集成陣列發射/接收模塊的製作方法

2024-02-15 13:11:15 3

專利名稱：集成陣列發射/接收模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成陣列發射 / 接收模塊(integrated array transmit/receivemodule)。
背景技術：
技術發展使大量的語音、視頻、成像和數據信息得以數位化和壓縮。在設備之間以 無線技術傳輸數據的需要要求以高速數據速率交換精確數據流。波長大約在1mm到10mm的極高頻(EHF)電磁能量頻帶可以用來無線傳輸大容量 數據。EHF頻帶包括位於56和66千兆赫茲(GHz)之間的60千兆赫茲(GHz)分段(頻帶)。 此頻帶可以用於高速數據速率毫米波(mmiave)通信。

發明內容
根據本發明一方面，提供一種裝置，包括具有第一多個陣列元件的一個或多個第 一基底層；具有第二多個陣列元件的一個或多個第二基底層；第三基底層；和位於第三基 底層上的集成電路，所述集成電路用以與所述第一和第二多個陣列元件交換一個或多個射 頻(RF)信號；其中所述第一和第二基底層被分隔大約半個波長(入/2)，所述波長對應於所 述一個或多個RF信號。根據本發明另一方面，提供一種裝置，包括主模塊；和陣列發射和接收模塊；其中 所述陣列發射和接收模塊包括具有第一多個陣列元件的一個或多個第一基底層；具有第 二多個陣列元件的一個或多個第二基底層；第三基底層；和位於第三基底層上的集成電 路，所述集成電路用以與所述第一和第二多個陣列元件交換一個或多個射頻(RF)信號；其 中所述主模塊和所述陣列發射和接收模塊交換一個或多個進一步的信號，所述一個或多個 進一步的信號與所述一個或多個RF信號相對應。


在附圖中，相同的參考標號一般代表同一、功能相似、和/或結構上類似的元件。 第一次出現元件的附圖以參考標號中最左邊的數字(多個數字)標識。以下將通過參考附圖對本發明進行描述，其中圖1是陣列發射和接收(T/R)模塊的頂視圖；圖2是圖1中所示T/R模塊的側視橫截面圖；圖3是另一陣列T/R模塊的側視橫截面圖；圖4是又一陣列T/R模塊的頂視圖；圖5是圖4中所示T/R模塊的側視橫截面圖；和圖6A和6B是示例性設備實現的簡圖。
具體實施例方式實施例提供一種使用多層基底技術以實現毫米波陣列類型構架的低成本、集成方
4案。例如，實施例可以提供一種具有第一基底層，第二基底層和第三基底層的裝置。第一基 底層具有第一多個陣列元件，第二基底層具有第二多個陣列元件。第三基底層具有與第一 和第二多個陣列元件交換一個或多個射頻(RF)信號的集成電路。第一和第二基底層之間 被隔離大約半個波長(X /2)，此波長與一個或多個RF信號相對應。實施例可以有利地包括提供集成的RF集成電路和天線排列(例如，端射式 (end-fire)陣列天線)的低成本、小形狀因子的裝配件。這些裝配件可以包括在高級毫米 波通信系統產品中。而且，這些裝配件可以有效地大批量生產。因此，實施例可以提供緊湊而易於組裝，且成本低廉的毫米波無線設備。所述無線 設備可以工作在要求高速數據速率傳輸的區域網(WLAN)、無線個域網(WPAN)、HDMI類型用 戶模型。在這些應用中，需要使用極高頻射頻信號的毫米波通信，原因在於其在提供相對高 的通信吞吐量的同時，能夠提供高頻率重用潛力。已知的使用波導和/或非屏蔽傳輸結構的毫米波通信技術和系統，不能為使用 EHF射頻信號的通信設備提供緊湊且低成本的解決方案。在緊湊封裝環境中，當非屏蔽傳輸 線被放置緊接近於其他結構時，其呈現出準橫向電磁特性和受到性能降低。已經提出將包 括基於塑料的金屬化結構的高性能波導結構應用於緊湊封裝。然而，使用波導在大部分的 設計中將導致結構體積龐大。設計成使用小波長的EHF射頻信號進行通信的天線由於小型天線輪廓而可以被 設計成使用小形狀因子的封裝，這允許緊湊的天線陣列構架。實施例提供能夠操作於使用 毫米波射頻信號(例如，具有數據吞吐量高達5-lOGb/s的無執照短程頻帶)的低成本、緊 湊天線陣列。這可以有利地使得在大量不同的應用中，在提供更好的操作性的同時，對接入點 或消費電子和手持設備實現更加有效的形狀因子設計。因此，可以避免現有天線類型中固 有的大體積天線陣列系統。在高帶寬無線通信環境中的使用極高頻射頻信號的接入點或設 備就可以享有由低成本且緊湊天線陣列系統提供的多向無線覆蓋。實施例提供了 60GHZ帶寬(例如，56-66GHZ)毫米波(mm-wave)通信設備，可以用 在多種應用中。因此，實施例可以結合各種設備和系統來使用。示例性的設備和系統包括 發射機、接收機、收發機、無線通信站、無線通信設備、無線接入點(AP)、數據機、無線調 制解調器、個人電腦(PC)、桌上型電腦、移動電腦、膝上電腦、筆記本電腦、平板電腦、伺服器電 腦、機頂盒、手持電腦、手持設備、個人數字助理(PDA)設備、手持PDA設備、移動站(MS)、圖 形顯示器、通信站，等等。同樣，實施例可以結合多種網絡來使用。示例性的網絡包括無線網絡、區域網 (LAN)、無線 LAN (WLAN)、城域網(MAN)、無線 MAN (WMAN)、廣域網(WAN)，以及無線 WAN (WWAN)。此外，實施例可以結合根據現有的IEEE 802. 11,802. 11a,802. lib,802. lie、 802. llg、802. llh、802. lli,802. lln、802. 16,802. 16d、802. 16e 標準和 / 或上述標準的將 來版本和/或衍生和/或長期演進(LTE)運行的網絡來使用。同樣，實施例可以結合個域 網(PAN)、無線PAN (WPAN)、單向和/或雙向無線電通信系統、蜂窩無線電電話通信系統來使 用。進一步地，本發明的實施例可以結合一種或多種類型的無線通信信號和/或系 統來使用，這些無線通信信號和/或系統例如射頻(RF)、紅外線(IR)、頻分復用(FDM)、正
5交FDM(OFDM)、時分復用(TDM)、時分多址(TDMA)、擴展TDMA(E-TDMA)、通用分組無線服務 (GPRS)、擴展 GPRS、碼分多址(CDMA)、寬帶 CDMA (WCDMA)、CDMA2000、多載波調製(MDM)、離散 多音頻(DMT)、藍牙(RTM)、ZigBee(TM)，和/或類似的。前述例子被提供是出於示例的目的 而不是限制。因此，實施例可以在各種其他裝置、設備、系統和/或網絡中使用。貫穿本說明書提及的「一個實施例」或「一實施例」意味著與該實施例相關聯描述 的特定特徵、結構或特性包含在至少一個實施例中。因此，在整個說明書不同地方出現的慣 用語「在一個實施例中」或「在一實施例中」並非都是指同一實施例。而且，該特定特徵、結 構或特性可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式進行組合。圖1是陣列發射和接收(T/R)模塊100的頂視圖。如圖1所示，T/R模塊100包 括連接器模塊102，集成電路(IC) 104，多個陣列元件106^1064。出於示例性而非限制的目 的圖1隻顯示了 4個陣列元件。因此實施例可以採用各種圖案或排列來使用任意數量的陣 列元件。每一個陣列元件106^1064都由位於一個或多個表面上的導電材料組成。另夕卜，圖 1示出了陣列元件106^1064被間隔開半波長U/2)的間隔。然而，也可以使用其他間距。 通孔117^1174分別為陣列元件106^1064提供了在表面122下的電接觸。陣列元件106^1064中的每一個在表面122上都包括一個或多個導電圖案，這些導 電圖案同時也與表面122上的導電線相接觸。例如，圖1中所示，陣列元件106i包括圖案 110」 112」 114」 116!和導電線108:；陣列元件1062包括圖案1102，1122，1142，1162和導電線 1082 ；陣列元件1063包括圖案1103，1123，1143，1163和導電線1083 ；陣列元件1064包括圖案 1104，1124，1144，1164和導電線1084。作為示例，圖1所示這些圖案具有菱形形狀。然而，也 可以使用其他形狀。此外，可以採用具有其他尺寸和/或其他位置的圖案。而且，圖1所示的陣列元件包括其他導電圖案。例如，圖1所示陣列元件106i包 括圖案110:和114:；陣列元件1062包括圖案1102和1142 ；陣列元件1063包括圖案1103和 1143 ；陣列元件1064包括圖案1104和1144。圖1以虛線示出了導電圖案11(^-1104* 114廠1144。這些虛線表示這些圖案位於 表面122之下。然而，在實施例中，這些圖案備選地可以位於表面122上。作為示例，圖1所示每一圖案110-116都為菱形形狀。然而，也可以使用其他形狀。 此外，可以採用具有其他尺寸和/或其他位置的圖案。相鄰陣列元件之間設置有槽。例如，如圖1所示，陣列元件106i和1062之間有槽 119a，陣列元件1062和1063之間有槽119b，陣列元件1063和1064之間有槽119c。這些槽 可以具有各種不同的深度。在實施例中，槽可以完全穿透陣列T/R模塊100。槽可以用各 種不同的材料進行填充。可選的，槽119a_c也可以是空槽(即提供空氣間隙)。槽119a_c 在堆疊的天線元件之間提供屏蔽。可以用此特徵來減少耦合和增加天線的掃描角度。如上所述，槽119a_c可以由各種不同的材料進行填充。示例性的材料包括可以在 橫向上減少元件與元件間的互耦的電磁帶隙(EBG)類型結構。然而，實施例也可以採用其 他的材料。雖然未在圖中示出，但陣列T/R模塊100可以包括在與表面122相對的底部表面 上的陣列元件。在實施例中，在該底部表面上都具有與每一個陣列元件^^「川 相對應的 陣列元件。進一步的，這些相對應的陣列元件各可對齊(具有相同的水平準線)，而且每對這樣的相對應的陣列元件基本上具有相同的尺寸和形狀。然而，實施例並不限制於這些示 例性的排列。如圖1所示，在表面120上放置有連接器模塊102和IC 104。這些元件僅出於示 範性目的，其不在於限制。相應地，也可以使用具有不同位置，形狀，尺寸和/或方位的其他 元件。連接器模塊102包括柔性電纜(沒有顯示)可以插入其中的集成插座接觸器。例 如圖1示例性的示出了一排插座接觸器127i-1278，這些插座接觸器只出於示例性目的，而 非在於限制。相應地，實施例也可以採用任何排列(例如，多行排列)的任何數量的插座接 觸器。通過使用連接器模塊102，陣列T/R模塊100可以有利地避免使用印製電路板 (PCB)集成，由此可以達到減少尺寸的目的。而且通過該特徵，陣列T/R模塊100可以直接 集成到具有更小形狀因子需求的平臺環境中。進一步的，與PCB集成方案相比，此特徵可以 更好的節省成本。在實施例中，IC 104是毫米波陣列前端，其將毫米波信號放大和轉換為基帶和數 字數據的大約1-15GHZ的頻率，和/或從大約1-15GHZ的頻率進行放大和轉換。IC 104可 以包括具有放大器、濾波器、變頻器和其他集成電路部件的收發機。然而，IC 104還可以提 供進一步的附加的和/或備選的特徵。IC 104包括多個焊盤，用以提供與其他元件的電連 接。例如，圖1示出了焊盤126廠1267。IC 104可以由諸如砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)等III和IV族半導體技術制 成。在毫米波頻段，砷化鎵和磷化銦可以提供高集成度解決方案。作為另一種選擇，IC 104 也可以由矽鍺(SiGe)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)矽技術製成。然而，也可以使用其 他技術。雖然圖1隻示出了單個集成電路(IC104)，但在陣列T/R模塊100中實施例可以採 用多個集成電路。可以採用各種不同的技術將連接模塊102和IC 104附加在表面120上。示例性 的技術包括倒裝晶片法(flip-chip)(例如，C4)，粘接法(adhesive bonding)，引線接合法 (wire bonding)等方式。然而，實施例並不限制於這些示例性的技術。圖2是陣列T/R模塊100的側視橫截面圖。此視圖表明T/R模塊100包括多個基 底層202^202^雖然只顯示了 12層，但實施列可以採用任意的層數。基底層2021-20212可以由各種不同的材料組成。在實施例中，基底層2025和2028 由第一材料組成，剩餘其他的基底層(例如，202^2024，2026，2027，2029-20212)由第二材料 組成。例如，基底層2025和2028由有機層壓片構成，而其他層由聚合物構成。此類聚合物 和層壓片材料具有適用於天線設計(例如60GHz天線應用)的較低介電常數。示例性的層壓片材料包括Rogers公司的R0系列材料。例如，包含具有高玻璃轉 變溫度的玻璃織物增強/陶瓷填充熱固材料的R0系列高頻電路材料。然而，實施例也不限 制於此類材料。示例性的聚合物包括液晶聚合物(LCP)。此類液晶聚合物可以是採用卷裝材料的 高性能、柔性、薄聚合物。卷裝材料一般比片型材料的成本更低廉。可選的，此類LCP也可 以是高性能粘合片(bondply)，其可以順應任何的不平坦表面以產生合適的結構。雖然與 Si-IC相比，LCP具有不同的熱膨脹係數(CTE)，但在組裝過程中，它們也順應IC焊盤。IC產生的熱量也能幫助軟化置於IC焊盤周圍的LCP粘合片材料，這會減少CTE失配的可靠性 問題。LCP的順應特性還可以消除對倒裝晶片IC中任何底部填料的需求。連接器模塊102和IC 104位於表面120上，而陣列元件106廠1064位於表面122 上。如圖2所示，表面120位於基底層2026上，而表面122位於基底層202:上。因此，這些 表面可以位於不同的平面。然而，在實施例中，這些表面可以基本上是共面。如上所述，陣列T/R模塊100可以包括與表面122相對的底面209上的陣列元件。 例如，如圖2所示的位於層20212表面上的導電圖案226就是此類陣列元件的一部分。此元 件與陣列元件1062相對應(與其水平對齊)。而且，如上所述，陣列元件可以包括位於不同的層的圖案。例如，圖1示出了圖案 11(^-11(^*111-1144。這些圖案可以布置在表面122之下。作為示例，圖2示出了位於基 底層2022上的導電圖案232，導電圖案232提供與圖案110r1104和114廠1144(它們也可以 位於基底層2022上)的連接。而且，圖2也示出了提供與在基底層202n上的類似圖案連 接的導電圖案219。通過這些陣列元件，陣列T/R模塊100提供4X2的陣列排列。如上所述，這種排 列方式僅出於示例性的目的，而非在於限制。因此，實施例可以提供MXN的陣列排列，其中 M表示每一層的元件個數，而N代表元件層的數量。實施例可以採用M和N的任意值的組 合。此類排列可以作為相控陣和/或可轉接陣列組(例如，用于波束控制)而操作。陣列T/R模塊在陣列元件層之間提供屏蔽。例如，圖2示出了位於基底層2027上 的導電圖案228。這些圖案擁有與相鄰陣列元件的表面圖案相對應(例如，基本相似的)的 表面形狀和/或尺寸。例如，導電圖案228擁有與陣列元件1062和/或導電圖案226和219的陣列元件 相對應的形狀和/或尺寸。然而，實施例也可以採用其他排列，例如，導電圖案232，219和 /或228可以從槽119a和119b充分延伸。如上所述，導電圖案228在陣列元件之間提供屏蔽。可以通過設定此圖案到固定 電位(例如接地或直流電壓水平)而提供屏蔽。因此可以選擇該電位以提供合適的波束控 制。在實施例中，陣列元件層之間隔開大致半個波長(X/2)的距離。此外，如圖2所 示，頂部和底部陣列元件層(例如，陣列元件1062和其對應元件的層20212)與導電 圖案228相隔1/4波長U/4)。如上所述，IC 104包括焊盤(例如，焊盤126^126》。由導電材料組成的焊盤各 提供與其他元件的電連接。因此，圖2示出了分別與焊盤126「1267連接的通孔212^212〃 而且，連接器模塊102包括插座接觸器(例如插座接觸器127i-1278)。這些接觸器在基底層 2027中與通孔連接。例如，圖2示出了插座接觸器1273，1275，1277和1278分別與通孔203a, 203b, 203c 和 203d 連接。在一般的操作中，陣列T/R模塊100通過其陣列元件與遠程設備交換無線信號。 另外，陣列T/R模塊也可以通過柔性電纜250與其他設備交換信號。在實施例中，柔性電纜 250可以是傳送RF、IF、數字、模擬、DC信號、接地和/或其他類型信號(通過多條導電線) 的傳統「軟電纜」(flex cable) 0如上所述，連接器模塊102包括柔性電纜250可以插入其 中的集成插座接觸器。每一個插座都提供與柔性電纜250內的相應導線的電接觸。
例如，在無線信號的傳輸中，連接器模塊102從柔性電纜250中接收基帶信號、或 中頻信號或射頻信號和直流/供電信號。進而，連接器模塊102提供此類信號到IC 104。 例如，連接器模塊206可以通過包含通孔203d、導電線210和通孔212:的連接部提供基帶、 中頻和射頻信號到IC 104的焊盤126」IC104由此信號產生毫米波信號。例如，IC 104能夠在焊盤1267產生毫米波信 號，此信號穿過通孔2127而傳送到導電圖案216。導電圖案216環繞通孔1182在層2026和 2027之間被路由至連接到通孔1172。進而，這些通孔提供該毫米波信號到陣列元件1062和 導電圖案226的陣列元件。雖然未在圖中示出，IC104產生類似的毫米波信號以路由至層 2026和2027之間的通孔224。進而，通孔1172和224分別向陣列元件1062和導電圖案226 的陣列元件提供它們的毫米波信號。反過來，這些陣列元件可以接收毫米波無線信號和將這些信號經由相同的路徑提 供給IC 104。接著，IC 104產生對應的RF、IF或基帶信號，該信號經過導電圖案210而傳 送到連接器模塊102。連接器模塊206接著將該信號提供給柔性電纜250。另外，陣列T/R模塊100提供屏蔽特徵。例如，可以通過連接器模塊102從柔性電 纜250接收到的接地或DC信號，將各種導電圖案接地(或維持在特定的電壓水平上)。例 如，圖2示出提供到多個導電圖案的連接的通孔203a、203b和203c。此類導電圖案包括位於基底層20212上的導電圖案208。如圖2所示，可通過導電 圖案205和多個通孔206提供到圖案208的連接。從導電圖案208，此類接地或DC電壓可以分布到陣列T/R模塊100的各處。例如， 圖2示出了分別在焊盤1262、1264和1266提供到IC 104的連接的通孔2122、2124和2126。而且，圖2也示出了提供與位於基底層2029上的導電圖案218的連接的通孔2126。 導電圖案218接觸通孔1182，通孔1182又接觸導電圖案219和232。而且，經由多個通孔 (240，242，244，245，246，248和250)可以提供與導電圖案228的接觸。如圖2所示，導電圖 案228位於基底層2027上。雖然未在圖中示出，陣列T/R模塊100可以包括散熱層以散發其產生的熱量。可 以以各種不同的方式附加散熱層。例如，其可以附加於層20212上。然而，實施例也可以採 用其他設置。散熱層可以由適用於熱散發和能夠可靠工作的各種不同材料組成。圖3是另一陣列T/R模塊300的側視橫截面圖。模塊300可以實現為圖1和2中 的模塊100。然而，如圖3所示，陣列T/R模塊300進一步包括外基底層。具體而言，圖3示出了基底層302^302,可以參考圖2如上所述來實現這些層。 例如，層302:和層3021(1可各由有機層壓片組成，而層3022-3028可以由聚合物組成。然而， 也可以使用其他成分。陣列T/R模塊300提供了額外的屏蔽特徵。具體而言，圖3示出了基底層302工上 的導電圖案304和基底層3021(1上的導電圖案306。這些圖案可以與導電圖案232，228和 /或219具有相似的形狀和/或尺寸。在實施例中，導電圖案304和306分別與陣列元件 1062和導電圖案226的陣列元件相隔四分之一波長(入/4)。當然，也可以採用其他距離。通過各種不同的方式建立與這些圖案之間的接觸。例如，圖3顯示了被擴展的通 孔1182、2122、2124和2126。而且，圖3也顯示了導電圖案307和通孔308a_308c。雖然沒有在圖中示出，陣列T/R模塊100可以包括散熱層以散發其產生的熱量。可
9以以各種不同的方式附加散熱層。例如，其可以附加於層3021(|上。然而，實施例也可以採 用其他設置。散熱層可以由適用於熱散發和能夠可靠工作的各種不同材料組成。在實施例中，諸如陣列模塊100和300可以附加在PCB板上或與PCB板集成。此 類實現的例子在圖4和圖5中顯示。圖4是又一陣列T/R模塊400的頂視圖。此模塊與圖1和圖2中的模塊100類似。 例如，陣列T/R模塊400在表面422上包括多個陣列元件106^1064和槽119a_119c。而且， 在圖4中，表面420上有集成電路IC 404。出於示例性的目的，而非在於限制，在圖4中示 出了 4個陣列元件。因此，實施例也可以採用不同的圖案和排列方式的任意數量的陣列元 件。以參考圖1和圖2如上述來實現每個陣列元件106^1064和槽119a_119c。然而， 與T/R模塊100不同的是，圖4中的T/R模塊400並不包括通孔117^11、。替代的是，通 過電磁耦合技術提供與這些元件的連接。參考圖5下面詳細描述此技術。與圖1和圖2中的模塊100相同的是，陣列T/R模塊400可以包括表面422對面 的底部表面上的陣列元件。可以以上述描述的方式實現這些陣列元件。在實施例中，IC 404是毫米波陣列前端，其將毫米波信號放大和轉換為基帶和數 字數據的大約1-15GHZ的頻率，和/或從大約1-15GHZ的頻率進行放大和轉換。IC 404可 以包括具有放大器、濾波器、變頻器和其他集成電路部件的收發機。然而，IC 404可以提供 進一步的附加或備選特徵。IC 404包括多個焊盤，用以提供與其他元件的電連接。例如，圖 1示出了焊盤426^4264。IC 404可以根據各種不同的技術實現，例如上述參考IC 104所 描述的方式。進一步地，雖然圖4隻顯示了單個集成電路(IC 404)，然而實施例在陣列T/R 模塊400中可以採用多個集成電路。可以採用各種不同的技術將集成電路IC 404附加在表面420上。示例性的技術 包括倒裝晶片法(例如，C4)，粘接法，引線接合法等方式。然而，實施例並不限制於這些示 例性的技術。IC 404通過各種不同的連接接收和提供信號。作為示例，如圖4所示，IC 404在 表面420上與導電線402連接。IC 404可以通過導電線402接收或提供基帶、中頻和/或 射頻信號。上述導電線只是出於示例性的目的。因此可以提供各種不同的附加的和/或備 選的連接方式。圖5是陣列T/R模塊400的側視橫截面圖。如圖中所示陣列T/R模塊400包括基 底層502^502,雖然在圖中顯示了 10層，實施例也可以採用其他任意的基底層數目。可 以以參考圖2的上述描述方式實現這些層。例如，層5025和層5026可由有機層壓片組成， 而層502f5024 * 5026-5021Q可以由聚合物組成。然而，也可以使用其他成分。如圖5所示，陣列T/R模塊400可以附加在PCB 500上。例如，該連接可以通過粘 膠和/或焊料接點的方式，然而，實施例也可以採用其他的技術。如上所述，IC 404位於表 面420上，而陣列元件106廠1064位於表面422上。在圖5中，表面420位於基底層5025上， 表面422位於基底層502i上。因此，這些表面可以位於不同的平面，然而，在實施例中，這 些表面也可以基本共面。如上所述，陣列T/R模塊100可包含表面122對面的底部表面509上的陣列元件。 例如，圖5所示的在層5021(|表面上的導電圖案526就是此種陣列元件的一部分。另外，圖
105示出了位於層5029上的導電圖案519。這些圖案對應陣列元件1062的部件。更進一步， 這些圖案可以與陣列元件1062水平對齊。因此，陣列T/R模塊400的陣列元件提供4X2的陣列排列。如上所述，這種排列 方式僅出於示例性的目的，而非在於限制。因此，如上所述，實施例可以提供MXN的陣列排 列。實施例可以採用M和N的任意值的組合。此類排列可以作為相控陣和/或可轉接陣列 組(例如，用于波束控制)而操作。陣列T/R模塊400在陣列元件層之間提供屏蔽。例如，圖5示出了位於基底層5026 上的導電圖案528。依照T/R模塊100和300中的方式，這些圖案擁有與相應的陣列元件的 圖案相對應(例如，大體相似的)的表面形狀和/或尺寸。然而，實施例也可以採用其他設 置，例如，這些導電圖案可以從槽119a和119b充分延伸。導電圖案528在陣列元件之間提供屏蔽。可以通過設定此圖案為固定電位(例如 接地或直流電壓水平)而提供該屏蔽。因此選擇此電位以提供合適的波束控制。在實施例中，陣列元件層之間隔開大致半個波長(入/2)的距離。此外，如圖5所 示，表面422和509的陣列元件層與導電圖案528相隔1/4波長(X /4)。如上所述，IC 404包括焊盤(例如，焊盤426^426》。由導電材料組成的焊盤各 提供與其他元件的電連接。因此，圖5示出了分別與焊盤4262和4263連接的通孔512:和 5122。這些通孔又提供與位於基底層5027上的導電圖案518的接觸。在一般操作中，陣列T/R模塊400通過其陣列元件與遠程設備交換無線信號。另 外，陣列T/R模塊400也可以通過PCB 500與其他設備交換信號。此類信號可以是RF、IF、 數字、模擬、直流信號、接地信號和/或其他類型信號。例如，在無線信號的傳輸中，PCB 500為IC 404提供基帶信號、中頻信號、射頻信 號、接地信號和/或直流/供電信號。例如，PCB通過接點205(例如，焊料連接)可以通過 包括通孔507和導電線402的連接提供基帶、中頻或射頻信號到IC404的焊盤426:。IC404由此信號產生毫米波信號。例如，IC 404可在焊盤4264產生毫米波信號， 此信號經過導電圖案516被傳送。導電圖案516環繞通孔1182被路由至與通孔517連接。 雖然未在圖中示出，IC 404產生類似的毫米波信號以路由至通孔524。進而，通孔517和524分別向陣列元件1062和陣列元件導電線526提供毫米波信 號。可以通過電磁耦合來實現。例如，通孔517可以通過導電圖案532和導電圖案513之間 形成的間隙將其毫米波信號耦合到陣列元件1062中。與此類似，通孔524可以通過導電圖 案519和導電圖案521之間形成的間隙將其毫米波信號耦合到導電圖案526的陣列元件。反過來，這些陣列元件可以接收毫米波無線信號和將這些信號經由相同的路徑提 供給IC404。接著，IC 404產生對應的RF、IF或基帶信號，該信號經過導電圖案402和通孔 507而傳送到PCB 500。另外，陣列T/R模塊400提供屏蔽特徵。例如，可以通過從IC 404和/或PCB 500 接收到的這樣的接地或DC電壓信號，將各種導電圖案接地(或維持在特定的DC電壓水 平)。例如，通孔512i和通孔5122可以傳遞這樣的接地信號或DC電壓信號到導電圖案518。通過導電圖案518，此類的接地或DC電壓水平可以分布到陣列T/R模塊400的各 處。例如，圖5示出了通孔1182，其提供與導電圖案533和521的電連接。而且，圖5示出了多個通孔(540，542，544，545，546，548和550)，提供與其連接的接點設置於導電圖案532、528和519。這些通孔可以通過各種不同的導電圖案(圖中未示 出)接收這樣的接地信號或DC電壓信號。可選的，導電圖案532和533還可以相互接觸。 類似的，導電圖案519和521也可以彼此接觸。實施例並不限制於這些示例性的信號路由。雖然未在圖中示出，陣列T/R模塊400可以包括散熱層以散發其產生的熱量。可 以以不同的方式附加散熱層。例如，其可以附加於PCB 500上。然而，實施例也可以採用其 他放置。散熱層可以由適用於熱散發和能夠可靠工作的各種不同材料組成。本文描述的實施例提供端射式MXN的陣列排列的示範性例子。此類排列可以作 為陣列和/或可轉接陣列組(例如，用于波束控制)而操作。這些設置適用於各種不同的設備。例如，諸如上述參考圖1-5所描述的陣列T/R 模塊可以應用在膝上電腦或筆記本電腦和其他需要可操縱陣列天線的平臺中。例如，如本 文描述的多層，緊湊端射式陣列可以改善方位覆蓋，而這些正是筆記本型無線應用(例如， WPAN類型應用)所需要的。此外實施例也可以提供適配於可拔插(add-on)卡或便攜卡 (minicard)內的陣列T/R模塊。圖6A示出了使用諸如模塊100或模塊300等陣列T/R模塊的裝置600。該裝置可 以包含在諸如接入點、可攜式設備等各種不同的設備中。如圖6A所示，該設備包括主模塊 602和陣列T/R模塊606。主模塊602與陣列T/R模塊606交換RF、IF或基帶信號。如圖6A所示，該信號交 換可以通過柔性電纜604。進而，陣列T/R模塊606可以與遠程設備交換相應的無線信號 (例如，毫米波信號)。可以根據本文描述的技術實現陣列T/R模塊606。例如，陣列T/R模塊606可以使 用圖1-3所示的實現方式。然而，也可以採用其他的實現方式。主模塊602和陣列T/R模塊606之間交換的信號可對應於關聯於一種或多種協議 的消息或信息，和/或關聯於一個或多個用戶應用程式的消息或信息。因此，主模塊602可 執行相應於這種協議和/或用戶應用程式的操作。示例協議包括各種鏈路控制、媒體接入控制、網絡、傳輸和/或會話層協議。示例 用戶應用程式包括通話、報文發送、電子郵件、網頁瀏覽、內容(例如，視頻和音頻)的發布 /接收，等等。但是，實施例不僅限於這些示例。主模塊602可以以各種不同方式被實現。例如，主模塊602可包括一個或多個處 理器和存儲媒介(例如，存儲器)。在實施例中，處理器可執行包含在存儲媒介中的指令。 示例處理器包括微處理器和數位訊號處理器。然而其它型號的處理器可被應用。此外，主 模塊602可包括用陣列T/R模塊100交換的信號和數據之間和/或數字數據之間進行轉換 的硬體(例如，電路)。存儲媒介可以是有形媒介。示例中包括了任意合適型號的存儲單元、存儲設備、 存儲產品、存儲媒介、儲存設備、儲存產品、儲存媒介和/或儲存單元，例如，存儲器、可移動 或不可移動媒介、可擦除或不可擦除媒介、可寫或可重複寫媒介、數字或模擬媒介、硬碟、軟 盤、壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、可記錄壓縮盤(CD-R)、可讀寫壓縮盤(CD-RW)、光碟、磁媒 介、磁光媒介、移動存儲卡或移動存儲盤、多種型號的數字通用盤(DVD)、磁帶、盒式磁帶、或 其它類似的。這些指令可包含任意適合的類型代碼，比如原始碼、編譯代碼、注釋代碼、可執 行代碼、靜態代碼、動態代碼、加密代碼等等，利用任意適合的高級、低級、面向對象的、可視化的、可編譯的和/或可注釋程式語言來實現。圖6B所示的裝置650與圖6A所示的裝置類似，不同的是，裝置650中包括PCB 608 而取代柔性電纜604以耦合主模塊602和陣列T/R模塊606。在此設置中，PCB 608不僅在 模塊602和606之間提供物理連接，同時也提供信號路由。因此，在這種情況下，陣列T/R模塊606可以採用圖4和圖5中的實現方式。例 如，PCB 608可以以PCB 500的實現方式來實現。然而，實施例並不限制於這些示範性的實 現方式。雖然在上文中描述了本發明中的多種實施例，應該理解的是，這些實施例僅僅是 出於示範性的目的，其並不在於限制本發明。在不脫離本發明精神和範圍的情況下，本領域 技術人員很明白可以對實施例進行各種改變。因此，本發明要求保護的範圍並不限制於上 述描述的實施例，而應該根據下述權利要求及其等同方式限定。
1權利要求
一種裝置，包括具有第一多個陣列元件的一個或多個第一基底層；具有第二多個陣列元件的一個或多個第二基底層；第三基底層；和位於第三基底層上的集成電路，所述集成電路用以與所述第一和第二多個陣列元件交換一個或多個射頻(RF)信號；其中所述第一和第二基底層被分隔大約半個波長(λ/2)，所述波長對應於所述一個或多個RF信號。
2.如權利要求1所述的裝置，其中一個或多個RF信號各為毫米波信號。
3.如權利要求1所述的裝置，進一步包括用以與所述集成電路交換一個或多個進一步的信號的連接器模塊，所述一個或多個進 一步的信號對應於所述一個或多個RF信號。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述連接器模塊被配置成收容具有一個或多個導線 的柔性電纜，所述柔性電纜用以傳遞所述進一步的信號。
5.如權利要求4所述的裝置，進一步包括柔性電纜。
6.如權利要求1所述的裝置，其中所述第三基底層位於所述第一和第二基底層之間。
7.如權利要求1所述的裝置，進一步包括用以與所述集成電路交換一個或多個進一步 的信號的印製電路板，所述一個或多個進一步的信號對應於所述一個或多個RF信號。
8.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一和第二多個陣列元件包括成對的對應陣列 元件，每一對包括來自所述第一多個的第一陣列元件和來自於所述第二多個的第二陣列元 件。
9.如權利要求1所述的裝置，其中每對對應的陣列元件對齊排列。
10.如權利要求1所述的裝置，進一步包括設置於這些成對的對應陣列元件之間的一 個或多個槽。
11.如權利要求10所述的裝置，其中每個所述一個或多個槽包含電磁帶隙(EBG)結構。
12.如權利要求10所述的裝置，其中每個所述一個或多個槽包含空氣間隙。
13.一種裝置，包括 主模塊；和陣列發射和接收模塊；其中所述陣列發射和接收模塊包括具有第一多個陣列元件的一個或多個第一基底層；具有第二多個陣列元件的一個或多個第二基底層；第三基底層；和位於第三基底層上的集成電路，所述集成電路用以與所述第一和第二多個陣列元件交 換一個或多個射頻(RF)信號；其中所述主模塊和所述陣列發射和接收模塊交換一個或多個進一步的信號，所述一個 或多個進一步的信號對應於所述一個或多個RF信號。
14.如權利要求13所述的裝置，進一步包括耦合在所述主模塊和所述陣列發射和接收模塊之間的柔性電纜。
15.如權利要求14所述的裝置，其中所述陣列發射和接收模塊進一步包括用以在所述 集成電路和所述主模塊之間交換所述一個或多個進一步的信號的連接器模塊。
16.如權利要求13所述的裝置，進一步包括印製電路板(PCB)，其中所述PCB耦合於所 述主模塊和所述陣列發射和接收模塊。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所述PCB用以在所述集成電路和所述主模塊之間 交換所述一個或多個進一步的信號。
18.如權利要求13所述的裝置，其中所述一個或多個RF信號各為毫米波信號。
19.如權利要求13所述的裝置，其中所述一個或多個第一基底層和所述一個或多個第 二基底層被分隔大約半個波長(X /2)，所述波長對應於所述一個或多個RF信號。
20.如權利要求13所述的裝置，其中所述第三基底層位於所述一個或多個第一基底層 和所述一個或多個第二基底層之間。
全文摘要
本發明名稱為集成陣列發射/接收模塊。本發明公開了採用多層基底技術的毫米波陣列類型構架的集成方案。例如，裝置可以包括第一基底層，第二基底層和第三基底層。第一基底層有第一多個陣列元件，第二基底層有第二多個陣列元件。第三基底層有用以與第一和第二多個陣列元件交換一個或多個射頻(RF)信號的集成電路。第一和第二基底層被分隔大約半個波長(λ/2)，所述波長對應於所述一個或多個RF信號。
文檔編號H04B7/26GK101854203SQ20091100010
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月26日 優先權日2008年12月31日
發明者D·喬扈裡, M·魯伯託 申請人:英特爾公司