[發(fā)明專利]內(nèi)嵌金屬化過孔幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210563097.8
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103022670A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王磊;趙洪新;殷曉星
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種喇叭天線，尤其是一種內(nèi)嵌金屬化過孔幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線。

背景技術(shù)

采用微組裝技術(shù)，可以把一個射頻系統(tǒng)集成在一個封裝內(nèi)，為此也需要把天線集成在封裝的表面。在封裝表面集成貼片天線是一種很自然的方式，但貼片天線的輻射主向是表面的法向，而我們有時需要的輻射主向是沿著表面方向。如果在封裝表面集成喇叭天線就可以實現(xiàn)沿表面方向的輻射。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(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。近年來，基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的基片集成波導(dǎo)喇叭天線具有尺寸小、重量輕、易于平面集成的特點，但傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)喇叭天線的增益相對比較低，其中一個原因在于口徑面上電磁場的幅度很不均勻，中間大兩邊小，影響天線的輻射性能。目前已有采用介質(zhì)加載、介質(zhì)棱鏡等方法，矯正喇叭口徑面相位的不同步，但是這些方法都不能改善口徑面上電磁場幅度分布的均勻性，而且這些相位校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)增加了天線的整體結(jié)構(gòu)尺寸，不適合集成到封裝表面。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提出一種內(nèi)嵌金屬化過孔幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，該喇叭天線內(nèi)部嵌有金屬化過孔陣列用以改善天線口徑面上電磁波幅度分布的一致性、同時減少口徑面零場區(qū)的數(shù)量，提高天線的口徑效率和增益。

技術(shù)方案：本發(fā)明的內(nèi)嵌金屬化過孔幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板上的金屬化垂直過孔饋線、基片集成波導(dǎo)喇叭天線和內(nèi)嵌金屬化過孔，介質(zhì)基板在三維封裝的最上面；所述金屬化垂直過孔饋線與三維封裝的內(nèi)部電路相連；基片集成波導(dǎo)喇叭天線由位于介質(zhì)基板一面的底面金屬平面、位于介質(zhì)基板另一面的頂面金屬平面和穿過介質(zhì)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(cè)壁組成；基片集成波導(dǎo)喇叭天線中內(nèi)嵌的金屬化過孔連接底面金屬平面和頂面金屬平面，并構(gòu)成中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列；中間金屬化過孔陣列位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線的兩個側(cè)壁中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線分為左右對稱的兩部分，在中間的金屬化過孔陣列的兩側(cè)，對稱的有左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)和右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)；在喇叭天線中有第一介質(zhì)填充波導(dǎo)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)，第一介質(zhì)填充波導(dǎo)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)的一個端口都朝著天線窄截面波導(dǎo)的短路面方向，其另一端口都平齊并靠近的天線口徑面。

金屬化垂直過孔饋線的一端穿過介質(zhì)基板底面金屬平面上的圓孔與三維封裝的內(nèi)部電路相連，其另一端頂端有個圓形焊盤，金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤10在介質(zhì)基板的頂面金屬平面的圓孔中心，因此金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤與介質(zhì)基板的頂面金屬平面沒有直接的電接觸。

基片集成波導(dǎo)喇叭天線由窄截面波導(dǎo)和喇叭形波導(dǎo)串接構(gòu)成；窄截面波導(dǎo)的一端是短路面，窄截面波導(dǎo)的另一端與喇叭形波導(dǎo)相連，喇叭形波導(dǎo)的一端與窄截面波導(dǎo)相連，喇叭形波導(dǎo)的另一端是天線口徑面。

左邊金屬化過孔陣列把左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)分成第一介質(zhì)填充波導(dǎo)和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)，右邊金屬化過孔陣列把右邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)分成第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)。

左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列形狀都是由頭端直線段、多邊形和尾端直線段三段相連構(gòu)成，左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列的頭端都朝著喇叭天線窄截面波導(dǎo)的短路面方向，左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列的尾端伸向天線口徑面，但不到天線口徑面上。

中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列中的直線段的形狀可以是直線、折線或指數(shù)線等，其長度可以是零或者是有限長度。

左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列中的多邊形可以是三角形、四邊形、五邊形或其它多邊形，多邊形的一條邊或者多條邊的形狀可以是直線、弧線或其它曲線。

左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)、右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)、第一介質(zhì)填充波導(dǎo)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度均要保證其主模可以在左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)、右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)、第一介質(zhì)填充波導(dǎo)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)中傳輸而不被截止。

選擇左邊金屬化過孔陣列中頭端直線段或多邊形在左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)中的位置，使得通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)中傳輸?shù)膬陕冯姶挪ǖ确竭_(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口再到天線的口徑面上輻射。