【发明授权】波导天线结构_英特尔公司_201610685830.1 

申请/专利权人:英特尔公司

申请日:2016-08-18

发明/设计人:萨库·拉赫蒂;米科·S·科穆拉宁

公开(公告)日:2020-06-23

代理机构:北京东方亿思知识产权代理有限责任公司

公开(公告)号:CN106558765B

代理人:宗晓斌

主分类号:H01Q13/06(20060101)

地址:美国加利福尼亚州

分类号:H01Q13/06(20060101);H01Q13/00(20060101);H01Q21/28(20060101)

优先权:["20150925 US 14/865,314"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.06.23#授权;2017.05.03#实质审查的生效;2017.04.05#公开

摘要:本公开涉及一种波导天线结构。波导天线结构具有被配置为作为天线的至少一部分的波导。此外,波导可以被配置为作为第一天线,并且波导具有被配置为作为第二天线的孔。

主权项:1.一种天线结构,包括:被配置为作为天线的至少一部分的波导,其中,所述波导被配置为作为第一天线的至少一部分,并且所述波导限定被配置为作为第二天线的孔,其中所述第一天线是射频天线并且所述第二天线是毫米波天线,并且其中所述天线结构还包括:第一射频模块,该第一射频模块被配置为经由所述第一天线收发射频信号;以及所述天线结构还包括第二射频模块,所述第二射频模块被配置为经由所述第二天线收发毫米波信号,其中所述毫米波信号经由所述第二天线在所述波导的内部行进,使得所述第一天线和所述第二天线不相互耦合并且能够独立操作。

全文数据:波导天线结构技术领域[0001]本公开总体涉及天线结构,更具体地,涉及这样的天线结构,其具有被配置为作为天线的至少一部分的波导。背景技术[0002]以毫米波频率操作的高数据速率无线通信系统例如,由无线千兆联盟WiGig开发的在60GHz非授权频带上操作的系统越来越受欢迎。毫米波信号具有30-300GHZ的高频,并且以相对较高的数据速率进行短距离通信。虽然波导可以被配置成毫米波天线,但是波导占据了很多由同样需要被集成在无线通信设备内的其他天线所需的空间。发明内容[0003]根据本公开的一个方面,提供了一种天线结构,包括被配置为作为天线的至少一部分的波导。[0004]根据本公开的另一方面,提供了 一种无线通信设备,包括上述天线结构。[0005]根据本公开的另一方面,提供了一种无线通信设备,包括:用于作为天线的至少一部分的波导装置;以及耦合于波导装置的射频模块。[0006]根据本公开的另一方面,提供了一种形成无线通信设备的方法,包括:形成被配置为作为天线的至少一部分的波导;以及形成耦合于波导的射频模块。附图说明[0007]图1根据本公开的一方面示出天线结构的示意图。[0008]图2根据本公开的另一方面示出天线结构的示意图。[0009]图3根据本公开的另一方面示出天线结构的示意图。[0010]图4根据本公开的另一方面示出天线结构的示意图。[0011]图5根据本公开的另一方面示出天线结构的示意图。[0012]图6根据本公开的一方面示出无线通信设备的示意图。[0013]图7根据本公开的一方面示出形成无线通信设备的方法的流程图。具体实施方式[0014]本公开针对包括被配置为充当天线的至少一部分的波导的天线结构。[0015]图1根据公开的一方面示出天线结构100的示意图。天线结构100被配置为同时作为倒F天线IFA120和毫米波天线112,如下面所详细描述的。通过使得同一结构100同时作为不止一条天线,可以节省空间。[0016] 天线结构100包括波导110、IFA120、射频RF模块130、以及RF模块140JFA120具有馈电端122和接地端124。[0017]波导110引导来自去往RF模块130的毫米波信号,以使得毫米波信号能够以最少的能量损耗进行传播。波导110可以是由低损耗介电材料例如,塑料制成的并且镀有导电材料例如,金属的柱形管或矩形管。可替代地,波导110可由导电材料制成。波导110的开口端112充当毫米波天线。[0018] IFA120由波导110位于接地端124上方的部分构成,并且被塑形为倒F。从而,IFA120和波导110由同一根管制成。IFA是广泛用于无线通信设备的众所周知的天线类型,但IFA通常是由线缆制成而不是波导。接地端124位于IFA120的一端,而波导开口端112位于另一端。馈电端122将IFA120耦合至RF模块140。[0019] IFA120需要接地端124,但波导110不需要。接地端124可以是包括例如印刷电路板和导电机理部件的接地平面,如通常在无线通信设备中所存在的。接地端124有效地将被塑形为IFA120的波导110的部分与位于接地端124的另一侧上的波导110的剩余部分隔离开。接地端124使波导110的外部接触地面,但毫米波信号仍然通过波导110的内部传播。接地端124允许波导110在无线通信设备内的任意位置被路由,而不影响IFA120。[0020]毫米波天线由波导110的开口端112构建。虽然构建针对较低频率的波导天线是可能的,但这种天线太大以至于在便携式设备中不实用。[0021] RF模块130是被配置为经由毫米波天线112收发无线电信号的电路。RF模块140被配置为经由IFA120收发无线电信号。RF模块是已知的,为了简洁起见,此处不再进行赘述。[0022]因此,天线结构100包括至少两条天线一一毫米波电线112和IFA120。毫米波天线是波导110的开口端112;毫米波在波导管110的内部行进并且从开口端112出去。IFA120起到射频天线而不是毫米波天线的作用。IFA120可以被配置为收发多种标准中的任意标准例如,长期演进LTE、WiF1、全球定位系统GPS等的RF信号。IFA120和毫米波天线112不相互耦合,从而它们能够同时或独立操作。[0023]图2根据本公开的另一方面示出天线结构200的示意图。图2中与图1所示的元件类似的元件通过类似的参考标号来标记,不过这些参考标号是以数字2开始而不是以I开始。为了简洁起见,在此将不对类似的元件进行重复描述。[0024] 天线结构200类似于图1的天线结构100,但天线结构200存在除波导210以外的并且与波导210分开的单极天线220,而不是由波导110的一部分形成的IFA120。单极天线220是由与波导210的管类似的管形成的。[0025]单极天线是众所周知的天线类型,但通常是由线缆而不是波导管构成的。单极天线是直的、杆状导体,并且可以被垂直安装在接地平面224上。单极天线220可以被配置为收发多种标准中的任意标准例如,长期演进LTE、WiF1、全球定位系统GPS等的RF信号。[0026]毫米波天线是由波导210的开口端212构建的。毫米波天线212被配置为收发RF模块230的毫米波信号。[0027]波导210被配置为作为由耦合自单极天线220的能量所馈电的寄生天线元件。换言之,波导天线212和单极天线220进行电磁耦合以提升带宽。[0028]图3根据本公开的另一方面示出天线结构300的示意图。图3中与图1所示的元件类似的元件通过类似的参考标号来标记,不过这些参考标号是以数字3开始而不是以I开始。为了简洁起见,在此将不对类似的元件进行重复描述。[0029] 天线结构300类似于图1的天线结构100,但波导310在接地端324上方的部分被塑形为半环天线320,而不是IFA120。半环天线是众所周知的天线类型,但通常是由线缆而不是波导管构成的。馈电端322将半环天线320耦合至RF模块340。半环天线320可以被配置为收发多种标准中的任意标准例如,长期演进LTE、WiF1、全球定位系统GPS等的RF信号。[0030]毫米波天线是由波导310的开口端312构建的。毫米波天线被配置为收发RF模块330的毫米波信号。半环天线320和毫米波天线312不相互耦合,从而它们能够同时或独立操作。[0031]图4根据本公开的另一方面示出天线结构400的示意图。图4中与图2所示的元件类似的元件通过类似的参考标号来标记,不过这些参考标号是以数字4开始而不是以2开始。为了简洁起见,在此将不对类似的元件进行重复描述。[0032] 天线结构400类似于图2的天线结构200,但天线结构400包括由天线馈电端422间接馈电的天线420。天线420和天线馈电端422以电或磁或电磁方式进行耦合。天线420可以被配置为收发多种标准中的任意标准例如,长期演进LTE、WiF1、全球定位系统GPS等的RF信号。[0033]毫米波天线是由波导410的开口端412构建的。毫米波天线412被配置为收发RF模块430的毫米波信号。[0034]图5根据本公开的另一方面示出天线结构500的示意图。图5中与图1所示的元件类似的元件通过类似的参考标号来标记,不过这些参考标号是以数字5开始而不是以I开始。为了简洁起见,在此将不对类似的元件进行重复描述。[0035] 天线结构500类似于图1的天线结构100,但波导510的一部分形成偶极天线520,而不是IFA120。[0036]偶极天线520是众所周知的天线类型,但通常是由线缆而不是波导管形成的。偶极天线520包括第一导电元件526和第二导电元件528,它们基本相同并且通常左右对称。第一导电元件526被塑形自波导510的一部分。偶极天线520可以被配置为收发多种标准中的任意标准例如,长期演进LTE、WiF1、全球定位系统GPS等的RF信号。馈电端522将第二导电元件528耦合至RF模块540。天线结构500没有接地端。[0037]毫米波天线是由第一导电元件526的开口端512构建的。毫米波天线512被配置为收发RF模块530的毫米波信号。偶极天线520和毫米波天线512不相互耦合,从而它们能够同时或独立操作。在可替换的方面中,第二毫米波天线或替换的毫米波天线未示出可以由第二导电元件528的开口端512构建。[0038]图1-5中的天线结构100、200、300、400、500分别被大致示出为包括单个波导110。本公开在这个方面不受限制。这些天线结构中的任意天线结构可以具有多个波导。[0039]在上文针对图1-5所述的本公开的方面中的每个方面中,毫米波天线被描述为位于波导110210310410510的开口端112212312412512,但本公开在这个方面不受限制;孔可以被置于波导110210310410510上的任意位置以形成天线。同样,波导110210310410510被描述为具有单个孔,但本公开也不在这个方面受限制;按照适合于预期目的方式,波导110210310410510可以包括多个孔,这些孔被配置为作为具有相应频率的各条天线、天线阵列、或多个天线阵列。在没有孔的情况下,波导110210310410510将类似于传统的线缆天线操作。此外,天线结构100200300400500被描述为具有单个波导110210310410510和单条天线120220320420520,但本公开在这个方面不受限制;天线结构100200300400500可以具有多个波导110210310410510和或多条天线120220320420520。并且波导110210310410510中的一个或多个孔被描述为形成毫米波天线,但本公开在这个方面不受限制,孔可以形成不同于毫米波天线的天线。[0040]图6根据本公开的一方面示出无线通信设备600的示意图。无线通信设备600可以是例如移动电话、膝上型电脑、平板设备等。[0041]无线通信设备600包括一个或多个波导610即,上文所述的110210310410510中的任意波导、一条或多条天线620即,上文所述的120220320420520中的任意天线、RF模块未示出、主体650、以及显示器660。按照适合于预期目的的方式,一个或多个波导610可以被放置在无线通信设备600中的任意位置。为了实现方向不可知的毫米波操作,多个波导610可以被置于无线通信设备600的各侧。[0042]图7根据本公开的一方面示出形成无线通信设备的方法的流程图700。[0043] 在步骤710处,形成被配置为作为天线120220320420520的至少一部分的波导110210310410510610。波导110210310410510610被塑形为天线,例如,长期演进LTE天线、WiFi天线、或全球定位系统GPS天线、或任意其他适合于预期目的的天线。[0044]在步骤720 处,在波导110210310410510610中形成孔112212312412512612。孔112212312412512612被配置为作为天线,例如,毫米波天线。.[0045]在步骤730处,形成被配置为经由天线120220320420520收发无线电信号的第一RF模块130230330430530。[0046] 在步骤740处,形成被配置为经由天线112212312412512612收发无线电信号的第二RF模块140240340440540。[0047] 本公开的各方面描述了具体的天线,例如,IFA120、单极天线220、半环天线320、以及偶极天线520。本公开不限于这些天线类型。天线可以是适于预期目的的任意天线。[0048]示例I是一种天线结构,包括被配置为作为天线的至少一部分的波导。[0049]在示例2中,包括示例I的主题,其中,波导被配置为作为第一天线,并且波导限定被配置为作为第二天线的孔。[0050]在示例3中,包括示例2的主题,还包括:第一射频模块,该第一射频模块被配置为经由第一天线收发无线电信号;以及第二射频模块,该第二射频模块被配置为经由第二天线收发无线电信号。[0051]在示例4中,包括示例3的主题,其中,第二射频模块是毫米波射频模块。[0052]在示例5中,包括示例2的主题,其中,波导限定被配置为作为相应天线的多个孔。[0053]在示例6中,包括示例2的主题,其中,孔被限定在波导的端部。[0054]在示例7中,包括示例2的主题,其中,孔被配置为作为毫米波天线。[0055]在示例8中,包括示例I的主题,其中,波导被塑形为倒F天线。[0056]在示例9中,包括示例8的主题,其中,波导的开口端被配置为作为毫米波天线。[0057]在示例10中,包括示例I的主题,还包括:单极天线,其中,波导被配置为作为由耦合自单极天线的能量进行馈电的寄生天线。[0058]在示例11中,包括示例I的主题,其中,波导被塑形为半环天线并且被配置为作为第一天线,并且波导限定被配置为作为第二天线的孔。[0059]在示例12中,包括示例11的主题,其中,第二天线是毫米波天线。[0060]在示例13中,包括示例I的主题,还包括:天线馈电端;其中,天线和天线馈电端被配置为相互耦合以间接地对天线进行馈电。[0061] 在示例14中,包括示例I的主题,其中,天线是包括第一导电元件和第二导电元件的偶极天线,并且第一导电元件是由波导形成的。[0062]在示例15中,包括示例14的主题,其中,第二导电元件是第二波导。[0063] 在示例16中,包括示例I的主题,还包括多个波导。[0064]在示例17中,包括示例I的主题,其中,天线被配置为作为长期演进天线。[0065]在示例18中,一种无线通信设备包括根据示例I的主题的天线结构。[0066] 在示例19中,包括示例18的主题,其中,无线通信设备是膝上型电脑。[0067]示例20是一种无线通信设备,包括:用于作为天线的至少一部分的波导装置;以及耦合于波导装置的射频模块。[0068]在示例21中,包括示例20的主题,其中,波导装置用于作为第一天线,并且限定用于作为第二天线的孔装置。[0069]在示例22中,包括示例21的主题,还包括:第一射频模块,该第一射频模块用于经由第一天线收发无线电信号;以及第二射频模块,该第二射频模块用于经由第二天线收发无线电信号。[0070]示例23是一种形成无线通信设备的方法,包括:形成被配置为作为天线的至少一部分的波导;以及形成耦合于波导的射频模块。[0071]在示例24中,包括示例23的主题,其中,波导被配置为作为第一天线,并且还包括:在波导中形成孔,孔被配置为作为第二天线。[0072]在示例25中,包括示例24的主题,其中,形成射频模块包括:形成第一射频模块,该第一射频模块被配置为经由第一天线收发无线电信号;以及形成第二射频模块,该第二射频模块被配置为经由第二天线收发无线电信号。[0073]在示例26中,包括示例1-7中的任意示例的主题,其中,波导被塑形为倒F天线。[0074]在示例27中,包括示例1-7的任意示例的主题,还包括:单极天线,其中波导被配置为作为由耦合自单极天线的能量进行馈电的寄生天线。[0075]在示例28中,包括示例1-7的任意示例的主题,其中,波导被塑形为半环波导并且被配置为作为第一天线,并且波导限定被配置为作为第二天线的孔。[0076] 在示例29中,包括示例1-7中的任意示例的主题,还包括:天线馈电端;其中,天线和天线馈电端被配置为相互耦合以间接地对天线进行馈电。[0077] 在示例30中,包括示例1-7中的任意示例的主题,其中,天线是包括第一导电元件和第二导电元件的偶极天线,并且第一导电元件是由波导形成的。[0078] 在示例31中,包括示例1-14中的任意示例的主题,还包括多个波导。[0079]在示例32中,包括示例1-15中的任意示例的主题,其中,天线被配置为作为长期演进天线。[0080] 示例33是一种无线通信设备,该无线通信设备包括示例1-17中的任意示例的主题。[0081]示例34是大体按照所述和所示的装置。[0082]示例35是大体按照所述和所示的方法。[0083]虽然结合示例性方面描述了上述内容,但是应该理解的是词语“示例性”只表示作为示例,而不是最好的或最优的。因此,本公开意图涵盖可以被包含在本公开的范围内的替换、修改和等同物。[0084]虽然本文已经描述和示出了具体的方面,但是本领域的技术人员应该认识到在不背离本申请的范围的情况下,各种替换和或等同实现方式可以替代所示出和所描述的具体方面。本申请意图涵盖针对本文讨论的具体方面的任意改编和变化。

权利要求:1.一种天线结构,包括:被配置为作为天线的至少一部分的波导。2.根据权利要求1所述的天线结构,其中,所述波导被配置为作为第一天线,并且所述波导限定被配置为作为第二天线的孔。3.根据权利要求2所述的天线结构,还包括:第一射频模块,该第一射频模块被配置为经由所述第一天线收发无线电信号;以及第二射频模块,该第二射频模块被配置为经由所述第二天线收发无线电信号。4.根据权利要求3所述的天线结构,其中,所述第二射频模块是毫米波射频模块。5.根据权利要求2所述的天线结构,其中,所述波导限定被配置为作为相应的天线的多个孔。6.根据权利要求2所述的天线结构,其中,所述孔被限定在所述波导的端部。7.根据权利要求2所述的天线结构,其中,所述孔被配置为作为毫米波天线。8.根据权利要求1-7中的任一权利要求所述的天线结构,其中,所述波导被塑形为倒F天线。9.根据权利要求8所述的天线结构,其中,所述波导的开口端被配置为作为毫米波天线。10.根据权利要求1-7中的任意权利要求所述的天线结构,还包括:单极天线,其中,所述波导被配置为作为由耦合自所述单极天线的能量进行馈电的寄生天线。11.根据权利要求1-7中的任意权利要求所述的天线结构,其中,所述波导被塑形为半环天线并且被配置为作为第一天线,并且所述波导限定被配置为作为第二天线的孔。12.根据权利要求11所述的天线结构,其中,所述第二天线是毫米波天线。13.根据权利要求1-7中的任意权利要求所述的天线结构,还包括:天线馈电端;其中,所述天线和所述天线馈电端被配置为相互耦合以间接地对所述天线进行馈电。14.根据权利要求1-7中的任意权利要求所述的天线结构,其中,所述天线是包括第一导电元件和第二导电元件的偶极天线,并且所述第一导电元件是由所述波导形成的。15.根据权利要求14所述的天线结构,其中,所述第二导电元件是第二波导。16.根据权利要求1-14中的任意权利要求所述的天线结构,还包括多个波导。17.根据权利要求1-15中的任意权利要求所述的天线结构,其中,所述天线被配置为作为长期演进天线。18.—种无线通信设备,包括权利要求1-17中的任意权利要求所述的天线结构。19.根据权利要求18所述的无线通信设备,其中,所述无线通信设备是膝上型电脑。20.—种无线通信设备,包括:用于作为天线的至少一部分的波导装置;以及耦合于所述波导装置的射频模块。21.根据权利要求20所述的无线通信设备,其中,所述波导装置用于作为第一天线,并且限定用于作为第二天线的孔装置。22.根据权利要求21所述的无线通信装置,还包括:第一射频模块,该第一射频模块用于经由所述第一天线收发无线电信号;以及第二射频模块,该第二射频模块用于经由所述第二天线收发无线电信号。23.一种形成无线通信设备的方法,包括:形成被配置为作为天线的至少一部分的波导;以及形成耦合于所述波导的射频模块。24.根据权利要求23所述的方法,其中,所述波导被配置为作为第一天线,并且还包括:在所述波导中形成孔,所述孔被配置为作为第二天线。25.根据权利要求24所述的方法,其中,形成所述射频模块包括:形成第一射频模块,该第一射频模块被配置为经由所述第一天线收发无线电信号;以及形成第二射频模块,该第二射频模块被配置为经由所述第二天线收发无线电信号。

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