相控阵天线阵列.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911284510.5 (22)申请日 2019.12.13 (71)申请人 瑞声科技 （新加坡） 有限公司 地址 新加坡卡文迪什科技园大道85号2楼8 号 (72)发明人 吴慧玲黄源烽 (74)专利代理机构 广州市越秀区哲力专利商标 事务所(普通合伙) 44288 代理人 葛燕婷 (51)Int.Cl. H01Q 21/08(2006.01) H01Q 1/36(2006.01) (54)发明名称 相控阵天线阵列 (57)摘要 本发明涉及无线技术领域， 提供了一种相控 阵。

2、天线阵列。 所述相控阵天线阵列包括印刷电路 板和多个LTCC贴片天线， 每一LTCC贴片天线分别 通过表面贴装技术安装在所述印刷电路板上， 并 与所述印刷电路板上的射频电路电连接。 所述 LTCC贴片天线包括多个LTCC基板、 上层贴片、 下 层贴片和馈电部。 本发明简化了印刷电路板的设 计要求， 更具成本效益， 避免了射频前端组件传 递的热量导致印刷电路板出现不均匀的热膨胀， 降低印刷电路板翘曲的风险； 利于检测和校准印 刷电路板的射频电路。 权利要求书1页 说明书3页 附图11页 CN 111430939 A 2020.07.17 CN 111430939 A 1.一种相控阵天线阵列， 其。

3、特征在于， 所述相控阵天线阵列包括印刷电路板和多个间 隔设置的低温共烧陶瓷(Low-temperature co-fired ceramic， LTCC)贴片天线， 每一LTCC 贴片天线分别通过表面贴装技术安装在所述印刷电路板上， 并与所述印刷电路板上的射频 电路电连接。 2.根据权利要求1所述的相控阵天线阵列， 其特征在于， 所述LTCC贴片天线包括LTCC基 板、 上层贴片、 下层贴片和馈电部， 所述馈电部与所述下层贴片连接以提供馈电， 所述上层 贴片间隔设置于所述下层贴片远离所述馈电部的一层， 并与所述下层贴片耦合， 所述上层 贴片设于所述LTCC基板表面并嵌入所述LTCC基板， 所述。

4、下层贴片设于所述LTCC基板内部对 应于所述上层贴片的投影位置， 所述馈电部穿过所述LTCC基板并外露于所述LTCC基板外以 与所述射频电路电连接。 3.根据权利要求1或2所述的相控阵天线阵列， 其特征在于， 所述相控阵天线阵列工作 于毫米波段， 两个相邻的LTCC贴片天线之间的间距为4-6mm。 4.根据权利要求2所述的相控阵天线阵列， 其特征在于， 所述上层贴片为E字形状。 5.根据权利要求2所述的相控天线阵列， 其特征在于， 所述LTCC基板厚度为0.7mm- 0.8mm。 6.根据权利要求2所述的相控天线阵列， 其特征在于， 所述射频电路印刷于所述印刷电 路板。 7.根据权利要求2所述。

5、的相控阵天线阵列， 其特征在于， 所述馈电部为同轴馈电结构。 8.根据权利要求1所述的相控阵天线阵列， 其特征在于， 所述相控阵天线阵列采用22 阵列、 44阵列或者88阵列中的任意一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111430939 A 2 相控阵天线阵列 技术领域 0001 本发明涉及无线技术领域， 尤其涉及一种相控阵天线阵列。 背景技术 0002 现有技术中， 相控阵天线阵列是在主印刷电路板上蚀刻相控阵天线， 主印刷电路 板通常为印刷电路板(Printed Circuit Board， PCB)， 相控阵天线固定在PCB板内部， 导致 PCB板过厚、 分层不均匀以及设计复杂， 另。

6、外， 这种设计不利于对相控阵天线进行校准， 以及 进行射频(Radio Frequency， RF)电路校验， 同时， PCB板需要更复杂的通孔结构， 制成成本 高。 同时， 在操作过程中， 当射频前端组件产生的大量热量转移到PCB板上时， 不均匀的分层 可能会由于不均匀的热膨胀而导致PCB板翘曲。 发明内容 0003 本发明提供的一种相控阵天线阵列， 其目的是基于LTCC设置LTCC贴片天线， 将 LTCC贴片天线从相控阵天线阵列中分离出来独立设置， 简化了印刷电路板的要求， 更具成 本效益， 同时， 优化和避免了射频前端组件传递的热量导致印刷电路板出现任何不均匀的 热膨胀， 降低印刷电路板。

7、翘曲的风险。 0004 本发明提供一种相控阵天线阵列， 所述相控阵天线阵列包括印刷电路板和多个间 隔设置的低温共烧陶瓷(Low-temperature co-fired ceramic， LTCC)贴片天线， 每一LTCC 贴片天线分别通过表面贴装技术安装在所述印刷电路板上， 并与所述印刷电路板上的射频 电路电连接。 0005 优选地， 所述LTCC贴片天线包括多个LTCC基板、 上层贴片、 下层贴片和馈电部， 所 述馈电部与所述下层贴片连接以提供馈电， 所述上层贴片间隔设置于所述下层贴片远离所 述馈电部的一层， 并与所述下层贴片耦合， 所述上层贴片设于所述LTCC基板表面并嵌入所 述LTCC。

8、基板， 所述下层贴片设于所述LTCC基板内部对应于所述上层贴片的投影位置， 所述 馈电部穿过所述LTCC基板并外露于所述LTCC基板外以与所述射频电路电连接。 0006 LTCC贴片天线优选地， 所述相控阵天线阵列工作于毫米波段， 两个相邻的LTCC贴 片天线之间的间距为4-6mm。 0007 优选地， 所述上层贴片为E字形状。 0008 优选地， 所述LTCC基板厚度为0.7mm-0.8mm。 0009 优选地， 所述射频电路印刷于所述印刷电路板。 0010 优选地， 所述馈电部为同轴馈电结构。 0011 优选地， 所述相控阵天线阵列采用22阵列、 44阵列或者88阵列中的任意一 种。 00。

9、12 与现有技术相比， 本发明提供的相控阵天线阵列包括了印刷电路板和独立于印刷 电路板的LTCC贴片天线阵列， 相比于传统的装贴片天线印刷于印刷电路板的方案， 简化了 印刷电路板的设计要求， 更具成本效益； 避免了射频前端组件传递的热量导致印刷电路板 说明书 1/3 页 3 CN 111430939 A 3 出现不均匀的热膨胀， 降低印刷电路板翘曲的风险； 利于检测和校准印刷电路板的射频电 路。 附图说明 0013 图1为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列的结构示意图； 0014 图2为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线的结构示意图； 0015 图3为图2中的A-A剖面的结构示意图；。

10、 0016 图4为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列的平面示意图； 0017 图5为图1中的B-B剖面的结构示意图； 0018 图6为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线的回波损耗图； 0019 图7为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线的增益图； 0020 图8为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线的效率图； 0021 图9为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线的3D增益方向图； 0022 图10为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线在Phi0 平面内的2D增益方向 图； 0023 图11为本发明实施例一提供的单个LTCC贴片天线在Phi90 平面内的2D增益方 向图。

11、； 0024 图12为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列的3D增益方向图； 0025 图13为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列的增益曲线图； 0026 图14为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列在Phi0 平面内的2D增益方 向图； 0027 图15为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列在Phi90 平面内的2D增益 方向图； 0028 图16为本发明实施例一提供的88相控阵天线阵列在Phi0 平面内的不同扫描 角度的2D增益方向图。 具体实施方式 0029 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 。

12、此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不 用于限定本发明。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0030 请一并参照图1、 图2和图3， 本发明提供一种相控阵天线阵列100， 所述相控阵天线 阵列100包括印刷电路板1和多个间隔设置的LTCC贴片天线2， 每一所述LTCC贴片天线2分别 通过表面贴装技术安装在所述印刷电路板1上， 并与所述印刷电路板1上的射频电路电连 接。 所述LTCC贴片天线2包括多个LTCC基板21、 上层贴片22、 下层贴片23和馈电部24， 所述馈 电部24与所述下层贴片23连接。

13、以提供馈电， 所述上层贴片22间隔设置于所述下层贴片23远 离所述馈电部24的一层， 并与所述下层贴片23耦合， 所述上层贴片22设于所述LTCC基板21 表面并嵌入所述LTCC基板21， 所述下层贴片23设于所述LTCC基板21内部对应于所述上层贴 片22的投影位置， 所述馈电部24穿过所述LTCC基板21并外露于所述LTCC基板21外以与所述 说明书 2/3 页 4 CN 111430939 A 4 射频电路电连接。 0031 所述多个LTCC基板21独立设置， 每个所述多个LTCC基板21与所述LTCC贴片天线2 分别一一对应。 具体地， 在本实施例中， 所述LTCC基板21为杜邦9kV。

14、7板， 厚度a为0.7798mm， 所述上层贴片22为E字形状， 所述上层贴片22与印刷电路板1的间隔距离同样为a 0.7798mm， 下层贴片23与印刷电路板1的间隔距离b为0.2228mm。 0032 请一并参见图1和图4， 所述相控阵天线阵列工作于毫米波段， 两个相邻LTCC贴片 天线之间的间距为4-6mm。 具体地， 在88的相控阵天线阵列100中， 相邻的LTCC贴片天线间 隔距离分别为dx5.5mm， dy5.5mm。 0033 请一并参见图1和图5， 每个LTCC贴片天线2都包括一个单独的LTCC基板21， 具体在 本实施例中， 所述LTCC基板21通过表面贴装技术安装在所述印刷。

15、电路板1上， 并与所述印刷 电路板1上的射频电路11电连接。 因此， 每个LTCC贴片天线2都可以在安装前进行相控阵天 线进行校准， 以及进行射频(Radio Frequency， RF)电路校验， 同时， 通过将LTCC贴片天线2 独立设置， 对印刷电路板1的要求降低， 不需要在印刷电路板1上进行复杂的通孔设计； 同 时， 由于单个LTCC贴片天线2是单独分离的， 即便热量从射频RF前端组件传递到印刷电路板 1上， 印刷电路板1产生的翘曲影响降低至最低。 0034 优选地， 所述相控阵天线采用22阵列、 44阵列或者88阵列中的任意一种。 其 他所述相控阵天线阵列与本实施例技术方案相同， 不。

16、再赘述。 0035 请参照图6-11， 单个LTCC贴片天线在26GHz左右具有良好的性能。 0036 请参照图12-15， 88相控阵天线阵列在26GHz左右具有良好的性能。 0037 通过在每个LTCC贴片天线之间设置合适的相移， 可以控制26GHz 88相控阵天线 阵列以指向所需方向。 图16为26GHz 88相控阵天线阵列在扫描角分别为0 、 15 、 30 、 45 和60 时的2D增益方向图(Phi0 平面内)。 类似地， 天线波束也可以通过-15 ， -30 ， -45 和-60 转向， 而2D增益方向图(Phi0 平面内)是镜像的。 0038 与现有技术相比， 本发明通过提出一。

17、种基于LTCC的相控阵天线组成的相控阵天线 阵列， 将相控阵天线从相控阵天线阵列中分离出来独立设置， 简化了印刷电路板的设计要 求， 更具成本效益， 避免了射频前端组件传递的热量导致印刷电路板出现不均匀的热膨胀， 降低印刷电路板翘曲的风险； 利于检测和校准印刷电路板的射频电路。 0039 以上所述的仅是本发明的实施方式， 在此应当指出， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明创造构思的前提下， 还可以做出改进， 但这些均属于本发明的保护范 围。 说明书 3/3 页 5 CN 111430939 A 5 图1 说明书附图 1/11 页 6 CN 111430939 A 6 图2 说明书。

18、附图 2/11 页 7 CN 111430939 A 7 图3 说明书附图 3/11 页 8 CN 111430939 A 8 图4 说明书附图 4/11 页 9 CN 111430939 A 9 图5 图6 说明书附图 5/11 页 10 CN 111430939 A 10 图7 图8 说明书附图 6/11 页 11 CN 111430939 A 11 图9 说明书附图 7/11 页 12 CN 111430939 A 12 图10 图11 说明书附图 8/11 页 13 CN 111430939 A 13 图12 说明书附图 9/11 页 14 CN 111430939 A 14 图13 图14 说明书附图 10/11 页 15 CN 111430939 A 15 图15 图16 说明书附图 11/11 页 16 CN 111430939 A 16 。