[發明專利]內嵌金屬化過孔相位幅度校準的封裝夾層天線

有效

• 申請號: 201210563850.3
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103022712A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 殷曉星;趙洪新;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幅度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；另外口徑面上電磁場的幅度也很不均勻，中間大兩邊小，這也影響天線的輻射性能。目前已有采用介質加載、介質棱鏡等方法，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喇叭天線與自由空間波阻抗的不一致，也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幅度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和改善口徑面上幅度分布的一致性，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幅度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；在喇叭天線中有第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導，第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導的一個端口都朝著微帶饋線方向，其另一端口都平齊并靠近天線的口徑面。

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。

所述的中間金屬化過孔陣列位于基片集成波導喇叭天線的兩個側壁中間的位置，并把基片集成波導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，對稱的有左邊介質填充波導和右邊介質填充波導。

所述的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形狀都是由頭端直線段、多邊形和尾端直線段三段相連構成，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的頭端都朝著微帶饋線方向，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的尾端伸向天線口徑面，但不到天線口徑面上。

所述的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頭端直線段或者尾端直線段的形狀可以是直線、折線或指數線等，其長度可以是零或者是有限長度；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。

所述的左邊介質填充波導和右邊介質填充波導的寬度均要保證其主模可以對中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列。

中傳輸而不被截止。

所述的第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導的寬度均要保證其主模可以在第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導中傳輸而不被截止。

選擇中間金屬化過孔陣列中多邊形頂點的位置和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填充波導中的位置，可使得通過第一介質填充波導和第二介質填充波導中傳輸的兩路電磁波等幅同相到達介質填充波導的端口再到天線的口徑面上。