[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN110098480A - 片式天线及包括该片式天线的天线模块 - Google Patents

片式天线及包括该片式天线的天线模块 Download PDF

Info

Publication number
CN110098480A
CN110098480A CN201910079208.XA CN201910079208A CN110098480A CN 110098480 A CN110098480 A CN 110098480A CN 201910079208 A CN201910079208 A CN 201910079208A CN 110098480 A CN110098480 A CN 110098480A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piece
irradiation unit
piece type
type antenna
grounding parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910079208.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110098480B (zh
Inventor
金载英
安成庸
李尚锺
崔诚喜
韩奎范
柳正基
文炳喆
崔畅学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020180070357A external-priority patent/KR102054237B1/ko
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN110098480A publication Critical patent/CN110098480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110098480B publication Critical patent/CN110098480B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2283Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/28Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
    • H01Q19/30Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10Resonant antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/005Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本公开提供了一种片式天线及包括该片式天线的天线模块,所述片式天线包括:辐射部,具有块形状以及彼此相对的第一表面和第二表面,并且被配置为将馈电信号作为电磁波进行接收和辐射;第一块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第一表面;第二块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第二表面;接地部,具有块形状,并且结合到所述第一块,并且所述接地部被配置为将由所述辐射部辐射的所述电磁波朝向所述辐射部反射;以及导向器,具有块形状,并且结合到所述第二块,其中,所述接地部、所述第一块和所述辐射部的总宽度为2mm或更小,并且所述第一块具有3.5或更大至25或更小的介电常数。

Description

片式天线及包括该片式天线的天线模块
本申请要求于2018年1月31日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0012041号韩国专利申请和于2018年6月19日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0070357号韩国专利申请的优先权的权益,所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
本申请涉及一种片式天线及包括该片式天线的天线模块。
背景技术
第五代(5G)通信系统通常在较高的频带(mmWave)(诸如,10GHz至100GHz的频带)中实现以获得更高的数据速率。为了减少无线电波的传输损耗并且增加无线电波的传输距离,已经讨论了与5G通信系统有关的波束形成技术、大规模的多输入多输出(MIMO)技术、全维度MIMO(FD-MIMO)技术、阵列天线技术、模拟波束形成技术和大规模的天线技术。
已经开发了支持无线电通信的移动通信终端(诸如,蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、导航装置和膝上型计算机),以支持诸如码分多址(CDMA)功能、无线局域网(WLAN)功能、数字媒体广播(DMB)功能和近场通信(NFC)功能。使这些功能成为可能的重要组件中的一个是天线。
在毫米波通信频带中,波长减小到几毫米,并且因此难以使用常规天线。因此,需要适用于毫米波通信频带的天线模块。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的所选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面,一种片式天线用于毫米波通信中的无线电通信并且被构造为安装在板上,从信号处理元件接收馈电信号,并且向外辐射所述馈电信号,所述片式天线包括:辐射部,具有块形状以及彼此相对的第一表面和第二表面,并且被配置为将所述馈电信号作为电磁波进行接收和辐射;第一块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第一表面;第二块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第二表面;接地部,具有块形状,结合到所述第一块,使得所述第一块位于所述接地部与所述辐射部之间,并且所述接地部被配置为将由所述辐射部辐射的所述电磁波朝向所述辐射部反射;以及导向器,具有块形状,并且结合到所述第二块,使得所述第二块位于所述导向器与所述辐射部之间,其中,所述接地部、所述第一块和所述辐射部的总宽度为2mm或更小,并且所述第一块具有3.5或更大至25或更小的介电常数。
所述第二块可利用与所述第一块的介电材料相同的介电材料制成。
所述辐射部、所述接地部和所述导向器中的每者可包括:第一导体,结合到所述第一块和所述第二块中的一者或两者;以及第二导体,设置在所述第一导体的表面上。
所述第一块可具有第一表面和第二表面,所述辐射部结合到所述第一块的所述第一表面,所述接地部结合到所述第一块的所述第二表面,所述第二块可具有第一表面和第二表面,所述辐射部结合到所述第二块的所述第一表面,所述导向器结合到所述第二块的所述第二表面,并且所述第一块的所述第一表面与所述第一块的所述第二表面之间的距离可大于所述第二块的所述第一表面与所述第二块的所述第二表面之间的距离。
所述接地部的结合到所述第一块的第一表面与所述接地部的第二表面之间的距离可大于所述辐射部的所述第一表面与所述辐射部的所述第二表面之间的距离,其中,所述接地部的所述第二表面与所述接地部的所述第一表面相对。
所述导向器的尺寸可与所述辐射部的尺寸相同。
所述导向器的长度可小于所述辐射部的长度。
所述第二块的长度可与所述导向器的长度相同。
所述辐射部可包括彼此分开的第一辐射部和第二辐射部,并且所述导向器可包括彼此分开的第一导向器和第二导向器。
所述接地部可包括彼此分开的第一接地部和第二接地部,所述第一接地部与所述第一辐射部和所述第一导向器可设置在直线上,并且所述第二接地部与所述第二辐射部和所述第二导向器可设置在直线上。
另一总体方面,一种天线模块包括:板,具有被划分为接地区、馈电区和元件安装部的表面;信号处理元件,安装在所述元件安装部上,并且被配置为向所述馈电区发送辐射信号;片式天线,安装在所述板的一个表面上,并且被配置为辐射具有水平极化的辐射信号;以及贴片天线,设置在所述板的另一表面上并且被配置为辐射具有竖直极化的辐射信号,其中,所述片式天线具有顺序地堆叠有具有导电性和块形状的接地部、利用介电材料制成的第一块、具有导电性和块形状的辐射部、利用介电材料制成的第二块以及具有导电性和块形状的导向器的结构,所述接地部安装在所述接地区上,并且所述辐射部安装在所述馈电区上,并且所述片式天线和所述贴片天线被设置为使所述片式天线和所述贴片天线不彼此面对。
所述馈电区可包括虚设焊盘,并且所述导向器可结合到所述虚设焊盘。
所述导向器可不电连接到所述板。
所述贴片天线可仅设置在所述板的面对所述接地区和所述元件安装部中的一者或两者的区域上。
所述辐射部可与所述接地区分开0.2mm或更大。
所述天线模块还可包括具有与所述片式天线的结构相同的结构的另一片式天线,使得所述天线模块包括两个片式天线,所述两个片式天线可成对安装在所述板上,使得所述两个片式天线的所述辐射部彼此面对且所述两个片式天线用作偶极天线,并且所述两个片式天线之间的间距可为0.2mm或更大至0.5mm或更小。
所述馈电区可沿着所述板的边缘设置。
所述天线模块还可包括设置在所述馈电区中的馈电焊盘,并且所述辐射部可被配置为通过所述馈电焊盘直接从所述信号处理元件接收所述辐射信号,并且向外辐射所述辐射信号。
所述贴片天线可包括:馈电电极,设置在所述板中,并且电连接到所述信号处理元件;以及非馈电电极,面对所述馈电电极,并且与所述馈电电极分开预定距离。
另一总体方面,一种天线模块包括:板,具有被划分为接地区和馈电区的表面,并且包括多个布线层;信号处理元件,安装在所述板上,并且被构造为向所述馈电区发送辐射信号;以及两个片式天线,成对安装在所述板的一个表面上,并且被配置为辐射具有水平极化的辐射信号且用作偶极天线,其中,所述两个片式天线中的每个具有顺序地堆叠有具有导电性和块形状的接地部、利用介电材料制成的第一块、具有导电性和块形状的辐射部、利用介电材料制成的第二块以及具有导电性和块形状的导向器的结构,所述板还包括分别结合到所述两个片式天线的所述辐射部的两个馈电焊盘以及分别从所述两个馈电焊盘延伸并且连接到所述板的所述多个布线层的两个馈电过孔,所述两个馈电焊盘在直线上彼此分开,使得所述两个馈电焊盘的端部彼此面对,并且所述两个馈电过孔分别从所述两个馈电焊盘的彼此面对的所述端部延伸。
所述天线模块还可包括贴片天线,所述贴片天线设置在所述板的另一表面上,并且被配置为辐射具有竖直极化的辐射信号。
另一总体方面,一种片式天线包括:接地部,具有块形状;第一块,结合到所述接地部;辐射部,具有块形状,结合到所述第一块,并且被配置为发射电磁波;第二块,结合到所述辐射部;导向器,具有块形状,结合到所述第二块,并且被配置为发射与由所述辐射部发射的所述电磁波相长干涉的电磁波;其中,所述接地部、所述辐射部和所述导向器利用第一种材料制成,所述第一块和所述第二块利用与所述第一种材料不同的第二种材料制成,并且所述接地部、所述第一块和所述辐射部的总宽度为2mm或更小。
所述接地部、所述辐射部和所述导向器可利用导电材料制成,并且所述第一块和所述第二块可利用具有3.5或更大至25或更小的介电常数的介电材料制成。
所述接地部可被配置为将由所述辐射部辐射的所述电磁波朝向所述辐射部反射。
所述接地部和所述辐射部可分别结合到所述第一块的相对侧,所述辐射部和所述导向器可分别结合到所述第二块的相对侧,并且所述接地部在从所述接地部到所述导向器的方向上的宽度大于所述辐射部在从所述接地部到所述导向器的所述方向上的宽度。
另一总体方面,一种天线模块包括:板,包括接地区和馈电区;片式天线,安装在所述板的表面上,被配置为在第一方向上辐射辐射信号,并且具有其中顺序地堆叠有具有块形状且电连接到所述接地区的接地部、第一块、具有块形状且电连接到所述馈电区的辐射部、第二块以及导向器的结构;以及贴片天线,设置在所述板中或所述板上,使得所述贴片天线在与所述板的所述表面垂直的方向上不与所述片式天线重叠,并且所述贴片天线被配置为在与所述第一方向不同的第二方向上辐射辐射信号。
所述片式天线可安装在所述板的所述表面上,使得所述片式天线的所述辐射部与所述接地区分开0.2mm或更大。
所述接地部、所述辐射部和所述导向器可利用导电材料制成,并且所述第一块和所述第二块可利用具有3.5或更大至25或更小的介电常数的介电材料制成。
所述天线模块还可包括:接地焊盘,在所述接地区中设置在所述板的所述表面上;以及馈电焊盘,在所述馈电区中设置在所述板的所述表面上,其中,所述片式天线的所述接地部可通过导电结合安装在所述接地焊盘上,并且所述片式天线的所述辐射部可通过导电结合安装在所述馈电焊盘上。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求,其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出片式天线的示例的透视图。
图2是图1中所示的片式天线的分解透视图。
图3是沿着图1中的线III-III'截取的截面图。
图4A和图4B是示出片式天线的辐射图案的测量结果的曲线图。
图5至图9是示出片式天线的其他示例的透视图。
图10是包括图1中所示出的片式天线的片式天线模块的示例的局部分解透视图。
图11是图10中所示出的片式天线的仰视图。
图12是沿着图10的线XII-XII'截取的截面图。
图13是示出安装有若干个图10中所示出的片式天线模块的移动终端的示例的示意性透视图。
在整个附图和具体实施方式中,相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制,为了清楚、说明和方便起见,可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,在理解本申请的公开内容之后,在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如,在此描述的操作的顺序仅仅是示例,并且不限于在此阐述的顺序,而是除了必须以特定顺序进行的操作之外,可做出在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外,为了更加清楚和简洁,可省略本领域已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施,并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说,已经提供在此描述的示例,仅仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中,当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件,或者它们之间可存在一个或更多个其它元件。相比之下,当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,它们之间可不存在其它元件。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分,但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说,这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此,在不脱离示例的教导的情况下,在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述,在此可使用诸如“在……上方”、“上面”、“在……下方”、和“下面”的空间相关术语来描述如附图中示出的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的装置被翻转,则描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件随后将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此,术语“在……上方”根据装置的空间方位包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。装置还可以以其它方式被定位(例如,旋转90度或者在其它方位),并且将相应地解释这里使用的空间相关术语。
在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差,可发生附图中所示的形状的变化。因此,在此描述的示例不限于附图中所示的具体形状,而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可以按照在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式进行组合。此外,尽管这里所描述的示例具有各种构造,但是在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他构造是可行的。
在此描述的片式天线模块可在高频带中操作,并且可在毫米波通信频带中操作。例如,片式天线模块可在20GHz至60GHz之间的频带中操作。此外,在此描述的片式天线模块可安装至被配置为接收或发送无线电信号的电子装置中。例如,片式天线可安装在移动电话、便携式膝上型计算机或无人机中。
图1是示出片式天线的示例的透视图,图2是图1中所示的片式天线的分解透视图,并且图3是沿着图1中的线III-III'截取的截面图。
将参照图1至图3描述片式天线的示例。
片式天线100通常具有六面体形状,并且通过导电粘合剂或焊料安装在板上。
片式天线100包括主体部120、辐射部130a、接地部130b和导向器130c。
主体部120包括设置在辐射部130a与接地部130b之间的第一块120a以及设置在辐射部130a与导向器130c之间的第二块120b。
因此,片式天线100通过顺序地堆叠具有导电性且具有块形状的接地部130b、利用介电材料制成的第一块120a、具有导电性且具有块形状的辐射部130a、利用介电材料制成的第二块120b、具有导电性且具有块形状的导向器130c来构造。
第一块120a和第二块120b二者都具有六面体形状,并且利用介电材料制成。例如,主体部120可利用具有介电常数的聚合物或陶瓷烧结主体制成。
片式天线100用于毫米波通信频带。因此,辐射部130a、第一块120a和接地部130b的总宽度W4+W1+W3为2mm或更小,从而与毫米波通信频带中的波长对应。此外,片式天线100具有在0.5mm至2mm的范围内选择的长度L以调谐毫米波通信频带中的谐振频率。
当第一块120a的介电常数小于3.5时,需要增大辐射部130a与接地部130b之间的距离,以使片式天线100正常操作。
作为测试结果,确定:在第一块120a的介电常数小于3.5的情况下,当辐射部130a、第一块120a和接地部130b的总宽度W4+W1+W3为2mm或更大时,片式天线100在20GHz至60GHz的频带中执行正常的功能。然而,当片式天线100被构造为使得总宽度W4+W1+W3大于2mm时,片式天线100的总尺寸增大,从而难以将片式天线100安装在薄的便携式装置中。
此外,当第一块120a的介电常数超过25时,总宽度W4+W1+W3需要减小至0.3mm或更小。在这种情况下,确定天线性能劣化。
因此,为了在使总宽度W4+W1+W3为2mm或更小的同时将天线性能保持在可接受的水平,在该示例中,第一块120a利用具有3.5或更大至25或更小的介电常数的介电材料制成。
第二块120b利用与第一块120a的材料相同的材料制成。第二块120b的宽度W2是第一块120a的宽度W1的50%至60%。此外,第二块120b的长度L和厚度T分别与第一块120a的长度L和厚度T相同。
因此,第二块120b利用与第一块120a的材料相同的材料制成,并且第二块120b具有与第一块120a相同的长度和厚度,并具有与第一块120a不同的宽度。
然而,第二块120b不限于此,但如果需要,还可利用与第一块120a的材料不同的材料制成。如果需要,第二块120b可利用具有与第一块120a的材料的介电常数不同的介电常数的材料制成。例如,第二块120b可利用具有比第一块120a的材料的介电常数高的介电常数的材料制成。
辐射部130a具有结合到第一块120a的第一表面的第一表面。此外,接地部130b结合到第一块120a的第二表面。第一块120a的第一表面和第一块120a的第二表面是具有六面体形状的第一块120a的相对的表面。
此外,辐射部130a的第二表面结合到第二块120b的第一表面,并且导向器130c结合到第二块120b的第二表面。第二块120b的第一表面和第二块120b的第二表面是具有六面体形状的第二块120b的相对的表面。
在该示例中,第一块120a的宽度W1是第一块120a的第一表面与第一块120a的第二表面之间的距离。此外,第二块120b的宽度W2是第二块120b的第一表面与第二块120b的第二表面之间的距离。因此,从第一块120a的第一表面朝向第一块120a的第二表面的方向(或从第一块120a的第二表面朝向第一块120a的第一表面的方向)是第一块120a或片式天线100的宽度方向。
此外,接地部130b的宽度W3和辐射部130a的宽度W4以及导向器130c的宽度W5是在以上描述的片式天线100的宽度方向上的距离。因此,辐射部130a的宽度W4是从辐射部130a的结合到第一块120a的第一表面的结合表面到辐射器130a的结合到第二块120b的结合表面的最短距离,并且接地部130b的宽度W3是从接地部130b的结合到第一块120a的第二表面的结合表面(第一表面)到接地部130b的与接地部130b的结合表面(第一表面)相对的相对表面(第二表面)的最短距离。
此外,导向器130c的宽度W5是从导向器130c的结合到第二块120b的结合表面到导向器130c的与导向器130c的结合表面相对的相对表面的最短距离。
辐射部130a仅与第一块120a的六个表面中的一个表面接触,并且结合到第一块120a。同样地,接地部130b与第一块120a的六个表面中的一个表面接触,并且结合到第一块120a。
如上所述,辐射部130a和接地部130b没有设置在第一块120a的除了第一块120a的第一表面和第二表面之外的表面上,并且彼此平行地设置且第一块120a介于辐射部130a与接地部130b之间。
当辐射部130a和接地部130b仅分别结合到第一块120a的第一表面和第二表面时,片式天线由于辐射部130a与接地部130b之间的介电材料(第一块120a)而具有电容。因此,使用介电材料可设计耦合天线或者可调谐谐振频率。
导向器130c具有与辐射部130a的尺寸相同的尺寸,仅与第二块120b的六个表面中的一个表面(第二表面)接触,并且结合到第二块120b。
因此,导向器130c通过第二块120b与辐射部130a分开,并且与辐射部130a平行地设置。
如上所述,第二块120b的宽度W2小于第一块120a的宽度W1,并且因此导向器130c比接地部130b更靠近辐射部130a。
图4A和图4B是示出片式天线的辐射图案的测量结果的曲线图,其中,图4A是示出省略了第二块120b和导向器130c的片式天线的辐射图案的测量结果的曲线图,并且图4B是示出在图1中示出的且包括第二块120b和导向器130c的片式天线的辐射图案的测量结果的曲线图。
在本测量中使用的片式天线被构造为使得:辐射部130a的宽度W4、接地部130b的宽度W3和导向器130c的宽度W5各自为0.2mm,第一块120a的宽度W1为0.6mm,第二块120b的宽度W2为0.3mm,并且厚度T为0.5mm。
参照图4A,不包括导向器130c的片式天线在28GHz处具有3.54dBi的增益,并且参照图4B,包括导向器130c的片式天线100在28GHz处具有4.25dBi的增益。因此,证实了:在该示例的片式天线100中,增益得到了改善。
因此,可理解:如在该示例中,当片式天线100包括导向器130c时,辐射效率显著地改善。
在该示例的片式天线100中,确定了:随着辐射部130a的宽度W4和接地部130b的宽度W3增大,反射损耗S11减小。S11是表示反射损耗的S参数。此外,确定了:当辐射部130a的宽度W4和接地部130b的宽度W3为100μm或更小时,反射损耗S11以高的减小率减小,并且当辐射部130a的宽度W4和接地部130b的宽度W3超过100μm时,反射损耗S11以相对低的减小率减小。
因此,在该示例中,辐射部130a的宽度W4和接地部130b的宽度W3中的每者被限定为100μm或更大。
此外,当辐射部130a的宽度W4和接地部130b的宽度W3分别大于第一块120a的宽度W1时,由于外部冲击或当将片式天线100安装在板上时,辐射部130a和接地部130b可能与第一块120a分开。因此,在该示例中,辐射部130a的最大宽度和接地部130b的最大宽度被限定为第一块120a的宽度W1的50%或更小。
为了将片式天线安装在薄的便携式装置中,如上所述,辐射部130a、第一块120a和接地部130b的总宽度W4+W1+W3需要为2mm或更小。因此,在该示例中,当辐射部130a和接地部130b具有相同的宽度时,辐射部130a的最大宽度和接地部130b的最大宽度被限定为接近500μm并且辐射部130a的最小宽度和接地部130b的最小宽度被限定为接近100μm。然而,辐射部130a的宽度和接地部130b的宽度不限于此,并且当辐射部130a的宽度和接地部130b的宽度彼此不同时,以上描述的辐射部130a的最大宽度和接地部130b的最大宽度可改变。
在该示例的片式天线100中,当片式天线100的长度L增大时,反射损耗S11减小,并且谐振频率减小。因此,可调整片式天线的长度L以优化谐振频率或减小反射损耗S11。
辐射部130a、接地部130b和导向器130c全部利用相同的材料制成。
如图3所示,辐射部130a、接地部130b和导向器130c中的每者包括第一导体131和第二导体132。
第一导体131是直接结合到第一块120a和第二块120b的导体,并且具有块形状。此外,第二导体132形成为第一导体131的表面上的层。
第一导体131通过印刷工艺或镀覆工艺形成在第一块120a或第二块120b上,并且可利用从Ag、Au、Cu、Al、Pt、Ti、Mo、Ni和W中选择的一种金属或从Ag、Au、Cu、Al、Pt、Ti、Mo、Ni和W中选择的两种或更多种金属的合金制成。可选地,第一导体131也可利用有机材料(诸如,聚合物)或玻璃包含在金属中的导电环氧树脂或导电膏制成。
第二导体132通过镀覆工艺形成在第一导体131的表面上。第二导体132可通过顺序地堆叠镍(Ni)层和锡(Sn)层或顺序地堆叠锌(Zn)层和锡(Sn)层来形成,但不限于此。
第一导体131形成为具有分别与第一块120a和第二块120b中的每者的厚度和高度相同的厚度和高度。因此,如图3所示,由于形成为第一导体131的表面上的层的第二导体132,使得辐射部130a、接地部130b和导向器130c中的每者的厚度T2大于第一块120a的厚度T1。
如上所述构造的片式天线100可在20GHz或更大至60GHz或更小的高频带中使用,并且辐射部130a、第一块120a和接地部130b的总宽度W4+W1+W3以及总长度为2mm或更小,从而可容易地将片式天线100安装在薄的便携式装置中。
此外,由于辐射部130a和接地部130b分别仅与第一块120a的第一表面和第二表面接触,因此可容易地调谐谐振频率。
此外,片式天线100包括导向器130c,并且接地部130b用作反射器。因此,射束(beam)的直线传播性和增益得到改善,使得辐射效率得到改善。
尽管未示出,但结合部可介于介电材料与导体之间。结合部可设置在第一块120a与辐射部130a之间以及第一块120a与接地部130b之间。此外,结合部可设置在第二块120b与辐射部130a之间以及第二块120b与导向器130c之间。
结合部使第一导体131和主体部120彼此结合。因此,辐射部130a、接地部130b和导向器130c通过结合部结合到主体部120。
提供结合部以使辐射部130a、接地部130b和导向器130c稳固地结合到主体部120。因此,结合部利用可容易地结合到辐射部130a的第一导体131、接地部130b的第一导体131和导向器130c的第一导体131以及主体部120的材料制成。
例如,结合部可利用Cu、Ti、Pt、Mo、W、Fe、Ag、Au和Cr中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合制成。可选地,结合部可利用银(Ag)膏、铜(Cu)膏、银-铜(Ag-Cu)膏、镍(Ni)膏和焊料膏中的任意一种或者任意两种或更多种制成。
可选地,结合部可利用诸如有机化学材料、玻璃、SiO2、石墨烯或石墨烯氧化物的材料制成。
结合部可具有一层,并且可具有例如10μm至50μm的厚度。然而,结合部不限于此,而可以以各种方式进行修改。例如,结合部可通过堆叠多层来制成。
然而,片式天线100不限于以上提及的构造,而可以以各种方式进行修改。
图5至图9是示出片式天线的其他示例的透视图。
在图5中所示出的片式天线中,导向器130c的长度L2小于辐射部130a的长度L1。例如,导向器130c的长度L2可比辐射部130a的长度L1小5%,但不限于此。
在该示例中,导向器130c的中心与辐射部130a的中心以及第二块120b的中心成直线地设置。
在图6中所示出的片式天线中,第二块120b以及导向器130c具有比辐射部130a的长度L1小的长度L2。在该示例中,第二块120b具有与导向器130c的长度L2相同的长度L2。因此,导向器130c的长度L2和第二块120b的长度L2可比辐射部130a的长度L1小5%。然而,导向器130c和第二块120b不限于此,而可以以各种方式进行修改。例如,第二块120b的长度可大于或小于导向器130c的长度L2。
在图7中所示出的片式天线中,接地部130b的宽度W3大于辐射部130a的宽度W4。由于接地部130b用作反射器,因此可通过增大接地部130b的宽度W3来获得长度扩展效果(length extension effect)。
该示例的片式天线具有与八木(Yagi-Uda)天线的结构相似的结构。因此,像八木天线一样,用作辐射器的辐射部130a朝向导向器130c辐射电磁波,并且导向器130c辐射通过由辐射部130a辐射的电磁波感应的电磁波。在这种情况下,由辐射部130a和导向器130c辐射的电磁波的波长由于相位差而产生相长干涉,以增大片式天线的增益。此外,辐射部130a朝向用作反射器的接地部130b辐射电磁波,接地部130b朝向导向器130c反射电磁波,以改善片式天线的辐射效率。
在常规八木天线中,反射器的长度大于辐射器的长度。然而,在该示例的片式天线中,由于片式天线的尺寸上的限制,使得接地部130b的宽度W3大于辐射部130a的宽度W4。例如,接地部130b的宽度W3可以是辐射部130a的宽度W4的150%,但不限于此。
在图8中所示出的片式天线中,接地部包括彼此分开的第一接地部130b1和第二接地部130b2。此外,辐射部包括彼此分开的第一辐射部130a1和第二辐射部130a2,并且导向器包括彼此分开的第一导向器130c1和第二导向器130c2。
第一接地部130b1、第一辐射部130a1和第一导向器130c1全部设置在直线上。同样地,第二接地部130b2、第二辐射部130a2和第二导向器130c2全部设置在直线上。
在该示例的片式天线中,偶极天线结构实现在一个片式天线中。
因此,可仅使用一个片式天线而不是使用两个片式天线来构造如图10所示的偶极天线结构。
在该示例中,第一块120a是单个主体,而第二块120b被划分为两部分,其中一部分设置在第一辐射部130a1与第一导向器130c1之间,并且其中另一部分设置在第二辐射部130a2与第二导向器130c2之间。然而,该示例的片式天线的构造不限于此,而可以以各种方式进行修改。例如,如将参照图9描述的第二块120b一样,第二块120b可以是单个主体。
此外,与图5和图6中所示出的示例中的一样,第一导向器130c1的长度和第二导向器130c2的长度可分别小于第一辐射部130a1的长度和第二辐射部130a2的长度。
在图9中所示出的片式天线中,辐射部包括彼此分开的第一辐射部130a1和第二辐射部130a2,并且导向器包括彼此分开的第一导向器130c1和第二导向器130c2。此外,接地部130b是单个主体。
此外,第一块120a是单个主体且设置在辐射部130a1和130a2与接地部130b之间,并且第二块120b也是单个主体且设置在辐射部130a1和130a2与导向器130c1和130c2之间。
在该示例的片式天线中,接地部130b的长度大于辐射部130a1的长度和130a2的长度,并且电磁波的反射效率因此而改善。
另一方面,与图5和图6中所示出的示例中的一样,第一导向器130c1的长度和第二导向器130c2的长度可分别小于第一辐射部130a1的长度和第二辐射部130a2的长度。
图10是包括图1中所示出的片式天线的片式天线模块的示例的局部分解透视图,图11是图10中所示出的片式天线的仰视图,并且图12是沿着图10的线XII-XII'截取的截面图。
参照图10至图12,片式天线模块1包括板10、电子元件50和片式天线100。
板10是其上安装有用于无线电天线的电路或电子组件的电路板。例如,板10可以是其中容纳有一个或更多个电子组件或者其表面上安装有一个或更多个电子组件的印刷电路板(PCB)。因此,板10可设置有使电子组件彼此电连接的电路布线。
板10可以是通过重复地堆叠多个绝缘层17和多个布线层16(见图12)形成的多层板。然而,如果需要,也可使用其中布线层形成在一个绝缘层的相对表面上的双面板。
各种类型的板(例如,印刷电路板、柔性板、陶瓷板或玻璃板)可用作板10。
板10的第一表面(在图10至图12中所示出的示例中的板10的上表面)被划分为元件安装部11a、接地区11b和馈电区11c。
作为其上安装有电子元件50的区域的元件安装部11a设置在将在下面描述的接地区11b的内部。电子元件50电连接到其的多个连接焊盘12a设置在元件安装部11a中。
作为其上设置有接地层16a(见图12)的区域的接地区11b设置为围绕元件安装部11a。在该示例中,元件安装部11a具有矩形形状。因此,接地区11b具有矩形环形状,从而围绕元件安装部11a。
由于接地区11b沿着元件安装部11a的整个周界设置,因此元件安装部11a的连接焊盘12a可通过贯穿板10的绝缘层17的层间连接导体18(见图12)电连接到外部装置或其他组件。
多个接地焊盘12b形成在接地区11b中。当接地层与图12中的接地层16a一样利用板10的最上面的布线层16形成时,可通过使覆盖接地层的绝缘保护层19(见图12)部分地开孔来形成接地焊盘12b。然而,接地焊盘不限于此,并且当接地层没有利用板10的最上面的布线层16形成而是设置在其他布线层16之间时,接地焊盘12b可利用最上面的布线层16形成,并且接地焊盘12b和接地层可通过层间连接导体(未示出,但与层间连接导体18一样)彼此连接。
接地焊盘12b与将在下面描述的馈电焊盘12c成对地设置。因此,接地焊盘12b与馈电焊盘12c相邻设置。
馈电区11c设置在接地区11b的外部。在该示例中,馈电区11c是接地区11b的两侧的外部的区域。因此,馈电区11c沿着板10的两个边缘设置。然而,馈电区11c的构造不限于此。
多个馈电焊盘12c和多个虚设焊盘12d设置在馈电区11c中。与连接焊盘12a一样,馈电焊盘12c设置在最上面的布线层上,并且可通过贯穿板10的绝缘层的层间连接导体电连接到电子元件50或其他组件。
在该示例中,馈电焊盘12c成对设置。参照图10,总共设置了四对馈电焊盘12c。然而,馈电焊盘12c的构造不限于此,并且馈电焊盘12c的对数可根据片式天线模块的尺寸或其他因素而改变。
此外,在该示例中,馈电焊盘12c的长度与辐射部130a下表面(或结合表面)的长度相同或大体上相同。此外,馈电焊盘12c的面积可在片式天线100的辐射部130a的下表面的面积的80%至120%的范围内。然而,馈电焊盘不限于此。
在该示例中,成对设置的两个馈电焊盘12c是线型条,并且在直线上彼此分开,使得它们的端部彼此面对。
当馈电焊盘12c的面积与如上所述的片式天线100的辐射部130a的下表面的面积大体上相同时,片式天线100与板10之间的结合可靠性得到改善。
此外,在该示例中,连接到馈电焊盘12c的层间连接导体18b(在下文中,称为馈电过孔)设置在馈电焊盘12c的端部处。馈电过孔18b沿与馈电焊盘12c垂直的方向延伸到板10中,并且连接到板10中的布线层16。
如上所述,两个馈电焊盘12c成对设置。因此,连接到馈电焊盘12c的两个馈电过孔18b也成对设置。
成对设置的两个馈电过孔18b设置在成对设置的两个馈电焊盘12c在成对设置的两个馈电焊盘12c彼此面对的端部处,并且彼此平行。馈电过孔18b彼此相邻设置。例如,两个馈电过孔18b可彼此分开0.5mm或更小。此外,两个馈电过孔18b之间的距离可以与成对设置的两个馈电焊盘12c之间的距离相同或大体上相同。
与馈电焊盘12c一样,多个虚设焊盘12d设置在最上面的布线层上。然而,虚设焊盘12d不电连接到板的其它组件,而结合到安装到板上的片式天线100的导向器130c。
虚设焊盘12d不被设置为使导向器130c和板10中的电路彼此电连接,而被设置为使片式天线100更加稳固地结合到板10。因此,如果片式天线100可仅通过馈电焊盘12c和接地焊盘12b稳固地固定到板10,则可省略虚设焊盘12d。在这种情况下,导向器130c将与板10接触,而将不会电连接到板10。
如上所述构造的元件安装部11a、接地区11b和馈电区11c根据设置在它们上的接地层16a的形状或位置而被划分,并且由图12中的堆叠并设置在最上面的布线层和最上面的绝缘层上的绝缘保护层19保护。此外,连接焊盘12a、接地焊盘12b、馈电焊盘12c和虚设焊盘12d通过经去除绝缘保护层19的一部分形成的开口以焊盘的形式暴露到外部。
馈电焊盘12c的构造不限于以上提及的构造,而可以以各种方式进行修改。例如,馈电焊盘12c的面积可以是片式天线100的辐射部130a的下表面(或结合表面)的面积的一半或更小。在这种情况下,馈电焊盘12c可具有圆形形状而非线型条形状,并且不结合到辐射部130a的整个下表面,而仅结合到辐射部130a的下表面的一部分。
贴片天线90设置在板10中或板10的作为下表面的第二表面上。
在该示例中,贴片天线90利用设置在板10的第二表面(下表面)上的布线层16形成。然而,贴片天线不限于此。
如图11和图12所示,片式天线90包括馈电部91,馈电部91包括馈电电极92和非馈电电极94。
在该示例中,贴片天线90具有分布并布置在板10的第二表面上的多个馈电部91。在该示例中,馈电部91的数量可以是四个,但不限于此。
在该示例中,贴片天线90被构造为使得贴片天线90的一部分(例如,非馈电电极94)设置在板10的第二表面上。然而,贴片天线90不限于此,而可以以各种方式进行修改。例如,整个贴片天线90可设置在板10中。
馈电电极92利用具有预定面积的扁平形状的金属层制成,并且利用一个导体板制成。馈电电极92可具有多边形形状,并且在该示例中具有矩形形状,但是可以以各种方式进行修改。例如,馈电电极92可具有圆形形状。
馈电电极92通过层间连接导体18连接到电子元件50。在该示例中,层间连接导体18贯穿将在下面描述的第二接地层97b,并且连接到电子元件50。
非馈电电极(或寄生电极)94与馈电电极92分开预定距离,并且利用具有预定面积的一个扁平导体板制成。非馈电电极94的面积与馈电电极92的面积相同或大体上相同。例如,非馈电电极94的面积可大于馈电电极92的面积,使得非馈电电极94可被设置为面对整个馈电电极92。
相较于馈电电极92,非馈电电极94与板10的表面相邻设置,使得非馈电电极94可用作导向器。因此,非馈电电极94设置在板10的最下面的布线层16上。在该示例中,非馈电电极94由设置在板10的最下面的布线层16和最下面的绝缘层17的下表面上的绝缘保护层19保护。
此外,板10包括接地结构95。如图11所示,接地结构95设置在馈电部91的附近,并且以其中容纳馈电部91的容器形状构造。为此,接地结构95包括第一接地层97a、第二接地层97b和接地过孔18a。
参照图12,第一接地层97a与非馈电电极94共面,并且第一接地层97a设置在非馈电电极94的附近,从而围绕非馈电电极94。在该示例中,第一接地层97a与非馈电电极94分开预定距离。
第二接地层97b设置在与其上设置有第一接地层97a的布线层16不同的布线层16上。例如,第二接地层97b可设置在馈电电极92与板10的第一表面(最上面的表面)之间。在该示例中,馈电电极92设置在非馈电电极94与第二接地层97b之间。
第二接地层97b完全设置在相应的布线层16上,并且仅设置有连接到馈电电极92的层间连接导体18处的部分被部分地去除。
接地过孔18a是使第一接地层97a和第二接地层97b彼此电连接的层间连接导体,并且多个接地过孔18a沿着馈电部91的周界布置,从而围绕馈电部91。尽管已经描述了接地过孔18a布置成一行的示例,但是接地过孔18a可以以各种方式进行修改。例如,如果需要,接地过孔18a可布置成多行。
由于上述构造,馈电部91设置在由第一接地层97a、第二接地层97b和接地过孔18a以容器形状形成的接地结构95中。在该示例中,成行布置的多个接地过孔18a限定了以上描述的容器形状的侧表面。
在该示例中,多个馈电部91中的每个被设置为容器形状的接地结构95包围。因此,各个馈电部91之间的干扰被接地结构阻挡。例如,在板10的水平方向上传输的噪声被由多个接地过孔18a形成的容器形状的侧表面阻挡。
接地过孔18a形成容器形状的侧表面,并且使馈电部91与相邻的其他馈电部91隔离。此外,具有容器形状的接地结构95用作反射器以改善贴片天线90的辐射特性。
如上所述构造的贴片天线90的馈电部91在板10的厚度方向(例如,向下方向)上辐射无线电信号。
参照图12,在该示例中,第一接地层97a和第二接地层97b没有设置在面对在板10的第一表面上限定的馈电区11c(见图10)的区域中。更详细地,在该示例中,贴片天线90仅设置在面对接地区11b和元件安装部11a的区域中。因此,片式天线100和贴片天线90被设置为使它们不彼此面对。这种构造显著地降低了从将在下面描述的片式天线100辐射的无线电信号与接地结构95之间的干扰。
尽管已经描述了贴片天线90包括馈电电极92和非馈电电极94的示例,但是可以各种方式对贴片天线90进行修改。例如,如果需要,贴片天线90可被构造为仅包括馈电电极92。
如上所述构造的贴片天线90在板10的厚度方向上(即,在与板10的第一表面垂直的方向上)辐射无线电信号。
电子元件50安装在板10的元件安装部11a上。尽管已经描述了在板10的元件安装部11a上安装一个电子元件50的示例,但如果需要,也可在板10的元件安装部11a上安装多个电子元件。
电子元件50包括至少一个有源元件,诸如,将辐射信号施加到天线的馈电部91的信号处理元件。此外,如果需要,电子元件50还可包括无源元件。
片式天线100可以是该申请中描述的多个片式天线中的任意一种,并且可通过导电粘合剂或焊料安装在板上。
在片式天线100中,接地部130b安装在接地区11b上,并且辐射部130a和导向器130c安装在馈电区11c上。更详细地,片式天线100的接地部130b、辐射部130a和导向器130c通过分别结合到接地焊盘12b、馈电焊盘12c和虚设焊盘12d安装在板10上。
如上所述构造的片式天线模块1使用片式天线100辐射具有水平极化的无线电波并且使用贴片天线90辐射具有竖直极化的无线电波。也就是说,片式天线100设置在与板10的第一表面的边缘相邻的位置处,并且在板10的平面方向(例如,板10的水平方向)上辐射无线电波,并且贴片天线90设置在板10的第二表面上,并且在板10的厚度方向(例如,板10的竖直方向)上辐射无线电波。因此,无线电波的辐射效率得到改善。
此外,在片式天线模块1中,成对设置的两个片式天线100用作偶极天线。
成对设置的两个片式天线100彼此分开预定距离,并且形成一个偶极天线结构。两个片式天线100之间的距离为0.2mm至0.5mm。当距离小于0.2mm时,两个片式天线100之间产生干扰,并且当距离大于0.5mm时,偶极天线的功能劣化。
另一种可行方式是利用板10的布线层形成偶极天线,而不使用片式天线100。然而,在该示例中,偶极天线的辐射部需要具有相应频率的半波长的长度,并且由板10中的将设置有偶极天线的的馈电区占据的面积将因此而相对大。
另一方面,当如该示例中使用一对片式天线100形成偶极天线时,片式天线100的尺寸可由于第一块120a的介电常数(例如,10或更大)而显著减小。
例如,当偶极天线是利用板10的第一表面上的布线图案形成时,偶极天线的馈线需要与接地区11b分开1mm或更大。另一方面,当使用该对片式天线100时,馈电焊盘12c可与接地区11b分开1mm或更小。
因此,相较于使用利用布线图案形成的偶极天线的示例,在使用该对片式天线100的示例中,馈电区11c的尺寸可减小,并且片式天线模块1的总尺寸可因此而显著地减小。
如果片式天线100的辐射部130a与接地区11b之间的距离P小于0.2mm,则片式天线100的谐振频率可改变。因此,在该示例中,片式天线100的辐射部130a和板10的接地区11b彼此分开0.2mm或更大至1mm或更小的范围。
此外,片式天线100在板10的竖直方向上设置在不面对贴片天线90的位置处。片式天线100在板10的竖直方向上不面对贴片天线90的位置是:当片式天线100沿板10的竖直方向投影到板10的第二表面上时,片式天线100不与贴片天线90重叠的位置。
在该示例中,片式天线100还被设置为使其不面对接地结构95。然而,片式天线不限于此,而如果需要,片式天线100还可被设置为部分地面对接地结构95。
所描述的片式天线模块1的构造使片式天线100与贴片天线90之间的干扰显著地减小。
图13是示出安装有若干图10中所示出的片式天线模块的移动终端的示例的示意性透视图。
参照图13,四个图10中所示出的片式天线模块1设置在移动终端200的拐角部分处。在该示例中,片式天线模块1被设置为使片式天线100与移动终端200的拐角(或,顶点)相邻。
尽管图13示出了片式天线模块1设置在移动终端200的所有四个拐角处的示例,但是设置片式天线模块1的布置不限于此,而是如果需要,可以以各种方式进行修改。例如,当移动终端的内部空间不足时,可仅在移动终端200的对角地相对的拐角处设置两个片式天线模块1。
此外,片式天线模块1可安装在移动终端200中,使得片式天线模块1的馈电区与移动终端200的边缘相邻设置。因此,由片式天线模块1的片式天线100辐射的无线电波可在移动终端200的平面方向上朝向移动终端200的外部辐射。此外,由片式天线模块1的贴片天线90辐射的无线电波可在移动终端200的厚度方向上辐射。
如上所述,片式天线模块1使用一对片式天线100而不使用具有布线形式的偶极天线,并且片式天线模块1的尺寸因此而显著地减小。此外,改善了信号的发送和接收效率。
尽管本公开包括具体示例,但是在理解本申请的公开内容后将显而易见的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下,可在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的意义,而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其它示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术,和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其它组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件,则可以获得合适的结果。因此,本公开的范围不由具体实施方式限定,而是由权利要求及其等同物来限定,并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (26)

1.一种片式天线,用于毫米波通信中的无线电通信并且被构造为安装在板上,从信号处理元件接收馈电信号,并且向外辐射所述馈电信号,所述片式天线包括:
辐射部,具有块形状以及彼此相对的第一表面和第二表面,并且被配置为将所述馈电信号作为电磁波进行接收和辐射;
第一块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第一表面;
第二块,利用介电材料制成,并且结合到所述辐射部的所述第二表面;
接地部,具有块形状,结合到所述第一块,使得所述第一块位于所述接地部与所述辐射部之间,并且所述接地部被配置为将由所述辐射部辐射的所述电磁波朝向所述辐射部反射;以及
导向器,具有块形状,并且结合到所述第二块,使得所述第二块位于所述导向器与所述辐射部之间,
其中,所述接地部、所述第一块和所述辐射部的总宽度为2mm或更小,并且
所述第一块具有3.5或更大至25或更小的介电常数。
2.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述第二块利用与所述第一块的介电材料相同的介电材料制成。
3.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述辐射部、所述接地部和所述导向器中的每者包括:
第一导体,结合到所述第一块和所述第二块中的一者或两者;以及
第二导体,设置在所述第一导体的表面上。
4.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述第一块具有第一表面和第二表面,所述辐射部结合到所述第一块的所述第一表面,所述接地部结合到所述第一块的所述第二表面,
所述第二块具有第一表面和第二表面,所述辐射部结合到所述第二块的所述第一表面,所述导向器结合到所述第二块的所述第二表面,并且
所述第一块的所述第一表面与所述第一块的所述第二表面之间的距离大于所述第二块的所述第一表面与所述第二块的所述第二表面之间的距离。
5.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述接地部的结合到所述第一块的第一表面与所述接地部的第二表面之间的距离大于所述辐射部的所述第一表面与所述辐射部的所述第二表面之间的距离,其中,所述接地部的所述第二表面与所述接地部的所述第一表面相对。
6.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述导向器的尺寸与所述辐射部的尺寸相同。
7.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述导向器的长度小于所述辐射部的长度。
8.根据权利要求7所述的片式天线,其中,所述第二块的长度与所述导向器的长度相同。
9.根据权利要求1所述的片式天线,其中,所述辐射部包括彼此分开的第一辐射部和第二辐射部,并且
所述导向器包括彼此分开的第一导向器和第二导向器。
10.根据权利要求9所述的片式天线,其中,所述接地部包括彼此分开的第一接地部和第二接地部,
所述第一接地部与所述第一辐射部和所述第一导向器设置在直线上,并且
所述第二接地部与所述第二辐射部和所述第二导向器设置在直线上。
11.一种天线模块,所述天线模块包括:
板,具有被划分为接地区、馈电区和元件安装部的表面;
信号处理元件,安装在所述元件安装部上,并且被配置为向所述馈电区发送辐射信号;
片式天线,安装在所述板的一个表面上,并且被配置为辐射具有水平极化的辐射信号;以及
贴片天线,设置在所述板的另一表面上并且被配置为辐射具有竖直极化的辐射信号,
其中,所述片式天线具有顺序地堆叠有具有导电性和块形状的接地部、利用介电材料制成的第一块、具有导电性和块形状的辐射部、利用介电材料制成的第二块以及具有导电性和块形状的导向器的结构,
所述接地部安装在所述接地区上,并且所述辐射部安装在所述馈电区上,并且
所述片式天线和所述贴片天线被设置为使所述片式天线和所述贴片天线不彼此面对。
12.根据权利要求11所述的天线模块,其中,所述馈电区包括虚设焊盘,并且所述导向器结合到所述虚设焊盘。
13.根据权利要求11所述的天线模块,其中,所述导向器不电连接到所述板。
14.根据权利要求11所述的天线模块,其中,所述贴片天线仅设置在所述板的面对所述接地区和所述元件安装部中的一者或两者的区域上。
15.根据权利要求11所述的天线模块,其中,所述辐射部与所述接地区分开0.2mm或更大。
16.根据权利要求11所述的天线模块,所述天线模块还包括具有与所述片式天线的结构相同的结构的另一片式天线,使得所述天线模块包括两个片式天线,
其中,所述两个片式天线成对安装在所述板上,使得所述两个片式天线的所述辐射部彼此面对且所述两个片式天线用作偶极天线,并且
所述两个片式天线之间的间距为0.2mm或更大至0.5mm或更小。
17.根据权利要求16所述的天线模块,其中,所述馈电区沿着所述板的边缘设置。
18.根据权利要求11所述的天线模块,所述天线模块还包括设置在所述馈电区中的馈电焊盘,
其中,所述辐射部被配置为通过所述馈电焊盘直接从所述信号处理元件接收所述辐射信号,并且向外辐射所述辐射信号。
19.根据权利要求11所述的天线模块,其中,所述贴片天线包括:
馈电电极,设置在所述板中,并且电连接到所述信号处理元件;以及
非馈电电极,面对所述馈电电极,并且与所述馈电电极分开预定距离。
20.根据权利要求11所述的天线模块,所述天线模块还包括:
接地焊盘,在所述接地区中设置在所述板的所述表面上;以及
馈电焊盘,在所述馈电区中设置在所述板的所述表面上,
其中,所述片式天线的所述接地部通过导电结合安装在所述接地焊盘上,并且
所述片式天线的所述辐射部通过导电结合安装在所述馈电焊盘上。
21.一种天线模块,所述天线模块包括:
板,具有被划分为接地区和馈电区的表面,并且包括多个布线层;
信号处理元件,安装在所述板上,并且被配置为向所述馈电区发送辐射信号;以及
两个片式天线,成对安装在所述板的一个表面上,并且被配置为辐射具有水平极化的辐射信号且用作偶极天线,
其中,所述两个片式天线中的每个具有顺序地堆叠有具有导电性和块形状的接地部、利用介电材料制成的第一块、具有导电性和块形状的辐射部、利用介电材料制成的第二块以及具有导电性和块形状的导向器的结构,
所述板还包括分别结合到所述两个片式天线的所述辐射部的两个馈电焊盘以及分别从所述两个馈电焊盘延伸并且连接到所述板的所述多个布线层的两个馈电过孔,
所述两个馈电焊盘在直线上彼此分开,使得所述两个馈电焊盘的端部彼此面对,并且
所述两个馈电过孔分别从所述两个馈电焊盘的彼此面对的所述端部延伸。
22.根据权利要求21所述的天线模块,所述天线模块还包括贴片天线,所述贴片天线设置在所述板的另一表面上,并且被配置为辐射具有竖直极化的辐射信号。
23.一种片式天线,所述片式天线包括:
接地部,具有块形状;
第一块,结合到所述接地部;
辐射部,具有块形状,结合到所述第一块,并且被配置为发射电磁波;
第二块,结合到所述辐射部;
导向器,具有块形状,结合到所述第二块,并且被配置为发射与由所述辐射部发射的所述电磁波相长干涉的电磁波;
其中,所述接地部、所述辐射部和所述导向器利用第一种材料制成,
所述第一块和所述第二块利用与所述第一种材料不同的第二种材料制成,并且
所述接地部、所述第一块和所述辐射部的总宽度为2mm或更小。
24.根据权利要求23所述的片式天线,其中,所述接地部、所述辐射部和所述导向器利用导电材料制成,并且
所述第一块和所述第二块利用具有3.5或更大至25或更小的介电常数的介电材料制成。
25.根据权利要求23所述的片式天线,其中,所述接地部被配置为将由所述辐射部辐射的所述电磁波朝向所述辐射部反射。
26.根据权利要求23所述的片式天线,其中,所述接地部和所述辐射部分别结合到所述第一块的相对侧,
所述辐射部和所述导向器分别结合到所述第二块的相对侧,并且
所述接地部在从所述接地部到所述导向器的方向上的宽度大于所述辐射部在从所述接地部到所述导向器的所述方向上的宽度。
CN201910079208.XA 2018-01-31 2019-01-28 片式天线及包括该片式天线的天线模块 Active CN110098480B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0012041 2018-01-31
KR20180012041 2018-01-31
KR10-2018-0070357 2018-06-19
KR1020180070357A KR102054237B1 (ko) 2018-01-31 2018-06-19 칩 안테나 및 이를 포함하는 칩 안테나 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110098480A true CN110098480A (zh) 2019-08-06
CN110098480B CN110098480B (zh) 2023-06-06

Family

ID=67393717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910079208.XA Active CN110098480B (zh) 2018-01-31 2019-01-28 片式天线及包括该片式天线的天线模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11018418B2 (zh)
JP (1) JP7255771B2 (zh)
KR (1) KR102382241B1 (zh)
CN (1) CN110098480B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110574234B (zh) * 2017-04-27 2022-06-10 Agc株式会社 天线和mimo天线
CN111063988A (zh) * 2019-10-31 2020-04-24 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747229A (zh) * 2004-09-06 2006-03-15 三星电机株式会社 天线模块和具有该天线模块的电子设备
JP2008263494A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Sony Corp パッチアンテナおよびそれを搭載した無線通信機能を有する携帯情報機器
US20090224981A1 (en) * 2006-11-06 2009-09-10 Osamu Shibata Patch antenna device and antenna device
CN102812593A (zh) * 2010-03-26 2012-12-05 安蒂诺瓦有限公司 电介质芯片天线
US20130207869A1 (en) * 2011-12-28 2013-08-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Side-face radiation antenna and wireless communication module
CN103401069A (zh) * 2013-08-20 2013-11-20 厦门大学 棒缝复合引向双频双馈低仰角高增益微带天线
CN103531891A (zh) * 2013-10-24 2014-01-22 哈尔滨工程大学 宽带高增益探针与贴片相切层叠微带天线
CN107078405A (zh) * 2014-10-20 2017-08-18 株式会社村田制作所 无线通信模块

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4297309B2 (ja) * 2000-05-16 2009-07-15 古河電気工業株式会社 アンテナ装置
DE10322371A1 (de) * 2003-05-13 2004-12-02 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Radarsensor für Automobilanwendungen
US6982672B2 (en) * 2004-03-08 2006-01-03 Intel Corporation Multi-band antenna and system for wireless local area network communications
JPWO2008035526A1 (ja) 2006-09-20 2010-01-28 株式会社村田製作所 アンテナ構造およびそれを用いた無線通信装置
KR100930618B1 (ko) * 2009-02-09 2009-12-09 (주)파트론 이중 평행판 형태의 내장형 칩 안테나 구조
KR101144528B1 (ko) 2010-08-31 2012-05-11 주식회사 에이스테크놀로지 원형편파와 선형편파를 동시에 발생시키는 패치 안테나 및 그 발생 방법
KR101355865B1 (ko) 2012-08-31 2014-02-03 한국과학기술원 영상이론을 적용한 수직 매립형 야기-우다 안테나와 송수신 집적회로 칩이 실장된 수직 매립형 야기-우다 안테나 및 이의 제조 방법
US9779990B2 (en) * 2013-02-27 2017-10-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated antenna on interposer substrate
US9819098B2 (en) * 2013-09-11 2017-11-14 International Business Machines Corporation Antenna-in-package structures with broadside and end-fire radiations
US9773742B2 (en) * 2013-12-18 2017-09-26 Intel Corporation Embedded millimeter-wave phased array module
KR102138909B1 (ko) * 2014-09-19 2020-07-28 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 그의 운용 방법
US10892547B2 (en) * 2015-07-07 2021-01-12 Cohere Technologies, Inc. Inconspicuous multi-directional antenna system configured for multiple polarization modes
CN105186120B (zh) * 2015-08-18 2018-01-05 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种磁偶极子的八木天线
WO2017123558A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-20 Mimosa Networks, Inc. Printed circuit board mounted antenna and waveguide interface
US9972892B2 (en) * 2016-04-26 2018-05-15 Apple Inc. Electronic device with millimeter wave antennas on stacked printed circuits
EP4163970A1 (en) * 2016-07-01 2023-04-12 INTEL Corporation Semiconductor packages with antennas
KR102471203B1 (ko) * 2016-08-10 2022-11-28 삼성전자 주식회사 안테나 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
US10263332B2 (en) * 2017-09-18 2019-04-16 Apple Inc. Antenna arrays with etched substrates
US10276920B2 (en) * 2017-09-28 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Package structure, electronic device and method of fabricating package structure
US11374322B2 (en) * 2017-09-30 2022-06-28 Intel Corporation Perpendicular end fire antennas
US10965007B2 (en) * 2017-12-14 2021-03-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna module
KR102549921B1 (ko) * 2018-07-17 2023-06-29 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈
US10978785B2 (en) * 2018-09-10 2021-04-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna module
US11139551B2 (en) * 2018-09-18 2021-10-05 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna module
KR102482195B1 (ko) * 2018-10-26 2022-12-27 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈
US11233336B2 (en) * 2019-02-08 2022-01-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna and chip antenna module including the same
JP6888222B2 (ja) * 2019-02-08 2021-06-16 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. チップアンテナモジュール
KR102137198B1 (ko) * 2019-03-18 2020-07-24 삼성전기주식회사 안테나 장치, 안테나 모듈 및 그에 배치되는 칩 패치 안테나
US11158948B2 (en) * 2019-03-20 2021-10-26 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus
US11223100B2 (en) * 2019-03-25 2022-01-11 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna
US11417959B2 (en) * 2019-04-11 2022-08-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna module and electronic device
US11431107B2 (en) * 2019-04-11 2022-08-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna module and method of manufacturing chip antenna module
US11223133B2 (en) * 2019-04-18 2022-01-11 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna
KR102268383B1 (ko) * 2019-08-02 2021-06-23 삼성전기주식회사 칩 안테나
KR102257930B1 (ko) * 2019-08-13 2021-05-28 삼성전기주식회사 칩 안테나
KR102211746B1 (ko) * 2019-08-30 2021-02-03 삼성전기주식회사 칩 안테나

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747229A (zh) * 2004-09-06 2006-03-15 三星电机株式会社 天线模块和具有该天线模块的电子设备
US20090224981A1 (en) * 2006-11-06 2009-09-10 Osamu Shibata Patch antenna device and antenna device
JP2008263494A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Sony Corp パッチアンテナおよびそれを搭載した無線通信機能を有する携帯情報機器
CN102812593A (zh) * 2010-03-26 2012-12-05 安蒂诺瓦有限公司 电介质芯片天线
US20130207869A1 (en) * 2011-12-28 2013-08-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Side-face radiation antenna and wireless communication module
CN103401069A (zh) * 2013-08-20 2013-11-20 厦门大学 棒缝复合引向双频双馈低仰角高增益微带天线
CN103531891A (zh) * 2013-10-24 2014-01-22 哈尔滨工程大学 宽带高增益探针与贴片相切层叠微带天线
CN107078405A (zh) * 2014-10-20 2017-08-18 株式会社村田制作所 无线通信模块

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019134403A (ja) 2019-08-08
US11018418B2 (en) 2021-05-25
KR102382241B1 (ko) 2022-04-04
US20190237861A1 (en) 2019-08-01
JP7255771B2 (ja) 2023-04-11
CN110098480B (zh) 2023-06-06
KR20190137747A (ko) 2019-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102185196B1 (ko) 무선 통신 기기에서 안테나 장치
CN1825697B (zh) 天线模块及使用该天线模块的电子装置
US11637362B2 (en) Antenna module
US10965004B2 (en) Chip antenna module
US11211689B2 (en) Chip antenna
CN112448164A (zh) 阵列天线
US10978785B2 (en) Chip antenna module
KR102669379B1 (ko) 칩 안테나
EP3688840B1 (en) Perpendicular end fire antennas
CN110098480A (zh) 片式天线及包括该片式天线的天线模块
CN110911826A (zh) 片式天线模块
US10770802B2 (en) Antenna on a device assembly
KR102565121B1 (ko) 칩 안테나
KR102500007B1 (ko) 칩 안테나 모듈
KR102054237B1 (ko) 칩 안테나 및 이를 포함하는 칩 안테나 모듈
KR102520432B1 (ko) 안테나 모듈
KR102565122B1 (ko) 칩 안테나 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant