[發明專利]內嵌金屬化過孔相位校準的封裝夾層天線

有效

• 申請號: 201210563061.X
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103022709A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 趙洪新;殷曉星;王磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種喇叭天線，尤其是一種內嵌金屬化過孔相位校準的封裝夾層天線。

背景技術

采用疊層三維多芯片（3D-MCM）技術，可以把一個射頻系統集成在一個三維疊層封裝內，為此也需要把天線集成在封裝上。通常是在封裝的表面集成天線，例如把貼片天線集成在封裝的最上面。但是有時會需要把天線集成在封裝中間的一個夾層以滿足系統的需要。如果在封裝內部夾層中集成喇叭天線就可以實現上述要求。但是，通常喇叭天線是非平面的，與平面電路工藝的不兼容、具有的較大的幾何尺寸，從而限制了其在封裝結構上的應用。近年來，基于基片集成波導技術發展的基片集成波導喇叭天線具有尺寸小、重量輕、易于平面集成的特點，

但傳統的基片集成波導喇叭天線的增益相對比較低，其原因在于由于喇叭口不斷的張開，導致電磁波傳播到喇叭口徑面時出現相位不同步，口徑電場強度的相位分布不均勻，輻射方向性和增益降低。目前已有采用介質加載、介質棱鏡等方法，矯正喇叭口徑場的相位，但是這些相位校準結構增加了天線的整體結構尺寸，不適合集成到封裝內部夾層。

發明內容

技術問題:本發明的目的是提出一種內嵌金屬化過孔相位校準的封裝夾層天線，該天線內部嵌有金屬化過孔陣列用以矯正天線口徑面上電磁波的相位不一致、同時減少口徑面零場區的數量，提高夾層天線的口徑效率和增益。

技術方案：本發明的一種內嵌金屬化過孔相位校準的封裝夾層天線，該天線包括設置在介質基板上的微帶饋線、基片集成波導喇叭天線和內嵌金屬化過孔，介質基板在三維封裝的內層；所述微帶饋線通過共面波導與三維封裝的內部電路相連；基片集成波導喇叭天線由位于介質基板一面的底面金屬平面、位于介質基板另一面的頂面金屬平面和穿過介質基板連接底面金屬平面頂面金屬平面的金屬化過孔喇叭側壁組成；基片集成波導喇叭天線中內嵌的金屬化過孔連接底面金屬平面和頂面金屬平面，并構成金屬化過孔陣列；金屬化過孔陣列與金屬化過孔喇叭側壁在喇叭天線中形成多個介質填充波導。

所述的微帶饋線的一端與喇叭天線相連，微帶饋線的另一端靠近封裝側面，是天線的輸入輸出端口；微帶饋線通過天線輸入輸出端口與封裝側面的共面波導的一端相連，共面波導的另一端與封裝內部電路相連。

所述的基片集成波導喇叭天線由窄截面波導和喇叭形波導串接構成；窄截面波導的一端是微帶饋線，窄截面波導的另一端與喇叭形波導相連，喇叭形波導的一端與窄截面波導相連，喇叭形波導的另一端是天線口徑面。

所述的介質填充波導的一個端口朝著微帶饋線的方向，介質填充波導的另一個端口都平起并伸向喇叭天線的口徑面方向，但其位置不到天線口徑面上。

所述的介質填充波導的寬度要保證其主模可以在介質填充波導中傳輸而不被截止。

所述的金屬化過孔線陣中，調整相鄰兩列金屬化過孔線陣之間的距離、或者調整一列金屬化過孔線陣與基片集成波導喇叭天線側壁金屬化過孔之間的距離，能夠改變介質填充波導的寬度，進而調整在該介質填充波導中電磁波傳播的相速，使得到達介質填充波導和介質填充波導的端口電磁波的相位分布更均勻。

所述的金屬化過孔線陣中，改變一列或者多列內嵌金屬化過孔線陣的長度能夠改變相應介質填充波導的長度，進而使得到達介質填充波導端口電磁波的相位分布更均勻。

所述的金屬化過孔線陣的形狀可以是直線、折線或其它曲線。

所述的金屬化過孔線陣中相鄰的兩個金屬化過孔的間距小于或等于工作波長的十分之一，使得構成的金屬化過孔線陣能夠等效為電壁。

所述的金屬化過孔喇叭側壁中，相鄰的兩個金屬化過孔的間距要小于或等于工作波長的十分之一，使得構成的金屬化過孔喇叭側壁能夠等效為電壁。

金屬化過孔線陣中相鄰的兩個金屬化過孔的間距小于或等于工作波長的十分之一，使得構成的金屬化過孔線陣能夠等效為電壁；金屬化過孔喇叭側壁中，相鄰的兩個金屬化過孔的間距要小于或等于工作波長的十分之一，使得構成的金屬化過孔喇叭側壁能夠等效為電壁。