一种贴片天线单元及天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到通信技术领域，尤其涉及到一种贴片天线单元及天线。
【背景技术】
[0002]目前在无线个人通讯系统中(WPAN:wireless personal area network)60GHz频带的应用已引起大家的兴趣，主要是因为大家需要7GHz以上的较大的带宽。这较大的带宽和在毫米波的需求确实的在微波终端应用的设计上面临着很多的挑战，一般60GHz的无线前端产品通常是以昂贵的砷化镓微波集成电路来完成。要达到低价钱的目标，有些是用硅锗基成电路来完成，这些前端(front end)产品一般会将天线和管芯作在一起，也有的将天线用多个模块包含于封装体内(system in Chip, system on chip)。在这60GHz的应用，天线成了一个很重要的角色，最新的技术是可以将天线设计在传统介质层基板上，运用多管芯模块(MCM)封装技术，将天线与管芯同时封装于一个封装体内，这样就能将成本、尺寸缩小，又能达到通讯管芯特性规格提高产品竞争力。
[0003]在现有技术中，在封装体内实现60GHz天线器件的方式主要有:1.)通过多层介质层基板，天线数组在第一层，馈线放于第二层，接地平面放置于第二或三层，实现无源天线器件的集成；2.)将天线设计在集成电路上，基底放置于下面，通过封装技术直接将无源器件粘在管芯上。
[0004]在现有技术中，在封装体内基板上实现60GHz天线器件，这天线是使用馈线转狭槽，为了要匹配到槽线天线，该天线用了90°槽线的转折作实现，槽线馈线和馈线的输入线是在同一直在线的，这形成了一个较小面积但可增加带宽的设计。他被设计在叉形物的金属载体里。不但有较好的强度，也容易和金属反射器(metallie reflector)作整合设计，这天线通常是用多层的LTCC(低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)基板作制作的。
[0005]但采用上述结构的天线时，在很多实现天线封装的过程中，天线若用缝隙馈电，天线增益将受制作工艺影响巨大，另外天线频宽也不易控制。这种集成方式在一些大量量产中是无法实现的。
[0006]现有技术的另一种方式是用多层支撑层及贴片天线数组放在基板最上层，使用第一层与第二层介质层间的馈线作为天线馈入用，接地平面置于第二层与第三层介质层间。
[0007]在此现有技术中，由于馈电方式由第二层馈入，以回损-1OdB来看，带宽只有约
4.6GHz，在65GHz天线回损更只有_7dB，由于天线增益较低所以才使用16个贴片天线来增加增益，这不仅让面积变得很大，天线特性也不佳。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种贴片天线单元及天线，用以提高天线的效率。
[0009]本发明实施例提供了一种贴片天线单元，该贴片天线单元包括第一支撑层，与所述第一支撑层层叠设置的基板，设置在所述基板背离所述第一支撑层一面的第二支撑层，设置在所述第二支撑层背离所述基板一面的集成电路，其中，
[0010]所述第一支撑层上背离所述基板的一面贴附有第一辐射贴片；
[0011 ]所述基板上背离所述第二支撑层的一面贴附有第二辐射贴片，且所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片中心对称；
[0012]所述第二支撑层朝向所述基板的一面设置有第一接地层，所述第一接地层上设置有耦合缝隙，所述第二支撑层背离所述基板的一面设置有通过所述耦合缝隙与所述第一辐射贴片和第二辐射贴片耦合连接的馈线；
[0013]所述集成电路分别与所述第一接地层及馈线电连接。
[0014]在上述具体技术方案中，通过使用4层基板进行制作，第一层铜片与第二层铜片均放置天线贴片单元，第三层作接地面并从中开了耦合缝隙，作为第四层结合集成电路及焊盘和馈线馈入用，利用第三层的耦合缝隙，可将57-66GHZ全频段的高频信号很有效的馈入到上两层的天线作辐射，具体的，馈线两端形成电磁场，其中的电场分量通过耦合缝隙，在两层辐射贴片感应出分布电流，分布电流形成电磁波辐射出去;并且减少了寄生影响，同时层叠结构增加了天线有效面积，实现的低的寄生参数以及高的有效面积为天线带来了高带宽高增益的性能效果。且在制作时，无需额外的制程，只需使原始的印刷电路基板的制程程序。
[0015]考虑实际加工的情况，具体的，实际基板加工的时候需要考虑每一层的覆铜率，覆铜率较高时，拥有更佳的加工可靠性与一致性。因此，在一种可能的设计中，还包括设置在所述第一支撑层且与所述第一辐射贴片同层设置的第二接地层，所述第二接地层与所述第一辐射贴片之间具有第一间隙；且所述第二接地层与所述第一接地层电连接。即在第一支撑层上覆铜，第一辐射贴片通过刻蚀等常见的加工工艺在覆铜上形成。
[0016]更进一步的，还包括设置在所述基板上且与所述第二辐射贴片同层设置的第三接地层，所述第三接地层与所述第二辐射贴片之间具有第二间隙，且所述第三接地层与所述第一接地层导电连接。在不同基板上设置的接地层以增加基板上的覆铜率，且在采用上述结构还会起到以下的作用:1、实际芯片集成时可以起到改善EMC性能的作用；2、加强天线正向辐射特性，仿真证明带上接地层包围后仿真增益比没有地铜片包围的情况提升0.5dB。
[0017]在具体设置时，所述第一间隙和所述第二间隙的宽度均大于等于所述贴片天线单元最大工作频率波长的十分之一波长。
[0018]第一接地层与集成电路导电连接具体是通过第四接地层连连接的，具体为:还包括设置在所述第二支撑层上且与所述馈线同层设置的第四接地层，所述第四接地层与所述馈线之间具有第三间隙，且所述第一接地层通过所述第四接地层与所述集成电路导电连接。通过设置的第四接地层即增加了覆铜面积，又方便了与集成电路的连接。
[0019]在具体制作过程中，所述集成电路分别通过锡球与所述第四接地层和馈线连接。具有良好的连接效果。
[0020]作为一个较佳的实施例，第一支撑层、第二支撑层及基板的覆铜率介于50?90%。[0021 ]其中的第一福射贴片与第二福射贴片之间米用中心对称的方式排列，且第一福射贴片与第二辐射贴片的面积比例介于0.9:1?1.2:1之间。
[0022]在一个可能的设计中，所述耦合缝隙的长度L的取值介于所述贴片天线单元最大功率频率对应的电波长的三分之一波长?五分之一波长，所述親合缝隙的最大宽度为L的0.75?I倍，所述耦合缝隙最小宽度为L的0.2?0.3倍。
[0023]在一个具体的结构中，所述耦合缝隙包括两个平行的第一缝隙以及设置在所述两个第一缝隙之间并将所述两个第一缝隙连通的第二缝隙，且所述第一缝隙的长度方向垂直于所述第二缝隙的长度方向，所述馈线为矩形的铜片，所述馈线的长度方向垂直于所述第二缝隙的长度方向，且所述馈线在所述耦合缝隙所在平面上的垂直投影与所述第二缝隙交叉。
[0024]在具体选材时，所述第一支撑层、第二支撑层、基板及集成电路晶体管板均为树脂基板。
[0025]第二方面，本发明实施例还提供了一种天线，该天线包括馈源，与所述馈源连通的树状分支，且每个分支的节点设置有功分器，位于树状分支的端部分支连接有上述任一项所述的贴片天线单元。
[0026]在上述具体技术方案中，通过使用4层基板进行制作，第一层铜片与第二层铜片均放置天线贴片单元，第三层作接地面并从中开了耦合缝隙，作为第四层结合集成电路及焊盘和馈线馈入用，利用第三层的耦合缝隙，可将57-66GHZ全频段的高频信号很有效的馈入到上两层的天线作辐射，具体的，馈线两端形成电磁场，其中的电场分量通过耦合缝隙，在两层辐射贴片感应出分布电流，分布电流形成电磁波辐射出去;并且减少了寄生影响，同时层叠结构增加了天线有效面积，实现的低的寄生参数以及高的有效面积为天线带来了高带宽高增益的性能效果。且在制作时，无需额外的制程，只需使原始的印刷电路基板的制程程序。
【附图说明】
[0027]图1为本发明实施例