專利名稱：內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線的制作方法
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)嵌金屬化過孔相位幅度校準(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，其原因在于由于喇叭口不斷的張開，導(dǎo)致電磁波傳播到喇叭口徑面時出現(xiàn)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(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(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)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，該天線內(nèi)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(qū)的數(shù)量，提高天線的口徑效率和增
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Mo技術(shù)方案本發(fā)明的內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(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；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?；刹▽?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。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)。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)。
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(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的頭端都朝著喇叭天線窄截面波導(dǎo)的短路面方向，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。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(shù)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。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(zhì)填充波導(dǎo)中的位置，可使得通過第一介質(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嗟竭_(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口再到天線的口徑面上輻射。選擇中間金屬化過孔陣列中多邊形頂點的位置和選擇右邊金屬化過孔陣列中頭端直線段或多邊形在右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)中的位置，可使得通過第三介質(zhì)填充波導(dǎo)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)中傳輸?shù)膬陕冯姶挪ǖ确嗟竭_(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口再到天線的口徑面上輻射。金屬化過孔喇叭側(cè)壁中，相鄰的兩個金屬化過孔的間距要小于或等于工作波長的十分之一，使得構(gòu)成的金屬化過孔喇叭側(cè)壁能夠等效為電壁；相鄰的兩個金屬化過孔的間距要等于或者小于工作波長的十分之一，使得構(gòu)成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可以等效為電壁。在介質(zhì)填充波導(dǎo)中，電磁波主模(TE10模)的傳播相速與介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度有關(guān)，介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度越寬，主模的傳播相速就越低；反之，介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度越窄，主模的傳播相速就越高。來自封裝內(nèi)部電路的電磁波信號從金屬化垂直過孔饋線的一端通過天線的輸入輸出端口進(jìn)入到基片集成波導(dǎo)喇叭天線，在向天線的口徑面方向傳播一段距離后，遇到中間的金屬化過孔陣列，就分成功率相等的兩路分別進(jìn)入左右兩個介質(zhì)填充波導(dǎo)傳輸。左右兩個介質(zhì)填充波導(dǎo)完全對稱，以左邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)為例說明。當(dāng)電磁波進(jìn)入左邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)傳輸后一段距離后，將遇到一個金屬化過孔陣列，再被分成兩路通過介質(zhì)填充波導(dǎo)向口徑面?zhèn)鬏?；調(diào)整中間金屬化過孔陣列中多邊形頂點的位置、調(diào)整左邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)該金屬化過孔陣列頭端的位置以及金屬化過孔陣列中多邊形頂點的位置，可以改變這兩路電磁波傳輸?shù)南鄬ο嗨俸拖鄬β剩M(jìn)而調(diào)整通過兩個介質(zhì)填充波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶挪ㄔ谔炀€口徑面上的相對相位和相對幅度；如果這兩個介質(zhì)填充波導(dǎo)在天線口徑面附近的端口寬度相等，調(diào)整中間金屬化過孔陣列中多邊形頂點的位置、調(diào)整在左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)中左邊金屬化過孔陣列的頭端及多邊形頂點的位置，可以使得通過兩個介質(zhì)填充波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟?，同時還使得這兩路電磁波同相到達(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口進(jìn)而再到達(dá)天線的口徑面；電磁波在右邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)中傳輸也是同樣的情況。以上述方式就可以控制在天線口徑面附近電磁波的幅度和相位分布，如果保持在天線口徑面附近的四個介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口寬度相等，并調(diào)整金屬化過孔陣列的頭端及多邊形頂點的位置使得通 過這四個介質(zhì)填充波導(dǎo)傳輸電磁波的同功率同相到達(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口進(jìn)而再到達(dá)天線口徑面，就可以使得在天線口徑面附近的場強相位和幅度分布均一致，這樣就可以提高天線的口徑效率和增益的目的。另外由于口徑面上除喇叭側(cè)壁是零場區(qū)外，口徑面的其它區(qū)域沒有零場區(qū)，這樣口徑面的場強分布也相對更均勻。同理也可以按照需要在天線的口徑面附近實現(xiàn)特定的場強幅度和相位分布。有益效果本發(fā)明內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線的有益效果是，在三維封裝的表面改善了天線口徑面上電磁波的相位的一致性、同時又使得天線口徑面上電磁波的幅度分布更均勻，還避免在天線口徑面上出現(xiàn)較多的零場區(qū)，從而提高了天線的口徑效率和增益。


圖1為內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線反面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有金屬化垂直過孔饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2、內(nèi)嵌金屬化過孔3、介質(zhì)基板4、三維封裝5,底面金屬平面6、底面金屬平面圓孔7、內(nèi)部電路8、頂面金屬平面9、金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤10、金屬化過孔喇叭側(cè)壁11、天線的口徑面12、天線的窄截面波導(dǎo)13、天線的喇叭形波導(dǎo)14、窄截面波導(dǎo)的短路面15、中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17、右邊金屬化過孔陣列18、左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19、右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20、第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23、第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24和介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口 25。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所采用的實施方案是內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線由金屬化垂直過孔饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2和內(nèi)嵌金屬化過孔3三部分組成，這三部分都集成在同一塊介質(zhì)基板4上，介質(zhì)基板4在三維封裝5的最上面；金屬化垂直過孔饋線I垂直貫通介質(zhì)基板4，金屬化垂直過孔饋線I的一端穿過介質(zhì)基板4底面金屬平面6上的圓孔7與三維封裝5的內(nèi)部電路8相連，是天線的輸入輸出端口，金屬化垂直過孔饋線6的另一端的頂端有個圓形焊盤10，圓形焊盤10在介質(zhì)基板4的頂面金屬平面9的圓孔中心，因此金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤10與介質(zhì)基板的頂面金屬平面9沒有直接的電接觸；基片集成波導(dǎo)喇叭天線2由底面金屬平面6、頂面金屬平面9和金屬化過孔喇叭側(cè)壁11組成，底面金屬平面6和頂面金屬平面9分別位于介質(zhì)基板4的兩面，金屬化過孔側(cè)壁11連接底面金屬平面6和頂面金屬平面9 ;喇叭天線2從天線的輸入輸出端口到天線的口徑面12分為窄截面波導(dǎo)13和喇叭形波導(dǎo)14兩部分；窄截面波導(dǎo)13的一端被金屬化過孔側(cè)壁11短路構(gòu)成窄截面波導(dǎo)的短路面15，窄截面波導(dǎo)13的另一端與喇叭形波導(dǎo)14相接，金屬化垂直過孔饋線I在窄截面波導(dǎo)13寬邊的中心線上；在基片集成波導(dǎo)喇叭天線2中內(nèi)嵌的金屬化過孔3連接底面金屬平面6和頂面金屬平面9，這些內(nèi)嵌的金屬化過孔3構(gòu)成 中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18 ;中間的金屬化過孔陣列16位于喇叭天線兩側(cè)壁12中間的位置，在中間的金屬化過孔陣列16的兩側(cè)，對稱的有左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19和右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20 ;中間金屬化過孔陣列16形狀是一段頭端直線段接多邊形再接一段尾端直線段，中間金屬化過孔陣列16的頭端朝著喇叭天線的窄截面波導(dǎo)的短路面15的方向，中間金屬化過孔陣列16的尾端伸向喇叭天線的口徑面12，但不到口徑面12 ;在喇叭天線2左邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)19中有左邊金屬化過孔陣列17，把左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19分成第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22 ;在喇叭天線右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20中，有右邊金屬化過孔陣列18，把右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20分成第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24 ;左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18形狀都是一段頭端直線段接多邊形再接一段尾端直線段，左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18的頭端都朝著喇叭天線2的窄截面波導(dǎo)的短路面15的方向、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18的尾端伸向喇叭天線2的口徑面12，但不到口徑面12上，這樣可以避免口徑面12上出現(xiàn)電場的零場區(qū)；中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18在基片集成波導(dǎo)喇叭天線2中形成第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24，第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24靠近天線口徑面12的端口 25寬度的相等或者不等。在介質(zhì)填充波導(dǎo)中，電磁波主模(TE10模)的傳播的相速與介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度有關(guān)，介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度越寬，主模的傳輸相速就越低；反之，介質(zhì)填充波導(dǎo)寬度越窄，主模的傳輸相速就越高。來自內(nèi)部電路8的電磁波信號從金屬化垂直過孔饋線I的一端通過天線的輸入輸出端口進(jìn)入到基片集成波導(dǎo)喇叭天線2，傳播一段距離后，遇到中間金屬化過孔陣列16，由于對稱性，電磁波就分成功率相等的兩路分別進(jìn)入左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19和右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20傳輸。左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19和右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20完全對稱，以左邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)19為例說明，當(dāng)電磁波進(jìn)入左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19傳輸后一段距離后，將遇到左邊金屬化過孔陣列17，再被分成兩路分別通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22向天線口徑面12的方向傳輸，調(diào)整中間金屬化過孔陣列16中多邊形頂點的位置、調(diào)整左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19中左邊金屬化過孔陣列17的頭端的位置以及左邊金屬化過孔陣列17中多邊形頂點的位置，可以調(diào)整通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22中傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬ο嗨俸拖鄬β?，進(jìn)而調(diào)整通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22傳輸?shù)碾姶挪ㄔ诳趶矫?2上的相對相位和相對幅度；如果第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22在天線口徑面12附近的端口 25的寬度相等，調(diào)整在左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)19中左邊金屬化過孔陣列17的頭端及多邊形頂點的位置，可以使得通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟?，并使得這兩路電磁波同相到達(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口 25進(jìn)而再到達(dá)天線的口徑面12，這樣在天線口徑面12附近的第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22端口 25的場強幅度分布和相位都一樣；電磁波在右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)20中傳輸也是同樣的情況。以上述方式就可以控制在天線口徑面12附近的電磁波的幅度和相位分布，如果保持在天線口徑面12附近的第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填 充波導(dǎo)24的端口 25的寬度都相等，并調(diào)整中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18的頭端及多邊形頂點的位置使得通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24傳輸電磁波的同功率同相到達(dá)這些介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口25再到達(dá)天線口徑面12，就可以使得在天線口徑面12附近第一介質(zhì)填充波導(dǎo)21、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)22、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)23和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)24的四個端口 25的場強相位和幅度分布均一致，這樣就達(dá)到提高天線口徑效率和增益的目的。另外由于天線口徑面12上除喇叭側(cè)壁11上是零場區(qū)外，天線口徑面12上的其它區(qū)域沒有零場區(qū)，這樣口徑面12的場強分布也相對更均勻。同理也可以按照需要在天線的口徑面12上實現(xiàn)特定的場強幅度和相位分布。在工藝上，內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線既可以采用三維樹脂封裝工藝，也可以采用低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝實現(xiàn)。其中金屬化過孔3和金屬化過孔側(cè)壁11可以是空心金屬通孔也可以是實心金屬孔，也可以是連續(xù)的金屬化壁，金屬通孔的形狀可以是圓形，也可以是方形或者其他形狀的。在結(jié)構(gòu)上，依據(jù)同樣的原理，可以再加四條金屬化過孔陣列把四個介質(zhì)填充波導(dǎo)分成八個介質(zhì)填充波導(dǎo)，并使得通過這八個介質(zhì)填充波導(dǎo)電磁波同相同幅度到達(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口再到達(dá)天線口徑面12，這樣同時天線口徑面12上的幅度分布更為均勻，而且增加天線口徑面12上的介質(zhì)填充波導(dǎo)的數(shù)量并不一定要求同時增加天線口徑面12的寬度，只要保證介質(zhì)填充波導(dǎo)能夠傳輸主模就可以。由于越靠近天線的金屬化過孔側(cè)壁11，電磁波到達(dá)天線口徑面12的路程越遠(yuǎn)，因此相對于離金屬化過孔側(cè)壁11較遠(yuǎn)的介質(zhì)填充波導(dǎo)，離金屬化過孔側(cè)壁11較近的介質(zhì)填充波導(dǎo)的寬度相對較窄以得到較高的電磁波傳輸相速。天線中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18中的多邊形可以是三角形、四邊形、五邊形或其它多邊形，這些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；中間金屬化過孔陣列16、左邊金屬化過孔陣列17和右邊金屬化過孔陣列18中的頭端直線段和尾端直線段的形狀可以是直線、折線、指數(shù)線或其它曲線。根據(jù)以上所述，便可實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于該天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板(4)上的金屬化垂直過孔饋線(I)、基片集成波導(dǎo)喇叭天線(2)和內(nèi)嵌金屬化過孔(3)，介質(zhì)基板(4)在三維封裝(5)的最上面；所述金屬化垂直過孔饋線(I)與三維封裝(5)的內(nèi)部電路⑶相連；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(2)由位于介質(zhì)基板⑷一面的底面金屬平面(6)、位于介質(zhì)基板(4)另一面的頂面金屬平面(9)和穿過介質(zhì)基板(4)連接底面金屬平面(6)頂面金屬平面(9)的金屬化過孔喇叭側(cè)壁(11)組成；基片集成波導(dǎo)喇叭天線(2)中內(nèi)嵌的金屬化過孔(3)連接底面金屬平面(6)和頂面金屬平面(9)，并構(gòu)成中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18);在喇叭天線(2)中有第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)，第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)的一個端口都朝著天線窄截面波導(dǎo)(13)的短路面(15)方向，其另一端口(25)都平齊并靠近的天線口徑面(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的金屬化垂直過孔饋線(I)的一端穿過介質(zhì)基板(4)底面金屬平面(6)上的圓孔(7)與三維封裝(5)的內(nèi)部電路(8)相連，其另一端頂端有個圓形焊盤(10)，金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤10在介質(zhì)基板(4)的頂面金屬平面(9)的圓孔中心，因此金屬化垂直過孔饋線頂端圓形焊盤(10)與介質(zhì)基板(4)的頂面金屬平面(9)沒有直接的電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的基片集成波導(dǎo)喇叭天線(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)的一端是短路面(15)，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)的一端與窄截面波導(dǎo)(13)相連，喇叭形波導(dǎo)(14)的另一端是天線口徑面(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的中間金屬化過孔陣列(16)位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線(2)的兩個側(cè)壁(11)中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線(2)分為左右對稱的兩部分，在中間的金屬化過孔陣列(16)的兩側(cè)，對稱的有左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(19)和右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的左邊金屬化過孔陣列(17)把左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(19)分成第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)，右邊金屬化過孔陣列(18)把右邊的介質(zhì)填充波導(dǎo)(20)分成第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)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，中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)的頭端都朝著喇叭天線窄截面波導(dǎo)的短路面(15)方向，中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)的尾端伸向天線口徑面(12)，但不到天線口徑面(12)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)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(shù)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(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于所述的左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(19)、右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(20)、第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)的寬度均要保證其主?？梢栽谧筮吔橘|(zhì)填充波導(dǎo)(19)、右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(20)、第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)、第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)、第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)中傳輸而不被截止。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、6或7所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于選擇中間金屬化過孔陣列(16)中多邊形頂點的位置和選擇左邊金屬化過孔陣列(17)中頭端直線段或多邊形在左邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(19)中的位置，可使得通過第一介質(zhì)填充波導(dǎo)(21)和第二介質(zhì)填充波導(dǎo)(22)中傳輸?shù)膬陕冯姶挪ǖ确嗟竭_(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口(25)再到天線的口徑面(12)上輻射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、6或7所述的一種內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線，其特征在于選擇中間金屬化過孔陣列(16)中多邊形頂點的位置和選擇右邊金屬化過孔陣列(18)中頭端直線段或多邊形在右邊介質(zhì)填充波導(dǎo)(20)中的位置，可使得通過第三介質(zhì)填充波導(dǎo)(23)和第四介質(zhì)填充波導(dǎo)(24)中傳輸?shù)膬陕冯姶挪ǖ确嗟竭_(dá)介質(zhì)填充波導(dǎo)的端口(25)再到天線的口徑面(12)上輻射。
全文摘要
內(nèi)嵌金屬化過孔相位幅度校準(zhǔn)的三維封裝表面天線涉及一種喇叭天線。該天線包括集成在一塊介質(zhì)基板(4)上的金屬化垂直過孔饋線(1)、喇叭天線(2)和金屬化過孔(3)，介質(zhì)基板(4)在三維封裝(5)最上面，金屬化垂直過孔饋線(1)一端與內(nèi)部電路(8)相連，喇叭天線(2)由底面金屬平面(6)、頂面金屬平面(9)和金屬化過孔側(cè)壁(11)組成，由金屬化過孔(3)構(gòu)成的中間金屬化過孔陣列(16)、左邊金屬化過孔陣列(17)和右邊金屬化過孔陣列(18)，在喇叭天線(2)中形成四個介質(zhì)填充波導(dǎo)，四個介質(zhì)填充波導(dǎo)一端都朝天線窄截面波導(dǎo)短路面(15)方向，其另一端位置都靠近天線口徑面(12)。該天線可以提高增益。
文檔編號H01Q13/02GK103022674SQ20121056348
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者趙洪新, 殷曉星, 王磊 申請人:東南大學(xué)