小型寬帶多層芯片天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及小型寬帶多層芯片天線，包括LTCC陶瓷介質(zhì)體、匹配單元、多層互連單元、耦合單元和末端加載單元；所述匹配單元包括位于最前端的饋電端、與饋電端連接的多組通過等高的金屬通孔依次首尾連接的倒L型導(dǎo)電體；所述多層互連單元包括兩層通過一個(gè)金屬通孔連接的上輻射元和下輻射元，所述上輻射元和下輻射元的位置相互交錯(cuò)分別分布于兩個(gè)介質(zhì)層上，所述耦合單元由一層位于多層互連單元兩層結(jié)構(gòu)之間的呈F型的平面結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述耦合單元利用層間耦合實(shí)現(xiàn)多諧振；本發(fā)明的有益效果是：利用LTCC技術(shù)，采用多層互連和層間互耦相結(jié)合的三維立體組合結(jié)構(gòu)，不僅可以使天線在寬頻段工作，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了小型化和封裝。
【專利說明】小型寬帶多層芯片天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于便攜式無線通信設(shè)備及移動(dòng)通信終端天線【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及覆蓋2G通信(GSM)、3G通信(CDMA)、4G通信(LTE)的工作頻段的小型化寬帶多層芯片天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無線通信系統(tǒng)不斷向著大容量，多功能，智能化的趨勢(shì)飛速發(fā)展，使得3G無線通信服務(wù)尚處于發(fā)展普及時(shí)，4G通信技術(shù)的研究開發(fā)早已如火如荼開展，并正在帶來信息產(chǎn)業(yè)新的革命，成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)之一。LTE作為3G向4G的演進(jìn)，是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過渡，它改進(jìn)并增強(qiáng)了 3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。其中，TD-LTE是我國(guó)主導(dǎo)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，是3G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。目前，工信部已經(jīng)正式批準(zhǔn)了 2570MHz-2620MHz之間總共50M的TD-LTE頻率，整個(gè)2.6G頻段也已經(jīng)有了具體規(guī)劃。
[0003]天線作為無線通信系統(tǒng)必不可少的一部分，順應(yīng)了小型化，多頻化和寬帶化的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今移動(dòng)通信終端設(shè)備中，內(nèi)置的小型天線已成為主流。伴隨著無線通信產(chǎn)品向著更輕、更薄、更小發(fā)展的方向，多頻帶、寬帶化的小型芯片天線將成為近年的市場(chǎng)需求熱點(diǎn)。
[0004]LTCC (低溫共燒陶瓷)技術(shù)以其良好的材料性能(高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗)和易實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)(多層應(yīng)用、垂直互連)的技術(shù)特點(diǎn)，可在天線小型化、寬頻帶、完整封裝等方面發(fā)揮出了巨大作用。
[0005]現(xiàn)有的天線結(jié)構(gòu)中，還未發(fā)現(xiàn)涉及覆蓋2G通信(GSM)、3G通信(CDMA)、4G通信(LTE)的工作頻段的小型化寬帶多層芯片天線結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了提供一種能夠覆蓋2G通信(GSM)、3G通信(CDMA)、4G通信(LTE)的工作頻段的小型化寬帶多層芯片天線。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:小型寬帶多層芯片天線，其特征在于，包括LTCC陶瓷介質(zhì)體、匹配單元、多層互連單元、耦合單元和末端加載單元；
[0008]所述匹配單元包括位于最前端的饋電端、與饋電端連接的多組通過等高的金屬通孔依次首尾連接的倒L型導(dǎo)電體，所述多組倒L型導(dǎo)電體在金屬通孔的兩端形成兩層結(jié)構(gòu)的立體電路結(jié)構(gòu)，最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端通過金屬通孔與多層互連單元連接；
[0009]所述多層互連單元包括兩層通過一個(gè)金屬通孔連接的上輻射元和下輻射元，所述上輻射元和下輻射元的位置相互交錯(cuò)分別分布于兩個(gè)介質(zhì)層上，其中較長(zhǎng)的下輻射元的末端與末端加載單元連接，下輻射元的前端通過金屬通孔與匹配單元的最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端連接；
[0010]所述耦合單元由一層位于多層互連單元兩層結(jié)構(gòu)之間的呈F型的平面結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述耦合單元利用層間耦合實(shí)現(xiàn)多諧振；
[0011]上述所述匹配單元、多層互連單元、耦合單元和末端加載單元的材料為高頻介電損耗小、電阻率低的金屬導(dǎo)體。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:利用LTCC技術(shù)，采用多層互連和層間互耦相結(jié)合的三維立體組合結(jié)構(gòu)，不僅可以使天線在寬頻段工作，能夠滿足GSM、GPS、WCDMA, TD-SCDMA, TD-LTE,藍(lán)牙、WLAN、WIFI等多種通信模式終端的應(yīng)用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了小型化和封裝。該天線還具有良好的全向性和增益特性。此外，基于LTCC工藝技術(shù)，天線生產(chǎn)不但可以節(jié)省加工時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，而且還可便于天線產(chǎn)品的測(cè)試與調(diào)試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明天線的三維模型結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2為本發(fā)明匹配單元結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3為本發(fā)明多層互連單元和耦合單元的耦合互連結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4為本發(fā)明天線的Sll圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1所示，小型寬帶多層芯片天線，其特征在于，包括LTCC陶瓷介質(zhì)體10、匹配單元20、多層互連單元30、耦合單元40和末端加載單元50 ；
[0019]如圖2所示,所述匹配單元20包括位于最前端的饋電端201、與饋電端201連接的多組通過等高的金屬通孔20A依次首尾連接的倒L型導(dǎo)電體，所述多組倒L型導(dǎo)電體在金屬通孔20A的兩端形成兩層結(jié)構(gòu)的立體電路結(jié)構(gòu)，最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端通過金屬通孔20A與多層互連單元30連接；
[0020]本實(shí)施例中，多組倒L型導(dǎo)電體依次包括了首尾連接的倒L型導(dǎo)電體202、倒L型導(dǎo)電體203、倒L型導(dǎo)電體204、倒L型導(dǎo)電體205和倒L型導(dǎo)電體206共5組，其中L型導(dǎo)電體202、倒L型導(dǎo)電體203和倒L型導(dǎo)電體204位于上層，倒L型導(dǎo)電體204和倒L型導(dǎo)電體205位于下層。
[0021]本實(shí)施例中多組倒L型導(dǎo)電體組成的倒L型圈數(shù)為2.5，層間距為1mm，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，所述匹配單元的倒L型圈數(shù)和層間距視具體天線的工作頻段和結(jié)構(gòu)而定，其具體數(shù)值可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)公知技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，上述數(shù)值不能被理解為對(duì)本發(fā)明方案的限制。
[0022]如圖3所示，所述多層互連單元30包括兩層通過一個(gè)金屬通孔30A連接的上輻射元31和下輻射元32，所述上輻射元31和下輻射元32的位置相互交錯(cuò)分別分布于兩個(gè)介質(zhì)層上，其中較長(zhǎng)的下輻射元32的末端與末端加載單元50連接，下輻射元32的前端通過金屬通孔20A與匹配單元20的最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端連接；
[0023]本實(shí)施例中多層互連單元30的層數(shù)為2層，層間距為0.9mm，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，所述多層互連單元30的層數(shù)、輻射元的長(zhǎng)度和層間距可以視具體天線的工作頻段和結(jié)構(gòu)而定，其具體數(shù)值可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)公知技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，上述數(shù)值不能被理解為對(duì)本發(fā)明方案的限制。
[0024]所述耦合單元40由一層位于多層互連單元30兩層結(jié)構(gòu)之間的呈F型的平面結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述耦合單元40利用層間耦合實(shí)現(xiàn)多諧振；[0025]本實(shí)施例中稱合單元40距底層單元0.7mm,但是,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，耦合單元40的尺寸及其與多層互連單元30的耦合間距等可以視具體天線的工作頻段和結(jié)構(gòu)而定，其具體數(shù)值可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)公知技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，上述數(shù)值不能被理解為對(duì)本發(fā)明方案的限制。
[0026]上述所述匹配單元20、多層互連單元30、耦合單元40和末端加載單元50的材料為高頻介電損耗小、電阻率低的金屬導(dǎo)體，具體來說，材質(zhì)可為Ag、Au、Cu及其相關(guān)合金等
坐寸ο
[0027] 上述結(jié)構(gòu)組成的小型寬帶多層芯片天線通過陶瓷封裝形成三維結(jié)構(gòu)，在LTCC陶瓷介質(zhì)體10表面靠近天線終端的位置進(jìn)行標(biāo)記，記為安裝方向。通過調(diào)節(jié)匹配單元20的圈數(shù)和層間距(即金屬圓柱20A的高度)，多層互連單元30中兩個(gè)輻射元31、32的長(zhǎng)度和間距(即金屬圓柱30A的高度)以及耦合單元40的尺寸及其在多層互連單元30之間的位置，不僅可以使天線在所需頻段上寬頻工作，還可以大幅減小天線的體積。
[0028]如圖4所示，給出了本實(shí)施例下，對(duì)應(yīng)的小型化寬帶多層芯片天線在其工作頻帶內(nèi)的Sll變化，如圖中曲線所示，天線的回波損耗小于-6dB的帶寬為890-960ΜΗz、1880~2025ΜΗz、2320-2370ΜΗz、2570-2620ΜΗz，完全覆蓋 GSM、TD-SCDMA, TD-LTE 等移動(dòng)通信設(shè)備終端工作頻段。
[0029]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.小型寬帶多層芯片天線，其特征在于，包括LTCC陶瓷介質(zhì)體、匹配單元、多層互連單元、稱合單元和末端加載單元； 所述匹配單元包括位于最前端的饋電端、與饋電端連接的多組通過等高的金屬通孔依次首尾連接的倒L型導(dǎo)電體，所述多組倒L型導(dǎo)電體在金屬通孔的兩端形成兩層結(jié)構(gòu)的立體電路結(jié)構(gòu)，最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端通過金屬通孔與多層互連單元連接； 所述多層互連單元包括兩層通過一個(gè)金屬通孔連接的上輻射元和下輻射元，所述上輻射元和下輻射元的位置相互交錯(cuò)分別分布于兩個(gè)介質(zhì)層上。其中較長(zhǎng)的下輻射元的末端與末端加載單元連接，下輻射元的前端通過金屬通孔與匹配單元的最后一組倒L型導(dǎo)電體的末端連接； 所述耦合單元由一層位于多層互連單元兩層結(jié)構(gòu)之間的呈F型的平面結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述耦合單元利用層間耦合實(shí)現(xiàn)多諧振； 上述所述匹配單元、多層互連單元、耦合單元和末端加載單元的材料為高頻介電損耗小、電阻率低的金屬導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型寬帶多層芯片天線，其特征在于，所述多組倒L型導(dǎo)電體依次包括了首尾連接的倒L型導(dǎo)電體202、倒L型導(dǎo)電體203、倒L型導(dǎo)電體204、倒L型導(dǎo)電體205和倒L型導(dǎo)電體206共5組，其中L型導(dǎo)電體202、倒L型導(dǎo)電體203和倒L型導(dǎo)電體204位于上層,倒L型導(dǎo)電體204和倒L型導(dǎo)電體205位于下層。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK103682605SQ201210460413
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】鄭軼, 徐自強(qiáng), 宋世明, 徐美娟, 陳紹均 申請(qǐng)人:成都成電電子信息技術(shù)工程有限公司