一种基于ＬＴＣＣ陶瓷介质的芯片天线制造技术

一种基于ＬＴＣＣ陶瓷介质的芯片天线，属于天线技术领域。该天线由三层金属图形层和两层ＬＴＣＣ陶瓷介质层构成，金属接地板位于第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层下表面，金属微带馈线位于第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层和第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层之间，金属辐射贴片位于第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层上表面。金属辐射贴片中间开有两个“Ｌ”形槽；金属微带馈线末端伸入金属辐射贴片的两个“Ｌ”形槽的正下方，并与一个双“π”型馈电结构相连；两个短路销钉位于金属射贴片的两个“Ｌ”形槽的垂直段末端，并穿过第一、二ＬＴＣＣ陶瓷介质层将金属接地板和金属辐射贴片连在一起。本实用新型专利技术具有较宽的工作带宽、超低剖面和极小的外形，同时具有良好的稳定性，能够更好地和特定功能有源电路进行集成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于天线
，涉及一种基于LTCC陶瓷介质的芯片天线。
技术介绍
当前，无线通信系统的迅猛发展对天线的要求越来越高。传统的鞭状天线，螺旋天 线已逐步被内置的小型天线取代。介质芯片天线不仅具有尺寸小，重量轻，较好的全向性， 电气特性稳定等优点，而且具备低成本，大批量生产的经济上的优势，因此符合无线通讯产 品向轻、薄、短小方向发展的趋势。同时，LTCC多层封装技术为介质芯片天线的发展提供了 强大的动力。天线设计的另一个重要的趋势是集成天线的射频前端电路。近年来，基于CMOS工 艺的应用于无线局域网的单片射频收发器已经出现了。单片射频收发器有尺寸小系统可靠 性高等优点，因此代表了无线通信射频系统的发展趋势。作为其中的一个重要部件，天线直 接影响了射频收发器的整体性能。遗憾的是，目前由于种种原因，天线还是无法集成到射频 收发器的芯片中。为了给射频芯片提供合适的天线，研究人员设计了各种各样的芯片天线解决方 案，如专利技术专利“一种异面弯折双频LTCC天线”，设计了一种涉及蓝牙和WLAN频带的芯片天 线。但是，为了屏蔽有源电路对天线性能的影响，天线一般需要安装在金属地板之上，而上 述专利技术专利中不带完整地板的天线在使用范围上势必会有一定的限制。另一方面，金属板 反过来也会严重影响天线性能，如减少工作带宽。因此，带地板的芯片天线设计是一项重要 的工作和严峻的挑战。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，以LTCC技术为基础，提 供一种用于WLAN 5. 8GHz的LTCC陶瓷介质芯片天线，该天线具有超低剖面和极小的外形， 且具有较宽的工作带宽和稳定性。本技术的目的通过下述技术方案实现一种基于LTCC陶瓷介质的芯片天线，如图1至图3所示，包括金属接地板1、金属 微带馈线3、金属辐射贴片4、第一 LTCC陶瓷介质层2、第二 LTCC陶瓷介质层6以及两个短 路销钉5。金属接地板1位于第一 LTCC陶瓷介质层2整个下表面，金属微带馈线3位于第 一 LTCC陶瓷介质层2和第二 LTCC陶瓷介质层6之间，金属辐射贴片4位于第二 LTCC陶瓷 介质层6上表面。金属辐射贴片4的形状为矩形，中间关于金属辐射贴片4水平中心线对 称地开有两个“L”形槽，两个“L”形槽的水平段相互平行，而垂直段指向远离金属辐射贴片 4水平中心线的方向。金属微带馈线3的首端位于第一 LTCC陶瓷介质层2窄边中间位置， 其末端伸入金属辐射贴片4的两个“L”形槽的正下方；其末端与一个双“ π ”型馈电结构相 连。所述双“ η ”型馈电结构由四条平行于金属微带馈线3的微带枝节组成，所述四条平行于金属微带馈线3的微带枝节与一段公用垂直微带线相连，其中两条平行于金属微带馈线 3的较长微带枝节和公用垂直微带线组成一个指向金属微带馈线3首端的大“ π ”结构，另 外两条平行于金属微带馈线3的较短微带枝节和公用垂直微带线组成一个指向远离金属 微带馈线3首端的小“ π，，结构。所述两个短路销钉5位于金属射贴片4的两个“L”形槽 的垂直段末端，并穿过第一 LTCC陶瓷介质层2和第二 LTCC陶瓷介质层6，将金属接地板1 和金属辐射贴片4连在一起。本技术相较于现有技术，由于采用双“ π ”型微带馈电结构，展宽了天线工作 带宽；并且加入短路销钉，突破了传统PCB天线的尺寸，具有超低剖面和极小的外形；将天 线的金属导体依照设计印在每一层LTCC陶瓷介质层上，达到了隐藏天线设计布局的目的， 同时提高了介质芯片天线的稳定性。另外，采用LTCC封装工艺，使之更好地和特定功能有 源电路进行系统封装设计，形成模块化，从而使其用于便携式设备成为可能。附图说明 图1是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线的截面剖视图。图2是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线中金属微带馈线3结构 示意图。图3是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线中金属辐射贴片4结构 示意图。图4是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线的反射系数仿真曲线图。图5是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线的在5. 73GHz的H面方 向图。图6是本技术提供的基于LTCC陶瓷介质的芯片天线的在5. 73GHz的E面方 向图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细描述。如图1至图3所示，本技术提供的一种基于LTCC陶瓷介质的芯片天线包括金 属接地板1、金属微带馈线3、金属辐射贴片4、第一 LTCC陶瓷介质层2、第二 LTCC陶瓷介质 层6以及两个短路销钉5。金属接地板1位于第一 LTCC陶瓷介质层2整个下表面，金属微 带馈线3位于第一 LTCC陶瓷介质层2和第二 LTCC陶瓷介质层6之间，金属辐射贴片4位 于第二 LTCC陶瓷介质层6上表面。金属辐射贴片4的形状为矩形，中间关于金属辐射贴片 4水平中心线对称地开有两个“L”形槽，两个“L”形槽的水平段相互平行，而垂直段指向远 离金属辐射贴片4水平中心线的方向。金属微带馈线3的首端位于第一 LTCC陶瓷介质层2 窄边中间位置，其末端伸入金属辐射贴片4的两个“L”形槽的正下方；其末端与一个双“ π，， 型馈电结构相连。所述双“ η ”型馈电结构由四条平行于金属微带馈线3的微带枝节组成， 所述四条平行于金属微带馈线3的微带枝节与一段公用垂直微带线相连，其中两条平行于 金属微带馈线3的较长微带枝节和公用垂直微带线组成一个指向金属微带馈线3首端的大 “ ”结构，另外两条平行于金属微带馈线3的较短微带枝节和公用垂直微带线组成一个指 向远离金属微带馈线3首端的小“ π，，结构。所述两个短路销钉5位于金属射贴片4的两个“L”形槽的垂直段末端，并穿过第一 LTCC陶瓷介质层2和第二 LTCC陶瓷介质层6，将金 属接地板1和金属辐射贴片4连在一起。借助目前已成熟的LTCC电路加工工艺技术，制作此天线。其中金属接地板1长 14. 9mm,宽8mm ；第一 LTCC陶瓷介质层2长14. 9mm、宽8mm、厚0. 8mm ；第二 LTCC陶瓷介质 层6长7. 8mm、宽8mm、厚Imm ；两层LTCC陶瓷介质层相对介电常数是5. 9，损耗角正切值是 0. 002 ；金属微带馈线3特征阻抗为50欧姆，长10. 1mm、宽1. Imm ；与微带馈线3末端相连 的双“ η ”型馈电结构中，四条平行于金属微带馈线3的微带枝节的特征阻抗为50欧姆，公 用垂直微带线特征阻抗为100欧姆，两条较长微带枝节长1. 8mm、宽1. 1mm，两条较短的微带 枝节长0. 9mm、宽1. Imm,公用垂直微带线长5. 0mm、宽0. 2mm ；金属辐射贴片4长7. 8mm、宽 8. Omm ；“L”形槽水平段长3. 8mm、宽0. 4mm,垂直段长1. 3mm、宽0. 4mm ；两个短路销钉半径为 0. 3mm。确定上述尺寸和其他参数值后，采用三维电磁仿真软件HFSS对该天线进行仿真， 得到的反射系数Sll如图4所示，可见从5. 4GHZ-6. 06GHz范围内，该天线电压驻波比VSWR < 3，即Sll < _6dB，带宽达到660MHz，相对带宽是11.5%。天线的总高度是1. 86mm，实 现了超低剖面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＬＴＣＣ陶瓷介质的芯片天线，包括金属接地板（１）、金属微带馈线（３）、金属辐射贴片（４）、第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层（２）、第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层（６）以及两个短路销钉（５）；金属接地板（１）位于第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层（２）整个下表面，金属微带馈线（３）位于第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层（２）和第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层（６）之间，金属辐射贴片（４）位于第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层（６）上表面；金属辐射贴片（４）的形状为矩形，中间关于金属辐射贴片（４）水平中心线对称地开有两个“Ｌ”形槽，两个“Ｌ”形槽的水平段相互平行，而垂直段指向远离金属辐射贴片（４）水平中心线的方向；金属微带馈线（３）的首端位于第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层（２）窄边中间位置，其末端伸入金属辐射贴片（４）的两个“Ｌ”形槽的正下方；其末端与一个双“π”型馈电结构相连；所述双“π”型馈电结构由四条平行于金属微带馈线（３）的微带枝节组成，所述四条平行于金属微带馈线（３）的微带枝节与一段公用垂直微带线相连，其中两条平行于金属微带馈线（３）的较长微带枝节和公用垂直微带线组成一个指向金属微带馈线（３）首端的大“π”结构，另外两条平行于金属微带馈线（３）的较短微带枝节和公用垂直微带线组成一个指向远离金属微带馈线（３）首端的小“π”结构；所述两个短路销钉（５）位于金属射贴片（４）的两个“Ｌ”形槽的垂直段末端，并穿过第一ＬＴＣＣ陶瓷介质层（２）和第二ＬＴＣＣ陶瓷介质层（６），将金属接地板（１）和金属辐射贴片（４）连在一起。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖绍球，金大鹏，王秉中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90