一种贴片天线单元及天线的制作方法_2

文档序号:9789666阅读:来源:国知局
提供的贴片天线单元的立体图;
[0028]图2为本发明实施例提供的贴片天线单元的主视图;
[0029]图3a?3e为本发明实施例提供的贴片天线单元的右视图;
[0030]图4为本发明实施例提供的贴片天线单元的另一结构示意图;
[0031]图5为本发明实施例提供的贴片天线单元的仿真结果;
[0032]图6为本发明实施例提供的贴片天线单元的三位增益图;
[0033]图7为本发明实施例提供的天线的结构示意图;
[0034]图8为本发明实施例提供的天线的仿真结果;
[0035]图9为本发明实施例提供的天线的三位增益图;
[0036]图10为本发明实施例提供的另一天线的结构示意图;
[0037]图11为本发明实施例提供的天线的仿真结果;
[0038]图12为本发明实施例提供的天线的三位增益图。
【具体实施方式】
[0039]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0040]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,
[0041]第一支撑层上背离基板的一面贴附有第一辐射贴片;
[0042]基板上背离第二支撑层的一面贴附有第二辐射贴片,且第一辐射贴片与第二辐射贴片中心对称;
[0043]第二支撑层朝向基板的一面设置有第一接地层,第一接地层上设置有耦合缝隙,第二支撑层背离基板的一面设置有通过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;
[0044]集成电路分别与第一接地层及馈线连接。
[0045]在上述具体实施例中,通过使用四层基板(第一支撑层、基板、第二支撑层、集成电路)进行制作,在第一支撑层和基板上分别设置的第一层铜片与第二层铜片均为天线辐射单元,第三层铜片(设置在第二支撑层上的铜片)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,第一辐射贴片和第二辐射贴片与馈线之间耦合连接,具体的,该耦合为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,在具体耦合连接时,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。
[0046]为了方便理解本发明实施例提供的贴片天线单元的理解,下面结合具体的实施例对其进行详细的说明。
[0047]一并参考图1及图2,其中图1示出了本发明实施例提供的贴片天线单元的结构示意图,图2示出了本发明实施例提供的贴片天线单元的分解示意图。
[0048]本发明实施例提供天线结构由四层组成,分别为第一支撑层1、基板2、第二支撑层3及集成电路4。其中,第一支撑层1、基板2、第二支撑层3以及基层晶体管板的基板2均为树脂材料以及比较薄的封装基板(比如总厚度小于650um)中实现57-66GHZ全频段天线特性。
[0049]其中,第一辐射贴片11及第二辐射贴片21分别设置在第一支撑层I及基板2上背离第二支撑层3的一面,且第一辐射贴片11及第二辐射贴片21采用中心对称的方式设置,具体的,如图1所示,上下两层辐射单元呈中心对称,且在具体设置时,第一辐射贴片11和第二辐射贴片21可以采用不同的面积,其中,第一辐射贴片11与第二辐射贴片21的面积比例介于
0.9:1?1.2:1之间,具体的如:0.9:1、0.95:1、1:1、1:1.1、1:1.2等任意介于1:1?1.2:1之间的比例。从而使得第一辐射贴片11和第二辐射贴片21可以在制作时出现细微的差别,降低制作时的工艺难度。采用两层辐射贴片层叠增加了天线有效面积,为天线带来了高带宽高增益的性能效果。
[0050]其中的第二支撑层3作为接地,具体的,第二支撑层3朝向基板2的一面设置有第一接地面,且第一接地面上设置有耦合缝隙32,第二支撑层3背离基板2的一面设置有通过耦合缝隙32与所述第一辐射贴片11和第二辐射贴片21耦合连接的馈线33;在具体使用时,利用第三层的耦合缝隙32,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,并且减少了寄生影响,为天线带来了高带宽高增益的性能效果。
[0051 ] 如图3a?图3e,图3a?图3e示出了不同耦合缝隙32的形状。如图3a所示,图3a示出的耦合缝隙32为矩形,其长度为L,宽度为W,且在设置时,耦合缝隙32的长度L的取值介于贴片天线单兀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,较佳的,长度L为贴片天线单元最大功率频率对应的电波长的四分之一波长。如图3b所示,图3b示出的耦合缝隙32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,且其长度为L,最大宽度为Wl,最小宽度为W2。具体的,耦合缝隙32的长度L的取值介于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,耦合缝隙32的最大宽度为L的0.75?I倍,如::0.75倍、0.8倍、0.9倍、I倍等,耦合缝隙32最小宽度为L的0.2?0.3倍,如0.2倍、0.25倍、0.3倍。在耦合缝隙32与馈线33具体对应时,如图3e所示,耦合缝隙32包括两个平行的第一缝隙以及设置在两个第一缝隙之间并将两个第一缝隙连通的第二缝隙,且第一缝隙的长度方向垂直于第二缝隙的长度方向,馈线33为矩形的铜片,馈线的长度方向垂直于第二缝隙的长度方向,且馈线在耦合缝隙所在平面上的垂直投影与第二缝隙交叉。馈线33通过耦合缝隙32将信号馈入到第一辐射贴片和第二辐射贴片。
[0052]在具体设置时,如图1所示,第一接地层31与集成电路4导电连接具体是通过第四接地层34连连接的,具体为:第二支撑层背离基板2的一面设置有第四接地层34,且第四接地层34与馈线33同层设置,且两者之间具有第三间隙,且第一接地层31通过第二接地层22与集成电路4导电连接。通过设置的第四接地层34即增加了覆铜面积,又方便了与集成电路4的连接。通过设置的第四接地层34实现了接地与集成电路4的连接,且在具体连接时,集成电路4中的接地电路通过锡球与第四接地层34焊接连接。集成电路4中的馈线33路通过锡球与馈线33连接,保证了接地以及馈线33与集成电路4上的电路的连接的牢固程度以及导电的稳定性。
[0053]如图4所示,图4示出了本发明实施例提供的另一贴片天线单元的结构示意图。
[0054]在图4所示的结构中,第一辐射贴片11、第二辐射贴片21、接地连接,缝隙馈电以及集成电路4的结构以及连接方式与图1中所示的贴片天线单元相同在此不再详细赘述。
[0055]考虑实际加工的情况,具体的,实际基板2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,第一支撑层I背离基板2的一面设置有第二接地层12,且第二接地层12与第一辐射贴片11同层设置,第二接地层12与第一辐射贴片之间具有第一间隙13,第二接地层12与第一接地层31导电连接,。即在第一支撑层I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。
[0056]更进一步的,基板2背离第二支撑层3的一面设置有第二接地层22,第二接地层22与第一接地层31导电连接,第二接地层22与第二辐射贴片21同层设置,且两者
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