一种新型LTCC叉指天线的制作方法

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种结构简单、带宽范围大的LTCC叉指天线。

背景技术：

当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长，天线在这些产品电路中就扮演着重要的角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展。新的通信系统要求发展一种能在特定的频带内提取和检出信号的新技术，而这种新技术的发展进一步加速了天线技术的研究和发展。

LTCC技术是于1982年休斯公司开发的新型材料技术,是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形,并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、祸合器等)埋入多层陶瓷墓板中,然后叠压在一起,内外电极可分别使用银、铜、金等金属,在900℃下烧结,制成三维空间互不干扰的高密度电路,也可制成内置无源元件的三维电路基板,在其表面可以贴装Ic和有源器件,制成无源/有源集成的功能模块,可进一步将电路小型化与高密度化,特别适合用于高频通讯用组件。

LTCC天线可以用于WLAN、蓝牙、卫星电视和PHS，具有低插入损耗，高衰减和小体积SMD片式设计，减少复杂调教工作，简化电路等优点，但已有的LTCC天线存在通带频率范围小，结构复杂，产品合格率低等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是解决天线通带频率范围小，结构复杂，产品合格率低等问题。

具体的，本发明提供了一种LTCC叉指天线，包括由三层陶瓷基片组成的陶瓷体；印刷在所述陶瓷体第二层陶瓷基片上的信号输入端；印刷在所述陶瓷体第三层陶瓷基片上的第一耦合组线和第二耦合组线；印刷在所述陶瓷体表面的左连接端和右连接端，所述左连接端与所述第一耦合组线相连接，所述右连接端与所述第二耦合组线相连接；

所述输入端与所述第一耦合组线通过孔柱相连接；

所述左连接端与所述右连接端通过导线相连接。

进一步地，所述陶瓷体第一层陶瓷基片为标记层，印刷有作为方向标识的的矩形图案。

进一步地，所述陶瓷体材料为FerroA6或DuPont 901。

进一步地，所述第一耦合组线包括2～5根长短不一的带状金属线，所述第二耦合组线包括2～5根长短不一的带状金属线；

所述带状金属线材料采用银或铜，且长度、宽度不同；

所述第一耦合组线和第二耦合组线的带状金属线均匀分布于所述第三层陶瓷基片的两端，位置相对，且相对的两根带状金属线并不相接。

进一步地，所述左连接端和右连接端为印刷在陶瓷体表面的银层，银层厚度为0.01mm。

进一步地，所述信号输入端为矩形金属片。

优选地，带状金属线材料为银，所述第一耦合组线包括四根带状金属线，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为1.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为1.4mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第四根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.0mm；

所述第二耦合组线包括四根带状金属线，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为0.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.2mm，第四根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm。

优选地，带状金属线材料为铜，所述第一耦合组线包括四根带状金属线，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为1.2mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为1.5mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第四根金属线宽度为0.4mm，长度为2.2mm；

所述第二耦合组线包括四根带状金属线，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为0.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.3mm，第四根金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm。

本发明的LTCC叉指天线，信号从输入端输入，通过第一耦合组线和第二耦合组线相互耦合，实现信号辐射，带状金属线间距以及物理长度决定了天线的频率。本发明的天线与相同尺寸下的同类天线相比具有更宽的带宽，图案简单，产品合格率高于90％，适合大批量生产，且具有损耗低，辐射特性好，成本低，尺寸小，易于制作，便于集成等优点。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明新型LTCC叉指天线的结构示意图；

图2是本发明第一、第二耦合组以及左、右连接端结构示意图；

图3是本发明新型LTCC叉指天线仿真曲线。

图中：1－陶瓷体、2－矩形图案、3－输入端、4－第一耦合组线、5－第二耦合组线、6－左连接端、7-右连接端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例以中心频率2.45GHz，带宽0.1GHz的天线为例，详细设计包括两种方案。

方案一：如图1所示，陶瓷体1包括三层陶瓷基片，材料选用FerroA6。第一层陶瓷基片为标记层，印刷有作为方向标识的的矩形图案2。第二层陶瓷基片印刷矩形金属片，为信号的输入端3。第三层陶瓷基片上印刷第一耦合组线4和第二耦合组线5，构成叉指耦合。

第一耦合组线4包括四根带状金属线，材料为银，如图2所示，自左到右第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为1.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为1.4mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第四根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.0mm；第二耦合组线5包括四根带状金属线，材料为银，自左到右第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为0.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.2mm，第四根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm。如图2所示，自左向右，第一耦合组线4的四根带状金属线与第二耦合组线5的四根带状金属线位于第三层陶瓷基片的两端，均匀分布，位置相对，相对的两根带状金属线并不相接，且两端金属线均长度、宽度不同，构成叉指交错。

左连接端6和右连接端7为两电极，分别与第一耦合组线4和第二耦合组线5在同一端，为印刷在陶瓷体表面的银层，电极厚度为0.01mm，左连接端6和右连接端7用导线连接，便于传输信号，且均接地，以形成信号回路。第一耦合组线4左端与左连接端6相连接，第二耦合组线5右端与右连接端7相连接，用于将信号输入带状金属线。

孔柱位于第二层陶瓷基片与第三层陶瓷基片之间，用于连接输入端3与第一耦合组线4。

工作时，信号从输入端3输入，经孔柱传输到第一耦合组线4及左连接端6，再通过钢板传输到右连接端7和第二耦合组线5，通过第一耦合组线4和第二耦合组线5相互耦合，实现信号辐射，带状金属线间距以及物理长度决定了天线的频率和带宽。

方案二：如图1所示，陶瓷体1包括三层陶瓷基片，材料选用DuPont901。第一层陶瓷基片上印刷矩形图案2，材质为金属，主要起方向标识的作用，第一层陶瓷基片和矩形图案2组合为标记层。第二层陶瓷基片印刷矩形金属片，为信号的输入端3。第三层陶瓷基片上印刷第一耦合组线4和第二耦合组线5，构成叉指耦合。

第一耦合组线4包括四根带状金属线，材料为铜，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为1.2mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为1.5mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第四根金属线宽度为0.4mm，长度为2.2mm；第二耦合组线5包括四根带状金属线，材料为铜，第一根带状金属线宽度为0.2mm，长度为0.1mm，第二根带状金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm，第三根带状金属线宽度为0.4mm，长度为2.3mm，第四根金属线宽度为0.4mm，长度为0.1mm。如图2所示，自左向右，第一耦合组线4的四根带状金属线与第二耦合组线5的四根带状金属线位于第三层陶瓷基片的两端，均匀分布，位置相对，相对的两根带状金属线并不相接，且两端金属线均长度、宽度不同，构成叉指交错。

左连接端6和右连接端7为两电极，分别与第一耦合组线4和第二耦合组线5在同一端，为印刷在陶瓷体表面的银层，电极厚度为0.01mm，左连接端6和右连接端7用导线连接，便于传输信号，且均接地，以形成信号回路。第一耦合组线4左端与左连接端6相连接，第二耦合组线5右端与右连接端7相连接，用于将信号输入带状金属线。

孔柱位于第二层陶瓷基片与第三层陶瓷基片之间，用于连接输入端3与第一耦合组线4。

工作时，信号从输入端3输入，经孔柱传输到第一耦合组线4及左连接端6，再通过钢板传输到右连接端7和第二耦合组线5，通过第一耦合组线4和第二耦合组线5相互耦合，实现信号辐射，带状金属线间距以及物理长度决定了天线的频率和带宽。

采用HFSS软件对上述两种方案的LTCC叉指天线性能进行测试，得到如图3所示的天线性能曲线。由图中可知，本LTCC天线的通带频率范围为2.4GHz～2.5GHz，通带频率范围大，回波损耗小，均小于-15B，这说明天线具有优良的性能。

本发明的天线与相同尺寸下的同类天线相比具有更宽的带宽，图案简单，产品合格率高于90％，适合大批量生产。

综上所述，本发明的LTCC叉指天线，信号从输入端输入，通过第一耦合组线和第二耦合组线相互耦合，实现信号辐射，带状金属线间距以及物理长度决定了天线的频率。本发明具有损耗低，辐射特性好，成本低，尺寸小，易于制作，便于集成等优点。

尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。