CN111416200A - 圆极化封装天线 - Google Patents

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CN111416200A CN202010301252.3A CN202010301252A CN111416200A CN 111416200 A CN111416200 A CN 111416200A CN 202010301252 A CN202010301252 A CN 202010301252A CN 111416200 A CN111416200 A CN 111416200A
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韩威
贾世旺
刘巍巍
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张苗苗
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Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种圆极化封装天线，包括自上而下依次覆设的辐射单元、接地转接板、金属缝隙板以及天线测试结构；其中，所述辐射单元，设有切角结构；所述接地转接板，其上表面还印制有电流引向结构，所述电流引向结构的一端与所述辐射单元连接；所述接地转接板还设有用于电连接所述辐射单元和所述金属缝隙板的第一接地孔；所述金属缝隙板，设有缝隙。本发明提供的圆极化封装天线，通过设置电流引向结构和圆形切角结构提升圆极化性能，并通过设置金属缝隙板以缝隙耦合方式扩宽天线的工作带宽，并且不会引起噪声温度的恶化。

Description

圆极化封装天线
技术领域
本发明属于通信技术领域，更具体地说，是涉及一种圆极化封装天线。
背景技术
封装天线是将天线加工在用于封装芯片的陶瓷、硅、玻璃等封装材料上的一种技术，这种技术能够实现天线与微波器件的高密度集成，达到小型化目的。卫星通信***多采用圆极化辐射模式，且带宽相对较宽(≥5％)。在毫米波频段，与印制板(罗杰斯5880相对介电常数为2.2)相比，由于封装天线的介质基板材料相对介电常数较高(硅为11.9、玻璃一般为4-7、陶瓷一般为5.9-9.8)，因此，宽带圆极化封装天线设计难度较大。
现有的带宽封装天线大多采用多馈电点形式，通过两个甚至甚多个馈电点，实现正交馈电，已达到封装天线带宽扩展的目的。但在实际工程应用中，多馈电点需要通过正交馈电网络实现，会引发馈电损耗较大，这会恶化了天线的噪声温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆极化封装天线，旨在解决或者至少在一定程度上改善当前现有技术中圆极化封装天线为解决带宽窄而恶化天线噪声温度的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种圆极化封装天线，包括自上而下依次覆设的辐射单元、接地转接板、金属缝隙板以及天线测试结构；其中，
所述辐射单元，设有切角结构；
所述接地转接板，其上表面还印制有电流引向结构，所述电流引向结构的一端与所述辐射单元连接；所述接地转接板还设有用于电连接所述辐射单元和所述金属缝隙板的第一接地孔；
所述金属缝隙板，设有缝隙；
所述天线测试结构，用于与接收/发射器件连接，并用于将信号通过所述缝隙辐射至所述辐射单元。
进一步地，所述辐射单元包括第一贴片、第二贴片、第三贴片以及第四贴片，所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片的结构和尺寸相同；所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片呈逆时针方向或顺时针方向设置于所述接地转接板上，且所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片之间互有间隙；
所述切角结构具有两个，各所述切角结构分别设置于所述第二贴片和所述第四贴片上；
所述电流引向结构具有两个，各所述电流引向结构的一端分别与所述第一贴片和所述第四贴片馈接；
所述辐射单元和所述电流引向结构以所述接地转接板的中心为中心呈中心对称结构。
进一步地，所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片分别为从椭圆长轴和短轴方向进行等分的四分之一椭圆片结构。
进一步地，所述缝隙为矩形缝隙。
进一步地，所述圆极化封装天线还包括覆设于所述金属缝隙板下部的阻抗匹配单元以及覆设于所述阻抗匹配单元下部的同轴馈电单元，所述同轴馈电单元位于所述阻抗匹配单元和所述天线测试结构之间；
所述天线测试结构发出的信号，先经过所述同轴馈电单元的同轴传输后，再通过所述阻抗匹配单元的阻抗匹配处理，最后通过所述缝隙辐射至所述辐射单元。
进一步地，所述阻抗匹配单元包括接地屏蔽转接板以及阻抗匹配层，所述接地屏蔽转接板位于所述金属缝隙板和所述阻抗匹配层之间，所述屏蔽转接板设有用于电连接所述金属缝隙板和所述阻抗匹配层的第二接地孔，所述阻抗匹配层设有第一缺陷结构。
进一步地，所述同轴馈电单元包括自上而下依次覆设的同轴线转带状线馈电层、金属接地屏蔽转接板、同轴馈电层以及金属接触层；
所述同轴线转带状线馈电层邻近所述阻抗匹配层，所述金属接触层邻近所述天线测试结构；
所述金属接地屏蔽转接板设有第二缺陷结构，所述同轴线转带状线馈电层设有用于电连接所述第一缺陷结构和所述第二缺陷结构的第三接地孔；
所述金属接触层设有第三缺陷结构，所述同轴馈电层设有用于电连接所述第二缺陷结构和所述第三缺陷结构的第四接地孔；
所述同轴线转带状线馈电层设有带状线，所述同轴馈电层设有第一信号线，所述天线测试结构设有第二信号线，所述带状线、所述第一信号线和所述第二信号线电性连接。
进一步地，所述带状线包括横向段和与所述横向段垂直相接的竖向段，所述带状线呈L型结构，所述第三接地孔具有多个，多个所述第三接地孔围绕所述横向段设置，所述横向段偏离所述缝隙投射于所述同轴线转带状线馈电层上的位置，所述竖向段邻近所述缝隙投射于所述同轴线转带状线馈电层上的位置。
进一步地，所述第四接地孔具有多个，多个所述第四接地孔围绕所述第一信号线设置。
进一步地，所述天线测试结构为导电材料。
本发明提供的圆极化封装天线，与现有技术相比，通过设置电流引向结构和圆形切角结构提升圆极化性能，并通过设置金属缝隙板以缝隙耦合方式扩宽天线的工作带宽，并且不会引起噪声温度的恶化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的圆极化封装天线的示意图；
图2为图1中辐射单元和电流引向结构的示意图；
图3为图1中接地转接板的示意图；
图4为图1中金属缝隙板的示意图；
图5为图1中接地屏蔽转接板的示意图；
图6为图1中阻抗匹配层的示意图；
图7为图1中同轴线转带状线馈电层的示意图；
图8为图1中金属接地屏蔽转接板的示意图；
图9为图1中同轴馈电层的示意图；
图10为图1中金属接触层的示意图；
图11为图1中天线测试结构的示意图；
图12为本发明实施例提供的圆极化封装天线进行4×4方形拼阵之后的驻波比仿真结果；
图13为本发明实施例提供的圆极化封装天线进行4×4方形拼阵之后的轴比仿真结果。
图中：1、辐射单元；2、接地转接板；3、金属缝隙板；4、接地屏蔽转接板；5、阻抗匹配层；6、同轴线转带状线馈电层；7、金属接地屏蔽转接板；8、同轴馈电层；9、金属接触层；10、天线测试结构；11、电流引向结构；12、切角结构；13、第一接地孔；14、缝隙；15、第二接地孔；16、第一缺陷结构；17、带状线；18、第三接地孔；19、第二缺陷结构；20、第一信号线；21、第四接地孔；22、第三缺陷结构；23、第二信号线；24、介质。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参见图1至图4及图11，现对本发明提供的圆极化封装天线的实施例进行说明。所述的圆极化封装天线，包括自上而下依次覆设的辐射单元1、接地转接板2、金属缝隙板3以及天线测试结构10。
其中，辐射单元1设有切角结构12。接地转接板2的上表面还印制有电流引向结构11，即串馈微带线，电流引向结构11的一端与辐射单元1连接或者馈接。
金属缝隙板3上设有缝隙14。接地转接板2还设有用于电连接辐射单元1和金属缝隙板3的第一接地孔13。天线测试结构10用于与接收/发射器件连接，并用于将信号通过缝隙14辐射至辐射单元1。
第一接地孔13的作用是将缝隙14中辐射出的电磁能量束缚在第一接地孔13所在区域，然后再由第一接地孔13所对应的辐射单元1辐射出去。
辐射单元1、电流引向结构11、第一接地孔13、缝隙14和天线测试结构10就形成了本发明实施例提供的圆极化封装天线的串馈网络，并以缝隙耦合方式扩宽天线工作带宽。
天线噪声温度是由两部分构成，一部分是天线本身材料的损耗引起的热噪声，另一部分是天线接收到的外界的噪声。天线本身材料的损耗包括天线辐射电阻引起损耗以及天线馈电网络引起的损耗。现有技术中的宽带圆极化天线，其馈电网络通常为多端口的圆极化功分网络，其馈电损耗相对较大，因此现有宽带圆极化天线的噪声温度相对大。
为了不采用现有的多端口圆极化馈电网络，需要辐射单元1自身具有电场圆极化旋转的特性，同时为了减少天线自身的馈电网络损耗，并保证天线自身的高度相对较低，本实施例采用了缝隙天线方式(即具有缝隙14的金属缝隙板3)。
电流引向结构11是辐射单元1上的突出结构，切角结构12则是辐射单元1上的缺陷结构。突出结构的作用是改变电流的辐射方向，缺陷结构的作用是为了和突出结构形成电流的相位差，从而能够更好实现电流引向。本发明实施例提供的圆极化封装天线则通过电流引向结构11和切角结构12来提升圆极化性能，避免多端口的圆极化功分网络结构，大幅降低馈电损耗，并不会引起噪声温度的恶化。
本发明实施例提供的圆极化封装天线，与现有技术相比，通过设置电流引向结构和圆形切角结构提升圆极化性能，并通过设置金属缝隙板以缝隙耦合方式扩宽天线的工作带宽，并且不会引起噪声温度的恶化。
请参见图4，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，缝隙14为矩形缝隙。
请参见图1至图2，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，辐射单元1包括第一贴片、第二贴片、第三贴片以及第四贴片，第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片的结构和尺寸均相同，且第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片之间互有间隙，也就是第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片中的任意两个贴片之间都不是相连或者相接的。
第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片呈逆时针方向或顺时针方向排列设置于接地转接板2上。第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片呈逆时针方向设置时，辐射单元1(即天线)为左旋圆极化天线。第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片呈顺时针方向设置时，辐射单元1(即天线)为右旋圆极化天线。
切角结构12具有两个，分别设置于第二贴片和第四贴片上；电流引向结构11具有两个，各电流引向结构11的一端分别与第一贴片和第四贴片馈接。这样就保证了呈对角设置的第二贴片和第四贴片分别设有切角结构12，呈对角设置的第一贴片和第四贴片分别馈接一个电流引向结构11。
对于缝隙天线，辐射单元1中各贴片不能覆盖缝隙耦合电路的缝隙，否则馈电的能量会被地遮挡，导致大部分能量会被束缚在介质衬底中，无法辐射出去。因此，这就要求了辐射单元1中的贴片的数量最好为2个或4个，而且各贴片之间具有间隙。
在本实施例中，通过在独立的结构单元上设计电流引向结构11，实现电场的圆极化旋向。在工程应用中，圆极化天线的轴比特性越好，天线的极化损失就越低。相对于4个独立的贴片天线，2个独立的贴片形成的圆极化天线的轴比较差。因此本发明实施例采用4个独立的贴片。
接地转接板2自身为中心对称的板体结构，并且，最终的辐射单元1和电流引向结构11所形成的最终图案结构以接地转接板2的中心为中心呈中心对称地布置于接地转接板2。以使辐射单元1更均匀的发射信号。
请参见图3，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，第一接地孔13具有4个，每个第一接地孔13分别与第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片一一对应。
请参见图1，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，本发明实施例提供的圆极化封装天线还包括覆设于金属缝隙板3下部的阻抗匹配单元以及覆设于阻抗匹配单元下部同轴馈电单元，同轴馈电单元位于阻抗匹配单元和天线测试结构10之间。
天线测试结构10发出的信号，先经过同轴馈电单元的同轴传输后，再通过阻抗匹配单元的阻抗匹配处理，最后通过缝隙14辐射至辐射单元1。
请参见图1、图5及图6，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，阻抗匹配单元包括接地屏蔽转接板4以及阻抗匹配层5，接地屏蔽转接板4位于金属缝隙板3和阻抗匹配层5之间，屏蔽转接板4上设有用于电连接金属缝隙板3和阻抗匹配层5的第二接地孔15，阻抗匹配层5的中心设有第一缺陷结构16。第二接地孔15用于束缚同轴馈电单元的电磁能量，以保证大部分馈电能量都能够通过缝隙14辐射至辐射单元1。
请参见图1、图6、图7、图9及图10，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，同轴馈电单元包括自上而下依次覆设的同轴线转带状线馈电层6、金属接地屏蔽转接板7、同轴馈电层8以及金属接触层9。
同轴线转带状线馈电层6邻近阻抗匹配层5，金属接触层9邻近天线测试结构10。
金属接地屏蔽转接板7设有第二缺陷结构19，同轴线转带状线馈电层6设有用于电连接第一缺陷结构16和第二缺陷结构19的第三接地孔18；
金属接触层9设有第三缺陷结构22，同轴馈电层8设有用于电连接第二缺陷结构19和第三缺陷结构22的第四接地孔21；
同轴线转带状线馈电层设有带状线17，所述同轴馈电层8设有第一信号线20，所述天线测试结构10设有第二信号线23，带状线17、第一信号线20和第二信号线23电性连接。
在工程应用中，特别是在大规模的阵列天线使用中，天线通常采用垂直互连的方式，通过同轴连接器或者同轴焊接(BGA焊接)方式实现与其他功能器件的电连通。因此，为了保证天线测试结构10与天线之间的输入阻抗匹配，特地设置了金属接地屏蔽转接板7、同轴馈电层8和金属接触层9、，同轴馈电层8是一个完整的微波同轴传输结构，通过金属接地屏蔽转接板7和金属接触层9的界面尺寸变化，实现了天线从带状线17的馈电电路到同轴测试结构的匹配过度，这使得天线能够实现与外部的良好互连。
请参见图7，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，带状线17包括横向段和与横向段垂直相接的竖向段，即带状线呈L型结构。第三接地孔18具有多个，多个第三接地孔18围绕横向段设置，横向段偏离缝隙14投射于同轴线转带状线馈电层6上的位置，竖向段则邻近缝隙14投射于同轴线转带状线馈电层6上的位置。横向段位于第一信号线20投射于同轴线转带状线馈电层6上的区域，而第三接地孔18主要设置在横向段处这块区域，并尽可能远离缝隙14，以免对带状线17对缝隙14的辐射能量造成影响。第二接地孔15用于实现馈电层的能量被束缚在整个基板内部，因此该天线可以用于阵列天线设计中因此该天线可以用于阵列天线设计中，第二接地孔15能够保证不同天线的带状线17馈电电路之间有良好的隔离度。
请参见图1、图4和图7，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，缝隙14位于金属缝隙板3上的中心位置处，带状线17的竖向段位于同轴线转带状线馈电层6上的中心位置处，而横向段和第三接地孔18则偏离同轴线转带状线馈电层6上的中心位置处。
请参见图11，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，第四接地孔21围绕第一信号线20设置。第四接地孔21用于实现带状线17对天线的馈电。
请参见图1至图2，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片分别为从一个椭圆长轴和短轴方向进行等分的四分之一椭圆片结构，各贴片与相邻贴片(非对角设置的贴片)之间均具有相通的间隔。这句话的意思是，第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片能够共同组成一个椭圆，这个椭圆沿着其长轴和短轴方向裁切，就分为了四个等份(面积相等，且外形尺寸相同)，这四个等份就是第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片。
本实施例以发射天线为例，天线的电磁场能量是从带状线17发出，由缝隙14中耦合辐射出去。为了保证圆极化良好的轴比特性和辐射特性，辐射单元1中的贴片形状和数量设置为中心对称的偶数结构较好，如2、4、8等，即每个象限(一共4个象限)。如果天线贴片数量为2个，相对于4个贴片，难以实现宽带的圆极化轴比特性；设置为8个，天线的设计难度较大。因此4个是最优的。
当辐射单元1的形状为三角形时，将三角形切开为4个贴片，无法满足每个独立单元的对称性。当辐射单元1的形状分别为矩形、圆形和椭圆形时，它们的区别在于，矩形天线的辐射效率最高，圆形天线的轴比特性最好，椭圆形兼顾圆形和矩形的优点。同时，与圆形贴片相比，椭圆形贴片天线更容易实现宽带特性，其长轴和短轴可以设置天线工作频段的起始和截止频段。因此，在本实施例中，第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片采用等分的四分之一椭圆片结构。
请参见图2，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，切角结构分别设置在第二贴片和第四贴片上，并且切角结构是关于在第二贴片或第四贴片的对称轴对称设置。
请参见图2，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，切角结构为缺陷结构，该缺陷结构位于第二贴片或第四贴片的边缘，并且由三条直线边和第二贴片或第四贴片的部分弧形边形成。其中，三条直线边中两相邻直线边互相垂直设置，并且三条直线边的边长数值均为c。
请参见图2，作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片组成的这个椭圆的半长轴的长度数值为a，半短轴的长度数值为b。本发明实施例提供的圆极化天线的带宽性能主要由轴比带宽、阻抗带宽决定。a、b和c这三个参数的值直接决定了天线轴比带宽。
具体地，a、b和c的可通过下述公式计算得到：
Figure BDA0002454063450000111
Figure BDA0002454063450000112
其中Q0值可以通过对基板进行等效损耗角正切值tanδeff可通过下列公式测试得出。
Figure BDA0002454063450000113
Figure BDA0002454063450000114
其中，f0、f1和f2分别表示本天线的中心工作频率、起始频率和截止频率，εr代表衬底的介电常数，c代表光速，h代表基板厚度，tanδeff为天线基板的等效损耗角正切值，σc为天线基板的趋肤深度，λ0、λ1和λ2分别为本天线中心工作频率、起始频率和截止频率对应的波长。
通过在四个独立小单元上设计电磁场矢量引向结构，改变天线的本征函数和本征值，实现不同相位时刻的电磁场矢量合成。独立单元上的切角尺寸c可以通过下式计算得出：
Figure BDA0002454063450000115
各贴片上的引向枝节长度可以通过下式计算得出：
Figure BDA0002454063450000116
带状线17与缝隙14的投影差为d，通过优化d的值和带状线17的宽度，可以实现天线阻抗带宽的调节。d的初始值设置为λ0/8。这里需要指出的是，上述公式(1)-(6)可通过微波原理、电磁场原理以及微带天线技术的现有技术得出。
在设计过程中，首先根据轴比带宽需求，根据计算公式，计算出a、b、c的初始尺寸，对于高频信号，需要再次通过电磁三维仿真软件对上述参数值进行微调。直到满足轴比带宽的要求为止。
然后，根据天线基板的介电常数和厚度，确定金属接地屏蔽转接板7中的同轴电路模型和同轴线转带状线馈电层6中带状线17的初始尺寸。通过调整优化d的值和带状线17的宽度，实现天线阻抗带宽的调节。从而实现宽带圆极化的设计。
作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，天线测试结构10为导电材料。具体地，天线测试结构10可以是金、银、铜等导电材质。可选地，天线结构为微波同轴连接器、如毛纽扣微波同轴连接器等。
作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，接地转接板2、金属缝隙板3、接地屏蔽转接板4、阻抗匹配层5、同轴线转带状线馈电层6、金属接地屏蔽转接板7、同轴馈电层8、金属接触层和天线测试结构10等基板可采用LTCC(低温共烧陶瓷)、HTCC(陶瓷发热片)或者多层印制板的方式实现。以LTCC为例，其多层陶瓷基板的制造工艺师通过成膜工艺制造出生瓷片、然后制造通孔、金属化、叠片、烧结形成多层共烧基板。
作为本发明提供的圆极化封装天线的一种具体实施方式，第一接地孔13、第二接地孔15、第三接地孔18或者第四接地孔21可以分别为金属化孔。
请参见图12和图13，本发明实施例提供的圆极化封装天线在应用仿真中具有较宽的带宽和较好的圆极化性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆极化封装天线，其特征在于，包括自上而下依次覆设的辐射单元、接地转接板、金属缝隙板以及天线测试结构；其中，
所述辐射单元，设有切角结构；
所述接地转接板，其上表面还印制有电流引向结构，所述电流引向结构的一端与所述辐射单元连接；所述接地转接板还设有用于电连接所述辐射单元和所述金属缝隙板的第一接地孔；
所述金属缝隙板，设有缝隙；
所述天线测试结构，用于与接收/发射器件连接，并用于将信号通过所述缝隙辐射至所述辐射单元。
2.如权利要求1所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述辐射单元包括第一贴片、第二贴片、第三贴片以及第四贴片，所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片的结构和尺寸相同；所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片呈逆时针方向或顺时针方向设置于所述接地转接板上，且所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片之间互有间隙；
所述切角结构具有两个，各所述切角结构分别设置于所述第二贴片和所述第四贴片上；
所述电流引向结构具有两个，各所述电流引向结构的一端分别与所述第一贴片和所述第四贴片馈接；
所述辐射单元和所述电流引向结构以所述接地转接板的中心为中心呈中心对称结构。
3.如权利要求2所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述第一贴片、所述第二贴片、所述第三贴片和所述第四贴片分别为从椭圆长轴和短轴方向进行等分的四分之一椭圆片结构。
4.如权利要求1所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述缝隙为矩形缝隙。
5.如权利要求1-4任一项所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述圆极化封装天线还包括覆设于所述金属缝隙板下部的阻抗匹配单元以及覆设于所述阻抗匹配单元下部的同轴馈电单元，所述同轴馈电单元位于所述阻抗匹配单元和所述天线测试结构之间；
所述天线测试结构发出的信号，先经过所述同轴馈电单元的同轴传输后，再通过所述阻抗匹配单元的阻抗匹配处理，最后通过所述缝隙辐射至所述辐射单元。
6.如权利要求5所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述阻抗匹配单元包括接地屏蔽转接板以及阻抗匹配层，所述接地屏蔽转接板位于所述金属缝隙板和所述阻抗匹配层之间，所述屏蔽转接板设有用于电连接所述金属缝隙板和所述阻抗匹配层的第二接地孔，所述阻抗匹配层设有第一缺陷结构。
7.如权利要求6所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述同轴馈电单元包括自上而下依次覆设的同轴线转带状线馈电层、金属接地屏蔽转接板、同轴馈电层以及金属接触层；
所述同轴线转带状线馈电层邻近所述阻抗匹配层，所述金属接触层邻近所述天线测试结构；
所述金属接地屏蔽转接板设有第二缺陷结构，所述同轴线转带状线馈电层设有用于电连接所述第一缺陷结构和所述第二缺陷结构的第三接地孔；
所述金属接触层设有第三缺陷结构，所述同轴馈电层设有用于电连接所述第二缺陷结构和所述第三缺陷结构的第四接地孔；
所述同轴线转带状线馈电层设有带状线，所述同轴馈电层设有第一信号线，所述天线测试结构设有第二信号线，所述带状线、所述第一信号线和所述第二信号线电性连接。
8.如权利要求7所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述带状线包括横向段和与所述横向段垂直相接的竖向段，所述带状线呈L型结构，所述第三接地孔具有多个，多个所述第三接地孔围绕所述横向段设置，所述横向段偏离所述缝隙投射于所述同轴线转带状线馈电层上的位置，所述竖向段邻近所述缝隙投射于所述同轴线转带状线馈电层上的位置。
9.如权利要求7所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述第四接地孔具有多个，多个所述第四接地孔围绕所述第一信号线设置。
10.如权利要求1-4任一项所述的圆极化封装天线，其特征在于，所述天线测试结构为导电材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112394233A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 稜研科技股份有限公司 天线封装验证板
CN113410181A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 广东工业大学 一种半导体封装结构
CN114024134A (zh) * 2021-10-26 2022-02-08 安徽蓝讯无线通信有限公司 一种用于通讯天线的ltcc封装结构
CN115332776A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 武汉新朗光电科技有限公司 一种用于穿墙雷达的低剖面紧凑型天线及其制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112394233A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 稜研科技股份有限公司 天线封装验证板
CN113410181A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 广东工业大学 一种半导体封装结构
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