一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，平行且无遮挡覆盖在芯片天线的上方，且和芯片天线之间存在净空距离，所述FP覆盖层结构划分为若干水平阵列排列的FSS单元，每个FSS单元包括由下而上依次设置且紧密贴合的FSS层和ABS壳体层，所述FSS层包括介质基板和设置于介质基板上方的覆铜表面，每个FSS单元的覆铜表面上均设置有1个轴对称结构的镂空“十”字孔区域，所有FSS单元设置的“十”字孔区域相同。本实用新型专利技术在提高芯片天线增益的同时，可进一步减小产品剖面高度，降低安装工艺和安装精度的难度，有利于降低产品成本。有利于降低产品成本。有利于降低产品成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构


[0001]本技术属于天线
，具体涉及一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构。

技术介绍

[0002]现有技术中，对于部分商用雷达芯片，其将天线集成在PCB板上的芯片表面，称为芯片天线，但由于尺寸和材料的局限性，这类芯片天线普遍存在增益和效率低等缺陷。在电路小型化趋势下，芯片天线使用率愈来愈高，但是商用的芯片天线的性能并不能适用于所有场景，在部分应用场景下，芯片天线自身的增益、波束覆盖并不能达到使用要求，然而无法改变芯片天线自身结构，因此为了提高芯片天线的相关增益，需在芯片外围做一些结构设计，主要结构有：
[0003]1、增大PCB板尺寸，将PCB板当作芯片天线的外置反射板，将芯片天线的后向辐射反射到前向以和和前向辐射叠加，从而提高芯片天线的定向性，反射板面积越大，增益越高；
[0004]2、在芯片天线上方增加介质透镜，通过改变介质透镜不同位置的介质厚度对入射波的相位进行改变，实现能量汇聚，提高增益；
[0005]3、加载金属喇叭，通过改变金属喇叭的扩口和高度，在更大的口径上产生均匀的相位波前，从而获得较高的定向性，提高增益；
[0006]然而，上述结构在提高增益的同时，还具有如下弊端：
[0007]1、利用PCB板提高芯片天线增益时，增益和PCB板面积成正比，面积越大，增益越高，但面积增加会导致产品的外形尺寸变大，在产品外形受限的情况下，有限大的PCB板对芯片天线增益提高较弱；
[0008]2、利用介质透镜提高增益时，需要调节不同位置的介质厚度来调节相位，达到等相位波前辐射，缺点是通常介质透镜的厚度较厚，增加了产品的剖面高度和重量；
[0009]3、利用金属喇叭提高增益时，是由芯片天线口径渐变到一个较大的喇叭口径，在喇叭口上获得均匀的口径分布，在相同口径条件下，喇叭越长口径分布越均匀，而芯片天线的增益与口径成正比，因此想要提高增益需要一个较大的金属喇叭，缺点是会使产品的尺寸变大、重量增加。
[0010]针对上述结构的弊端，可以加载超材料平面透镜，利用超材料结构对电磁波的低传输损耗和相位延迟功能，在芯片天线上方一定距离分布一定数量的超材料单元，同过每个单元补偿相位，使得平面透镜上方的相位分布均匀，形成平面波，从而提高增益。但是，利用超材料平面透镜提高增益时，为实现较宽的相位调节范围，通常这种平面透镜由三层或更多层组成，层与层之间悬空或者填充低介电常数低损耗材料，每层之间要精准对齐，这样会给产品的安装工艺和安装精度带来较大的困难，不利于产品成本控制。

技术实现思路

[0011]技术目的：针对现有技术中存在的问题，本技术公开了一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，在提高芯片天线增益的同时，可进一步减小产品剖面高度，降低安装工艺和安装精度的难度，有利于降低产品成本。
[0012]技术方案：为实现上述技术目的，本技术采用以下技术方案：
[0013]一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，其特征在于：所述FP覆盖层结构平行且无遮挡覆盖在芯片天线的上方，且和芯片天线之间存在净空距离；
[0014]所述FP覆盖层结构划分为若干水平阵列排列的FSS单元，每个FSS单元包括由下而上依次设置且紧密贴合的FSS层和ABS壳体层，所述FSS层包括介质基板和设置于介质基板上方的覆铜表面，每个FSS单元的覆铜表面上均设置有1个轴对称结构的镂空“十”字孔区域，所有FSS单元设置的“十”字孔区域相同。
[0015]优选的：FP覆盖层结构与芯片天线之间的净空距离H通过如下公式确定：
[0016][0017]其中，为芯片天线所在的PCB板反射相位，为FP覆盖层结构反射相位，N为随机设计参数，N为整数，其取值保证H>0，λ为芯片天线中心工作频率的波长。
[0018]优选的：随机设计参数N取0。
[0019]优选的：“十”字孔区域中“十”字每边的宽度a、“十”字孔区域中“十”字每边的长度b以及每个FSS单元水平横截面的边长p满足使每个FSS单元的反射幅度在0.9以上。
[0020]优选的：“十”字孔区域中“十”字每边的宽度a、“十”字孔区域中“十”字每边的长度b以及每个FSS单元水平横截面的边长p满足：b≤p
‑
0.12mm，0.12mm≤a<b。
[0021]优选的，FSS单元水平横截面的边长为1/2的芯片天线中心工作频率的波长。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0023]本技术所述FP覆盖层结构，相对于通过增大PCB板提高增益，可在不改变PCB板大小的情况下提高芯片天线增益，且增益提高效率较高；相对于加装介质透镜和加装金属喇叭提高增益，可极大降低产品的剖面高度和重量，有利于产品小型化；相对于加载超材料平面透镜，在提高芯片天线增益的同时，可进一步减小产品剖面高度，并且可降低安装工艺和安装精度的难度，有利于降低产品成本。
附图说明
[0024]图1为本技术所述FP覆盖层结构及其与芯片天线位置关系的示意图；
[0025]图2为本技术所述FP覆盖层结构中FSS层的示意图；
[0026]图3为本技术所述FP覆盖层结构中FSS单元的示意图；
[0027]图4为加载本技术所述FP覆盖层结构前后，芯片天线E面在60.5GHz处的增益方向对比图；
[0028]图5为加载本技术所述FP覆盖层结构前后，芯片天线H面在60.5GHz处的增益方向对比图；
[0029]其中，FSS层1，ABS壳体层2，芯片天线3，覆铜表面11，“十”字孔区域12。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本技术进行详细的说明和解释。
[0031]本技术公开了一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，如图1所示，FP覆盖层结构平行覆盖在芯片天线3的上方，且和芯片天线3之间有一定的净空距离，FP覆盖层结构与芯片天线3之间无遮挡。FP覆盖层结构与芯片天线3之间的净空距离由PCB板反射相位和FP覆盖层结构反射相位通过如下公式确定：
[0032][0033]其中，PCB板反射相位固定为180
°
，随机设计参数N为整数，其取值保证H>0，通常情况下随机设计参数N取0。
[0034]本技术的一种实施例中设置FP覆盖层结构反射相位为168
°
，此时净空距离H约为λ/2，λ为芯片天线3中心工作频率的波长。
[0035]FP覆盖层结构与芯片天线3所在的PCB板形成Fabry
‑
Perot谐振腔，芯片天线3作为馈源。Fabry
‑
Perot谐振腔通常利用上下两层反射板(即PCB板和FP覆盖层结构)的相互作用，使得由馈源(即芯片天线3)所辐射出的电磁波在两个反射板组成的谐振腔内经过多次反射后，电磁波从中心向四周传播(电磁波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，其特征在于：所述FP覆盖层结构平行且无遮挡覆盖在芯片天线(3)的上方，且和芯片天线(3)之间存在净空距离；所述FP覆盖层结构划分为若干水平阵列排列的FSS单元，每个FSS单元包括由下而上依次设置且紧密贴合的FSS层(1)和ABS壳体层(2)，所述FSS层(1)包括介质基板和设置于介质基板上方的覆铜表面(11)，每个FSS单元的覆铜表面(11)上均设置有1个轴对称结构的镂空“十”字孔区域(12)，所有FSS单元设置的“十”字孔区域(12)相同。2.根据权利要求1所述的一种提高芯片天线性能的FP覆盖层结构，其特征在于：FP覆盖层结构与芯片天线(3)之间的净空距离H通过如下公式确定：其中，为芯片天线(3)所在的PCB板反射相位，为FP覆盖层结构反射相位，N为随机设计参数，N为整数，其取值保证H>0，λ为芯片天线(3)中心工作频率的波...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐靖，穆志弘，顾荣华，潘晓辉，
申请(专利权)人：江苏亿连通信技术有限公司，
类型：新型
国别省市：