[发明专利]一种低剖面介质天线

说明书

本发明公开了一种低剖面介质天线，包括自上到下依次设置的低剖面辐射贴片结构、中间层介质基板及底层介质基板，其中，低剖面辐射贴片结构上两个相对的端面上均设置有缝隙结构，所述缝隙结构内设置有银涂层，中间层介质基板与底层介质基板之间设置有金属底板平面层，所述金属底板平面层的中部开设有一字型的耦合缝隙，底层介质基板的底部设置有微带馈线结构，其中，金属底板平面层与微带馈线结构组成馈电结构，该天线具有小型化、低功耗以及温度稳定性的特点。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种低剖面介质天线。

背景技术

近年来，随着第五代(5G)移动通信技术的迅速发展，5G技术目前已成为全球通信行业新一轮技术竞争的焦点。这促使开发具有高集成度、高温度稳定性和超低功耗的新型无源微波器件越来越受到重视。其中，推动5G技术发展的无源器件之一是微波天线，它在通信系统的终端发挥着重要的作用。因此，为了提高天线的性能和减小天线的尺寸，设计一款能够同时使用高性能的电介质材料和新型天线结构具有重要的研究与应用价值，能够在5G技术激烈的竞争环境中获得更大的适用性。

在众多的介质材料中，微波介质陶瓷一直被认为是众多电子产品中极为关键的材料，在滤波器、双工器、振荡器、环行器和谐振器中均有广泛的应用。高品质因数的微波介质陶瓷材料一般具有优异的介电属性，其中高的介电常数(ε_r)能够实现微波器件的小型化，高的Q×f(Q＝1/tanδ)能够降低微波器件的功耗，低谐振频率温度系数(TCF)能够使得微波器件在不同温度下稳定工作。目前，介质天线相比于介质谐振器天线来说，该介质天线不仅具有低的剖面，而且具有高的辐射增益。同时，相比于传统的金属天线，由于其不考虑金属的欧姆损耗，因此，该介质天线具有较高的辐射效率，且加工成本低。然而，目前现有的介质天线大多都采用高损耗的介质材料，且天线的带宽往往比较窄，这导致无论介质天线的功耗还是尺寸和带宽都很难满足5G移动通信技术的发展需求。

综上所述，随着现代通信技术对于微波通讯器件微型化、集成化和高频化的迫切需求，探索研发出具备小型化、低功耗以及温度稳定性的5G天线始终是当前的研究热点与重点。通过在介质天线中使用高品质因数的微波介质陶瓷材料作为一种新颖的研究思路，引入微波介质陶瓷能够从根本上解决天线的剖面尺寸、功耗和稳定性。同时又将烧结金属电极引入陶瓷制备工艺，来实现一个宽带的介质天线。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种低剖面介质天线，该天线具有小型化、低功耗以及温度稳定性的特点。

为达到上述目的，本发明所述的低剖面介质天线包括自上到下依次设置的低剖面辐射贴片结构、中间层介质基板及底层介质基板，其中，低剖面辐射贴片结构上两个相对的端面上均设置有缝隙结构，所述缝隙结构内设置有银涂层，中间层介质基板与底层介质基板之间设置有金属底板平面层，所述金属底板平面层的中部开设有一字型的耦合缝隙，底层介质基板的底部设置有微带馈线结构，其中，金属底板平面层与微带馈线结构组成馈电结构。

中间层介质基板及底层介质基板的材质为树脂材料。

馈电结构的材质为金属铜。

低剖面辐射贴片结构采用陶瓷线切割技术加工而成。

所述银涂层在制备时，先将银浆涂抹于缝隙结构上，再进行高温烧结。

低剖面辐射贴片结构的材质为高品质因数CTLA钙钛矿固溶体微波介质陶瓷材料。

高品质因数CTLA钙钛矿固溶体微波介质陶瓷材料的相对介电常数为ε_r～44.8，品质因数为Q×f～43950GHz@3.67，Q＝1/tanδ，谐振频率温度系数为TCF～0ppm/℃。

低剖面辐射贴片结构的介电常数为44.8，损耗角为8.3×10^-5，厚度为1mm；

中间层介质基板的厚度为1.524mm；