[发明专利]缝隙相位校准的三维封装表面天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种喇叭天线，尤其是一种缝隙相位校准的三维封装表面天线。

背景技术

采用微组装技术，可以把一个射频系统集成到一个封装内，为此也需要把天线集成在封装的表面。在封装表面集成贴片天线是一种很自然的方式，但贴片天线的辐射主向是表面的法向，而我们有时需要的辐射主向是沿着表面方向。如果在封装表面集成喇叭天线就可以实现沿表面方向的辐射。但是，通常喇叭天线是非平面的，与平面电路工艺的不兼容、具有的较大的几何尺寸，从而限制了其在封装结构上的应用。近年来，基于基片集成波导技术发展的基片集成波导喇叭天线具有尺寸小、重量轻、易于平面集成的特点，但传统的基片集成波导喇叭天线的增益相对比较低，其原因在于由于喇叭口不断的张开，导致电磁波传播到喇叭口径面时出现相位不同步，口径电场强度的相位分布不均匀，辐射方向性和增益降低。目前已有采用介质加载、介质棱镜等方法，矫正喇叭口径面相位的不同步，但是这些相位校准结构都在喇叭天线的口径面外面，增加了天线的整体结构尺寸，不适合集成到封装表面。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种缝隙相位校准的三维封装表面天线，在该喇叭天线上下两个平行的金属面上，有多条缝隙以矫正天线口径面上电磁波的相位不一致，提高三维封装表面天线的口径效率和增益。

技术方案：本发明的缝隙相位校准的三维封装表面天线其特征在于该天线包括设置在介质基板上的金属化垂直过孔馈线、基片集成波导喇叭天线和数条缝隙，介质基板在三维封装的最上面；所述金属化垂直过孔馈线与三维封装的内部电路相连；基片集成波导喇叭天线由位于介质基板一面的底面金属平面、位于介质基板另一面的顶面金属平面和穿过介质基板连接底面金属平面、顶面金属平面的金属化过孔喇叭侧壁组成；基片集成波导喇叭天线由窄截面波导和喇叭形波导串接构成；窄截面波导的一端是短路面，窄截面波导的另一端与喇叭形波导相连，喇叭形波导的一端是天线口径面；基片集成波导喇叭天线中的底面金属平面和顶面金属平面均有数条缝隙，缝隙的长度大于一个波长，这些缝隙在基片集成波导喇叭的内部形成多个子喇叭；缝隙的一端朝着窄截面波导的短路面的方向，缝隙的另一端位于天线口径面上；

所述的缝隙的形状是曲线，不同缝隙的宽度可以是不同的，每条缝隙的宽度可以是不均匀的；

所述的一条或数条缝隙中，调整相邻两条缝隙之间的距离、或者调整一条缝隙与基片集成波导喇叭天线()侧壁金属化过孔之间的距离、或者改变一条或者多条缝隙的长度，能够使得到达天线的口径面上电磁波相位分布更均匀，或者使得到达天线的口径面上电磁波相位按照需要分布；调节某条缝隙的宽度，可以改变该条缝隙两边的子喇叭中电磁波的相速，能够使得到达天线的口径面上电磁波相位分布更均匀，或者使得到达天线的口径面上电磁波相位按照需要分布。

所述的金属化垂直过孔馈线的一端穿过介质基板底面金属平面上的圆孔与三维封装的内部电路相连，其另一端顶端有个圆形焊盘，金属化垂直过孔馈线顶端圆形焊盘在介质基板的顶面金属平面的圆孔中心，因此金属化垂直过孔馈线顶端圆形焊盘与介质基板的顶面金属平面没有直接的电接触。

所述的相邻两条缝隙之间的距离要保证电磁波可以传输而不被截止。

金属化过孔喇叭侧壁中，相邻的两个金属化过孔的间距要小于或等于工作波长的十分之一，使得构成的金属化过孔喇叭侧壁能够等效为电壁。

在基片集成波导喇叭天线的底面金属平面上的缝隙与顶面金属平面上的缝隙一一对应，在基片集成波导喇叭天线底面金属平面上的缝隙与顶面金属平面上的缝隙的形状一样、数量相等，底面金属平面上的缝隙在底面金属平面上的位置与顶面金属平面上的缝隙在顶面金属平面上的位置一样。