雙極化天線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及雙極化天線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]越來越多數(shù)目的無線通信標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用于便攜式設(shè)備以及朝向更小、更薄和更輕的便攜式設(shè)備的趨勢可導(dǎo)致針對一個或多個天線(在下文中被稱作天線)的主要設(shè)計挑戰(zhàn)。天線表示基本不同于便攜式設(shè)備中的其他組件的一類組件。例如，天線可被配置為在自由空間高效地輻射，而其他組件或多或少地與它們的周圍環(huán)境相隔離。
[0003]在毫米波(mm波)頻率處運行的天線-用于高數(shù)據(jù)速率短距離鏈路_被預(yù)計在未來將變得流行。這樣的應(yīng)用或標(biāo)準(zhǔn)的一個示例被稱作WiGig (每秒無線千兆比特)，其運行在60GHz左右的ISM頻帶出。此外，毫米波無線電系統(tǒng)的采用預(yù)期在諸如5G蜂窩無線電之類的未來標(biāo)準(zhǔn)中扮演角色。通常，這些短距離毫米波無線電系統(tǒng)需要發(fā)射機(jī)與接收天線之間未被遮擋的視距(LOS，line-of-sight)來以最低的功率消耗實現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)率。這樣的系統(tǒng)還可通過使用來自周圍物體的信號反射來在非視距(NLOS)配置中操作。WiGig標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是通過使用無線鏈路使得NLOS傳輸成為可能。在LOS要求下，發(fā)射天線和接收天線的朝向可能要求它們各自的主瓣面向彼此以實現(xiàn)最大無線電鏈路效率。諸如那些在移動設(shè)備(例如，膝上型計算機(jī)、平板、智能電話等等)中使用的單元件天線設(shè)計受限于覆蓋范圍并且還在毫米波操作頻率處表現(xiàn)出低增益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種設(shè)備，包括:天線陣列，該天線陣列包括多個水平極化天線元件和多個垂直極化天線元件；射頻(RF)模塊，該RF模塊通過天線陣列輔助無線信號的發(fā)送或接收。RF模塊還包括:檢測器，該檢測器被配置為確定和比較水平極化天線元件和多個垂直極化天線元件之間的無線信號強(qiáng)度；以及開關(guān)組件，該開關(guān)組件將該多個天線元件耦合至RF模塊，其中開關(guān)組件響應(yīng)于水平極化天線元件和垂直極化天線元件之間的無線信號的確定和比較來將選擇的多個天線元件耦合至RF模塊。
[0005]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種天線陣列，包括:多個交錯的水平極化天線元件和垂直極化天線元件，其中基于對至少一個水平極化天線元件、至少一個垂直極化天線元件、或者其組合中的無線信號強(qiáng)度的測量或比較，至少一個天線元件在天線陣列中的信號接收或發(fā)送期間被采用。
【附圖說明】
[0006]參考附圖來描述【具體實施方式】。在圖示中，標(biāo)號的最左側(cè)的(一個或多個)數(shù)字標(biāo)識了該標(biāo)號首次在其中出現(xiàn)的圖示。相同的標(biāo)號在用于整個附圖中以標(biāo)示相似的特征和組件。
[0007]圖1是視距(LOS)無線通信期間的便攜式設(shè)備的示例布置。
[0008]圖2是如這里的當(dāng)前實現(xiàn)方式中所述的示例天線配置。
[0009]圖3是如這里的當(dāng)前實現(xiàn)方式中所述的示例天線配置的另一實現(xiàn)。
[0010]圖4是如這里的當(dāng)前實現(xiàn)方式中所述的無線電芯片的示例封裝實現(xiàn)。
[0011]圖5是示出了用于實現(xiàn)便攜式設(shè)備中具有動態(tài)極化調(diào)節(jié)的天線陣列的示例方法的示例流程圖。
【具體實施方式】
[0012]這里描述的是用于實現(xiàn)便攜式設(shè)備中具有動態(tài)極化調(diào)節(jié)的天線陣列的架構(gòu)、平臺和方法。例如，第一便攜式/固定式設(shè)備與第二便攜式設(shè)備通過它們各自的天線陣列建立無線通信鏈路。天線陣列可包括交錯的水平極化天線元件和垂直極化天線元件。在WiGig的某些應(yīng)用中，無線塢接(docketing)可被實現(xiàn)。在無線塢接中，諸如膝上機(jī)、平板、或智能電話之類的便攜式設(shè)備被塢接至靜止或固定的塢接臺站。
[0013]在建立無線通信鏈路之后，第一便攜式設(shè)備確定并比較它的天線陣列的水平極化天線元件和垂直極化天線元件之間的無線信號強(qiáng)度。通過使用諸如梯度優(yōu)化算法之類的算法，第一便攜式設(shè)備得出輔助天線陣列中的最大功率傳遞的期望極化。此后，第一便攜式設(shè)備可響應(yīng)于無線信號強(qiáng)度的確定和選擇，來選擇它的天線陣列中的至少一個天線元件。所選擇的至少一個天線元件可被用于發(fā)送無線信號或從第二便攜式設(shè)備接收無線信號。
[0014]圖1是視距(LOS)無線通信期間便攜式設(shè)備的示例布置100。在某些實現(xiàn)方式中，便攜式設(shè)備可操作于毫米波頻率處。布置100示出了便攜式設(shè)備102和它的天線104的爆炸圖示，以及另一便攜式設(shè)備106和天線108。布置100還示出了針對每個天線104和108的波導(dǎo)或傳輸線110和射頻(RF)模塊112。在針對60GHz或毫米波系統(tǒng)的某些實現(xiàn)方式中，芯片和天線在相同的封裝基底上，其中RF模塊112是收發(fā)機(jī)芯片。另外，開關(guān)可以是相同CMOS收發(fā)機(jī)或封裝基底的所有部分。
[0015]便攜式設(shè)備102可包括但不限于:平板計算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、移動電話、蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理、多媒體播放設(shè)備、數(shù)字音樂播放器、數(shù)字視頻播放器、導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)字相機(jī)等等。便攜式設(shè)備102例如還可與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的其他便攜式設(shè)備106通信。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境例如包括被配置為輔助便攜式設(shè)備102和另一便攜式設(shè)備106之間的通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
[0016]例如，便攜式設(shè)備102可以是毫米波便攜式設(shè)備，由于它在30GHz和300GHz之間的頻率(否則稱作毫米波或mm波頻率)處操作的特性或能力。便攜式設(shè)備102例如在建立并進(jìn)行與另一便攜式設(shè)備106的LOS無線通信時利用天線104。LOS無線通信例如在30-300GHZ頻率范圍處操作，其中便攜式設(shè)備之間的遮擋可輕易地降低LOS無線通信期間的無線信號強(qiáng)度。在以上示例中，天線104包括由如圖2和3中進(jìn)一步描述的水平極化和垂直極化天線元件組成的天線陣列。
[0017]在實現(xiàn)方式中，便攜式設(shè)備102的天線104可在與便攜式設(shè)備106的LOS無線通信期間利用水平極化、垂直極化、或圓形極化。例如，便攜式設(shè)備102確定水平極化在與便攜式設(shè)備106的LOS無線通信期間提供了最大功率傳遞。在此示例中，天線104的水平極化天線元件被便攜式設(shè)備102用于LOS無線通信。就是說，便攜式設(shè)備102可在沒有影響它在無線信號的發(fā)送或接收中的效率的情況下停用或關(guān)閉天線104的垂直極化天線元件以節(jié)省功率。
[0018]在另一示例中，便攜式設(shè)備102確定圓形極化在從便攜式設(shè)備106接收無線信號時提供了最大功率傳遞。在此示例中，天線104的水平極化天線元件和垂直極化天線元件的組合可被用于提供天線104的天線輻射方向圖中的圓形極化。
[0019]繼續(xù)參考圖1，便攜式設(shè)備102可首先建立與另一便攜式設(shè)備106的LOS無線通信鏈路。此后，便攜式設(shè)備102可檢測并確定輔助所建立的LOS無線通信的最大功率傳遞的極化方式。例如，便攜式設(shè)備102利用諸如梯度優(yōu)化算法之類的算法來確定提供最大功率傳遞的極化。在此示例中，便攜式設(shè)備102可根據(jù)所確定的生成最大功率傳遞的極化來調(diào)節(jié)它的天線104。
[0020]作為這里的當(dāng)前實現(xiàn)方式的示例，諸如使用便攜式設(shè)備102內(nèi)的分離天線之類的其他形式的檢測可被用于確定生成最大功率傳遞的極化。在此示例中，無線信號強(qiáng)度的確定基于除了天線104之外的天線。
[0021]在實現(xiàn)方式中，RF模塊112作為信號控制器輔助通過天線104的、無線信號形式的數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。RF模塊112可利用傳輸線110進(jìn)行無線信號的發(fā)送和接收。如圖所示，傳輸線110將天線104中的每個水平極化天線元件和垂直極化天線元件耦合至RF模塊112的收發(fā)機(jī)。
[0022]盡管示例布置100以有限形式示出了便攜式設(shè)備102和106之間的毫米波無線通信的基本組件，諸如電池、一個或多個處理器、S頂卡等其他組件未被描述以便簡化這里描述的實施例。另外，NLOS無線通信應(yīng)用可實現(xiàn)與針對LOS無線通信應(yīng)用所述的技術(shù)或過程相同的技術(shù)或過程。
[0023]圖2示出了示例天線200，該示例天線是分別代表便攜式設(shè)備102和106的天線104和108的天線。在此示例中，天線200可在LOS (例如，毫米波)無線通信期間被用作接收機(jī)或發(fā)射機(jī)。如圖所示，天線200包括傳輸線110，進(jìn)一步包括極化檢測器202和開關(guān)組件204的RF模塊112，以及包括天線元件208-2,208-4.....和203-32的天線陣列206。
[0024]作為這里的當(dāng)前實現(xiàn)方式的示例，便攜式設(shè)備10