本發(fā)明涉及天線，尤其涉及一種基于高阻硅襯底的e-band頻段帶寄生貼片的折疊磁電偶極子天線。

背景技術(shù)：

1、磁電偶極子天線是基于互補原理設(shè)計、提出的，其具有與生俱來的寬帶、穩(wěn)定對稱的方向圖、低后瓣輻射以及低交叉極化等優(yōu)勢，在整個工作頻帶內(nèi)增益隨頻率的變化波動很小，使其成為許多無線通信系統(tǒng)天線的最佳選擇。因此，該天線自提出以來就受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，并在該天線的基礎(chǔ)上研究提出了不同頻段、多種樣式的天線設(shè)計方案，使其在很多領(lǐng)域都具備非常大的應(yīng)用潛力。

2、由于封裝天線帶來的尺寸問題以及系統(tǒng)互連之間不可避免的損耗問題，與芯片共用相同襯底的片上天線快速發(fā)展。它可以與射頻系統(tǒng)和天線做到更高的集成度。然而，由于硅襯底的高介電常數(shù)和大厚度帶來的背面功率輻射和高階表面波會引起高的片上天線損耗。高阻硅片上工藝由于其高電阻率襯底材料，可以很大程度緩解介質(zhì)損耗，從而帶來更高的天線輻射效率，提升片上天線性能。

3、現(xiàn)有磁電偶極子天線存在的缺陷：

4、1.高阻硅加工工藝?yán)锕杌r底厚度固定，磁電偶極子天線難以滿足磁偶極子部分1/4波長的諧振長度要求，導(dǎo)致天線無法工作在期望頻段中；

5、2.覆蓋整個e-band頻帶的天線輻射方向圖很難在整個頻段內(nèi)保持穩(wěn)定；

6、3.尚未有工作在高阻硅介質(zhì)的e-band磁電偶極子天線設(shè)計被報道，高阻硅工藝中tsv是能夠等效為磁偶極子進行有效的輻射還沒有被驗證。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種基于高阻硅襯底的e-band頻段帶寄生貼片的折疊磁電偶極子天線，包括介質(zhì)板、折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)板包括由上到下依次垂直設(shè)置的第一金屬層、第一pi層、第二金屬層、第一sio2層、高阻硅層、第二sio2層、第二pi層、第三金屬層、第三pi層、第四金屬層，所述第一金屬層設(shè)有天線輻射體單元，所述第四金屬層設(shè)有天線饋電端口，所述天線輻射體單元與所述第四金屬層連接，所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)安裝在所述第二金屬層與所述第三金屬層之間，且所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)一端與所述第二金屬層連接，所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)另一端與所述第三金屬層連接。

2、作為本發(fā)明的進一步改進，所述天線輻射體單元設(shè)置于所述第一金屬層上表面，所述天線輻射體單元包括沿水平方向設(shè)置于所述第一金屬層上表面中心位置的用于耦合激勵貼片的長條形饋電條、對稱設(shè)置于所述長條形饋電條上下兩側(cè)的四個切角電偶極子、以及設(shè)置于所述長條形饋電條左右兩側(cè)的兩個寄生貼片，所述長條形饋電條左側(cè)的寄生貼片靠近所述長條形饋電條左側(cè)兩個切角電偶極子的切角位置，所述長條形饋電條右側(cè)的寄生貼片靠近所述長條形饋電條右側(cè)兩個切角電偶極子的切角位置，所述寄生貼片以所述長條形饋電條中心點位置對稱設(shè)置。

3、作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一pi層、所述第二金屬層、所述第一sio2層、所述高阻硅層，所述第二sio2層、所述第二pi層、所述第三金屬層、所述第三pi層構(gòu)成介質(zhì)板的中間層，所述介質(zhì)板的中間層使用透硅通孔技術(shù)設(shè)置三個通孔，所述兩個六邊形貼片和所述長條形饋電條底部各設(shè)有一個金屬立柱，所述金屬立柱對應(yīng)安裝在所述介質(zhì)板的中間層的所述三個通孔內(nèi)，從而使所述六邊形貼片、所述長條形饋電條與所述第四金屬層連接。

4、作為本發(fā)明的進一步改進，所述磁偶極子結(jié)構(gòu)包括四個金屬柱和安裝在所述金屬柱兩端的短銅片，所述金屬柱頂部的短銅片設(shè)于所述第二金屬層上，所述金屬柱底部的短銅片設(shè)于所述第四金屬層上。

5、作為本發(fā)明的進一步改進，所述介質(zhì)板的中間層使用透硅通孔技術(shù)設(shè)置四個安裝孔，四個所述金屬柱對應(yīng)安裝在四個所述安裝孔內(nèi)。

6、作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一金屬層厚度為5um，所述第一pi層厚度為7um，所述第二金屬層厚度為5um，所述第一sio2層厚度為1.5um，所述高阻硅層厚度為200um，所述第二sio2層厚度為1.5um，所述第二pi層厚度為4um，所述第三金屬層厚度為5um，所述第三pi層厚度為4um，所述第四金屬層厚度為5um。

7、作為本發(fā)明的進一步改進，所述天線饋電端口設(shè)置為適合片上天線測試的gsg結(jié)構(gòu)。

8、作為本發(fā)明的進一步改進，該折疊磁電偶極子天線的平面尺寸為：長2.05mm*寬0.97mm。

9、作為本發(fā)明的進一步改進，所述寄生貼片為六邊形貼片。

10、本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明的折疊磁電偶極子天線滿足磁偶極子部分1/4波長的諧振長度要求，該折疊磁電偶極子天線能夠工作在期望頻段中；2.本發(fā)明的折疊磁電偶極子天線覆蓋整個e-band頻帶的天線輻射方向，且容易在整個頻段內(nèi)保持穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種基于高阻硅襯底的e-band頻段帶寄生貼片的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：包括介質(zhì)板、折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)(11)，所述介質(zhì)板包括由上到下依次垂直設(shè)置的第一金屬層(1)、第一pi層(2)、第二金屬層(3)、第一sio2層(4)、高阻硅層(5)、第二sio2層(6)、第二pi層(7)、第三金屬層(8)、第三pi層(9)、第四金屬層(10)，所述第一金屬層(1)設(shè)有天線輻射體單元，所述第四金屬層(4)設(shè)有天線饋電端口，所述天線輻射體單元與所述第四金屬層(4)連接，所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)(11)安裝在所述第二金屬層(3)與所述第三金屬層(8)之間，且所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)(11)一端與所述第二金屬層(3)連接，所述折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)(11)另一端與所述第三金屬層(8)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述天線輻射體單元設(shè)置于所述第一金屬層(1)上表面，所述天線輻射體單元包括沿水平方向設(shè)置于所述第一金屬層(1)上表面中心位置的用于耦合激勵貼片的長條形饋電條(12)、對稱設(shè)置于所述長條形饋電條(12)上下兩側(cè)的四個切角電偶極子(13)、以及設(shè)置于所述長條形饋電條(12)左右兩側(cè)的兩個寄生貼片，所述長條形饋電條(12)左側(cè)的寄生貼片(14)靠近所述長條形饋電條(12)左側(cè)兩個切角電偶極子(13)的切角位置，所述長條形饋電條(12)右側(cè)的寄生貼片靠近所述長條形饋電條(12)右側(cè)兩個切角電偶極子(13)的切角位置，所述寄生貼片以所述長條形饋電條(12)中心點位置對稱設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述第一pi層(2)、所述第二金屬層(3)、所述第一sio2層(4)、所述高阻硅層(5)，所述第二sio2層(6)、所述第二pi層(7)、所述第三金屬層(8)、所述第三pi層(9)構(gòu)成所述介質(zhì)板的中間層，所述介質(zhì)板的中間層使用透硅通孔技術(shù)設(shè)置三個通孔，所述兩個六邊形貼片(14)和所述長條形饋電條(12)底部各設(shè)有一個金屬立柱(17)，所述金屬立柱(17)對應(yīng)安裝在所述介質(zhì)板的中間層的所述三個通孔內(nèi)，從而使所述六邊形貼片(14)、所述長條形饋電條(12)與所述第四金屬層(10)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述磁偶極子結(jié)構(gòu)(11)包括四個金屬柱(15)和安裝在所述金屬柱(15)兩端的短銅片(16)，所述金屬柱(15)頂部的短銅片設(shè)于所述第二金屬層(3)上，所述金屬柱(15)底部的短銅片(16)設(shè)于所述第四金屬層(10)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述介質(zhì)板的中間層使用透硅通孔技術(shù)設(shè)置四個安裝孔，四個所述金屬柱(15)對應(yīng)安裝在四個所述安裝孔內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述第一金屬層(1)厚度為5um，所述第一pi層(2)厚度為7um，所述第二金屬層(3)厚度為5um，所述第一sio2層(4)厚度為1.5um，所述高阻硅層(5)厚度為200um，所述第二sio2層(6)厚度為1.5um，所述第二pi層(7)厚度為4um，所述第三金屬層(8)厚度為5um，所述第三pi層(9)厚度為4um，所述第四金屬層(10)厚度為5um。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述天線饋電端口設(shè)置為適合片上天線測試的gsg結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：該折疊磁電偶極子天線的平面尺寸為：長2.05mm*寬0.97mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折疊磁電偶極子天線，其特征在于：所述寄生貼片為六邊形貼片(14)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于高阻硅襯底的E?Band頻段帶寄生貼片的折疊磁電偶極子天線，包括介質(zhì)板、折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)，介質(zhì)板包括由上到下依次垂直設(shè)置的第一金屬層、第一PI層、第二金屬層、第一SiO2層、高阻硅層、第二SiO2層、第二PI層、第三金屬層、第三PI層、第四金屬層，第一金屬層設(shè)有天線輻射體單元，第四金屬層設(shè)有天線饋電端口，天線輻射體單元與第四金屬層連接，折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)安裝在第二金屬層與第三金屬層之間，且折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)一端與第二金屬層連接，折疊磁偶極子結(jié)構(gòu)另一端與第三金屬層連接。本發(fā)明的有益效果是：不僅滿足磁偶極子部分1/4波長的諧振長度要求，而且能夠工作在期望頻段中。

技術(shù)研發(fā)人員：陳梓浩,趙康良,徐一泓,王同,王凱旭
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30