集成阵列发射/接收模块的制作方法

专利名称：集成阵列发射/接收模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成阵列发射 / 接收模块(integrated array transmit/receivemodule)。
背景技术：
技术发展使大量的语音、视频、成像和数据信息得以数字化和压缩。在设备之间以 无线技术传输数据的需要要求以高速数据速率交换精确数据流。波长大约在1mm到10mm的极高频(EHF)电磁能量频带可以用来无线传输大容量 数据。EHF频带包括位于56和66千兆赫兹(GHz)之间的60千兆赫兹(GHz)分段(频带)。 此频带可以用于高速数据速率毫米波(mmiave)通信。

发明内容
根据本发明一方面，提供一种装置，包括具有第一多个阵列元件的一个或多个第 一基底层；具有第二多个阵列元件的一个或多个第二基底层；第三基底层；和位于第三基 底层上的集成电路，所述集成电路用以与所述第一和第二多个阵列元件交换一个或多个射 频(RF)信号；其中所述第一和第二基底层被分隔大约半个波长(入/2)，所述波长对应于所 述一个或多个RF信号。根据本发明另一方面，提供一种装置，包括主模块；和阵列发射和接收模块；其中 所述阵列发射和接收模块包括具有第一多个阵列元件的一个或多个第一基底层；具有第 二多个阵列元件的一个或多个第二基底层；第三基底层；和位于第三基底层上的集成电 路，所述集成电路用以与所述第一和第二多个阵列元件交换一个或多个射频(RF)信号；其 中所述主模块和所述阵列发射和接收模块交换一个或多个进一步的信号，所述一个或多个 进一步的信号与所述一个或多个RF信号相对应。


在附图中，相同的参考标号一般代表同一、功能相似、和/或结构上类似的元件。 第一次出现元件的附图以参考标号中最左边的数字(多个数字)标识。以下将通过参考附图对本发明进行描述，其中图1是阵列发射和接收(T/R)模块的顶视图；图2是图1中所示T/R模块的侧视横截面图；图3是另一阵列T/R模块的侧视横截面图；图4是又一阵列T/R模块的顶视图；图5是图4中所示T/R模块的侧视横截面图；和图6A和6B是示例性设备实现的简图。
具体实施例方式实施例提供一种使用多层基底技术以实现毫米波阵列类型构架的低成本、集成方
4案。例如，实施例可以提供一种具有第一基底层，第二基底层和第三基底层的装置。第一基 底层具有第一多个阵列元件，第二基底层具有第二多个阵列元件。第三基底层具有与第一 和第二多个阵列元件交换一个或多个射频(RF)信号的集成电路。第一和第二基底层之间 被隔离大约半个波长(X /2)，此波长与一个或多个RF信号相对应。实施例可以有利地包括提供集成的RF集成电路和天线排列(例如，端射式 (end-fire)阵列天线)的低成本、小形状因子的装配件。这些装配件可以包括在高级毫米 波通信系统产品中。而且，这些装配件可以有效地大批量生产。因此，实施例可以提供紧凑而易于组装，且成本低廉的毫米波无线设备。所述无线 设备可以工作在要求高速数据速率传输的局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、HDMI类型用 户模型。在这些应用中，需要使用极高频射频信号的毫米波通信，原因在于其在提供相对高 的通信吞吐量的同时，能够提供高频率重用潜力。已知的使用波导和/或非屏蔽传输结构的毫米波通信技术和系统，不能为使用 EHF射频信号的通信设备提供紧凑且低成本的解决方案。在紧凑封装环境中，当非屏蔽传输 线被放置紧接近于其他结构时，其呈现出准横向电磁特性和受到性能降低。已经提出将包 括基于塑料的金属化结构的高性能波导结构应用于紧凑封装。然而，使用波导在大部分的 设计中将导致结构体积庞大。设计成使用小波长的EHF射频信号进行通信的天线由于小型天线轮廓而可以被 设计成使用小形状因子的封装，这允许紧凑的天线阵列构架。实施例提供能够操作于使用 毫米波射频信号(例如，具有数据吞吐量高达5-lOGb/s的无执照短程频带)的低成本、紧 凑天线阵列。这可以有利地使得在大量不同的应用中，在提供更好的操作性的同时，对接入点 或消费电子和手持设备实现更加有效的形状因子设计。因此，可以避免现有天线类型中固 有的大体积天线阵列系统。在高带宽无线通信环境中的使用极高频射频信号的接入点或设 备就可以享有由低成本且紧凑天线阵列系统提供的多向无线覆盖。实施例提供了 60GHZ带宽(例如，56-66GHZ)毫米波(mm-wave)通信设备，可以用 在多种应用中。因此，实施例可以结合各种设备和系统来使用。示例性的设备和系统包括 发射机、接收机、收发机、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、调制解调器、无线调 制解调器、个人电脑(PC)、台式电脑、移动电脑、膝上电脑、笔记本电脑、平板电脑、服务器电 脑、机顶盒、手持电脑、手持设备、个人数字助理(PDA)设备、手持PDA设备、移动站(MS)、图 形显示器、通信站，等等。同样，实施例可以结合多种网络来使用。示例性的网络包括无线网络、局域网 (LAN)、无线 LAN (WLAN)、城域网(MAN)、无线 MAN (WMAN)、广域网(WAN)，以及无线 WAN (WWAN)。此外，实施例可以结合根据现有的IEEE 802. 11,802. 11a,802. lib,802. lie、 802. llg、802. llh、802. lli,802. lln、802. 16,802. 16d、802. 16e 标准和 / 或上述标准的将 来版本和/或衍生和/或长期演进(LTE)运行的网络来使用。同样，实施例可以结合个域 网(PAN)、无线PAN (WPAN)、单向和/或双向无线电通信系统、蜂窝无线电电话通信系统来使 用。进一步地，本发明的实施例可以结合一种或多种类型的无线通信信号和/或系 统来使用，这些无线通信信号和/或系统例如射频(RF)、红外线(IR)、频分复用(FDM)、正
5交FDM(OFDM)、时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、通用分组无线服务 (GPRS)、扩展 GPRS、码分多址(CDMA)、宽带 CDMA (WCDMA)、CDMA2000、多载波调制(MDM)、离散 多音频(DMT)、蓝牙(RTM)、ZigBee(TM)，和/或类似的。前述例子被提供是出于示例的目的 而不是限制。因此，实施例可以在各种其他装置、设备、系统和/或网络中使用。贯穿本说明书提及的“一个实施例”或“一实施例”意味着与该实施例相关联描述 的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，在整个说明书不同地方出现的惯 用语“在一个实施例中”或“在一实施例中”并非都是指同一实施例。而且，该特定特征、结 构或特性可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式进行组合。图1是阵列发射和接收(T/R)模块100的顶视图。如图1所示，T/R模块100包 括连接器模块102，集成电路(IC) 104，多个阵列元件106^1064。出于示例性而非限制的目 的图1只显示了 4个阵列元件。因此实施例可以采用各种图案或排列来使用任意数量的阵 列元件。每一个阵列元件106^1064都由位于一个或多个表面上的导电材料组成。另夕卜，图 1示出了阵列元件106^1064被间隔开半波长U/2)的间隔。然而，也可以使用其他间距。 通孔117^1174分别为阵列元件106^1064提供了在表面122下的电接触。阵列元件106^1064中的每一个在表面122上都包括一个或多个导电图案，这些导 电图案同时也与表面122上的导电线相接触。例如，图1中所示，阵列元件106i包括图案 110” 112” 114” 116!和导电线108:；阵列元件1062包括图案1102，1122，1142，1162和导电线 1082 ；阵列元件1063包括图案1103，1123，1143，1163和导电线1083 ；阵列元件1064包括图案 1104，1124，1144，1164和导电线1084。作为示例，图1所示这些图案具有菱形形状。然而，也 可以使用其他形状。此外，可以采用具有其他尺寸和/或其他位置的图案。而且，图1所示的阵列元件包括其他导电图案。例如，图1所示阵列元件106i包 括图案110:和114:；阵列元件1062包括图案1102和1142 ；阵列元件1063包括图案1103和 1143 ；阵列元件1064包括图案1104和1144。图1以虚线示出了导电图案11(^-1104* 114厂1144。这些虚线表示这些图案位于 表面122之下。然而，在实施例中，这些图案备选地可以位于表面122上。作为示例，图1所示每一图案110-116都为菱形形状。然而，也可以使用其他形状。 此外，可以采用具有其他尺寸和/或其他位置的图案。相邻阵列元件之间设置有槽。例如，如图1所示，阵列元件106i和1062之间有槽 119a，阵列元件1062和1063之间有槽119b，阵列元件1063和1064之间有槽119c。这些槽 可以具有各种不同的深度。在实施例中，槽可以完全穿透阵列T/R模块100。槽可以用各 种不同的材料进行填充。可选的，槽119a_c也可以是空槽(即提供空气间隙)。槽119a_c 在堆叠的天线元件之间提供屏蔽。可以用此特征来减少耦合和增加天线的扫描角度。如上所述，槽119a_c可以由各种不同的材料进行填充。示例性的材料包括可以在 横向上减少元件与元件间的互耦的电磁带隙(EBG)类型结构。然而，实施例也可以采用其 他的材料。虽然未在图中示出，但阵列T/R模块100可以包括在与表面122相对的底部表面 上的阵列元件。在实施例中，在该底部表面上都具有与每一个阵列元件^^「川 相对应的 阵列元件。进一步的，这些相对应的阵列元件各可对齐(具有相同的水平准线)，而且每对这样的相对应的阵列元件基本上具有相同的尺寸和形状。然而，实施例并不限制于这些示 例性的排列。如图1所示，在表面120上放置有连接器模块102和IC 104。这些元件仅出于示 范性目的，其不在于限制。相应地，也可以使用具有不同位置，形状，尺寸和/或方位的其他 元件。连接器模块102包括柔性电缆(没有显示)可以插入其中的集成插座接触器。例 如图1示例性的示出了一排插座接触器127i-1278，这些插座接触器只出于示例性目的，而 非在于限制。相应地，实施例也可以采用任何排列(例如，多行排列)的任何数量的插座接 触器。通过使用连接器模块102，阵列T/R模块100可以有利地避免使用印制电路板 (PCB)集成，由此可以达到减少尺寸的目的。而且通过该特征，阵列T/R模块100可以直接 集成到具有更小形状因子需求的平台环境中。进一步的，与PCB集成方案相比，此特征可以 更好的节省成本。在实施例中，IC 104是毫米波阵列前端，其将毫米波信号放大和转换为基带和数 字数据的大约1-15GHZ的频率，和/或从大约1-15GHZ的频率进行放大和转换。IC 104可 以包括具有放大器、滤波器、变频器和其他集成电路部件的收发机。然而，IC 104还可以提 供进一步的附加的和/或备选的特征。IC 104包括多个焊盘，用以提供与其他元件的电连 接。例如，图1示出了焊盘126厂1267。IC 104可以由诸如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等III和IV族半导体技术制 成。在毫米波频段，砷化镓和磷化铟可以提供高集成度解决方案。作为另一种选择，IC 104 也可以由硅锗(SiGe)或互补金属氧化物半导体(CMOS)硅技术制成。然而，也可以使用其 他技术。虽然图1只示出了单个集成电路(IC104)，但在阵列T/R模块100中实施例可以采 用多个集成电路。可以采用各种不同的技术将连接模块102和IC 104附加在表面120上。示例性 的技术包括倒装芯片法(flip-chip)(例如，C4)，粘接法(adhesive bonding)，引线接合法 (wire bonding)等方式。然而，实施例并不限制于这些示例性的技术。图2是阵列T/R模块100的侧视横截面图。此视图表明T/R模块100包括多个基 底层202^202^虽然只显示了 12层，但实施列可以采用任意的层数。基底层2021-20212可以由各种不同的材料组成。在实施例中，基底层2025和2028 由第一材料组成，剩余其他的基底层(例如，202^2024，2026，2027，2029-20212)由第二材料 组成。例如，基底层2025和2028由有机层压片构成，而其他层由聚合物构成。此类聚合物 和层压片材料具有适用于天线设计(例如60GHz天线应用)的较低介电常数。示例性的层压片材料包括Rogers公司的R0系列材料。例如，包含具有高玻璃转 变温度的玻璃织物增强/陶瓷填充热固材料的R0系列高频电路材料。然而，实施例也不限 制于此类材料。示例性的聚合物包括液晶聚合物(LCP)。此类液晶聚合物可以是采用卷装材料的 高性能、柔性、薄聚合物。卷装材料一般比片型材料的成本更低廉。可选的，此类LCP也可 以是高性能粘合片(bondply)，其可以顺应任何的不平坦表面以产生合适的结构。虽然与 Si-IC相比，LCP具有不同的热膨胀系数(CTE)，但在组装过程中，它们也顺应IC焊盘。IC产生的热量也能帮助软化置于IC焊盘周围的LCP粘合片材料，这会减少CTE失配的可靠性 问题。LCP的顺应特性还可以消除对倒装芯片IC中任何底部填料的需求。连接器模块102和IC 104位于表面120上，而阵列元件106厂1064位于表面122 上。如图2所示，表面120位于基底层2026上，而表面122位于基底层202:上。因此，这些 表面可以位于不同的平面。然而，在实施例中，这些表面可以基本上是共面。如上所述，阵列T/R模块100可以包括与表面122相对的底面209上的阵列元件。 例如，如图2所示的位于层20212表面上的导电图案226就是此类阵列元件的一部分。此元 件与阵列元件1062相对应(与其水平对齐)。而且，如上所述，阵列元件可以包括位于不同的层的图案。例如，图1示出了图案 11(^-11(^*111-1144。这些图案可以布置在表面122之下。作为示例，图2示出了位于基 底层2022上的导电图案232，导电图案232提供与图案110r1104和114厂1144(它们也可以 位于基底层2022上)的连接。而且，图2也示出了提供与在基底层202n上的类似图案连 接的导电图案219。通过这些阵列元件，阵列T/R模块100提供4X2的阵列排列。如上所述，这种排 列方式仅出于示例性的目的，而非在于限制。因此，实施例可以提供MXN的阵列排列，其中 M表示每一层的元件个数，而N代表元件层的数量。实施例可以采用M和N的任意值的组 合。此类排列可以作为相控阵和/或可转接阵列组(例如，用于波束控制)而操作。阵列T/R模块在阵列元件层之间提供屏蔽。例如，图2示出了位于基底层2027上 的导电图案228。这些图案拥有与相邻阵列元件的表面图案相对应(例如，基本相似的)的 表面形状和/或尺寸。例如，导电图案228拥有与阵列元件1062和/或导电图案226和219的阵列元件 相对应的形状和/或尺寸。然而，实施例也可以采用其他排列，例如，导电图案232，219和 /或228可以从槽119a和119b充分延伸。如上所述，导电图案228在阵列元件之间提供屏蔽。可以通过设定此图案到固定 电位(例如接地或直流电压水平)而提供屏蔽。因此可以选择该电位以提供合适的波束控 制。在实施例中，阵列元件层之间隔开大致半个波长(X/2)的距离。此外，如图2所 示，顶部和底部阵列元件层(例如，阵列元件1062和其对应元件的层20212)与导电 图案228相隔1/4波长U/4)。如上所述，IC 104包括焊盘(例如，焊盘126^126》。由导电材料组成的焊盘各 提供与其他元件的电连接。因此，图2示出了分别与焊盘126「1267连接的通孔212^212〃 而且，连接器模块102包括插座接触器(例如插座接触器127i-1278)。这些接触器在基底层 2027中与通孔连接。例如，图2示出了插座接触器1273，1275，1277和1278分别与通孔203a, 203b, 203c 和 203d 连接。在一般的操作中，阵列T/R模块100通过其阵列元件与远程设备交换无线信号。 另外，阵列T/R模块也可以通过柔性电缆250与其他设备交换信号。在实施例中，柔性电缆 250可以是传送RF、IF、数字、模拟、DC信号、接地和/或其他类型信号(通过多条导电线) 的传统“软电缆”(flex cable) 0如上所述，连接器模块102包括柔性电缆250可以插入其 中的集成插座接触器。每一个插座都提供与柔性电缆250内的相应导线的电接触。
例如，在无线信号的传输中，连接器模块102从柔性电缆250中接收基带信号、或 中频信号或射频信号和直流/供电信号。进而，连接器模块102提供此类信号到IC 104。 例如，连接器模块206可以通过包含通孔203d、导电线210和通孔212:的连接部提供基带、 中频和射频信号到IC 104的焊盘126”IC104由此信号产生毫米波信号。例如，IC 104能够在焊盘1267产生毫米波信 号，此信号穿过通孔2127而传送到导电图案216。导电图案216环绕通孔1182在层2026和 2027之间被路由至连接到通孔1172。进而，这些通孔提供该毫米波信号到阵列元件1062和 导电图案226的阵列元件。虽然未在图中示出，IC104产生类似的毫米波信号以路由至层 2026和2027之间的通孔224。进而，通孔1172和224分别向阵列元件1062和导电图案226 的阵列元件提供它们的毫米波信号。反过来，这些阵列元件可以接收毫米波无线信号和将这些信号经由相同的路径提 供给IC 104。接着，IC 104产生对应的RF、IF或基带信号，该信号经过导电图案210而传 送到连接器模块102。连接器模块206接着将该信号提供给柔性电缆250。另外，阵列T/R模块100提供屏蔽特征。例如，可以通过连接器模块102从柔性电 缆250接收到的接地或DC信号，将各种导电图案接地(或维持在特定的电压水平上)。例 如，图2示出提供到多个导电图案的连接的通孔203a、203b和203c。此类导电图案包括位于基底层20212上的导电图案208。如图2所示，可通过导电 图案205和多个通孔206提供到图案208的连接。从导电图案208，此类接地或DC电压可以分布到阵列T/R模块100的各处。例如， 图2示出了分别在焊盘1262、1264和1266提供到IC 104的连接的通孔2122、2124和2126。而且，图2也示出了提供与位于基底层2029上的导电图案218的连接的通孔2126。 导电图案218接触通孔1182，通孔1182又接触导电图案219和232。而且，经由多个通孔 (240，242，244，245，246，248和250)可以提供与导电图案228的接触。如图2所示，导电图 案228位于基底层2027上。虽然未在图中示出，阵列T/R模块100可以包括散热层以散发其产生的热量。可 以以各种不同的方式附加散热层。例如，其可以附加于层20212上。然而，实施例也可以采 用其他设置。散热层可以由适用于热散发和能够可靠工作的各种不同材料组成。图3是另一阵列T/R模块300的侧视横截面图。模块300可以实现为图1和2中 的模块100。然而，如图3所示，阵列T/R模块300进一步包括外基底层。具体而言，图3示出了基底层302^302,可以参考图2如上所述来实现这些层。 例如，层302:和层3021(1可各由有机层压片组成，而层3022-3028可以由聚合物组成。然而， 也可以使用其他成分。阵列T/R模块300提供了额外的屏蔽特征。具体而言，图3示出了基底层302工上 的导电图案304和基底层3021(1上的导电图案306。这些图案可以与导电图案232，228和 /或219具有相似的形状和/或尺寸。在实施例中，导电图案304和306分别与阵列元件 1062和导电图案226的阵列元件相隔四分之一波长(入/4)。当然，也可以采用其他距离。通过各种不同的方式建立与这些图案之间的接触。例如，图3显示了被扩展的通 孔1182、2122、2124和2126。而且，图3也显示了导电图案307和通孔308a_308c。虽然没有在图中示出，阵列T/R模块100可以包括散热层以散发其产生的热量。可
9以以各种不同的方式附加散热层。例如，其可以附加于层3021(|上。然而，实施例也可以采 用其他设置。散热层可以由适用于热散发和能够可靠工作的各种不同材料组成。在实施例中，诸如阵列模块100和300可以附加在PCB板上或与PCB板集成。此 类实现的例子在图4和图5中显示。图4是又一阵列T/R模块400的顶视图。此模块与图1和图2中的模块100类似。 例如，阵列T/R模块400在表面422上包括多个阵列元件106^1064和槽119a_119c。而且， 在图4中，表面420上有集成电路IC 404。出于示例性的目的，而非在于限制，在图4中示 出了 4个阵列元件。因此，实施例也可以采用不同的图案和排列方式的任意数量的阵列元 件。以参考图1和图2如上述来实现每个阵列元件106^1064和槽119a_119c。然而， 与T/R模块100不同的是，图4中的T/R模块400并不包括通孔117^11、。替代的是，通 过电磁耦合技术提供与这些元件的连接。参考图5下面详细描述此技术。与图1和图2中的模块100相同的是，阵列T/R模块400可以包括表面422对面 的底部表面上的阵列元件。可以以上述描述的方式实现这些阵列元件。在实施例中，IC 404是毫米波阵列前端，其将毫米波信号放大和转换为基带和数 字数据的大约1-15GHZ的频率，和/或从大约1-15GHZ的频率进行放大和转换。IC 404可 以包括具有放大器、滤波器、变频器和其他集成电路部件的收发机。然而，IC 404可以提供 进一步的附加或备选特征。IC 404包括多个焊盘，用以提供与其他元件的电连接。例如，图 1示出了焊盘426^4264。IC 404可以根据各种不同的技术实现，例如上述参考IC 104所 描述的方式。进一步地，虽然图4只显示了单个集成电路(IC 404)，然而实施例在阵列T/R 模块400中可以采用多个集成电路。可以采用各种不同的技术将集成电路IC 404附加在表面420上。示例性的技术 包括倒装芯片法(例如，C4)，粘接法，引线接合法等方式。然而，实施例并不限制于这些示 例性的技术。IC 404通过各种不同的连接接收和提供信号。作为示例，如图4所示，IC 404在 表面420上与导电线402连接。IC 404可以通过导电线402接收或提供基带、中频和/或 射频信号。上述导电线只是出于示例性的目的。因此可以提供各种不同的附加的和/或备 选的连接方式。图5是阵列T/R模块400的侧视横截面图。如图中所示阵列T/R模块400包括基 底层502^502,虽然在图中显示了 10层，实施例也可以采用其他任意的基底层数目。可 以以参考图2的上述描述方式实现这些层。例如，层5025和层5026可由有机层压片组成， 而层502f5024 * 5026-5021Q可以由聚合物组成。然而，也可以使用其他成分。如图5所示，阵列T/R模块400可以附加在PCB 500上。例如，该连接可以通过粘 胶和/或焊料接点的方式，然而，实施例也可以采用其他的技术。如上所述，IC 404位于表 面420上，而阵列元件106厂1064位于表面422上。在图5中，表面420位于基底层5025上， 表面422位于基底层502i上。因此，这些表面可以位于不同的平面，然而，在实施例中，这 些表面也可以基本共面。如上所述，阵列T/R模块100可包含表面122对面的底部表面509上的阵列元件。 例如，图5所示的在层5021(|表面上的导电图案526就是此种阵列元件的一部分。另外，图
105示出了位于层5029上的导电图案519。这些图案对应阵列元件1062的部件。更进一步， 这些图案可以与阵列元件1062水平对齐。因此，阵列T/R模块400的阵列元件提供4X2的阵列排列。如上所述，这种排列 方式仅出于示例性的目的，而非在于限制。因此，如上所述，实施例可以提供MXN的阵列排 列。实施例可以采用M和N的任意值的组合。此类排列可以作为相控阵和/或可转接阵列 组(例如，用于波束控制)而操作。阵列T/R模块400在阵列元件层之间提供屏蔽。例如，图5示出了位于基底层5026 上的导电图案528。依照T/R模块100和300中的方式，这些图案拥有与相应的阵列元件的 图案相对应(例如，大体相似的)的表面形状和/或尺寸。然而，实施例也可以采用其他设 置，例如，这些导电图案可以从槽119a和119b充分延伸。导电图案528在阵列元件之间提供屏蔽。可以通过设定此图案为固定电位(例如 接地或直流电压水平)而提供该屏蔽。因此选择此电位以提供合适的波束控制。在实施例中，阵列元件层之间隔开大致半个波长(入/2)的距离。此外，如图5所 示，表面422和509的阵列元件层与导电图案528相隔1/4波长(X /4)。如上所述，IC 404包括焊盘(例如，焊盘426^426》。由导电材料组成的焊盘各 提供与其他元件的电连接。因此，图5示出了分别与焊盘4262和4263连接的通孔512:和 5122。这些通孔又提供与位于基底层5027上的导电图案518的接触。在一般操作中，阵列T/R模块400通过其阵列元件与远程设备交换无线信号。另 外，阵列T/R模块400也可以通过PCB 500与其他设备交换信号。此类信号可以是RF、IF、 数字、模拟、直流信号、接地信号和/或其他类型信号。例如，在无线信号的传输中，PCB 500为IC 404提供基带信号、中频信号、射频信 号、接地信号和/或直流/供电信号。例如，PCB通过接点205(例如，焊料连接)可以通过 包括通孔507和导电线402的连接提供基带、中频或射频信号到IC404的焊盘426:。IC404由此信号产生毫米波信号。例如，IC 404可在焊盘4264产生毫米波信号， 此信号经过导电图案516被传送。导电图案516环绕通孔1182被路由至与通孔517连接。 虽然未在图中示出，IC 404产生类似的毫米波信号以路由至通孔524。进而，通孔517和524分别向阵列元件1062和阵列元件导电线526提供毫米波信 号。可以通过电磁耦合来实现。例如，通孔517可以通过导电图案532和导电图案513之间 形成的间隙将其毫米波信号耦合到阵列元件1062中。与此类似，通孔524可以通过导电图 案519和导电图案521之间形成的间隙将其毫米波信号耦合到导电图案526的阵列元件。反过来，这些阵列元件可以接收毫米波无线信号和将这些信号经由相同的路径提 供给IC404。接着，IC 404产生对应的RF、IF或基带信号，该信号经过导电图案402和通孔 507而传送到PCB 500。另外，阵列T/R模块400提供屏蔽特征。例如，可以通过从IC 404和/或PCB 500 接收到的这样的接地或DC电压信号，将各种导电图案接地(或维持在特定的DC电压水 平)。例如，通孔512i和通孔5122可以传递这样的接地信号或DC电压信号到导电图案518。通过导电图案518，此类的接地或DC电压水平可以分布到阵列T/R模块400的各 处。例如，图5示出了通孔1182，其提供与导电图案533和521的电连接。而且，图5示出了多个通孔(540，542，544，545，546，548和550)，提供与其连接的接点设置于导电图案532、528和519。这些通孔可以通过各种不同的导电图案(图中未示 出)接收这样的接地信号或DC电压信号。可选的，导电图案532和533还可以相互接触。 类似的，导电图案519和521也可以彼此接触。实施例并不限制于这些示例性的信号路由。虽然未在图中示出，阵列T/R模块400可以包括散热层以散发其产生的热量。可 以以不同的方式附加散热层。例如，其可以附加于PCB 500上。然而，实施例也可以采用其 他放置。散热层可以由适用于热散发和能够可靠工作的各种不同材料组成。本文描述的实施例提供端射式MXN的阵列排列的示范性例子。此类排列可以作 为阵列和/或可转接阵列组(例如，用于波束控制)而操作。这些设置适用于各种不同的设备。例如，诸如上述参考图1-5所描述的阵列T/R 模块可以应用在膝上电脑或笔记本电脑和其他需要可操纵阵列天线的平台中。例如，如本 文描述的多层，紧凑端射式阵列可以改善方位覆盖，而这些正是笔记本型无线应用(例如， WPAN类型应用)所需要的。此外实施例也可以提供适配于可拔插(add-on)卡或便携卡 (minicard)内的阵列T/R模块。图6A示出了使用诸如模块100或模块300等阵列T/R模块的装置600。该装置可 以包含在诸如接入点、便携式设备等各种不同的设备中。如图6A所示，该设备包括主模块 602和阵列T/R模块606。主模块602与阵列T/R模块606交换RF、IF或基带信号。如图6A所示，该信号交 换可以通过柔性电缆604。进而，阵列T/R模块606可以与远程设备交换相应的无线信号 (例如，毫米波信号)。可以根据本文描述的技术实现阵列T/R模块606。例如，阵列T/R模块606可以使 用图1-3所示的实现方式。然而，也可以采用其他的实现方式。主模块602和阵列T/R模块606之间交换的信号可对应于关联于一种或多种协议 的消息或信息，和/或关联于一个或多个用户应用程序的消息或信息。因此，主模块602可 执行相应于这种协议和/或用户应用程序的操作。示例协议包括各种链路控制、媒体接入控制、网络、传输和/或会话层协议。示例 用户应用程序包括通话、报文发送、电子邮件、网页浏览、内容(例如，视频和音频)的发布 /接收，等等。但是，实施例不仅限于这些示例。主模块602可以以各种不同方式被实现。例如，主模块602可包括一个或多个处 理器和存储媒介(例如，存储器)。在实施例中，处理器可执行包含在存储媒介中的指令。 示例处理器包括微处理器和数字信号处理器。然而其它型号的处理器可被应用。此外，主 模块602可包括用阵列T/R模块100交换的信号和数据之间和/或数字数据之间进行转换 的硬件(例如，电路)。存储媒介可以是有形媒介。示例中包括了任意合适型号的存储单元、存储设备、 存储产品、存储媒介、储存设备、储存产品、储存媒介和/或储存单元，例如，存储器、可移动 或不可移动媒介、可擦除或不可擦除媒介、可写或可重复写媒介、数字或模拟媒介、硬盘、软 盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、可记录压缩盘(CD-R)、可读写压缩盘(CD-RW)、光盘、磁媒 介、磁光媒介、移动存储卡或移动存储盘、多种型号的数字通用盘(DVD)、磁带、盒式磁带、或 其它类似的。这些指令可包含任意适合的类型代码，比如源代码、编译代码、注释代码、可执 行代码、静态代码、动态代码、加密代码等等，利用任意适合的高级、低级、面向对象的、可视化的、可编译的和/或可注释编程语言来实现。图6B所示的装置650与图6A所示的装置类似，不同的是，装置650中包括PCB 608 而取代柔性电缆604以耦合主模块602和阵列T/R模块606。在此设置中，PCB 608不仅在 模块602和606之间提供物理连接，同时也提供信号路由。因此，在这种情况下，阵列T/R模块606可以采用图4和图5中的实现方式。例 如，PCB 608可以以PCB 500的实现方式来实现。然而，实施例并不限制于这些示范性的实 现方式。虽然在上文中描述了本发明中的多种实施例，应该理解的是，这些实施例仅仅是 出于示范性的目的，其并不在于限制本发明。在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域 技术人员很明白可以对实施例进行各种改变。因此，本发明要求保护的范围并不限制于上 述描述的实施例，而应该根据下述权利要求及其等同方式限定。
1权利要求
一种装置，包括具有第一多个阵列元件的一个或多个第一基底层；具有第二多个阵列元件的一个或多个第二基底层；第三基底层；和位于第三基底层上的集成电路，所述集成电路用以与所述第一和第二多个阵列元件交换一个或多个射频(RF)信号；其中所述第一和第二基底层被分隔大约半个波长(λ/2)，所述波长对应于所述一个或多个RF信号。
2.如权利要求1所述的装置，其中一个或多个RF信号各为毫米波信号。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包括用以与所述集成电路交换一个或多个进一步的信号的连接器模块，所述一个或多个进 一步的信号对应于所述一个或多个RF信号。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述连接器模块被配置成收容具有一个或多个导线 的柔性电缆，所述柔性电缆用以传递所述进一步的信号。
5.如权利要求4所述的装置，进一步包括柔性电缆。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第三基底层位于所述第一和第二基底层之间。
7.如权利要求1所述的装置，进一步包括用以与所述集成电路交换一个或多个进一步 的信号的印制电路板，所述一个或多个进一步的信号对应于所述一个或多个RF信号。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二多个阵列元件包括成对的对应阵列 元件，每一对包括来自所述第一多个的第一阵列元件和来自于所述第二多个的第二阵列元 件。
9.如权利要求1所述的装置，其中每对对应的阵列元件对齐排列。
10.如权利要求1所述的装置，进一步包括设置于这些成对的对应阵列元件之间的一 个或多个槽。
11.如权利要求10所述的装置，其中每个所述一个或多个槽包含电磁带隙(EBG)结构。
12.如权利要求10所述的装置，其中每个所述一个或多个槽包含空气间隙。
13.一种装置，包括 主模块；和阵列发射和接收模块；其中所述阵列发射和接收模块包括具有第一多个阵列元件的一个或多个第一基底层；具有第二多个阵列元件的一个或多个第二基底层；第三基底层；和位于第三基底层上的集成电路，所述集成电路用以与所述第一和第二多个阵列元件交 换一个或多个射频(RF)信号；其中所述主模块和所述阵列发射和接收模块交换一个或多个进一步的信号，所述一个 或多个进一步的信号对应于所述一个或多个RF信号。
14.如权利要求13所述的装置，进一步包括耦合在所述主模块和所述阵列发射和接收模块之间的柔性电缆。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述阵列发射和接收模块进一步包括用以在所述 集成电路和所述主模块之间交换所述一个或多个进一步的信号的连接器模块。
16.如权利要求13所述的装置，进一步包括印制电路板(PCB)，其中所述PCB耦合于所 述主模块和所述阵列发射和接收模块。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述PCB用以在所述集成电路和所述主模块之间 交换所述一个或多个进一步的信号。
18.如权利要求13所述的装置，其中所述一个或多个RF信号各为毫米波信号。
19.如权利要求13所述的装置，其中所述一个或多个第一基底层和所述一个或多个第 二基底层被分隔大约半个波长(X /2)，所述波长对应于所述一个或多个RF信号。
20.如权利要求13所述的装置，其中所述第三基底层位于所述一个或多个第一基底层 和所述一个或多个第二基底层之间。
全文摘要
本发明名称为集成阵列发射/接收模块。本发明公开了采用多层基底技术的毫米波阵列类型构架的集成方案。例如，装置可以包括第一基底层，第二基底层和第三基底层。第一基底层有第一多个阵列元件，第二基底层有第二多个阵列元件。第三基底层有用以与第一和第二多个阵列元件交换一个或多个射频(RF)信号的集成电路。第一和第二基底层被分隔大约半个波长(λ/2)，所述波长对应于所述一个或多个RF信号。
文档编号H04B7/26GK101854203SQ20091100010
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月26日 优先权日2008年12月31日
发明者D·乔扈里, M·鲁伯托 申请人:英特尔公司