CN109149090A - 一种多层封装天线 - Google Patents

Abstract

一种多层封装天线，它包括上层介质层、上层金属贴片、低介电常数绝缘介质层、馈电微带、下层介质层；所述的上层介质基层的下表面附有作为辐射器的上层金属贴片，该上层金属贴片开设有槽；在上层介质层与下层介质层之间夹有低介电常数绝缘介质层；下层介质层的上表面为天线的馈电结构。该天线可设置于芯片封装中，特别是涉及一种适用于毫米波通信的频率可调封装天线。

Description

一种多层封装天线

技术领域

本发明涉及一种天线，这种天线可设置于芯片封装中，特别是涉及一种适用于毫米波通信的频率可调封装天线。

背景技术

SiP 技术是通过封装工艺将各个功能模块集成在一个封装内，可使通信信通小型化、低成本、高稳定性。但天线作为无线通信***的主要器件却很难与***集成。其原因是，通信频段的限制使天线结构尺度相对大。而随着无线通信技术的迅速发展，旨在实现低时延、高速率、大容量万物互联的5G通信已进入实验商用阶段，5G通信利用大规模多输入多输出（MIMO）天线阵列实现波束成形、 扫描、 追踪、 锁定来有效对抗毫米波移动信道的路径损耗，同时也给天线的集成提供了条件。本发明为毫米波通信终端设备提供一种高度集成化小型化天线方案，并提供频率可重构功能，为毫米波通信的实现提供灵活的设计方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作于毫米波频段，工作频点可调节的封装天线。这种封装天线易于实现、加工生产成本低、工作频带宽、增益高、方向图指向性好、可以使用在5G通信终端、物联网设备、卫星与地面通信、雷达探测等领域的且兼容性好的多用途多层封装天线。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种多层封装天线，它包括上层介质层、上层金属贴片、低介电常数绝缘介质层、馈电微带、下层介质层。上层介质基层的下表面附有作为辐射器的上层金属贴片，金属贴片的尺寸相关于天线的介质波长，随着天线谐振频率的增加该金属贴片的尺寸应缩小。该上层金属贴片开设有槽，该槽的结构使用可增加空间辐射耦合量，使天线的增益提升，并由于槽的存在，天线辐射贴片的表面电流出现绕流，从而减小了天线的尺寸。在上层介质层与中间层介质层之间夹有低介电常数绝缘介质层，为了降低天线整体的Q值，其介电常数远低于天线其他部分材料的介电常数，这样可以是天线的谐振带宽增加。另外，低介电常数绝缘介质层的介电常数可收到直流压控制，其介电常数将在一定范围内改变，介电常数的变化将会令天线的频率特性发生改变从而重构天线的频段。下层介质层的上表面为天线的馈电结构，由微带传输线结构组成，其终端具有辐射结构，可将导行电磁波转换为场波向辐射贴片空间传递。另外馈电结构与上层金属贴片间存在直流电压差，这部分电压差可控制低介电常数绝缘介质层介电常数，达到频率调谐的目的。为保证天线的封装结构，所述的上层介质层、下层介质层，可采用基材或印刷实现。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的轴测图；

图2是本发明一种实施方式的侧视图；

图3是本发明一种实施方式上层介质层的俯视图；

图4是本发明一种实施方式下层介质层下表面的仰视图；

图5是本发明一种实施方式驻波比的测量数据图；

图6是本发明一种实施方式天线E面H面方向图（工作频率5.55GHz）。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是一种多层封装天线，它包括上层陶瓷介质层1、上层铜贴片2、低介电常数绝缘液晶层3、馈电微带4、下层陶瓷介质层5。

所述的上层陶瓷介质层1的下表面附有作为辐射器的上层圆形铜贴片2，该上层圆形铜贴片2开设有矩形槽21（如图3所示）。下层陶瓷介质层5的上表面为天线的金属馈电结构；

上层介陶瓷质层1的下表面附有作为辐射器的上层圆形铜贴片2，圆形铜贴片2的尺寸相关于天线的介质波长，随着天线谐振频率的增加该金属贴片的尺寸应缩小。该贴片开设有矩形槽21，该槽的结构使用可增加空间辐射耦合量，使天线的增益提升，并由于槽的存在，天线辐射贴片的表面电流出现绕流，从而减小了天线的尺寸。在上层陶瓷介质层1与下层陶瓷介质层5之间夹有低介电常数绝缘液晶层3，为了降低天线整体的Q值，液晶介电常数远低于陶瓷介质，这样可以是天线的谐振带宽增加。另外，液晶绝缘介质层的介电常数可受到直流电压控制，其介电常数将在一定范围内改变，介电常数的变化将会令天线的频率特性发生改变从而重构天线的频段。

如图4，下层陶瓷介质层5的上表面为天线的馈电结构4，由铜微带传输线41和辐射结构42组成，其终端具有辐射结构42，可将导行电磁波转换为场波向辐射贴片空间传递。另外馈电结构4与上层金属贴片2间存在直流电压差，这部分电压差可控制低介电常数绝缘液晶层3介电常数，达到频率调谐的目的。所述的上层介质层1、下层介质层5，采用陶瓷基材。

其中结构尺寸，上层陶瓷介质层1，，长、宽5mm；上层圆形铜贴片2，半径2mm；低介电常数绝缘液晶层3、长、宽5mm，厚度1.2mm，；馈电微带4，L1=2.4,L2=0.2；下层陶瓷介质层5,，长、宽5mm。

此发明多层封装天线有良好的阻抗带宽及辐射特性。

图5为本发明实施例的驻波比测量数据图。显见，本发明天线具有频率可调特性。

图6为本发明实施例的多层封装天线方向图。从图中可得知，本发明一种多层封装天线有相当优良的指向性辐射场和低后瓣特性，且增益相对较高，足以满足使用者的需求。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明实施各种相应的变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种多层封装天线，它包括上层介质层、上层金属贴片、低介电常数绝缘介质层、馈电微带、下层介质层；所述的上层介质基层的下表面附有作为辐射器的上层金属贴片，该上层金属贴片开设有槽；在上层介质层与下层介质层之间夹有低介电常数绝缘介质层；下层介质层的上表面为天线的馈电结构。

2.根据权利要求1所述的多层封装天线，其特征是：所述的上层介质层、下层介质层，可采用基材或印刷实现。

3.根据权利要求1所述的多层封装天线，其特征是：所述的低介电常数绝缘介质层位于上层金属贴片和馈电微带间，其介电常数远低于天线其他部分材料的介电常数，其介电常数可压控。

4.根据权利要求1所述的多层封装天线，其特征是：所述的上层金属贴片具有缝隙，可减小天线尺寸。

5.根据权利要求1所述的多层封装天线，其特征是：所述的馈电微带，为空间馈电结构，其终端具有辐射结构特性。

6.根据权利要求1所述的多层封装天线，其特征是：所述的上层金属贴片和馈电微带间存在直流电压差。