具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的基于带状线的同轴馈电微带天线的一种剖面图。请参见图1，本发明实施例提供了一种基于带状线3的同轴馈电微带天线100，包括：第一金属层1；

位于第一金属层1一侧的第一介质层2；第一介质层2内包括带状线3，带状线3沿平行于第一金属层1所在平面的方向延伸；

位于第一介质层2远离第一金属层1一侧的第二金属层4，第二金属层4包括第一开口5；

位于第二金属层4远离第一金属层1的一侧第二介质层6，第二介质层6包括过孔7和多个第一通孔8；沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，过孔7的正投影位于第一开口5内；

位于第二介质层6远离第一金属层1一侧的第三金属层9和辐射贴片天线10；第三金属层9包括第二开口11，沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，辐射贴片天线10的正投影位于第二开口11内；带状线3通过过孔7连接至辐射贴片天线10；第二金属层4通过第一通孔8与第三金属层9连接；

位于第三金属层9远离第一金属层1一侧的第三介质层12；

位于第三介质层12远离第一金属层1一侧的寄生贴片天线13。

本实施例中，基于带状线3的同轴馈电微带天线100包括：第一金属层1、以及依次设置于第一金属层1一侧的第一介质层2、第二金属层4、第二介质层6、第三金属层9、第三介质层12和寄生贴片天线13。具体而言，第一介质层2内部设置有带状线3，带状线3的延伸方向与第一金属层1所在的平面平行，第二介质层6包括过孔7，第三金属层9包括第二开口11；沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，该过孔7的正投影位于第二金属层4的第一开口5内，辐射贴片天线10的正投影位于第二开口11内；也就是说，辐射贴片天线10位于第三金属层9的第二开口11内，过孔7通过第一开口5实现带状线3与辐射贴片天线10的电连接。在图1所示视角下，此种设计方式将输入电信号传输到辐射贴片天线10的正下方，从而向辐射贴片天线10馈电。

本实施例中，第一介质层2、第二介质层6和第三介质层12均包括介电常数为5.9、损耗正切为0.002、单层瓷片厚度为0.096mm的Ferro-A6M低温共烧陶瓷材料。可选地，每一介质层的厚度为三层瓷片厚度，即第一介质层2、第二介质层6和第三介质层12的高度H＝0.288mm。

请继续参见图1，第一介质层2还包括多个第二通孔14，第一金属层1通过第二通孔14与第二金属层4连接。

具体而言，第一介质层2中带状线3的周围可设置多个垂直金属化第二通孔14，第二通孔14连接第一金属层1和第二金属层4，以实现带状线3的电磁隔离。示例性地，在图1所示视角下，分别在过孔7的左右两侧各设置10个第二通孔14，各第二通孔14中心与带状线3中心的距离为0.35mm。

图2是本发明实施例提供的基于带状线3的同轴馈电微带天线100的一种俯视图。可选地，请结合图1-2，沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，多个第一通孔8的正投影包围辐射贴片天线10的正投影。

具体而言，辐射贴片天线10的四周设置有周期性金属化第一通孔8，第一通孔8连接第二金属层4和第三金属层9，从而对辐射贴片天线10进行电磁屏蔽。可以理解的是，由于第三介质层12位于第三金属层9与寄生贴片天线13之间，因此第三金属层9可以作为寄生贴片天线13的反射板。

本实施例中，第一通孔8与第二通孔14均为银质，二者的孔径及高度相同。应当理解，上述基于带状线3的同轴馈电微带天线100利用带状线3进行馈电激励，由于辐射贴片天线10和馈电端口位于不同的LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)层，因此需要用到金属化过孔7、通孔、焊盘以及反焊盘实现馈电，但是，通孔会引入寄生电感和寄生电容，过孔7的孔径大小也会对馈电网络的传输性能带来影响。示例性地，本实施例中第一通孔8和第二通孔14的孔径为0.1mm、相邻的第一通孔8/第二通孔14之间的距离为0.2mm，每个用于电磁隔离的第一通孔8或第二通孔14距离自身需要隔离的部件的高度为四分之一介质波长。

可选地，请参见图1-2，寄生贴片天线13包括第三开口15和第四开口16；

沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，辐射贴片天线10的正投影位于第三开口15及第四开口16之间，且第三开口15和第四开口16对称分布于辐射贴片天线10的两侧。

本实施例中，寄生贴片天线13包括第三开口15和第四开口16，沿垂直于第一金属层1所在平面的方向，辐射贴片天线10的正投影位于第三开口15及第四开口16之间，可选地，第三开口15与第四开口16均为矩形，二者对称分布于辐射天线的两侧，从而确保方向性对称。

需要说明的是，上述基于带状线的同轴馈电微带天线需要以特定角度放置，以使整个AiP天线单元工作在40°极化条件下，图2仅用于示意天线的倾斜状态，而不对其倾斜角度加以限定。

可选地，辐射贴片天线10及寄生贴片天线13的谐振频率为80GHz。

本实施例中，按照如下公式确定带状线3的宽度W_s：

其中，W_s表示带状线3的宽度，c表示带状线3所处介质厚度，即第一介质层2的厚度，Z₀表示特征阻抗，ε_r表示介电常数。

进一步地，辐射贴片天线10在第一方向x上的宽度为：

其中，c表示光在真空中的传播速度，f表示辐射贴片天线10的工作频率，ε_r是基板材料的相对介电常数，基板包括第一介质层2、第二介质层6和第三介质层12，W_m为计算得到的辐射贴片天线10在第一方向x方向上的宽度，第一方向x为第三开口15指向第四开口16的方向。

根据辐射贴片天线10的宽度W_m，确定天线基板的有效介电常数ε_e：

其中，h表示基板的厚度，即每层介质层的高度。

根据辐射贴片天线10的宽度W_m和天线基板的有效介电常数ε_e，确定等效缝隙辐射长度ΔL_m和基板内的导波波长λ_g：

根据等效缝隙辐射长度ΔL_m和基板内的导波波长λ_g，确定辐射贴片天线10在第二方向y上的长度：

式中，λ_g表示基板内的导波波长，L_m为计算得到的辐射贴片天线10在第二方向y上的长度，第二方向y与第一方向x垂直，且第一方向x和第二方向y均与第一金属层1所在的平面平行。

进而确定寄生贴片天线13的尺寸：

L_p≈L_m

W_p≈2×W_m

式中，W_p表示寄生贴片天线13在第一方向x上的宽度，L_p表示寄生贴片天线13在第二方向y上的长度。

进一步地，根据寄生贴片天线13的尺寸确定第三开口15和第四开口16的尺寸。具体地，第三开口15在第二方向y上的长度a＝W_p/3、在第一方向x上的宽度b＝a/10。本实施例中，第四开口16在第二方向y上的长度与第三开口15在第二方向y上的长度相等，第四开口16在第一方向x上的宽度与第三开口15在第一方向x上的宽度相等。

最终，利用上述公式确定微带天线的参数：第一金属层、第二金属层和第三金属层的厚度均为0.01mm，带状线的宽度Ws＝0.07mm，过孔孔径Rvia≈0.25mm，辐射贴片天线的宽度Wm≈1.30mm、长度Lm≈2.03mm、寄生贴片的宽度Wp≈2.84mm、长度Lp≈2.00mm，第三开口和第四开口的长度a≈0.80mm、宽度b≈0.10mm，微带天线整体处于6.4mm×6.4mm的材料介质层中。采用三维电磁全波仿真软件HFSS_19.0对该微带天线进行三维建模，反射损耗S11结果如图3所示，通带内的两个谐振点分别为79.77GHz和81.81GHz，两个谐振点的反射系数分别为-32.67dB和-19.95dB；增益方向图如图4所示，可见，微带天线工作在通带中心频率时，其E面和H面辐射方向上的最大增益为4.90db。

通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种基于带状线的同轴馈电微带天线，包括第一金属层、以及依次设置于第一金属层一侧的第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和寄生贴片天线；其中，第一介质层内设有带状线，带状线沿平行于第一金属层所在平面的方向延伸，第二介质层包括过孔，第二介质层远离第一金属层的一侧还包括辐射贴片天线，带状线通过过孔连接至辐射贴片天线，有利于提高微带天线的增益和带宽。

此外，第二介质层包括多个第一通孔，第一介质层包括多个第二通孔，通过在不同介质层中引入过孔及通孔，不仅可以减弱外界辐射体的影响并进行电磁隔离，还可以使天线工作在四分之五谐振长度，进而使上述同轴馈电微带天线适用AiP技术下的应用场景。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。