[发明专利]用于多频带应用的使用低损耗衬底层叠的多层小型的嵌入式天线

说明书

技术发展允许话音、视频、成像和数据信息的压缩和数字化。在无线移动无线电通信中的装置之间传送数据的需要要求以高数据率来接收精确的数据流。提供允许无线电应付增加的容量、同时提供改进质量的根据不同标准和频带来操作的天线将是有利的。为结合集成的小型的良好性能的天线的移动因特网装置提供日益更小的形状因数(form factor)也将是有利的。

附图说明

认为是本发明的主题在说明书的结论部分中特别指出并清楚地要求权利。然而，就操作的方法和组织而言，本发明及其目的、特征和优点可通过与附图一起阅读时参照下面的详细说明来最好地理解，其中：

图1示出根据本发明的包括一个或多个天线的无线通信装置，其允许无线电通信；

图2和3示出使用低损耗、低成本塑料衬底层叠的、用于多频带应用的小型的多层单极型天线结构；

图4示出以dB表示的回程损耗(return loss)数据，并且示出天线对于双频带应用很好地匹配；

图5是用于具有良好的增益和辐射效率的单极天线结构的在2.45GHz的远场图；

图6示出具有S参数和3D增益(dBi)图的三金属层天线设计；以及

图7示出对于在低损耗、低成本塑料衬底层叠上使用多层金属图案和贯穿金属通路的超小型嵌入式天线结构的示意图。

将理解，为了图示的简明和清晰，图中示出的元件不一定按比例画出。例如，为了清晰，一些元件的尺寸可能相对其它元件被夸大。此外，在认为适当之处，引用数字已在图之间重复以指示对应的或相似的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，为提供本发明的详尽理解而陈述了许多特定的细节。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可在没有这些特定细节的情况下实行。在其它情况下，公知的方法、过程、组件和电路未详细描述以免混淆本发明。

如本文描述的本发明示出多频带前端模块(FEM)，其结合用于无线应用的多层塑料衬底技术。FEM包括PA、要求的匹配和过滤以及发射/接收(T/R)模块以用于宽带或双向应用。塑料衬底层叠对模块整体大小、成本和功能性提供积极的影响。

图1中示出的实施列示出无线通信装置10，该装置包括多层塑料衬底上制作的一个或多个天线结构14，其允许无线电与其它用无线电的通信装置进行通信。根据本发明的天线结构14是嵌入式天线，其使用来自RF前端模块封装衬底层叠的多金属层，这导致超小的形状大小。因而，通信装置10可作为蜂窝装置或在无线网络中操作的装置来操作，所述无线网络例如诸如提供基于IEEE 802.11规范的无线局域网(WLAN)的底层技术的无线保真(Wi-Fi)、基于IEEE 802.16-2005的WiMax和移动WiMax、宽带码分多址(WCDMA)以及全球移动通信系统(GSM)网络，但本发明不限于仅在这些网络中操作。通信装置10的相同平台中并置的无线电子系统提供RF/位置空间中以不同频带与网络中的其它装置进行通信的能力。

该简单化的实施例示出天线结构14到收发器12的耦合以适应调制/解调。通常，模拟前端收发器12可以是独立的射频(RF)分立或集成模拟电路，或者收发器12可以与具有一个或多个处理器核16和18的处理器嵌在一起。多个核允许跨核分担处理工作量，并应付基带功能和应用功能。数据可通过处理器与系统存储器20中的存储器存储装置之间的接口来传送。

图2示出一种小型的多层单极型天线结构14，该结构使用对于多频带应用有用的低损耗、低成本的衬底层叠。多层衬底层叠能够是低损耗塑料衬底层叠、聚合物衬底层叠或适合于FEM的薄材料有机衬底层叠。尽管来自高性能衬底层叠的多金属层传统上已经用于嵌入式集总元件，例如，诸如电感器和电容器等，但本发明使用类似的金属结构来示出保持多频带天线特性的小的高性能天线结构。本发明中描述的超小型的天线具有极佳增益和对于超移动装置类型小形状因数环境合乎需要的输入匹配。

如图中所示出的，衬底层叠包括具有在衬底的表面上形成的图案化金属层线路的多个衬底212、214、...、216等。金属层之间的中间电介质具有低损耗特性，并且适合于高性能天线应用。单极型天线结构利用来自无线电前端板的地平面和图案以及来自小形状因数移动无线装置类型机械结构的其它部分的地。来自小形状因数平台或无线电设计的任何地平面可用于嵌入这些天线。通过使用绝缘金属贯穿通路结构，能访问用于这些极小大小天线的地。