[发明专利]具有集成天线阵列和低损耗多层内插器的天线设备

权利要求书

1.一种天线设备，所述天线设备包括：

辐射层，所述辐射层包括形成天线阵列的多个天线元件；

半导体晶圆，所述半导体晶圆包括各自具有波束形成电路的多个块；以及

多层内插器，所述多层内插器包括：

下部介电层，所述下部介电层与所述晶圆相邻；

上部介电层，所述上部介电层与所述辐射层相邻；

金属层，所述金属层位于所述下部介电层与所述上部介电层之间并包括多条导电迹线；

多个第一通孔，所述多个第一通孔延伸穿过所述上部介电层和所述下部介电层两者并将所述波束形成电路电耦合到所述多个天线元件；以及

多个第二通孔，所述多个第二通孔在所述波束形成电路与所述导电迹线之间延伸以互连所述多个块。

2.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述晶圆还包括将所述多个块彼此分开的锯道。

3.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述多个块中的每个块具有通过相同的倍缩光罩生成图像形成的相同电路配置。

4.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述第一通孔各自是地-信号-地(GSG)通孔过渡的信号通孔，所述GSG通孔过渡还包括位于所述信号通孔的一侧上的第一接地通孔和位于所述信号通孔的另一侧上的第二接地通孔。

5.根据权利要求4所述的天线设备，其中：

所述多层内插器具有带状线构造，所述带状线构造包括第一介电层、第二介电层、位于所述晶圆与所述下部介电层之间的下部接地平面以及位于所述上部介电层与所述辐射层之间的上部接地平面，所述上部接地平面用作所述天线元件的接地平面；

其中所述第一接地通孔和所述第二接地通孔在一个端部上分别连接到所述晶圆上的相应第一接地触点和第二接地触点，并且在相对端部上各自连接到所述上部接地平面。

6.根据权利要求5所述的天线设备，其中所述第二通孔各自是一个通孔过渡的信号通孔，所述通孔过渡还包括将所述晶圆的第三接地触点连接到所述上部接地平面的接地通孔以及将所述晶圆的第四接地触点连接到所述下部接地平面的地-地连接。

7.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述金属层的所述导电迹线是组合器/分频器网络的一部分，所述组合器/分频器网络将在所述内插器的输入/输出(I/O)连接点处接收的射频(RF)发射信号分频成多个分频RF发射信号，每个分频RF发射信号使用所述第二通孔中的位于所述组合器/分频器网络的相应端点处的相应第二通孔被路由到所述波束形成电路中的一个或多个波束形成电路。

8.根据权利要求7所述的天线设备，其中所述RF发射信号是使用所述内插器内的又一个通孔在所述I/O连接点处从所述晶圆上的连接点接收的。

9.根据权利要求7所述的天线设备，其中：

所述分频发射信号中的每个分频发射信号被路由到所述多个块中的位于所述组合器/分频器网络的所述相应端点处的相应块；并且

所述相应块还包括电连接到所述相应端点的晶圆上组合器/分频器，所述晶圆上组合器/分频器将所述分频信号进一步分频成至少两个进一步分频信号并将每个进一步分频信号路由到所述相应块的所述波束形成电路中的相应波束形成电路。

10.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述多条导电迹线形成组合器/分频器网络，并且所述多个块中的至少一个块包括中间放大器，所述中间放大器将所述组合器/分频器网络通过所述内插器内的另一个通孔路由往/返于所述组合器/分频器网络的中间点的发射信号或接收信号放大，并且通过又一个通孔将所放大的发射信号或接收信号输出回所述组合器/分频器网络。