[发明专利]介质天线以及天线模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线技术，特别是一种介质天线以及天线模块。

背景技术

天线在无线通信中是必备元件。随着无线通信对于数据传输量需求的增加，毫米波频段具有很大的可用频宽，例如60GHz频段可以有7GHz的频宽，允许通信上有各种应用。另一方面，由于半导体工艺的进步，射频前端单芯片得以实现。相对于以往使用离散元件所制作的模块，整合芯片可以缩小模块尺寸、降低组装复杂度，降低成本，并且提供波束切换的重要功能。

以毫米波为例，由于60GHz毫米波在大气中的传输损耗很大，需要较大的有效等向辐射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power，EIRP)来补足传输损耗并达成高速传输的需求，EIRP是发射机输出功率(PTX)与天线增益(Gain)的乘积，即是EIRP＝PTx×Gain。然而，目前毫米波频段硅基半导体功率放大器的最大转换效率(Power-added efficiency，PAE)多在10％上下，功率输出也很有限，因此提高天线增益就变成提高EIRP最有效的方法。

天线的尺寸与波长呈比例关系。毫米波的波长较微波短，以60GHz为例，真空中的波长仅约5mm。传统上，制作在介电质载板上的一般平板天线(patch antenna)的边长大约仅2mm，因此制作精度与组装对准精度的要求会比一般微波频带的天线要来得高，而阵列天线的模块由于单元数目多，精度控制的困难度更高。

搭配芯片的天线技术，相对于芯片技术的蓬勃发展，在体积、成本与整合性的考量下，例如一般是使用多层的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术制作天线模块。LTCC多层技术可以作为射频前端芯片的承载板，低损耗的特性可以提供毫米波射频信号的走线以及制作平面阵列天线。不过由于LTCC的介电常数较高，例如约5～8之间，且层板厚度较薄，因此传统单一平板天线的增益仅约4-6dBi左右，其需要较多的单元组成阵列才能达到系统的需求，其常见的阵列数目在16个至64个。虽然单一平板天线可以利用阵列方式达到较高的功率，但是天线主波束角度可涵盖范围不大，较难因应复杂多变的无线通信使用环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能与芯片封装在一起，可适用于譬如毫米波高增益天线模块等的介质天线以及天线模块。

为了实现上述目的，本发明提供了一种介质天线，其中，包括：

多个介质单元，每一个该介质单元分为第一区域与第二区域；；

一或多个导体，覆盖在每一个该多个介质单元的该第二区域的表面，使该第二区域为一波导结构，该波导结构的第一端与该第一区域相连，该波导结构的第二端是一信号馈入端；

一或多个连接结构，连结一或多个该波导结构使成为至少一积体结构，其中该一或多个连接结构的一横截面宽度小于一临界尺寸；以及

一信号馈入结构，有一端点邻近该波导结构的该信号馈入端，用以馈入或接收信号。

本发明还提供了一种介质天线，其中，包括：

一介质单元，分为第一区域与第二区域，该第二区域有一弯折部分；以及

一导体，覆盖该第二区域包括该弯折部分的一表面，使该第二区域为一波导结构，该波导结构的第一端与该第一区域相连，该波导结构的第二端是一信号馈入端。

本发明还提供了一种天线模块，其中，包括：

一载板，包括多个导体层，该些导体层包括：

第一导体层，在载板一面用于接地，其中该第一导体层包括多个开孔；以及

第二导体层，包括多个信号馈入结构，分别有一端点对应该多个开孔；

多个介质单元，分别配置在该多个开孔上方，其中每一个该介质单元分为第一区域与第二区域；以及

一或多个导体，覆盖在该介质单元的该第二区域的表面，使该第二区域分别成为一波导结构，每一个该波导结构的一信号馈入端分别对应至该第一导体层的该开孔之一，

其中该信号馈入结构的该端点分别与对应的该波导结构配置，以从每一个该波导结构的该信号馈入端馈入或接收信号。

本发明的一种介质天线，包括多个介质单元、一或多个导体、一或多个连接结构以及多个信号馈入结构。每一个该介质单元分为第一区域与第二区域。一或多个导体覆盖在每一个介质单元的该第二区域的表面，使该第二区域成为一波导结构，该波导结构的第一端与该第一区域相连，以及该波导结构的第二端是一信号馈入端。