一种特殊馈电形式的ltcc叠层宽频微带阵列天线的制作方法

文档序号:9868771
一种特殊馈电形式的ltcc叠层宽频微带阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线技术领域,具体涉及一种特殊馈电形式的LTCC叠层宽频微带阵列天线。
【背景技术】
[0002]随着现代信息技术和新军事革命的蓬勃发展,未来战争将向着陆、海、空、天、电五维一体发展。雷达作为电磁波探测设备,在未来战场上发挥的作用必将越来越重要。阵列天线作为雷达系统发射和接收电磁波的部件,其性能的好坏,直接影响着雷达探测结果的准确性,所以对于雷达系统,阵列天线的设计显得尤为重要。阵列天线有着多种多样的形式,而微带天线相较于其他微波天线有着明显的优势:体积小、重量轻,低剖面、易与载体共形,最大辐射方向与极化形式易于控制,易与有源/无源器件集成等。以微带单元组成的阵列天线,体积小、集成度高,并且可以实现提高增益、增强方向性、提高辐射效率、降低副瓣、形成赋形波束和多波束等特性。随着相关理论与技术的逐渐发展完善,微带阵列天线广泛应用在了雷达系统、通信、遥感等领域。
[0003]LTCC(低温共烧陶瓷)技术是一种先进的无源集成及混合电路封装技术。LTCC技术有着众多优点,对于提高雷达天线系统集成度可发挥巨大作用,LTCC技术多层化过程中采用了流延和通孔技术,使得加工方便,并且可提供比常规基板材料更好的层厚控制,通过LTCC技术制备的阵列天线层与层之间结合更加紧密,解决了因为空气层的存在使得天线本身的机械强度减小的问题,因而有望为开发新型的低剖面、宽频化的微带贴片天线创造条件。LTCC工艺的叠层优势改变了传统微带天线的设计模式,针对微带天线小型化、宽频化一直以来都是国内外研究的热点,将LTCC技术与微带天线将结合有益于提高天线性能,因此,LTCC技术与微带天线结合已成为新的研究热点。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于克服现有微带贴片天线在兼顾高增益、宽频带以及小型化方面的不足,提供一种特殊馈电形式的LTCC叠层宽频微带阵列天线,该天线能够更好地兼顾微带贴片天线高增益、宽频带以及小型化的性能要求,而且结构较简单。
[0005]本发明技术方案如下:
[0006]—种特殊馈电形式的LTCC叠层宽频微带阵列天线,包括:上层辐射金属贴片天线阵列(I)、下层辐射金属贴片天线阵列(2)、上层介质基板(3)、下层介质基板(4)、焊接孔
(5)、馈电网络(6)及接地金属层(7),所述接地金属层(7)位于下层介质基板(4)的下表面,下层辐射金属贴片天线阵列(2)与馈电网络(6)均位于下层介质基板(4)的上表面,下层辐射金属贴片天线阵列(2)通过馈电网络(6)馈电,上层辐射金属贴片天线阵列(I)位于上层介质基板(3)的上表面;介质基板(3)侧边对应于馈电网络(6)开设焊接孔(5),用于侧馈;所述上层辐射金属贴片天线阵列(I)、下层辐射金属贴片天线阵列(2)与接地金属层(7)相互平行,三者的对应边相互平行;其特征在于,所述上层辐射金属贴片天线阵列(I)、下层金属贴片天线阵列(2)分别由上层单元金属贴片、下层单元金属贴片按交错三角形排列构成,所述上层单元金属贴片为四角均带切角(8)的矩形,所述切角(8)为等腰三角形,腰长为0.2?Imm;所述下层单元金属贴片一角通过倾斜微带线(I I)与馈电网络(6)连接,所述倾斜微带线(11)倾斜角度为45度,长度为1.7?2.5mm。
[0007]进一步的,所述上层介质基板(3)、下层介质基板(4)及接地金属层(7)均为矩形。所述上层单元金属贴片与下层单元金属贴片对应设置,单元金属贴片中心重合。
[0008]所述馈电网络(6)的微带线直角转弯处采用切角(9),微带线T型分支采用削角
(1)0
[0009]所述下层介质基板(4)和上层介质基板(3)采用LTCC陶瓷材料,其相对介电常数为2 ?100
[0010]所述下层介质基板(4)和上层介质基板(3)采用LTCC流延陶瓷膜片叠片而成,所述馈电网络(6)、接地金属层(7)、上层辐射金属贴片天线阵列(I)和下层辐射金属贴片天线阵列(2)采用银浆印刷于相应介质基板表面,整个特殊馈电形式的LTCC叠层宽频微带阵列天线经流延、印刷、叠片、打孔、填银、等静压和烧结工艺后形成。
[0011]需要说明的是:
[0012]本发明中,馈电网络的微带线的线宽应根据基板的介电常数大小和厚度进行优化调节,以确保微带线特征阻抗与单元金属贴片阻抗相匹配。馈电网络中应保证每个下层单元金属贴片获得等幅同相馈电。从工作原理上讲,本发明天线结构采用交错三角形阵列代替常规矩形阵列,在同等单元数量的情况下,有效的缩小天线的尺寸;另外,传统馈电形式馈电位置位于单元金属贴片中间位置,但由对称性原理,本发明采用特殊形式馈电的LTCC叠层宽频微带阵列天线,其单元金属贴片尺寸为传统金属贴片尺寸的一半,并根据基板的介电常数大小和厚度进行适当优化调节;同时下层单元金属贴片的馈电位置位于金属贴片一端,并由倾斜角度为45度的倾斜微带线馈电,此种馈电方式,在保证微带天线原有的简单结构的基础上增加了一个馈电位置,使得谐振频率增加,一定程度上扩大了天线带宽。
[0013]综上,本发明的有益效果在于:
[0014]I)本发明天线结构采用交错三角形阵列代替常规矩形阵列,有效的节省了辐射元的数目并缩小天线的尺寸;2)根据对称性原理,将馈电位置改在微带贴片单元的一端,在保证天线性能的情况下,减小了微带贴片尺寸;3)改用倾斜微带线为金属贴片馈电,变相增加了馈电点数,保证结构简单的同时,增加了谐振点数,扩展了微带天线带宽。此外,该天线充分利用了 LTCC先进的叠层和层厚控制技术,保证了不同叠层之间的紧密无间隙结合,形成致密的一体化结构,提高了天线的稳定性和可靠性。本发明相对于常规基于有机介质或陶瓷基板的微带贴片天线和传统馈电位置的LTCC微带阵列天线,可获得更宽的天线带宽且更加小型化。
【附图说明】
[0015]图1是本发明特殊馈电形式的LTCC叠层宽频微带阵列天线的结构展开示意图。
[0016]图2是本发明特殊馈电形式的LT
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