[发明专利]一种LTCC叠层微带贴片天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及低温共烧陶瓷(LTCC)技术，特别涉及一种用于无线电 接收的低剖面微带贴片天线。

背景技术

微带贴片天线具有体积小、重量轻、剖面薄、易共形等诸多优点，在无线通信、远程遥 感、航空航天等领域的应用十分广泛。但微带贴片天线工作带宽较窄的问题也成为其进一步 发展的瓶颈。当前的微带贴片天线普遍都采用有机介质材料或陶瓷材料作基板，为了拓展微 带贴片天线的带宽，常用途径包括增大基板厚度、降低基板介电常数、采取多层结构、附加 阻抗匹配等。但这些方式都是以牺牲天线的厚度和体积为代价的。不利于微带贴片天线与载 体的共形设计以及小型化的发展趋势。微带贴片天线兼顾低剖面和宽带化发展的矛盾始终未 能得到很好的解决。

近年来LTCC技术的出现和发展为开发创新结构设计的微带贴片天线提供了强大的动 力。LTCC技术作为一种先进的多层陶瓷技术，不仅可将传统微带贴片天线的结构从原先的 一维扩充到三维，而且LTCC技术多层化过程中采用了流延和通孔技术，除了方便于加工生 产以外，还可提供比常规基板材料更好的层厚控制，得到嵌入元素值上更紧的公差，因而有 望在兼顾微带贴片天线低剖面和宽频带方面取得突破。

目前，由于LTCC天线的研究和设计起步较晚，相对于LTCC片式电感、电容、滤波器 等无源片式器件而言，基于LTCC基础的天线设计和制作还处于初级阶段，只有关于曲折线 型结构微带天线的报道和申请专利，而针对LTCC叠层低剖面、宽频带微带贴片天线的报道 还没有。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微带贴片天线在兼顾低剖面和宽频带方面的不足，提供一种 LTCC叠层微带贴片天线，该天线能够在兼顾微带贴片天线低剖面的前提下，较显著的提升 微带天线的工作带宽。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种LTCC叠层微带贴片天线，如图1、2所示，包括：

第一层LTCC基片6：该基片采用完全相同的多张LTCC流延陶瓷膜片叠片而成，厚度 能够精确控制；第一层LTCC基片6上开有一同轴馈电孔5；第一层LTCC基片6的下表面 除以同轴馈电孔5和同轴馈电孔5中心为圆心的圆环状陶瓷介质外，其余地方都是作为反射 底板7的银电极；第一层LTCC基片6的上表面是正方形第一层辐射金属贴片4，第一层辐 射金属贴片4的面积大小使得其辐射中心频点略高于整个微带贴片天线的中心工作频率。

第二层LTCC基片3：该基片材质与第一层LTCC基片6相同，但其上均匀开有许多孔 穴，以降低第二层LTCC基片3的等效介电常数，并增强第一层LTCC基片6上的第一层辐 射金属贴片4与第三层LTCC基片2上的第二层辐射金属贴片1之间的耦合。第二层LTCC 基片3采取完全相同的多张打孔的LTCC流延膜片叠片而成，厚度能够精确控制。

第三层LTCC基片2：该层基片材质与前两层LTCC基片相同，至少是一层LTCC流延陶 瓷膜片。第三层LTCC基片2的上表面是正方形第二层辐射金属贴片1，第二层辐射金属贴 片1的面积大小使得其辐射中心频点略低于整个微带贴片天线的中心工作频率。

同轴馈电针：同轴馈电针从底部插入同轴馈电孔5，用银浆灌封并烧银以确保同轴馈电 针与第一层LTCC基片6的上表面的第一层辐射贴片4良好接触。且同轴馈电针与反射底板 之间绝缘，其间有一圈未印刷银的LTCC介质加以隔离。

所述第一、二和三层LTCC基片按照从下往上第一、二和三的顺序紧密无间隙重叠，具 体可通过LTCC叠层和等静压工艺后先形成一个整体，再经低温共烧后形成一个整体。

上面所述第一、二和三层LTCC基片所采用LTCC陶瓷的相对介电常数范围为2～50。 其中第一层LTCC基片厚度范围为0.5mm～50mm，可通过具用相同材质LTCC流延膜片不断 层叠来获得。第二层LTCC基片厚度范围为0.5mm～50mm，可通过打孔的LTCC流延膜片不 断层叠来获得。第三层LTCC基片厚度范围为0.02mm～0.1mm，至少需要一层LTCC流延膜 片予以实现。

上面所述银电极和第一、二层辐射金属贴片均采用银浆经与陶瓷共烧或烧银后形成。

本发明也可用于实现频点间距不太大的双频微带贴片天线，只需适当调整第一层和第三 层基片上辐射贴片的面积，使其辐射中心频点分别对应于双频天线的两个中心频点即可。