[发明专利]具有独立RFIC芯片和天线元件栅格几何形状的天线阵列

说明书

本发明提供一种天线设备，该天线设备包括第一部件层，该第一部件层具有以第一栅格几何形状(例如，矩形)布置的多个RFIC，其中每个RFIC包括波束形成电路。第二平行部件层覆盖该第一部件层并且包括以不同的第二栅格几何形状(例如，三角形)布置的多个天线元件。该天线元件具有各自耦合到RFIC的输入/输出(I/O)焊盘的相应馈电点。每个I/O焊盘沿着正交于该第一层和该第二层的轴线与耦合到该I/O焊盘的该馈电点对准。

相关申请

本申请要求2020年4月16日提交的名称为“具有独立RFIC芯片和天线元件栅格几何形状的天线阵列(Antenna Array with Independent RFIC Chip and Antenna ElementLattice Geometries)”的美国临时申请第63/011056号的优先权权益，该临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及具有分布式RFIC芯片的天线阵列。

相关领域的讨论

天线阵列当前以微波和毫米波频率被部署在各种应用中，诸如被部署在飞行器、卫星、车辆和用于一般陆基通信的基站中。此类天线阵列通常包括微带辐射元件，该微带辐射元件用相移波束形成电路驱动，以生成用于波束导向的相控阵列。在许多情况下，希望整个天线系统(包括天线阵列和波束形成电路)占据薄型的最小空间，同时仍然满足必要的性能度量。

“嵌入式”天线阵列可被定义为由以紧凑结构与射频集成电路芯片(RFIC)集成的天线元件构造的天线阵列。嵌入式阵列可具有夹层型配置，其中天线元件设置在外部部件层中，并且RFIC分布在天线元件层后面的靠近平行部件层内的有效天线孔径上。RFIC可包括用于发射的功率放大器(PA)、用于接收的低噪声放大器(LNA)和/或用于波束导向的相移器。通过以这种方式分配PA和LNA，可获得更高的发射效率和改善的接收噪声性能。也可提高天线阵列的可靠性，因为即使较小百分比的放大器发生故障，整体天线性能仍然可以是可接受的。RFIC通常包括其他波束形成电路，诸如滤波器、阻抗匹配元件、RF耦合器、发射/接收(T/R)开关和控制线。

发明内容

在本公开的一个方面，天线设备包括第一部件层，该第一部件层包括以第一栅格几何形状布置在第一平面中的多个RFIC，其中每个RFIC包括波束形成电路。第二部件层覆盖第一部件层，并且包括以不同的第二栅格几何形状布置在平行于第一平面的第二平面中的多个天线元件。该天线元件具有各自耦合到RFIC的输入/输出(I/O)焊盘的相应馈电点。I/O焊盘沿着正交于第一平面和第二平面的轴线与耦合到该I/O焊盘的馈电点对准。

第一栅格几何形状可以是矩形的，并且第二栅格几何形状可以是三角形。

由于RFIC的I/O焊盘与天线元件的馈电点对准，因此能够避免第一层与第二层之间的传输线和/或附加再分布层，从而允许紧凑、低损耗设计。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，所公开的技术的以上和其他方面和特征将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件或特征。相同或相似类型的各种元件可通过将参考标签附有区分相同/相似元件的破折号和第二标签(例如，-1、-2)或直接将参考标签附有第二标签来区分。然而，如果给定描述仅使用第一参考标签，则其适用于具有相同第一参考标签的相同/类似元件中的任一者，而与第二标签无关。在附图中，元件和特征可能不按比例绘制。

图1是根据实施方案的示例性天线设备的平面图。

图2是示出图1的天线设备中的天线元件和RFIC的示例性栅格几何形状的图。

图3是沿着图1的线3-3截取的天线设备的一部分的剖视图。

图4A是天线设备中的天线元件与RFIC之间的示例性连接结构的剖视图。