基于LTCC技术的新型集成封装天线设计

摘要

随着无线通信系统的应用变的广泛，对其多功能化与便携化的要求也逐渐增高。封装天线（AiP）技术能够通过将天线，IC芯片以及元器件集成于一个系统的方式提高封装密度和减小系统体积。同时，低温共烧陶瓷（LTCC）技术因其良好的材料特性及利于集成元件的特点，十分适于制作封装天线。
　　在本篇论文中，基于LTCC技术设计了一款新型的小型低剖面的封装天线。首先结合微带天线理论，设计出了分形天线结构。为了实现天线的小型化和宽带宽化，设计中采用了一种新的双层分形天线和空气腔体的结构。同时，设计了一个封装腔体结构用于集成实际的元器件及IC芯片。封装腔体内部采用多芯片组件（MCM）技术集成IC芯片。为了抵御电磁干扰的影响，一定数量的通孔和双层金属层结构被加入到了封装层内。最终，将设计的天线层与封装层采用垂直放置的方式整合为一体，优化后进行建模。
　　通过HFSS软件对其进行了仿真与分析，这款设计的天线工作于2.4GHz的中心频率，其阻抗带宽约为200MHz。其最大增益值达到了5.04dB,辐射效率在整个工作频带范围内均高于90％。该性能满足设计所提出的要求，故能够运用于包括WiFi，Bluetooth等2.4GHz频段的应用。
　　同时，通过调节分形的尺寸以及空气腔体的高度或边长，设计者能在保持其性能参数不变的前提下在高度和面积指标间做出取舍。这种方法为设计者提供了灵活性，这意味着该种AiP结构能很好的适用不同的工艺要求及性能指标。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2课题技术背景

1.3论文主要工作及结构

第二章 封装天线理论研究

2.1微带天线理论

2.2 天线的性能指标

2.3封装天线的宽频带和小型化技术

2.4本章小结

第三章 LTCC系统级封装天线设计与优化

3.1引言

3.2性能指标和基本要求

3.3分形天线设计

3.4空气腔设计

3.5主从辐射单元设计

3.6短路针结构与馈电位置设计

3.7封装腔体设计

3.8利用HFSS优化具体尺寸

3.9仿真结果分析

3.10 本章小结

第四章 LTCC系统级封装天线性能分析

4.1引言

4.2天线参数可调性分析

4.3封装层电磁屏蔽性分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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