專利名稱：一種用于射頻前端系統的ltcc電小集成天線的制作方法
技術領域：
本發明屬于微波毫米波通信技術領域，涉及天線技術和低溫共燒陶瓷(LTCC)技 術，尤其涉及一種5. 8GHz頻段用于射頻前端系統的全向寬帶電小集成天線。
背景技術：
隨著筆記本電腦的普及和無線PDA的推廣應用促使短距離無線接入技術諸如藍 牙和無線局域網技術的迅速發展，而作為無線電子系統的必不可少的部件_天線，也必然 向寬帶化、小型化、高效率方向發展。 在現有技術中，能應用于5. 8GHz頻段的傳統天線往往體積較大，不便于使用和攜 帶，調試安裝都很困難。 在過去幾年中，低溫共燒陶瓷(LTCC)技術大量用于射頻前端電路，但是基于LTCC 技術的天線設計和制作還處于初級階段，只有關于簡單的曲折型微帶天線和多層貼片天線 的報道和專利申請，而針對LTCC疊層超低剖面全向微帶貼片天線的報道還沒有。而且現有 該頻段的天線尺寸長度普遍在15mm以上，剖面厚度超過2mm，難以和其他器件進行系統級 封裝形成模塊化。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，以LTCC工藝為基礎，提供一 種用于射頻前端系統集成封裝的寬帶電小集成天線。
本發明技術方案如下 —種用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線，如圖1、2和3所示，采用LTCC工藝 制成，包括輻射部分和介質基片，所述輻射部分由一金屬導帶4、一金屬接地區1、四個金屬 條5以及四個輻射元3構成。所述輻射部分分布在所述介質基板2的兩面一面是金屬導 帶4和四個金屬條5，另一面是金屬接地區1和四個輻射元3。所述金屬導帶4的中間部分 呈直角彎折形狀(如圖3中的圖標6所示)，使其在有限空間內增加電流有限長度，從而達 到在5. 8GHz附近諧振；所述金屬導帶4的兩端直線部分分別連接兩個垂直于金屬導帶4的 金屬條5，且位于金屬導帶4相同端直線部分的兩個金屬條5以金屬導帶中心軸線為中心呈 對稱分布。所述金屬接地區1為長方形金屬條，位于介質基板邊緣且垂直于金屬導帶4的 兩端直線部分；所述四個輻射元3為四個相同的金屬開路電流環諧振器，四個輻射元3在介 質基片上的位置與介質基片另一面四個金屬條的位置相對應。 本發明提供的寬帶電小集成天線采用同軸饋電，饋線包括內芯線和屏蔽層，其中 內芯線與金屬導帶4相連，屏蔽層與金屬接地區1相連。 相較于現有技術，本發明的顯著優點采用折疊金屬導帶和開路電流環諧振器，改 變片上電流分布，突破傳統PCB天線的尺寸，具有超低剖面和極小的外形。采用LTCC工藝， 使之能夠更好地和特定功能有源電路進行系統集成和封裝，形成模塊化，從而使其用于便 攜式設備成為可能。另外，LTCC介質基板可以對輻射單元提供有效支撐，延長天線的壽命。
圖1是本發明提供的用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線的結構分解示意圖。
圖2是本發明提供的用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線的仰視圖。
圖3是本發明提供的用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線的俯視圖。
圖4是本發明提供的一種具體用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線中頻率與 反射損耗Sll之間的關系。 圖5是本發明提供的一種具體用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線的E面方 向圖。 圖6是本發明提供的一種具體用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線的H面方 向圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。 如圖1、圖2和圖3公開的一種用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線，采用LTCC 工藝制成，包括輻射部分和介質基片，所述輻射部分由一金屬導帶4、一金屬接地區1、四個 金屬條5以及四個輻射元3構成。所述輻射部分分布在所述介質基板2的兩面一面是金 屬導帶4和四個金屬條5，另一面是金屬接地區1和四個輻射元3。所述金屬導帶4的中間 部分呈直角彎折形狀(如圖3中的圖標6所示)，使其在有限空間內增加電流有限長度，從 而達到在5. 8GHz附近諧振；所述金屬導帶4的兩端直線部分分別連接兩個垂直于金屬導帶 4的金屬條5，且位于金屬導帶4相同端直線部分的兩個金屬條5以金屬導帶中心軸線為中 心呈對稱分布。所述金屬接地區1為長方形金屬條，位于介質基板邊緣且垂直于金屬導帶 4的兩端直線部分；所述四個輻射元3為四個相同的金屬開路電流環諧振器，四個輻射元3 在介質基片上的位置與介質基片另一面四個金屬條的位置相對應。 金屬接地區1長為4mm 7mm，寬為lmm 2mm ;介質基片2長為7mm 8mm，寬為 7mm 8mm，厚為0. 5mm 0. 9mm，四個輻射元3的大環邊長均為的1. 4mm 2mm，小環邊長 均為0. 7mm 0. 9mm，大環和小環的開口距離相同，均為0. 15mm 0. 3mm，兩個環的間距為 0. lmm 0. 3mm ;四個金屬條的長度均為4. 5mm 6. 5mm，寬度均為0. 4mm 0. 9mm，金屬導 帶4直角彎折部分左側的兩個金屬條距離金屬導帶4的左邊緣距離為5. 8mm 6. 5mm，金屬 導帶4直角彎折部分右側的兩個金屬條距離金屬導帶4的左邊緣距離為1. 6mm 1. 9mm ;金 屬導帶4長為7. 4mm 7. 7mm，寬為0. 5mm 1. 2mm，直角彎折6的線寬為0. 4mm 0. 8mm， 直角彎折6沿金屬導帶4長邊方向的尺寸為4mm 5mm，直角彎折6沿金屬導帶4寬邊方向 的尺寸為2. 5mm 3mm ;介質基片2為相對介電常數、在為4 12之間的陶瓷介質。
借助目前已非常成熟的LTCC工藝技術，制作出一種具體的用于射頻前端系統的 LTCC電小集成天線，其中金屬接地區1長為7mm，寬為lmm ;介質基片2長8mm，寬7mm，厚 0. 8mm，采用8張厚度為0. lmm的流延膜片疊層形成。 以下描述中，凡涉及金屬的其厚度均為0. 096mm，天線的剖面厚度為兩層金屬加介 質基板的厚度為0. 992mm。四個輻射元3大小相同，大小環都是正方形且兩者開口方向相 反，大環的邊長是1. 5mm，小環邊長0. 9mm，開口均為0. 3mm，大小環的寬度都是0. 2mm，大小環之間的間距為0. 10mm。金屬導帶4長7. 6mm，寬1. 2mm，中間的直角彎折6線寬1. 6mm ;直 角彎折6包含兩個彎折，總體尺寸沿金屬導帶4長邊方向為2. 7mm，沿金屬導帶4寬邊方向 為4. 4mm。 圖4是由三維電磁仿真軟件仿真得到的反射系數S11圖，可見中心頻率f = 5. 76GHz，反射系數是-19. 45dB。從5. 45GHz_6. 03GHz范圍內，電壓駐波比VSWR < 3，帶寬 達到0. 58GHz，相對帶寬是10. 1%。圖4和圖5分別是天線的E面和H面增益圖，由圖可見 該天線水平面內是全向天線，增益0. 8dBi ，方向性系數是1.22，輻射效率達到98 % ，交叉極 化得到很好的抑制，小于_30dBi。
權利要求
一種用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線，采用LTCC工藝制成，包括輻射部分和介質基片，其特征在于，所述輻射部分由一金屬導帶(4)、一金屬接地區(1)、四個金屬條(5)以及四個輻射元(3)構成；所述輻射部分分布在所述介質基板(2)的兩面一面是金屬導帶(4)和四個金屬條(5)，另一面是金屬接地區(1)和四個輻射元(3)；所述金屬導帶(4)的中間部分呈直角彎折形狀；所述金屬導帶(4)的兩端直線部分分別連接兩個垂直于金屬導帶(4)的金屬條(5)，且位于金屬導帶(4)相同端直線部分的兩個金屬條(5)以金屬導帶中心軸線為中心呈對稱分布；所述金屬接地區(1)為長方形金屬條，位于介質基板邊緣且垂直于金屬導帶(4)的兩端直線部分；所述四個輻射元(3)為四個相同的金屬開路電流環諧振器，四個輻射元(3)在介質基片上的位置與介質基片另一面四個金屬條的位置相對應。
2. 根據權利要求1所述的用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線，其特征在于，金屬 接地區(1)長為4mm 7mm，寬為lmm 2mm ;介質基片(2)長為7mm 8mm，寬為7mm 8mm，厚為0. 5mm 0. 9mm，四個輻射元(3)的大環邊長均為的1. 4mm 2mm，小環邊長均 為0. 7mm 0. 9mm，大環和小環的開口距離相同，均為0. 15mm 0. 3mm，兩個環的間距為0. lmm 0. 3mm ;四個金屬條(5)的長度均為4. 5mm 6. 5mm，寬度均為0. 4mm 0. 9mm，金 屬導帶(4)直角彎折部分左側的兩個金屬條距離金屬導帶(4)的左邊緣距離為5.8mm 6.5mm，金屬導帶(4)直角彎折部分右側的兩個金屬條距離金屬導帶(4)的左邊緣距離為1. 6mm 1. 9mm ;金屬導帶(4)長為7. 4mm 7. 7mm，寬為0. 5mm 1. 2mm，直角彎折(6)的 線寬為0.4mm 0.8mm，直角彎折(6)沿金屬導帶(4)長邊方向的尺寸為4mm 5mm，直角 彎折(6)沿金屬導帶(4)寬邊方向的尺寸為2.5mm 3mm;介質基片(2)為相對介電常數e r在為4 12之間的陶瓷介質。
全文摘要
一種用于射頻前端系統的LTCC電小集成天線，屬于微波毫米波通信技術領域，涉及天線技術和LTCC技術。該天線采用LTCC工藝制成，包括輻射部分和介質基片，所述輻射部分由一金屬導帶、一金屬接地區、四個金屬條以及四個輻射元構成。其中金屬導帶和四個金屬條位于介質基板的一面，金屬接地區和四個輻射元位于介質基板的另一面。金屬導帶的中間部分呈直角彎折形狀；金屬導帶的兩端直線部分分別連接兩個垂直于金屬導帶的金屬條。四個輻射元為四個相同的金屬開路電流環諧振器，四個輻射元在介質基片上的位置與介質基片另一面四個金屬條的位置相對應。本發明由于采用折疊金屬導帶和開路電流環諧振器，具有超低剖面和極小的外形；同時，采用LTCC工藝，便于集成和封裝。
文檔編號H01Q13/08GK101707284SQ20091024603
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者王秉中, 肖紹球, 金大鵬 申請人:電子科技大學