有与波长(λ)的一半相对应的长度，例如图6中的x轴方向上的长度。然而，如上文参看图1所描述，天线模块60的可用空间可能有限，且因此，可能需要在有限空间内使用宽带宽和相对较好的辐射图案。

参看图6，端射天线64可包含第一图案64_1和第二图案64_2。第一图案64_1和第二图案64_2可配置成自-y轴方向上的馈线接收差分信号，且可分别称为第一辐射器和第二辐射器。如图6中所示，第一图案64_1和第二图案64_2可具有彼此对称的形状，且第一图案64_1可形成于导电层中，所述导电层在其中形成第二图案64_2的导电层下方。不同于包含布置在相同导电层中的图案的偶极天线结构，端射天线64的第一图案64_1和第二图案64_2可分别形成于不同的导电层中。另外，如图6中所示，第一图案64_1和第二图案64_2可在z轴方向上至少部分地交叠。因此，端射天线64可使用第一图案64_1与第二图案64_2之间的耦合，且可通过调节第一图案64_1与第二图案64_2之间的交叠距离更容易地调节耦合系数。因此，端射天线64可具有比波长(λ)的1/2更短的x轴方向上的长度，例如比波长(λ)的1/4更短的x轴方向上的长度。

在示例性实施例中，端射天线64可具有蝴蝶结形状。举例来说，如图6中所示，第一图案64_1和第二图案64_2中的每一个可具有其中y轴方向上的长度随着自z轴方向上的交叠部分的距离增加而增加的形状。由于这种蝴蝶结形状，可提高端射天线64的带宽和阻抗匹配特性。参看图8和图10描述端射天线64的示例。

在示例性实施例中，天线模块60可包含通孔壁65，所述通孔壁包含配置成接收用于促进端射天线64的反射效果的地电势的多个通孔。举例来说，如图6中所示，天线模块60可包含通孔壁65，所述通孔壁65包含多个通孔(例如v60等)，所述通孔在端射天线64与ebg结构63之间在x轴方向上对准。由于通过通孔壁65形成的接地壁，可自端射天线64产生相对较好的辐射图案。通孔壁65可包含如图6所示在x轴方向上彼此隔开设置的通孔、可包含在x轴方向上彼此接触的通孔或者可包含形成在x轴方向上彼此接触的通孔衬垫的通孔。

图7为根据示例性实施例的天线模块60的侧视图。图7的侧视图示出平行于x轴方向的方向上的图6的天线模块60。

参看图7，天线模块60可在贴片天线部分pa中包含贴片天线61、接地平面62以及ebg结构63。另外，天线模块60还可包含第一额外接地平面62'和第二额外接地平面62”，所述接地平面分别形成于第九导电层l9和第十导电层l10中。通孔壁65可设置于接地平面62与第二额外接地平面62"之间，且可包含布置在x轴方向上的多个通孔。举例来说，如图7中所示，通孔壁65可包含在z轴方向上对准的通孔，即，将接地平面62连接到第一额外接地平面62'的第一通孔v61和将第一额外接地平面62'连接到第二额外接地平面62"的第二通孔v62。在示例性实施例中，通孔壁65可包含穿过第一额外接地平面62'的穿孔。另外，通孔壁65的高度(即，其在z轴方向上的长度)不限于图7中所示的高度，且在示例性实施例中，通孔壁65可延伸超过接地平面62。

天线模块60可在端射天线部分ea中包含形成于第九导电层l9中的第一图案64_1和形成于第八导电层l8中的第二图案64_2。如上文参看图6所描述，第一图案64_1和第二图案64_2可分别形成于不同的导电层中且可在z轴方向上至少部分地交叠，且因此，可使用第一图案64_1与第二图案64_2之间的耦合。在示例性实施例中，第一图案64_1和第二图案64_2可分别形成于不同于导电层l9和/或导电层l8的导电层中，且基于耦合系数(couplingcoefficient)可形成于彼此不邻近的导电层中。

图8为根据示例性实施例的端射天线64的图案的平面图，且图9a和图9b为示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图。图8的平面图示出作为包含在图6中的端射天线64中的第一图案64_1的示例的图案80，且图6中所示的第二图案64_2可具有关于y轴与图8中所示的图案80的形状对称的形状。另外，图9a和图9b中的曲线图示出在毫米波频带中包含图8的图案80和具有与图案80对称的形状的图案的端射天线64的s-参数。在下文中，参看图6描述图8、图9a以及图9b。

参看图8，如上文参看图6所描述，端射天线64可具有蝴蝶结形状。如图8中所示，图案80可包含叶部分leaf和杆部分stem。杆部分stem可在y轴方向上延伸且可包含用于接收差分信号的第一末端81和连接到叶部分leaf的第二末端82。叶部分leaf可连接到杆部分stem的第二末端82且可具有远离杆部分stem的第二末端82在y轴方向上扩展的形状。叶部分leaf可具有在y轴方向上的第一长度len1和在x轴方向上的第二长度len2。如下所述，可基于端射天线64的所需主频率来决定第一长度len1和第二长度len2。在本发明中，第一长度len1可为叶部分leaf的宽度，且第二长度len2可为叶部分leaf的长度。

参看图9a，当两个图案之间的交叠距离恒定时，端射天线64的主频率可根据第一长度len1变化。类似地，参看图9b，当两个图案之间的交叠距离恒定时，端射天线64的主频率可根据第二长度len2变化。因此，图案80的第一长度len1和第二长度len2可基于所需主频率而决定。

图10为根据示例性实施例的端射天线100的平面图，且图11示出根据示例性实施例的天线模块的特性的曲线图。图10的平面图示出端射天线100，所述端射天线100包含具有与图8的图案80相同形状的第一图案100_1和具有与图8的图案80对称的形状的第二图案100_2。另外，图11中的曲线图示出在毫米波频带中根据交叠距离d的图10的端射天线100的s-参数。

参看图10，如上文参看图9a和图9b所描述，主频率可根据第一图案100_1和第二图案100_2的尺寸而变化。如上文参看图6所描述，端射天线100的带宽、增益和/或主频率可根据第一图案100_1与第二图案100_2之间的交叠程度而变化。举例来说，如图10中所示，可定义交叠距离d，所述交叠距离表示其中第一图案100_1的叶部分leaf和第二图案100_2的叶部分leaf在x轴方向上交叠的距离，且端射天线100的带宽、增益和/或主频率可取决于交叠距离d。

参看图11，当保持第一图案100_1和第二图案100_2的形状时，端射天线100的带宽、增益以及主频率可根据交叠距离d而变化。因此，端射天线100的交叠距离d可基于所需带宽、增益和/或主频率而决定。

图12为根据示例性实施例的天线模块120的平面图，且图13a、图13b以及图13c为示出根据示例性实施例的天线模块120的特性的曲线图。图12的平面图示出包含1×4天线阵列的天线模块120。另外，图13a、图13b以及图13c的曲线图示出根据单元件的间距的图12的天线模块120的辐射图案。

参看图12，天线模块120可包含根据第二间距p2彼此间隔开的第一单元件121、第二单元件122、第三单元件123以及第四单元件124。在示例性实施例中，第一单元件121、第二单元件122、第三单元件123以及第四单元件124中的每一个可具有与图6的天线模块60相同或相似的结构。天线模块120可包含与图6中的通孔壁65相似的通孔壁，在端射天线ea1到端射天线ea4与ebg结构125之间向所述通孔壁施加地电势。

天线模块120的第一单元件121、第二单元件122、第三单元件123以及第四单元件124中的每一个可在贴片天线部分pa中分别包含第一贴片天线pa1、第二贴片天线pa2、第三贴片天线pa3及第四贴片天线pa4并包含ebg结构125。第一贴片天线pa1到第四贴片天线pa4可根据第二间距p2在x轴方向上彼此间隔开。ebg结构125可包含多个柱，且多个柱可围绕第一贴片天线pa1到第四贴片天线pa4，同时在垂直于z轴方向的方向上将第一贴片天线pa1到第四贴片天线pa4彼此间隔。在示例性实施例中，彼此邻近的贴片天线可共享布置于彼此邻近的贴片天线之间的多个柱。举例来说，如图12中所示，在第一贴片天线pa1与第二贴片天线pa2之间在y轴方向上对准的多个柱g1可像在-x轴方向上与第一贴片天线pa1间隔开且在y轴方向上对准的多个柱g2那样布置。因此，可减少或防止贴片天线之间的地电势变得大于在天线阵列边缘的地电势的现象，且因此，分别包含在单元件中的第一贴片天线pa1和第四贴片天线pa4布置成邻近于天线模块120的边缘，即，第一单元件121和第四单元件124可具有与分别包含在第二单元件122和第三单元件123中的第二贴片天线pa2和第三贴片天线pa3相同的环境。

天线模块120可包含在端射天线部分ea中的第一端射天线ea1、第二端射天线ea2、第三端射天线ea3以及第四端射天线ea4，所述端射天线部分在+y轴方向上邻近于贴片天线部分pa。第一端射天线ea1到第四端射天线ea4可根据第二间距p2在x轴方向上彼此间隔开。

参看图13a、图13b以及图13c，天线模块120的增益和半功率波束宽度(halfpowerbeamwidth；hpbw)可根据单元件的第二间距p2变化。图13a示出与最小第二间距p2相对应的辐射图案，图13b示出与中间第二间距p2相对应的辐射图案，且图13c示出与最大第二间距p2相对应的辐射图案。随着第二间距p2增加，可保持由第一端射天线ea1到第四端射天线ea4覆盖的z-y平面上的hpbw的角度，而在x-y平面上，即在形成波束成形的平面上hpbw的角度减小且旁瓣增大。因此，可决定第二间距p2以补偿与第一单元件121到第四单元件124相对应的相移器的不充足的分辨率。另外，天线模块120可具有与省略对应组件时的特性相似的特性，即使在包含能够布置在第一贴片天线pa1到第四贴片天线pa4以及第一端射天线ea1到第四端射天线ea4下方的组件(例如馈线、射频集成电路(radiofrequencyintegratedcircuit；rfic)等)的情况下。

图14为根据示例性实施例的天线模块140的透视图。图14的透视图示出天线模块140，所述天线模块包含与图12的平面图相对应的天线阵列以及布置于天线阵列下方的模制部分mo。

如图14中所示，天线模块140可包含在y轴方向上彼此邻近的贴片天线部分pa和端射天线部分ea以及在z轴方向上位于贴片天线部分pa和端射天线部分ea下方的模制部分mo。天线模块140可包含位于贴片天线部分pa和端射天线部分ea的底部表面上的rfic、无源元件等。模制部分mo可包含环氧树脂模制化合物(emc)材料以提高rfic和无源元件的安装可靠性和热耗散特性。模制部分mo可影响包含在端射天线部分ea中的端射天线的特性。举例来说，当在端射天线部分ea中围绕端射天线的电介质的电容率比emc材料的电容率高时，端射天线的有源s-参数和辐射图案的瞄准方向可发生变化。在下文中，下文参看图15a和图15b描述考虑到模制部分mo的emc材料而设计的天线模块140的示例。

图15a和图15b为根据示例性实施例的天线模块140的示例的侧视图。图15a和图15b的侧视图示出在平行于x轴方向的方向上图14的天线模块140的示例。

参看图15a，天线模块150a可包含在y轴方向上彼此邻近的贴片天线部分pa'和端射天线部分ea'，且可包含位于贴片天线部分pa'和端射天线部分ea'下方的模制部分mo'。模制部分mo'可包含位于贴片天线部分pa'下方的第一区域r1和位于端射天线部分ea'下方的第二区域r2。在示例性实施例中，构成模制部分mo'的emc材料可具有与围绕端射天线部分ea'中的端射天线的电介质的介电常数匹配的介电常数。因此，第二厚度t2a(即，z轴方向上第二区域r2的长度)可与第一区域r1的第一厚度t1a相匹配。

参看图15b，天线模块150b可包含在y轴方向上彼此邻近的贴片天线部分pa”和端射天线部分ea”，且可包含位于贴片天线部分pa”和端射天线部分ea”下方的模制部分mo”。模制部分mo”可包含位于贴片天线部分pa”下方的第一区域r1和位于端射天线部分ea”下方的第二区域r2。在示例性实施例中，构成模制部分mo”的emc材料可具有与围绕端射天线部分ea”中的端射天线的电介质的介电常数相匹配的介电常数。因此，第二厚度t2b(即，z轴方向上第二区域r2的长度)可小于第一区域r1的第一厚度t1b。以这种方式，当模制部分mo”在端射天线部分ea”下方具有减小的厚度时，可使用具有高介电常数的emc材料，且由于emc材料提供的优点，可进一步改进天线模块150b的性能。

图16为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图。图16的天线的设计方法s100可为天线模块的设计方法，且可表示天线模块的设计方法，所述天线模块包含天线阵列，例如图14的天线模块140。如图16中所示，天线的设计方法s100可包含多个操作s120、s140以及s160，且多个操作s120、s140以及s160中的每一个可基于执行其它操作的结果再次执行。在示例性实施例中，图16的天线的设计方法s100可由计算系统执行，所述计算系统包含存储至少一个处理器和包含由至少一个处理器执行的一系列指令的软件的非易失性存储器介质，且计算系统可产生包含关于所设计的天线模块的几何信息的数据。

根据示例性实施例的天线的设计方法，可执行设计贴片天线的操作s120。举例来说，可决定包含在贴片天线中的辐射器的数量、尺寸、布置等，且可决定包含在围绕贴片天线的ebg结构中的多个柱的结构。下文参看图17描述操作s120的示例。可执行设计端射天线的操作s140。举例来说，可决定包含在端射天线中形状彼此对称的图案的尺寸、在z轴方向上的间隔距离、在x轴方向上的交叠距离等。下文参看图18描述操作s140的示例。可执行设计天线阵列的操作s160。举例来说，可决定单元件的间距、模制部分的尺寸等。下文参看图19描述操作s160的示例。

图17为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图。图17的流程图示出图16中的操作s120的示例，且如上文参看图16所描述，可执行设计贴片天线的操作s120'。操作s120'可包含操作s122和操作s124，且在示例性实施例中，操作s122和操作s124中的每一个可基于执行另一操作的结果再次执行。

可执行基于贴片天线的目标阻抗d120决定柱间距的操作s122。如上文参看附图所描述，ebg结构可提高贴片天线的阻抗匹配。ebg结构可包含多个柱，且柱的间距可基于贴片天线的目标阻抗d120而决定。

可执行基于贴片天线的目标阻抗d120决定板的数量和间距的操作s124。包含在ebg结构中的柱可包含彼此平行的两个或大于两个板，且所述板可分别形成于其中不形成贴片天线的辐射器的导电层中。根据板的数量和尺寸，贴片天线的阻抗可发生变化，且因此，可基于贴片天线的目标阻抗d120决定板的数量和尺寸。

图18为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图。图18的流程图示出图16中的操作s140的示例，且如上文参看图16所描述，可执行设计端射天线的操作s140'。操作s140'可包含操作s142和操作s144，且在示例性实施例中，操作s142和操作s144中的每一个可基于执行另一操作的结果再次执行。在下文中，参看图10描述图18。

可基于端射天线100的目标主频率d142执行决定第一图案100_1和第二图案100_2的尺寸的操作s142。如上文参看图9a和图9b所描述，主频率可根据第一图案100_1和第二图案100_2的叶部分leaf的尺寸而变化。因此，可基于端射天线100的目标主要频率d142来决定第一图案100_1和第二图案100_2的叶部分leaf的长度和宽度。

可基于目标主频率d142和端射天线100的目标带宽和/或增益d144来执行决定第一图案100_1和第二图案100_2的交叠距离d的操作s144。如上文参看图10和图11所描述，端射天线100的主频率d142、带宽以及增益d144可根据第一图案100_1和第二图案100_2的交叠距离d变化。因此，可基于端射天线100的目标主频率d142、目标带宽和/或增益d144来决定交叠距离d。

图19为根据示例性实施例的天线的设计方法的流程图。图19的流程图示出图16中的操作s160的示例，且如上文参看图16所描述，可执行设计天线阵列的操作s160'。操作s160'可包含操作s162和操作s164，且在示例性实施例中，操作s162和操作s164中的每一个可基于执行另一操作的结果再次执行。在下文中，参看图14描述图19。

可执行基于目标波束成形或波束成形标准和/或增益d160决定单元件的间距的操作s162。如上文参看图12、图13a、图13b以及图13c所描述，图14的天线模块140的增益和hpbw可根据单元件的间距(即，第二间距p2)变化。因此，可基于天线模块140的目标波束成形和/或增益d160来决定多个单元件的间距。

可执行基于目标波束成形和/或增益d160决定模制部分mo的厚度的操作s164。如上文参看图14、图15a以及图15b所描述，当emc材料具有与围绕端射天线的电介质的介电常数不同的介电常数时，端射天线的有源s-参数和辐射图案可根据包含位于端射天线部分ea下方的emc材料的模制部分mo的厚度而变化。因此，可基于天线模块140的目标波束成形和/或增益d160来决定位于端射天线部分ea下方的模制部分mo的厚度。

虽然已参看附图描述示例性实施例，但本领域的普通技术人员将理解，可在不脱离如由所附权利要求书限定的精神和范围的情况下在本文中进行各种形式和细节的改变。