一款基于LTCC的芯片天线的研发.pdf

简介：
本文档探讨了一款基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术的芯片天线的设计与研发过程，详细分析了其性能特点和应用前景。 ### 一种LTCC芯片天线研制 #### 摘要 本段落介绍了一种采用低温共烧陶瓷（LTCC）技术的新型芯片天线的研发过程及其性能特点。这种天线特别适用于GSM800CDMA Cellular频段（824～960MHz），具有全向性、小巧的体积、宽带特性以及稳定的电气特性。通过在LTCC介质中嵌入曲折导线，并利用通孔连接各层形成三维结构，实现了高性能和小型化的目标。 #### 关键词解读 - **芯片天线**：指体积小、重量轻的天线类型，通常用于移动通信设备中。 - **曲折导线**：一种特殊的天线结构设计，通过弯曲导线来减少天线尺寸并增加带宽。 - **LTCC（低温共烧陶瓷）**：一种先进的制造工艺，允许在同一基板上同时烧制陶瓷和导体材料，从而实现多层集成和复杂结构的制作。 #### 引言与背景 随着无线通信技术的快速发展，对于天线的需求也在不断提高。传统的鞭状或螺旋天线由于体积较大，已经逐渐被小型化的内置天线所替代。芯片天线凭借其独特的优点，如尺寸小、重量轻、全向性强和电气特性稳定等，成为了研究热点。特别是LTCC技术的成熟应用，为芯片天线的设计与生产提供了强有力的支持。 目前，陶瓷芯片天线主要分为两大类： 1. **块状陶瓷芯片天线**：通过高温烧结整块陶瓷，然后在表面印刷金属导线。 2. **多层陶瓷芯片天线**：采用LTCC技术，将多层陶瓷叠压并以较低温度烧结，使得金属导线可以根据需要布置在不同层之间，有效地减小了天线尺寸。 根据是否在介质基片底部设置金属地，芯片天线还可以进一步分为两种类型：带有金属地的和不带有金属地的。 #### 设计特点与技术创新 本研究提出的芯片天线采用了曲折导线技术和LTCC工艺，这些技术的应用有助于实现以下特点： - **曲折导线技术**：通过在天线结构中引入曲折导线，不仅能够显著减小天线的物理尺寸，还能增加天线的工作带宽。这种结构可以通过增加有效电感和电容来调整天线的谐振频率，从而实现宽带特性。 - **LTCC工艺**：利用LTCC技术，在多层陶瓷介质中嵌入曲折导线，并通过通孔连接各层形成立体结构。这种方式不仅能够有效减小天线的整体尺寸，还能够提高天线的机械强度和稳定性，避免了天线暴露在外表面对其特性的不利影响。 #### 性能评估与应用前景 - **尺寸**：本研究设计的芯片天线尺寸仅为20.0mm × 4.0mm × 1.5mm，非常小巧。 - **带宽**：得益于曲折导线的设计，该天线具有较宽的工作带宽，在GSM800CDMA Cellular频段内实现良好的覆盖。 - **全向性**：天线具有较好的全向辐射特性，适用于需要全向覆盖的应用场景。 - **稳定性**：LTCC工艺提高了天线的稳定性和可靠性，适合于各种高灵敏度、低剖面的无线通信收发模块及移动通信终端。 本研究提出的一种基于LTCC技术的芯片天线不仅满足了现代移动通信系统对于小型化和高性能天线的需求，并且具有良好的宽带特性、全向辐射能力和高稳定性，在未来展现出广阔的应用前景。