[实用新型]三维螺旋天线和射频前端模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年3月23日提交的美国临时申请第61/614,685号、于2012年11月30日提交的美国临时申请第61/731,949号和于2012年12月19日提交的美国实用专利申请第13/720,565号的优先权，将其整体结合于此供参考并作为本申请的一部分。

技术领域

本实用新型总体上涉及无线通信系统，更具体地，涉及在该无线通信系统中使用的天线结构。

背景技术

已知通信系统支持无线和/或有线通信装置之间的无线和有线通信。这种通信系统的范围从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网、到点对点家庭无线网络、到射频识别(RFID)系统、再到射频雷达系统。每种类型的通信系统根据一种或多种通信标准来构建，并因此运行。例如，射频(RF)无线通信系统可根据一种或多种标准来运行，这些标准包括但不限于，RFID、IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、WCDMA、本地多点分配系统(LMDS)、多信道多点分配系统(MMDS)、LTE、WiMAX和/或其变形。作为另一实例，红外(IR)通信系统可根据一种或多种标准来运行，这些标准包括但不限于IrDA(红外数据协会)。

对于参与无线通信的RF无线通信装置而言，它包括内置无线电收发器(即，接收器和发送器)或者被耦接至相关联的无线电收发器(例如，用于家庭和/或室内无线通信网络的站点、RF调制解调器等)。接收器被耦接至天线且包括低噪声放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。发送器包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器，该发送器被耦接至天线。

由于无线通信以天线开始和结束，所以适当设计的天线结构是无线通信装置的重要组成部分。众所周知，天线结构被设计为具有在工作频率处所需的阻抗(例如，50欧姆)、以所需工作频率为中心的所需带宽、以及所需长度(例如，用于单极天线的工作频率的1/4波长)。如进一步已知，天线结构可包括单一的单极或偶极天线、分集式天线结构、具有相同偏振(polarization，极化)的天线阵列、具有不同偏振的天线阵列和/或任何数目的其他电磁特性。

已知二维天线包括弯曲图形或微带配置。对于高效的天线操作而言，天线长度对于单极天线应为1/4波长，且对于偶极天线应为1/2波长，其中，波长(λ)＝c/f，其中c为光速，以及f为频率。例如，9OOMHz的1/4波长天线具有约8.3厘米(即，0.25，(3，10⁸m/s)/(900，10⁶c/s)＝0.25×33cm，其中，m/s为米每秒，c/s为周期每秒)的总长度。作为另一实例，2400MHz的1/4波长天线具有约3.lcm(即，0.25，(3，1O⁸m/s)/(2.4×1O⁹c/s)＝0.25，12.5cm)的总长度。

尽管二维天线为许多无线通信装置提供了合理的天线性能，但当无线通信装置需要全双工操作和/或多输入和/或多输出(例如，单输入多输出、多输入多输出、多输入单输出)操作时存在问题。例如，为进行很好工作的全双工无线通信，所接收的RF信号必须与所发射的RF信号隔离(例如，＞20dBm)。一种常用机制是使用隔离器。另一常用机制是使用双工器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种三维螺旋天线，包括:基板，具有三维形状区(three-dimensionalshaped region);螺旋天线元件，被所述三维形状区支持且与所述三维形状区相匹配，使得所述螺旋天线元件具有接近三维形状的整体形状;以及馈电点(feed point)，耦接至所述螺旋天线元件的连接点。

上述三维螺旋天线中，所述螺旋天线元件包括以下中的一个:对称螺旋图案;以及偏心螺旋图案。

上述三维螺旋天线中，所述基板包括以下中的一个:一个或多个印刷电路板;一个或多个集成电路封装基板;以及不导电装配式天线背衬结构(non-condtlctive fabhcated antenna backing structure)。

上述三维螺旋天线中，所述三维形状区包括以下中的一个:杯形;圆锥形;圆柱形;棱锥形;盒形;球形;抛物线形;以及双曲线形。