縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)制造技術(shù)

縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)涉及一種喇叭天線(xiàn)。該天線(xiàn)包括集成在一塊介質(zhì)基板(4)上的微帶饋線(xiàn)(1)、喇叭天線(xiàn)(2)和縫隙(3)，介質(zhì)基板(4)在三維封裝(5)的內(nèi)層，微帶饋線(xiàn)(1)一端通過(guò)封裝側(cè)面的共面波導(dǎo)(7)與內(nèi)部電路(8)相連，喇叭天線(xiàn)(2)由底面金屬平面(9)、頂面金屬平面(10)和金屬化過(guò)孔側(cè)壁(11)組成，底面金屬平面(9)和頂面金屬平面(10)均有數(shù)條縫隙(3)，縫隙(3)在喇叭天線(xiàn)(2)內(nèi)部形成多個(gè)子喇叭(16)；縫隙(3)一端朝著微帶饋線(xiàn)(1)方向，縫隙(3)另一端靠近但不到天線(xiàn)口徑面(12)。天線(xiàn)中電磁波能同相到達(dá)天線(xiàn)口徑面(12)。該天線(xiàn)可以提高天線(xiàn)口徑效率和增益。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種喇叭天線(xiàn)，尤其是一種縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)。
技術(shù)介紹
采用疊層三維多芯片(3D-MCM)技術(shù)，可以把一個(gè)射頻系統(tǒng)集成在一個(gè)三維疊層封裝內(nèi)，為此也需要把天線(xiàn)集成在封裝上。通常是在封裝的表面集成天線(xiàn)，例如把貼片天線(xiàn)集成在封裝的最上面。但是有時(shí)會(huì)需要把天線(xiàn)集成在封裝中間的一個(gè)夾層以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要。如果在封裝內(nèi)部夾層中集成喇叭天線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)上述要求。但是，通常喇叭天線(xiàn)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(lái)，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(xiàn)具有尺寸小、重量輕、易于平面集成的特點(diǎn)，但傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)的增益相對(duì)比較低，其原因在于由于喇叭口不斷的張開(kāi)，導(dǎo)致電磁波傳播到喇叭口徑面時(shí)出現(xiàn)相位不同步，口徑電場(chǎng)強(qiáng)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(zhì)加載、介質(zhì)棱鏡等方法，矯正喇叭口徑面相位的不同步，但是這些相位校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)增加了天線(xiàn)的整體結(jié)構(gòu)尺寸，不適合集成到封裝內(nèi)部夾層。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問(wèn)題:本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提出一種縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)，在該喇叭天線(xiàn)上下兩個(gè)平行的金屬面上，有多條縫隙以矯正天線(xiàn)口徑面上電磁波的相位不一致，同時(shí)避免口徑面縫隙引起的場(chǎng)強(qiáng)不均勻、增加有效輻射面積，提高三維封裝夾層天線(xiàn)的口徑效率和增益。技術(shù)方案:本專(zhuān)利技術(shù)的一種縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)包括設(shè)置在介質(zhì)基板上的微帶饋線(xiàn)、基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)和縫隙，介質(zhì)基板在三維封裝的內(nèi)層；所述微帶饋線(xiàn)通過(guò)共面波導(dǎo)與三維封裝的內(nèi)部電路相連；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)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(guò)介質(zhì)基板連接底面金屬平面頂面金屬平面的金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁組成；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)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)的一端是微帶饋線(xiàn)，底面金屬平面與微帶饋線(xiàn)的接地面連接，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)的一端是天線(xiàn)口徑面；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)中的底面金屬平面和頂面金屬平面均有數(shù)條縫隙，縫隙的長(zhǎng)度大于一個(gè)波長(zhǎng)，這些縫隙在基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)的內(nèi)部形成多個(gè)子喇叭；縫隙的一端朝著微帶饋線(xiàn)的方向，縫隙的另一端靠近但不到天線(xiàn)口徑面；所述的縫隙的形狀是曲線(xiàn)，不同縫隙的寬度可以是不同的，每條縫隙的寬度可以是不均勻的；所述的一條或數(shù)條縫隙中，調(diào)整相鄰兩條縫隙之間的距離、或者調(diào)整一條縫隙與基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)O側(cè)壁金屬化過(guò)孔之間的距離、或者改變一條或者多條縫隙的長(zhǎng)度，能夠使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面上電磁波相位分布更均勻，或者使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面上電磁波相位按照需要分布；調(diào)節(jié)某條縫隙的寬度，可以改變?cè)摋l縫隙兩邊的子喇叭中電磁波的相速，能夠使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面上電磁波相位分布更均勻，或者使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面上電磁波相位按照需要分布。所述的微帶饋線(xiàn)的一端與喇叭天線(xiàn)相連，微帶饋線(xiàn)的另一端靠近封裝側(cè)面，是天線(xiàn)的輸入輸出端口；微帶饋線(xiàn)通過(guò)天線(xiàn)輸入輸出端口與封裝側(cè)面的共面波導(dǎo)的一端相連，共面波導(dǎo)的另一端與封裝內(nèi)部電路相連。所述的相鄰兩條縫隙之間的距離要保證電磁波可以傳輸而不被截止。所述的金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁中，相鄰的兩個(gè)金屬化過(guò)孔的間距要小于或等于工作波長(zhǎng)的十分之一，使得構(gòu)成的金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁能夠等效為電壁。所述的縫隙離天線(xiàn)口徑面的距離約為半個(gè)波長(zhǎng)。在基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)的底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙一一對(duì)應(yīng)，在基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙的形狀一樣、數(shù)量相等，底面金屬平面上的縫隙在底面金屬平面上的位置與頂面金屬平面上的縫隙在頂面金屬平面上的位置一樣。在基片集成波導(dǎo)喇叭的底面金屬平面和頂面金屬平面上的縫隙，把基片集成波導(dǎo)喇叭分成數(shù)個(gè)子喇叭。在子喇叭中電磁波的傳播相速都與子喇叭的寬度有關(guān)，子喇叭的寬度越寬，其中電磁波的傳播相速就越低；反之，子喇叭的寬度越窄，電磁波的傳播相速就越高。來(lái)自封裝內(nèi)部電路的電磁波信號(hào)經(jīng)過(guò)三維封裝側(cè)面的共面波導(dǎo)進(jìn)入天線(xiàn)輸入輸出端口，再通過(guò)微帶饋線(xiàn)進(jìn)入到基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)，在向天線(xiàn)的口徑面方向傳播一段距離后，遇到一條或者數(shù)條縫隙，就分成兩路或者多路，進(jìn)入子喇叭傳播，再通過(guò)子喇叭，然后再到達(dá)天線(xiàn)的口徑面；在天線(xiàn)口徑面上的電磁波，是通過(guò)不同子喇叭到達(dá)的，而且各路經(jīng)過(guò)的路徑長(zhǎng)度有差異，到達(dá)天線(xiàn)口徑面的邊緣的電磁波所經(jīng)過(guò)的路程較遠(yuǎn)，但經(jīng)過(guò)的子喇叭的寬度較窄，電磁波的相速較快；而到達(dá)天線(xiàn)口徑面中心附近的電磁波所經(jīng)過(guò)路程較近，但經(jīng)過(guò)的子喇叭的寬度較寬，電磁波的相速較慢。這樣通過(guò)不同子喇叭到達(dá)天線(xiàn)口徑面電磁波的相位保持一致，就達(dá)到提高天線(xiàn)增益的目的。同理也可以按照需要在天線(xiàn)的口徑面實(shí)現(xiàn)特定的相位分布。另外如果縫隙到口徑面上，由于縫隙內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)縫隙兩邊的場(chǎng)強(qiáng)要小一些，特別是縫隙比較寬時(shí)更是如此，這樣導(dǎo)致天線(xiàn)口徑面上縫隙所在的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)比較小，使得場(chǎng)強(qiáng)發(fā)布不均勻；但縫隙離口徑面有一定距離，就可以避免上述問(wèn)題，這樣口徑面的場(chǎng)強(qiáng)分布也相對(duì)更均勻以及天線(xiàn)的有效輻射面積也變大。有益效果:本專(zhuān)利技術(shù)縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)的有益效果是，可以按照需要在天線(xiàn)的口徑面實(shí)現(xiàn)特定的相位分布，也可提高天線(xiàn)口徑面上電磁波的相位的一致性，避免了縫隙引起的幅度不均勻，從而提高了三維封裝夾層天線(xiàn)的口徑效率和增益。【附圖說(shuō)明】圖1為縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)的三維封裝整體結(jié)構(gòu)圖。圖2為縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)反面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有:微帶饋線(xiàn)1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2、縫隙3、介質(zhì)基板4、三維封裝5，天線(xiàn)輸入輸出端口 6、共面波導(dǎo)7、內(nèi)部電路8、底面金屬平面9、頂面金屬平面10、金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁11、天線(xiàn)的口徑面12、天線(xiàn)的窄截面波導(dǎo)13、天線(xiàn)的喇叭形波導(dǎo)14、接地面15和子喇叭16。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。本專(zhuān)利技術(shù)所采用的實(shí)施方案是:縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)包括設(shè)置在介質(zhì)基板4上的微帶饋線(xiàn)1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2和縫隙3，介質(zhì)基板4在三維封裝5的內(nèi)層；所述微帶饋線(xiàn)I通過(guò)共面波導(dǎo)7與三維封裝5的內(nèi)部電路8相連；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2由位于介質(zhì)基板4 一面的底面金屬平面9、位于介質(zhì)基板4另一面的頂面金屬平面10和穿過(guò)介質(zhì)基板4連接底面金屬平面9頂面金屬平面10的金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁11組成；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2由窄截面波導(dǎo)13和喇叭形波導(dǎo)14串接構(gòu)成；窄截面波導(dǎo)13的一端是微帶饋線(xiàn)1，底面金屬平面9與微帶饋線(xiàn)I的接地面15連接，窄截面波導(dǎo)13的另一端與喇叭形波導(dǎo)14相連，喇叭形波導(dǎo)14的一端是天線(xiàn)口徑面12 ;基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2中的底面金屬平面9和頂面金屬平面10均有數(shù)條縫隙3，縫隙3的長(zhǎng)度大于一個(gè)波長(zhǎng)，這些縫隙3在基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)2的內(nèi)部形成多個(gè)子喇叭16 ;縫隙3的一端朝著微帶饋線(xiàn)I的方向，縫隙3的另一端靠近但不到天線(xiàn)口徑面12 ;所述的縫隙3的形狀是曲線(xiàn)，不同縫隙3的寬度可以是不同的，每條縫隙3的寬度可以是不均勻的；所述的一條或數(shù)條縫隙3中，調(diào)整相鄰兩條縫隙3之間的距離、或者調(diào)整一條縫隙3與基片集成當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種縫隙內(nèi)嵌相位校準(zhǔn)的封裝夾層天線(xiàn)，其特征在于該天線(xiàn)包括設(shè)置在介質(zhì)基板(4)上的微帶饋線(xiàn)(1)、基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)和縫隙(3)，介質(zhì)基板(4)在三維封裝(5)的內(nèi)層；所述微帶饋線(xiàn)(1)通過(guò)共面波導(dǎo)(7)與三維封裝(5)的內(nèi)部電路(8)相連；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)由位于介質(zhì)基板(4)一面的底面金屬平面(9)、位于介質(zhì)基板(4)另一面的頂面金屬平面(10)和穿過(guò)介質(zhì)基板(4)連接底面金屬平面(9)頂面金屬平面(10)的金屬化過(guò)孔喇叭側(cè)壁(11)組成；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)由窄截面波導(dǎo)(13)和喇叭形波導(dǎo)(14)串接構(gòu)成；窄截面波導(dǎo)(13)的一端是微帶饋線(xiàn)(1)，底面金屬平面9與微帶饋線(xiàn)1的接地面15連接，窄截面波導(dǎo)(13)的另一端與喇叭形波導(dǎo)(14)相連，喇叭形波導(dǎo)(14)的一端是天線(xiàn)口徑面(12)；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)中的底面金屬平面(9)和頂面金屬平面(10)均有數(shù)條縫隙(3)，縫隙(3)的長(zhǎng)度大于一個(gè)波長(zhǎng)，這些縫隙(3)在基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)的內(nèi)部形成多個(gè)子喇叭(16)；縫隙(3)的一端朝著微帶饋線(xiàn)(1)的方向，縫隙(3)的另一端靠近但不到天線(xiàn)口徑面(12)；所述的縫隙(3)的形狀是曲線(xiàn)，不同縫隙(3)的寬度可以是不同的，每條縫隙(3)的寬度可以是不均勻的；所述的一條或數(shù)條縫隙(3)中，調(diào)整相鄰兩條縫隙(3)之間的距離、或者調(diào)整一條縫隙(3)與基片集成波導(dǎo)喇叭天線(xiàn)(2)側(cè)壁金屬化過(guò)孔(11)之間的距離、或者改變一條或者多條縫隙(3)的長(zhǎng)度，能夠使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面(12)上電磁波相位分布更均勻，或者使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面(12)上電磁波相位按照需要分布；調(diào)節(jié)某條縫隙(3)的寬度，可以改變?cè)摋l縫隙(3)兩邊的子喇叭(16)中電磁波的相速，能夠使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面(12)上電磁波相位分布更均勻，或者使得到達(dá)天線(xiàn)的口徑面(12)上電磁波相位按照需要分布。...

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙洪新，沈浩，殷曉星，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東南大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32