CN212182549U - 一种基于ltcc天线的低成本的导航射频前端模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，通过设置LNA电路电子元器件和LTCC天线均集成于PCB基板上，并设置LNA电路电子元器件与PCB基板上的布线一起构成LAN电路，LTCC天线与LAN电路电连接，且采用封装结构对该PCB基板上的电子元器件和天线进行整体封装，从而将LTCC天线与LNA电路一体化设计，使得导航射频前端模块可以直接SMT在系统的电路板上，不需要外置的匹配电路，安装及排布简单；且该导航射频前端模块尺寸小，成本低，可以广泛应用于有定位需求但空间受限的设备中，应用范围广。

Description

一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块。

背景技术

随着信息科技的日益进步，电子设备的导航系统、通信系统和多媒体系统等均朝着小型化、智能化的方向发展。就导航系统来说，其已经从单一的GPS时代转变为多系统并存兼容的GNSS新时代，促进了卫星导航体系全球化和增强多模化。目前，GNSS系统已经成为了各个国家重大的空间和信息化基础设施，同时也成为了体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源，也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。由于其广泛的产业关联度和与通信产业的融合度，能有效地渗透到国民经济诸多领域和人们的日常生活中，成为高技术产业高成长的助推器，成为继移动通信和互联网之后的全球第三个发展得最快的电子信息产业的经济新增长点。

现有的GNSS天线尺寸大而且具有定向性能，导致有全向需求且空间受限的系统无法安装排布。此外天线一般与LNA低噪放电路分离设计，天线安装在系统上时需要额外添加匹配电路，这样不仅会导致整个射频前端占用PCB板很大的空间而且匹配电路设计也会延长一定的研制周期；其次，由于LNA电路及匹配电路基于PCB板，焊点多，虚焊的可能性很高；最后，电子产品的市场发展趋势为轻薄短小，所以半导体制程能力的提升，有利于产品的快速开发，将成为未来重要的发展趋势。

因此，如何设计一种小型化、低成本具有全向功能的导航射频前端模块，以实现电路小型化，同时简化整个电路板的设计、调试和安装已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型公开了一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，包括：PCB基板、LNA电路电子元器件和LTCC天线；

所述LNA电路电子元器件和所述LTCC天线均集成于所述PCB基板上，所述LNA电路电子元器件与所述PCB基板上的布线一起构成LAN电路，所述LTCC天线与所述LAN电路电连接，且采用封装结构对所述PCB基板上的电子元器件和天线进行整体封装；

其中，所述LTCC天线包括依次层叠设置的N层LTCC生瓷带，其中所述N为大于3的正整数。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述LTCC天线包括按照从下至上的顺序依次包括第一层LTCC生瓷带、第二层LTCC生瓷带、…、第N-1层LTCC生瓷带和第N层LTCC生瓷带；

所述LTCC天线的两侧设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘为天线馈点，所述第二层LTCC生瓷带、所述第三层LTCC生瓷带…、所述第N-1层LTCC生瓷带均设置有两排导电通孔，且所述第二层LTCC生瓷带和第N-1层LTCC生瓷带的两排导电通孔之间均设置有多根印刷信号线，且每根所述印刷信号线的两端均连接有一个导电通孔。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述LNA电路电子元器件包括LNA芯片、滤波器、电容、电感和电阻。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述封装结构为DFN(双边扁平无引脚封装)封装结构。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述PCB基板的背面为SMT(Surface Mount Technology，表面贴装技术)贴片焊接面。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的长度和宽度均不超过0.04λ，高度不超过0.02λ。

上述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其中，所述天线本体的长度不超过0.04λ，宽度和高度均不超过0.005λ。

上述实用新型与现有技术相比，具有如下优点或者有益效果：

本实用新型公开了一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，通过设置LNA电路电子元器件和LTCC天线均集成于PCB基板上，并设置LNA电路电子元器件与所述PCB基板上的布线一起构成LAN电路，LTCC天线与所述LAN电路电连接，且采用封装结构对所述PCB基板上的电子元器件和天线进行整体封装，从而将LTCC天线与LNA电路一体化设计，使得导航射频前端模块可以直接SMT在系统的电路板上，不需要外置的匹配电路，安装及排布简单；且该导航射频前端模块尺寸小，成本低，可以广泛应用于有定位需求但空间受限的设备中，应用范围广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例中基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的一个角度的透视图；

图2是本实用新型实施例中基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的正面示意图；

图3是本实用新型实施例中基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的背面示意图；

图4是本实用新型实施例中LTCC天线的外部结构示意图；

图5是本实用新型实施例中LTCC天线的五层生瓷带的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。

如图1～5所示，本实施例涉及一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，具体的，该导航射频前端模包括：PCB基板1、LNA电路电子元器件和LTCC天线2；该LNA电路电子元器件和LTCC天线2均集成于PCB基板2上，LNA电路电子元器件与PCB基板1上的布线一起构成LAN电路，LTCC天线2与LAN电路电连接，且采用封装结构4对PCB基板1上的电子元器件和天线进行整体封装；其中，LTCC天线2包括依次层叠设置的N层LTCC生瓷带，其中N为大于3的正整数，本实用新型既解决了传统LNA电路虚焊、漏焊、放大电路在PCB板上占据空间大、成本高等问题；同时，也解决了天线单独安装作业，需要增加额外匹配电路的问题。

在本实施例中，LTCC天线2以元器件的形式与LNA电路中的电子元器件一起设置于PCB基板1上，并利用封装结构整合成单个的GNSS射频前端模块，具体的，下面分别对LTCC天线和LNA电路进行具体的描述：

1、PCB基板1部分

上述PCB基板1为芯片级PCB基板，且PCB基板1的背面为SMT贴片焊接面以使得该PCB基板1可以SMT在系统的电路板上，如图3所示。

2、LTCC天线2部分

上述导航射频前端模块中的导航天线采用LTCC工艺制成的LTCC天线，具体的，将低温烧结陶瓷玻璃粉末充分混合，并加入一定的胶体分散后通过流延技术制成厚度精确而致密的生瓷带。在生瓷带上利用机械或者激光技术打孔、微孔注浆、精密导体电路印刷等工艺技术按照所需要求制成电路，并将多个被动组件(如电容、电阻、滤波器、耦合器等等)埋入多层LTCC陶瓷基板中，然后叠压在一起。内外电极可以使用银浆、铜浆、金浆。后经过生片切割、排胶、烧结、电镀等工艺技术制成在三维空间下互不干扰的高密度电路或内置无源元件的三维电路基板，也可在其表面通过贴装IC和有源器件，制成无源或者有源集成的功能模块，并且可以进一步将电路小型化与高密度化，非常适合用于高频通讯用组件。LTCC技术特点：1)、陶瓷材料具有优良的高频高Q特性；2)、使用铜、银、金导电率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因子；3)、可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性；4)、可将无源组件埋入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度。

在本实用新型的一个优选的实施例中，上述LTCC天线2包括5层LTCC生瓷带，该5层LTCC生瓷带按照从下至上的顺序依次包括第一层LTCC生瓷带、第二层LTCC生瓷带、第三层LTCC生瓷带、第四层LTCC生瓷带和第五层生瓷带。自上而下的厚度分别为A、B、C、D、E(即第一层LTCC生瓷带的厚度为A，第二层LTCC生瓷带的厚度为B，第三层LTCC生瓷带的厚度为C，第四层LTCC生瓷带的厚度为D，第五层LTCC生瓷带的厚度为E)，该天线本体的两端分别设置有焊盘，该第二层LTCC生瓷带、第三层LTCC生瓷带和第四层LTCC生瓷带这三层位于中间的LTCC生瓷带均设置有两排导电通孔，且该第二层LTCC生瓷带和第4层LTCC生瓷带的两排导电通孔之间均设置有多根印刷信号线，且每根印刷信号线的两端均连接有一个导电通孔。

本实施例中，上述天线本体的长度不超过0.04λ，宽度和高度均不超过0.005λ，2个焊盘之间的距离为4.0±0.2mm。

2、LNA电路部分

LNA电路集成了大量LNA、SAW滤波器、片式电容、电感以及内埋LC电容、电感等元器件。

在本实用新型的一个优选的实施例中，上述LNA电路电子元器件包括LNA芯片31、滤波器32和电子元件33，该电子元件33包括电容、电感和电阻等。

在本实用新型的一个优选的实施例中，上述封装结构4为DFN封装结构。

在本实用新型的一个优选的实施例中，上述基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的长度和宽度均不超过0.04λ，高度不超过0.02λ，具体的，本实施例中2个焊盘之间的距离为4.0±0.2mm(例如3.8mm、4mm、4.1mm或者4.2mm等)，2个焊盘均与天线本体的端部齐平，即该天线本体的长度为8±0.2mm。。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，包括：PCB基板、LNA电路电子元器件和LTCC天线；

所述LNA电路电子元器件和所述LTCC天线均集成于所述PCB基板上，所述LNA电路电子元器件与所述PCB基板上的布线一起构成LAN电路，所述LTCC天线与所述LAN电路电连接，且采用封装结构对所述PCB基板上的电子元器件和天线进行整体封装；

其中，所述LTCC天线包括依次层叠设置的N层LTCC生瓷带，其中所述N为大于3的正整数。

2.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述LTCC天线包括按照从下至上的顺序依次包括第一层LTCC生瓷带、第二层LTCC生瓷带、…、第N-1层LTCC生瓷带和第N层LTCC生瓷带；

所述LTCC天线的两侧设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘为天线馈点，所述第二层LTCC生瓷带、所述第三层LTCC生瓷带…、所述第N-1层LTCC生瓷带均设置有两排导电通孔，且所述第二层LTCC生瓷带和第N-1层LTCC生瓷带的两排导电通孔之间均设置有多根印刷信号线，且每根所述印刷信号线的两端均连接有一个导电通孔。

3.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述LNA电路电子元器件包括LNA芯片、滤波器、电容、电感和电阻。

4.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述封装结构为DFN封装结构。

5.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述PCB基板的背面为SMT贴片焊接面。

6.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块的长度和宽度均不超过0.04λ，高度不超过0.02λ。

7.如权利要求1所述的基于LTCC天线的低成本的导航射频前端模块，其特征在于，所述天线本体的长度不超过0.04λ，宽度和高度均不超过0.005λ。

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