CN114122697A - 一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，包括陶瓷基板载体、印刷单极天线板、微带馈电线导带和金属连接板，陶瓷基板载体包括第一、二、三、四、五、六表面，第一表面和第四表面在第一边缘相交，第一表面和第三表面在第二边缘相交；印刷单极天线板设置在第一表面，微带馈电线导带设置在第三表面，金属连接板设置在第六表面，微带馈电线导带用于电性连接印刷单极天线板和金属连接板，印刷单极天线板覆盖第一表面的全部空间或部分空间，印刷单极天线板设置有缺陷缝隙结构，缺陷缝隙结构靠近第一边缘，缺陷缝隙结构用于增加印刷单极天线板上电流流过的电长度。本发明提供的陶瓷芯片天线，适用于物联网中便携式移动终端装置等通信设备。

Description

一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线
技术领域
本发明实施例涉及陶瓷芯片天线领域，特别是涉及一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线。
背景技术
UWB(Ultra Wide Band，简称UWB)超宽带技术为移动、汽车、工业和消费类产品应用开辟了新的可能性。超宽带技术是一种使用宽频带的无线载波通信技术，它不采用传统通信体制中的正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大。尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高，穿透能力强等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的定位和测距。不同于目前距离精度为米级的全球定位系统、蓝牙测距、Wi-Fi测距，脉冲无线电UWB技术可实现厘米精确度距离/位置测量，并确保安全的低功耗、低延迟数据通信。根据推动UWB产业和技术的FIRA(Fine Ranging，精确测距)联盟说明，UWB用于定位和测距的工作频段在6.25-8.25GHz范围内，不会对其它频段的无线传输造成干扰。这意味着，UWB目前可以同当今应用广泛的全球定位系统，Wi-Fi，蓝牙和NFC共存。
随着近年来物联网技术的快速发展，智能家居等产品对精确定位和高测距要求的需求提升，使得UWB技术应用市场不断打开。从2019年开始，由于苹果和全球汽车连接联盟(Car Connectivity Consortium，简称CCC)等一些知名公司和机构发布了包含iPhone11系列在内的超宽带(UWB)技术的新产品以及制定的数字钥匙规范，超宽带技术和对应的系统进一步受到了科技界和媒体界的广泛关注。根据推动UWB产业和技术的FIRA联盟说明，UWB技术可应用于智能家居、智慧城市、智慧零售、智慧建筑、智能工业等领域，典型应用案例如个人设备连接、AR游戏、车辆数字钥匙、患者跟踪、无人机控制交付等。预测表明，到2025年，UWB技术将被集成到众多设备中,每年有超过10亿个设备采用,每年产生超过20亿美元的芯片组收入。
天线是无线系统中重要的射频单元之一，天线在不同标准频段内的性能直接决定了系统整体的性能。随着无线通信终端向小型化、宽带化和多功能的方向发展，对终端天线的要求也越来越高。UWB技术对应的终端产品带来多种需求的定位和数据传输服务，对于相关的天线和射频设计有较高要求。陶瓷芯片天线是一种采用陶瓷介质，适合可移动装置使用的小型化天线。相对于目前广泛研究和使用的PCB印刷天线，陶瓷材料的芯片天线体积大大缩小，陶瓷天线空间占用较少，成本低廉，重量轻、坚固耐用、高精度和灵敏度等优点。陶瓷芯片天线不需单独组装天线，不易触碰损坏，整机组装方便，符合无线通信产品轻、薄，短小方向发展的趋势，成为近年来研究的热点。UWB在物联网上应用的发展也为陶瓷芯片天线的发展提供了强大的动力。
因此，需要提供一种陶瓷芯片天线，可以适用于物联网中便携式移动终端装置等通信设备。
发明内容
本发明提供一种用于超宽带系统中的陶瓷虚芯片天线，适用于物联网中便携式移动终端装置等通信设备。
本发明实施例提供一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，包括陶瓷基板载体、印刷单极天线板、微带馈电线导带和金属连接板，
所述陶瓷基板载体包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交，所述第一表面和所述第三表面在第二边缘相交；
所述印刷单极天线板设置在所述陶瓷基板载体的所述第一表面，所述微带馈电线导带设置在所述陶瓷基板载体的所述第三表面，所述金属连接板设置在所述陶瓷基板载体的所述第六表面，所述微带馈电线导带用于电性连接所述印刷单极天线板和所述金属连接板；
其中，所述印刷单极天线板覆盖所述第一表面的全部空间或所述第一表面的部分空间，所述印刷单极天线板设置有缺陷缝隙结构，所述缺陷缝隙结构靠近所述第一边缘，所述缺陷缝隙结构用于增加所述印刷单极天线板上电流流过的电长度。
优选地，所述缺陷缝隙结构的面积小于等于所述印刷单极天线板面积的1/4。
优选地，所述缺陷缝隙结构为三角形、正方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形或十字形。
优选地，所述印刷单极天线板为其下端作了圆滑处理的方形或矩形导体贴片，或为其下端做了切角处理的圆形或椭圆形导体贴片。
优选地，所述印刷单极天线板靠近所述第二边缘的部分为阶梯形结构的正方形、方形、圆形或椭圆形贴片。
优选地，所述微带馈电线导带的第一端和所述印刷单极天线板在靠近所述第二边缘处电性连接，所述微带馈电线导带的第二端和所述陶瓷芯片天线的模组测试系统的信号传输结构电性连接。
优选地，所述微带馈电线导带为多级阶梯形结构或对称圆弧形结构，用于实现阻抗变换，所述微带馈电线导带的长度和所述陶瓷基板载体的厚度相同，所述微带馈电线导带的下底边的宽度和所述模组测试系统的基板的厚度以及介电常数相关，所述微带馈电线导带的上底边的宽度和所述印刷单极天线板的形状以及大小相关。
优选地，所述金属连接板用于连接所述模组测试系统的连接板，所述金属连接板的形状为椭圆形、矩形、三角形、方形、多边形或十字形。
优选地，所述陶瓷基板载体的介电常数大于等于2，损耗角正切小于等于10-3，厚度小于等于3mm。
优选地，所述陶瓷基板载体为采用高温掺杂方法制成的陶瓷材料。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，印刷单极天线板覆盖所述第一表面的全部空间或所述第一表面的部分空间，印刷单极天线板设置有缺陷缝隙结构，所述缺陷缝隙结构靠近所述第一边缘，所述缺陷缝隙结构用于增加所述印刷单极天线板上电流流过的电长度，在不增加陶瓷芯片天线尺寸的情况下，实现了降低陶瓷芯片天线的最低工作频率，从而使得陶瓷芯片天线用更小的空间来达到所要求的的工作频率和带宽要求；
进一步地，所述缺陷缝隙结构的面积小于等于所述印刷单极天线板面积的1/4，不同形状的缺陷缝隙结构使得印刷单极天线板表面电流流过的有效电长度增加。由于天线工作的谐振频率与印刷单极天线板表面电流的有效电长度成反比，也就是更长的天线电长度对应更低的谐振频率。因此，增加有效电长度可以降低天线的谐振频率和起始工作频率。天线的体积减小时，对应的天线电长度同步减小。这时，可以通过增加缺陷缝隙的方法，抵消天线体积减小带来对天线总的电长度的影响。即在更小的体积下，在不影响陶瓷芯片天线带宽的情况下，可以实现陶瓷芯片天线整体体积的小型化；
进一步地，印刷单极天线板为其下端作了圆滑处理的方形或矩形导体贴片，或为其下端做了切角处理的圆形或椭圆形导体贴片，或者印刷单极天线板靠近所述第二边缘的部分为阶梯形结构的正方形、方形、圆形或椭圆形贴片，优化了阻抗匹配，并放松了天线加工的容差，从而完成了6.25-8.25GHz的带宽要求；
进一步地，微带馈电线导带为多级阶梯形结构或对称圆弧形结构，在微带馈电线导带上底边和下底边宽度不变的情况下，实现微带馈电线导带底部和顶部天线辐射贴片的阻抗匹配。
进一步地，本发明实施例的陶瓷芯片天线，宽度仅2.1毫米，长度仅2.8毫米，高度仅1.5毫米，结构简单紧凑，工艺上容易实现，所占空间极小并具有极好的辐射效率，经过性能测试表明该陶瓷芯片天线能够工作于6.25-8.25GHz频段上，符合FIRA联盟认可的UWB定位和测距的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线及模组测试系统的结构示意图；
图3A-图3H为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的印刷单极天线板的不同辐射贴片的结构示意图；
图4A-图4F为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的印刷单极天线板的缺陷缝隙的结构示意图；
图5A-图5D为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的微带馈电线导带的结构示意图；
图6A-图6B为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的金属连接板的结构示意图；；
图7A-图7B为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的模组测试系统的结构示意图；
图8为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的回波损耗曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
基于现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，适用于物联网中便携式移动终端装置等通信设备。
图1为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的结构示意图。本发明实施例提供一种一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，包括陶瓷基板载体10、印刷单极天线板101、微带馈电线导带103和金属连接板104，所述陶瓷基板载体10包括第一表面11、第二表面12、第三表面13、第四表面14、第五表面15、第六表面16，所述第一表面1和所述第四表面14在第一边缘105相交，所述第一表面11和所述第三表面13在第二边缘106相交。
所述印刷单极天线板101设置在所述陶瓷基板载体10的所述第一表面11，所述微带馈电线导带103设置在所述陶瓷基板载体10的所述第三表面13，所述金属连接板104设置在所述陶瓷基板载体10的所述第六表面16，所述微带馈电线导带103用于电性连接所述印刷单极天线板101和所述金属连接板104；
其中，所述印刷单极天线板101覆盖所述第一表面11的全部空间或所述第一表面11的部分空间，所述印刷单极天线板101设置有缺陷缝隙结构102，所述缺陷缝隙结构102靠近所述第一边缘105，所述缺陷缝隙结构102用于增加所述印刷单极天线板101上电流流过的电长度。
在具体实施中，所述缺陷缝隙结构102的面积小于等于所述印刷单极天线板101面积的1/4。
在具体实施中，所述缺陷缝隙结构102为三角形、正方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形或十字形。
所述印刷单极天线板101用于在超宽带通信频带中辐射，所述缺陷缝隙结构102所产生的场由印刷单极天线板101上所感应的电流分布来决定，导体平面上的感应电流聚集在所述缺陷缝隙结构102的边缘。因此，不同形状的缺陷缝隙结构102使得所述印刷单极天线板101表面电流流过的有效电长度增加，从而在不影响所述陶瓷芯片天线带宽的情况下，可以实现陶瓷芯片天线整体体积的小型化。
图2为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线及模组测试系统的结构示意图。现在参看图2，模组测试系统结构包括上部的陶瓷芯片天线和作为底座的天线测试系统。陶瓷芯片天线和天线测试系统通过天线底部的金属连接板和模组测试系统上部的两方的金属连接板紧密焊接在一起，使得天线成为整体系统的一部分。
图3A-图3H为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的印刷单极天线板的不同辐射贴片的结构示意图。现在参看图3A-图3H。在具体实施中，所述印刷单极天线板为其下端作了圆滑处理的方形或矩形导体贴片，或为其下端做了切角处理的圆形或椭圆形导体贴片。在具体实施中，所述印刷单极天线板靠近所述第二边缘的部分还可以为阶梯形结构的正方形、方形、圆形或椭圆形贴片。切角处理，圆滑处理以及下端阶梯型结构处理能够改善超宽带频段带内的阻抗匹配，使得电磁能量更有效的辐射出去，提高辐射效率。
图3A是优化后的矩形单极天线板辐射贴片示意图，矩形贴片的下端做了圆滑处理。
图3B是优化后的方形单极天线板辐射贴片示意图，方形贴片的下端做了圆滑处理。
图3C是优化后的椭圆形单极天线板辐射贴片示意图，椭圆形贴片的下端做了切角处理。
图3D是优化后的圆形单极天线板辐射贴片示意图，圆形贴片的下端做了切角处理。
图3E是优化后的椭圆形单极天线板辐射贴片示意图，椭圆形贴片的下端做了多节阶梯型结构处理。该阶梯型结构的节数为K1，K1为整数，数值K1≥1。
图3F是优化后的圆形单极天线板辐射贴片示意图，圆形贴片的下端做了多节阶梯型结构处理。该阶梯型结构的节数为K2，K2为整数，数值K2≥1。
图3G是优化后的矩形单极天线板辐射贴片示意图，矩形贴片的下端做了多节阶梯型结构处理。该阶梯型结构的节数为K3，K3为整数，数值K3≥1。
图3H是优化后的方形单极天线板辐射贴片示意图，方形贴片的下端做了多节阶梯型结构处理。该阶梯型结构的节数为K4，K4为整数，数值K4≥1。
图4A-图4F为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的印刷单极天线板的缺陷缝隙的结构示意图。现在参看图4A-图4F，在具体实施中，所述缺陷缝隙结构为三角形、正方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形、十字形或其它不规则形状。印刷单体天线板上的电长度影响超宽带天线的最低工作频率。植入不同的缺陷缝隙结构，可以有效增加印刷单极天线板上电流流过的总长度，从而降低超宽带天线的最低工作频率。从而在相同的工作频率下，植入缺陷缝隙结构的印刷单极天线板会得到更紧凑的结构，减小了陶瓷芯片天线占用的空间。
图4A是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了矩形缺陷缝隙结构，该矩形缺陷缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。
图4B是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了方形缺陷缝隙结构，该缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。
图4C是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了椭圆形缺陷缝隙结构，该缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。
图4D是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了圆形缺陷缝隙结构，该缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。
图4E是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了十字型缺陷缝隙结构，该缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。
图4F是任意印刷单极天线板的示意图，印刷单极天线板其内部做了多边形缺陷缝隙结构，该缝隙结构靠近所述第一边缘，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交。多边形可以为三角形或者其它有M个边长的多边形，M为整数，数值M≥5。
图5A-图5D为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的微带馈电线导带的结构示意图。现在参看图5A-图5D，在具体实施中，所述微带馈电线导带的第一端和所述印刷单极天线板在靠近所述第二边缘处电性连接，所述微带馈电线导带的第二端和所述陶瓷芯片天线的模组测试系统的信号传输结构电性连接。在具体实施中，所述微带馈电线导带为多级阶梯形结构或对称圆弧形结构，用于实现阻抗变换，所述微带馈电线导带的长度和所述陶瓷基板载体的厚度相同，所述微带馈电线导带的下底边的宽度和所述模组测试系统的基板的厚度以及介电常数相关，所述微带馈电线导带的上底边的宽度和所述印刷单极天线板的形状以及大小相关。
在微带馈电线导带上底边和下底边宽度不变的情况下，微带馈电线导带是以实现阻抗变换为上窄下宽的圆弧形结构或者阶梯形结构。圆弧形结构或者阶梯形结构，可以引导更多的电流到弯折枝节上，能够有效提高蓝牙带内匹配特性，降低天线带内的回波损耗。
图5A是对称多节阶梯型微带馈电线导带的示意图。该微带馈电线导带物理结构为左右对称结构，该阶梯型结构的节数为N1，N1为整数，数值N1≥2。该图5A所示实施例中，阶梯数N1＝3。
图5B是对称圆弧型微带馈电线导带的示意图。该微带馈电线导带物理结构为左右对称结构，该圆弧型结构左右两侧的圆弧为顶点分别在第一表面11和第六表面边缘，覆盖在第三表面的指数曲线。
图5C是非对称多节阶梯型微带馈电线导带的示意图。该微带馈电线导带物理结构为左对齐结构，每一节微带馈电线导带的左侧都在垂直方向对齐。该阶梯型微带馈电线导带结构的节数为N2，N2为整数，数值N2≥2，在图5C所示的具体实施中，阶梯数N2＝3。
图5D是非对称多节阶梯型微带馈电线导带的示意图。该微带馈电线导带物理结构为右对齐结构，每一节导带的右侧都在垂直方向对齐。该阶梯型微带馈电线导带结构的节数为N3，N3为整数，数值N3≥2，在图5D所示的具体实施中，阶梯数N3＝3。
图6A-图6B为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的金属连接板的结构示意图。现在参看图6A-图6B，所述金属连接板用于连接所述模组测试系统的连接板，金属连接板的形状为椭圆形、矩形、三角形、方形、多边形或十字形。横向和纵向金属连接板的排列数目可以为一个或者多个。金属连接板既要保证陶瓷芯片天线和模组测试系统粘合的强度，又要控制其大小，以免过大的金属连接板产生反射，对陶瓷芯片天线的性能产生过度的影响。
图6A是背面排列的形状以三角形为主的金属连接板示意图，该陶瓷芯片天线背面的四个边角位置的金属连接板为三角形，陶瓷芯片天线背面上底边和下底边中间位置的金属连接板为矩形形状，下底边的矩形宽度和基板正面的印刷共面波导馈电线导带的宽度相同。
图6B是背面排列的形状以椭圆形为主的金属连接板示意图，该陶瓷芯片天线背面的四个边角位置的金属连接板为椭圆形，陶瓷芯片天线背面上底边中间位置的金属连接板为椭圆形状，下底边中间位置的金属连接板为矩形形状，下底边的矩形宽度和陶瓷基板载体正面的印刷共面波导馈电线导带的宽度相同。
在具体实施中，陶瓷基板载体具有长度、宽度和厚度，长度和宽度通常设置为2-10mm之间，厚度通常设置为小于等于3mm，所述陶瓷基板载体的介电常数大于等于2，损耗角正切小于等于10-3，厚度小于等于3mm。
在具体实施中，所述陶瓷基板载体为采用高温掺杂方法制成的陶瓷材料，材料特性可以根据要求有较大范围的变化。
图7A-图7B为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的模组测试系统的结构示意图。现在参看图7A-图7B，陶瓷芯片天线的模组测试系统包含矩形体陶瓷基板载体，矩形体陶瓷基板载体正面的印刷共面波导馈电线导带，矩形体陶瓷基板载体的正面地板，矩形体陶瓷基板载体正面的金属连接板，矩形体陶瓷基板载体额的正面背面的地板和贯穿矩形体陶瓷基板载体正面的金属通孔。
图7A为陶瓷芯片天线的模组测试系统正视图，在一些实施例中，印刷共面波导馈电线导带设置在矩形体陶瓷基板载体的正面。印刷共面波导馈电线导带上端与矩形体陶瓷基板载体正面的金属连接板相连，印刷共面波导馈电线导带输入端的特性阻抗为50欧姆，印刷共面波导馈电线导带下端与同轴接头内导体相连。矩形体陶瓷基板载体正面的金属连接板与陶瓷芯片天线背面的金属连接板焊接在一起，矩形体陶瓷基板载体正面的金属连接板形状和大小与陶瓷芯片天线的金属连接板的形状和大小对应。矩形体陶瓷基板载体的地板对称的置于印刷共面波导馈电线导带两侧。
图7B为陶瓷芯片天线的模组测试系统背视图，在一些实施例中，矩形体陶瓷基板载体背面的地板设置在矩形体陶瓷基板载体基板的背面。矩形体陶瓷基板载体背面的地板高度和正面地板的高度相同。金属通孔整齐排列贯穿上下地板，以保证上下地板和矩形体陶瓷基板载体间的粘合强度。
图8为本发明的一个实施例提供的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线的回波损耗曲线图。现在参看图8，图8的纵坐标是回波损耗/dB，横坐标是频率/GHz。由图8可以看出，本实施例中的陶瓷芯片天线能够工作于6.11-8.72GHz频段上，超宽带(6.25-8.25GHz)频段的回波损耗小于-10dB，可覆盖整个FIRA认可的超宽带定位和测距频段。
综上所述，本发明实施例的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，印刷单极天线板覆盖所述第一表面的全部空间或所述第一表面的部分空间，印刷单极天线板设置有缺陷缝隙结构，所述缺陷缝隙结构靠近所述第一边缘，所述缺陷缝隙结构用于增加所述印刷单极天线板上电流流过的电长度，在不增加陶瓷芯片天线尺寸的情况下，实现了降低陶瓷芯片天线的最低工作频率，从而使得陶瓷芯片天线用更小的空间来达到所要求的的工作频率和带宽要求；
进一步地，所述缺陷缝隙结构的面积小于等于所述印刷单极天线板面积的1/4，不同形状的缺陷缝隙结构使得印刷单极天线板表面电流流过的有效电长度增加，在不影响陶瓷芯片天线带宽的情况下，可以实现陶瓷芯片天线整体体积的小型化；
进一步地，印刷单极天线板为其下端作了圆滑处理的方形或矩形导体贴片，或为其下端做了切角处理的圆形或椭圆形导体贴片，或者印刷单极天线板靠近所述第二边缘的部分为阶梯形结构的正方形、方形、圆形或椭圆形贴片，优化了阻抗匹配，并放松了天线加工的容差，从而完成了6.25-8.25GHz的带宽要求；
进一步地，微带馈电线导带为多级阶梯形结构或对称圆弧形结构，在微带馈电线导带上底边和下底边宽度不变的情况下，实现微带馈电线导带底部和顶部天线辐射贴片的阻抗匹配。
进一步地，本发明实施例的陶瓷芯片天线，宽度仅2.1毫米，长度仅2.8毫米，高度仅1.5毫米，结构简单紧凑，工艺上容易实现，所占空间极小并具有极好的辐射效率，经过性能测试表明该陶瓷芯片天线能够工作于6.25-8.25GHz频段上，符合FIRA联盟认可的UWB定位和测距的应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，包括陶瓷基板载体、印刷单极天线板、微带馈电线导带和金属连接板，其特征在于，
所述陶瓷基板载体包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面，所述第一表面和所述第四表面在第一边缘相交，所述第一表面和所述第三表面在第二边缘相交；
所述印刷单极天线板设置在所述陶瓷基板载体的所述第一表面，所述微带馈电线导带设置在所述陶瓷基板载体的所述第三表面，所述金属连接板设置在所述陶瓷基板载体的所述第六表面，所述微带馈电线导带用于电性连接所述印刷单极天线板和所述金属连接板；
其中，所述印刷单极天线板覆盖所述第一表面的全部空间或所述第一表面的部分空间，所述印刷单极天线板设置有缺陷缝隙结构，所述缺陷缝隙结构靠近所述第一边缘，所述缺陷缝隙结构用于增加所述印刷单极天线板上电流流过的电长度。
2.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述缺陷缝隙结构的面积小于等于所述印刷单极天线板面积的1/4。
3.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述缺陷缝隙结构为三角形、正方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形或十字形。
4.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述印刷单极天线板为其下端作了圆滑处理的方形或矩形导体贴片，或为其下端做了切角处理的圆形或椭圆形导体贴片。
5.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述印刷单极天线板靠近所述第二边缘的部分为阶梯形结构的正方形、方形、圆形或椭圆形贴片。
6.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述微带馈电线导带的第一端和所述印刷单极天线板在靠近所述第二边缘处电性连接，所述微带馈电线导带的第二端和所述陶瓷芯片天线的模组测试系统的信号传输结构电性连接。
7.根据权利要求6所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述微带馈电线导带为多级阶梯形结构或对称圆弧形结构，用于实现阻抗变换，所述微带馈电线导带的长度和所述陶瓷基板载体的厚度相同，所述微带馈电线导带的下底边的宽度和所述模组测试系统的基板的厚度以及介电常数相关，所述微带馈电线导带的上底边的宽度和所述印刷单极天线板的形状以及大小相关。
8.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述金属连接板用于连接所述模组测试系统的连接板，所述金属连接板的形状为椭圆形、矩形、三角形、方形、多边形或十字形。
9.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述陶瓷基板载体的介电常数大于等于2，损耗角正切小于等于10-3，厚度小于等于3mm。
10.根据权利要求1所述的用于超宽带系统中的陶瓷芯片天线，其特征在于，所述陶瓷基板载体为采用高温掺杂方法制成的陶瓷材料。
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Denomination of invention: A ceramic chip antenna for ultra wideband systems

Granted publication date: 20230602

Pledgee: Changsha Bank Co.,Ltd. Science and Technology Innovation Branch

Pledgor: Changsha Chixin Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980009297