CN213905601U - 电磁带隙结构、封装天线、雷达封装芯片以及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁带隙结构、封装天线、雷达封装芯片以及设备。电磁带隙结构，应用于封装天线中，所述封装天线包括底部金属层、顶部金属层以及位于所述顶部金属层和所述底部金属层之间的至少一层中间金属层；所述封装天线还包括至少两个天线，位于所述顶部金属层或中间金属层；所述电磁带隙结构包括：金属地，位于所述底部金属层；至少两个电磁带隙单元，分别位于所述顶部金属层和所述中间金属层；其中；第一金属过孔，电连接所述金属地和所述至少两个电磁带隙单元；其中，所述电磁带隙单元在所述底部金属层所在平面的垂直投影与所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影不交叠。本申请以实现提升天线之间隔离度的效果。

Description

电磁带隙结构、封装天线、雷达封装芯片以及设备

技术领域

本申请实施例涉及电磁辐射技术领域，尤其涉及一种电磁带隙结构、封装天线、雷达封装芯片以及设备。

背景技术

随着通讯网络的不断发展和更新，射频频谱变得日趋拥挤，与此同时，无论是人们的日常通信还是一些关键的科技领域诸如物联网，对数据流量的带宽以及速度都提出了很高的要求。因此，毫米波频段在近年来备受关注。在这样的高频率频段内，波长只有数毫米，大大减小了很多射频器件的设计尺寸，如射频前端的天线等。然而，在这样的尺寸下，天线之间以及天线的馈线之间都有很强的耦合，严重影响了接收信号的质量。

EBG(electromagnetic band gap，电磁带隙)结构近年来被广泛应用于微波器件和天线设计当中，可以有效减小天线之间以及天线的馈线之间的耦合，提高隔离度。然而，现有技术中的EBG结构往往难以达到有效的隔离效果。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电磁带隙结构、封装天线、雷达封装芯片以及设备，以实现提升天线之间隔离度的效果。

本申请实施例提供了一种电磁带隙结构，该电磁带隙结构应用于封装天线中，所述封装天线包括底部金属层、顶部金属层以及位于所述顶部金属层和所述底部金属层之间的至少一层中间金属层；

所述封装天线还包括至少两个天线，位于所述顶部金属层和所述中间金属层中的任一层中；

所述电磁带隙结构包括：

金属地，位于所述底部金属层；

至少两个电磁带隙单元，分别位于所述顶部金属层和所述中间金属层；

第一金属过孔，电连接所述金属地和所述至少两个电磁带隙单元；

其中，所述电磁带隙单元在所述底部金属层所在平面的垂直投影与所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影不交叠。

可选地，所述天线的工作中心频率例如可以为24GHz、60GHz、77GHz等。

本申请实施例中的电磁带隙结构为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了结构的小型化；此外，由于电磁带隙单元不仅设置在天线所在的金属层，同时还设置在天线所在金属层与底部金属层之间的金属层，即具有更好的滤除表面波的效果，提高了天线之间的隔离度。

在一个可选的实施例中，所述电磁带隙单元的形状包括圆形、椭圆形或N 边形等形状，其中，N为大于等于3的正整数。

在一个可选的实施例中，所述电磁带隙单元的形状为正八边形；

所述电磁带隙单元相对的边的距离为L1，所述电磁带隙单元的边长为L2；其中，0.25mm≤L1≤0.35mm；0.1mm≤L2≤0.25mm。

本申请实施例还提供了一种封装天线，该封装天线包括：底部金属层、顶部金属层、位于所述顶部金属层和所述底部金属层之间的至少一层中间金属层以及位于相邻金属层之间的介质层；

还包括：

至少两个天线，位于所述顶部金属层或中间金属层；以及，

多个如前述任一所述的电磁带隙结构；其中，所述电磁带隙结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影位于所述至少两个天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影之间；

位于同一金属层的相邻的所述电磁带隙单元在第一平面的垂直投影存在交叠，且相邻的所述电磁带隙单元位于不同的电磁带隙结构；其中，该相邻的所述电磁带隙单元中心的连线垂直于所述第一平面。

本申请实施例中提供的封装天线包括前述任一电磁带隙结构，位于不同电磁带隙结构，且位于同一金属层相邻的两个电磁带隙单元形成电容结构，相邻两个电磁带隙结构通过底部金属层形成电感结构，由于其中的电感结构和电容结构尺寸可调，从而可通过调整电磁带隙结构的尺寸来灵活调整其谐振频率，从而可适用于隔离不同频率的射频信号；且由于磁带隙结构为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了封装天线的小型化；此外，由于电磁带隙单元不仅设置在天线所在的金属层，同时还设置在天线所在金属层与底部金属层之间的金属层，如此，具有更好的滤除表面波的效果，提高了天线之间的隔离度，进而提升了封装天线的辐射性能。

在一个可选的实施例中，所述天线用于发射或接收电磁波信号，其中，所述电磁波信号为毫米波信号。

在一个可选的实施例中，位于同一金属层的相邻所述电磁带隙单元在第一平面的垂直投影重合。

在一个可选的实施例中，位于同一金属层的相邻的所述电磁带隙单元包括第一电磁带隙单元和第二电磁带隙单元；

所述第一电磁带隙单元和所述第二电磁带隙单元分别包括第一边；

所述第一电磁带隙单元的第一边为靠近所述第二电磁带隙单元的边；

所述第二电磁带隙单元的第一边为靠近所述第一电磁带隙单元的边；

相邻两个所述电磁带隙单元的第一边相互平行。

在一个可选的实施例中，位于同一金属层的相邻所述电磁带隙单元之间的距离为L3，其中，0.035mm≤L3≤0.04mm。

在一个可选的实施例中，所述电磁带隙结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影还位于每个所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影的至少一侧。

在一个可选的实施例中，所述天线包括辐射单元和与所述辐射单元电连接的馈电线；

多个所述电磁带隙结构位于所述至少两个天线的辐射单元的中心连线的两侧。

在一个可选的实施例中，包括所述天线的所述中间金属层包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述第二表面靠近所述底部金属层的一侧；

位于所述第二表面远离所述第一表面一侧的金属层分别包括镂空结构；所述镂空结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影覆盖所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影。

在一个可选的实施例中，还包括：多个第二金属过孔，位于多个所述电磁带隙结构的外围。

本申请实施例还提供了一种雷达封装芯片，该雷达封装芯片可包括：

雷达裸片；

封装层，用于封装所述雷达裸片；以及，

如前述任一所述的封装天线，集成于所述封装层上形成Aip结构；

其中，所述雷达裸片通过所述封装天线发射射频信号，并接收回波信号，用以生成通信数据、辅助驾驶数据、安检成像数据和/或人体生命特征参数数据。

上述雷达封装芯片，通过采用前述所述的封装天线，且由于封装天线中的磁带隙结构为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了雷达封装芯片的小型化；此外，由于电磁带隙单元不仅设置在天线所在的金属层，同时还设置在天线所在金属层与底部金属层之间的金属层，即具有更好的滤除表面波的效果，提高了天线之间的隔离度，从而提升雷达封装芯片的辐射性能。

本申请实施例还提供一种设备，该设备可包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上如前述任一所述的雷达封装芯片。

在本实施例中，设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电能等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等。

上述设备，通过采用前述所述的雷达封装芯片，且由于雷达封装芯片中的磁带隙结构为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了设备的小型化；此外，由于电磁带隙单元不仅设置在天线所在的金属层，同时还设置在天线所在金属层与底部金属层之间的金属层，即具有更好的滤除表面波的效果，提高了天线之间的隔离度，从而提升设备的探测性能。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电磁带隙结构的立体结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种电磁带隙单元的俯视结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种封装天线的膜层结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种顶部金属层的俯视结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种中间金属层的俯视结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种电磁带隙结构的膜层结构示意图；

图7是本申请实施例提供的相邻两个电磁带隙结构位置关系的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的相邻四个电磁带隙结构位置关系的俯视结构示意图；

图9是本申请实施例提供的又一种中间金属层的俯视结构示意图；

图10是本申请实施例提供的双天线系统的三种摆放方式；

图11是本申请实施例提供的仿真的多层电磁带隙结构的色散曲线图；

图12是本申请实施例提供的当封装天线设置有电磁带隙结构和未设置电磁带隙结构时的隔离度的对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

基于背景技术中的技术问题，本申请实施例提供了一种电磁带隙结构，本申请实施例提供的电磁带隙结构应用于封装天线中。图1是本申请实施例提供的一种电磁带隙结构的立体结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种电磁带隙单元的俯视结构示意图，图3是本申请实施例提供的一种封装天线的膜层结构示意图，图4是本申请实施例提供的一种顶部金属层的俯视结构示意图，图5是本申请实施例提供的一种中间金属层的俯视结构示意图。参见图3，本实施例提供的封装天线100包括底部金属层10、顶部金属层20、位于顶部金属层20和底部金属层10之间的至少一层中间金属层30以及相邻金属层之间的介质层40。可选还包括位于顶部金属层20背离中间金属层30一侧的顶部介质层 50以及位于底部金属层10背离中间金属层30一侧的底部介质层60。

参见图4和图5，封装天线100还包括至少两个天线70，通过天线70发射或接收电磁波信号，该电磁波信号例如可以为毫米波信号。至少两个天线70位于同一金属层，此金属层可以是顶部金属层20，也可以是中间金属层30；图5 仅以至少两个天线70位于中间金属层30为例进行示例性说明。需要说明的是，图3仅以包括一层中间金属层30为例进行示例性说明，此时，至少两个天线 70位于此中间金属层30；在可其他可选实施例中，中间金属层30还可以包括两层或三层等，此时天线70可位于其中一层中间金属层30中。

继续参见图1、图2和图3，本申请提供的电磁带隙结构80具体可以包括金属地81，位于底部金属层10；至少两个电磁带隙单元82，分别位于顶部金属层20和中间金属层30，即电磁带隙单元82分别位于不同的金属层；其中；第一金属过孔83，电连接金属地81和至少两个电磁带隙单元82，通过第一金属过孔83将金属地81与各电磁带隙单元82之间电连接；其中，电磁带隙单元 82在底部金属层10所在平面的垂直投影与天线70在底部金属层10所在平面的垂直投影不交叠，即电磁带隙单元82为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了结构的小型化。

示例性的，当封装天线100包括一层中间金属层30时，电磁带隙结构80 包括两个电磁带隙单元82，这两个电磁带隙单元82分别位于顶部金属层20以及该中间金属层30。当封装天线100包括两层中间金属层30时，电磁带隙结构80包括三个电磁带隙单元82，这三个电磁带隙单元82分别位于顶部金属层 20以及该两层中间金属层30中。也就是说，电磁带隙单元82的数量与顶部金属层20的数量以及中间金属层30的数量之和相同，且电磁带隙单元82分别位于这些金属层中。由于天线70之间的表面波可以存在于各金属层，所以相较于传统的PCB板工艺的单层电磁带隙结构，本实施例通过设置在各金属层中的电磁带隙结构80可以更好的滤除天线之间的表面波耦合，提高了天线之间的隔离度。

可选的，电磁带隙单元82的形状包括圆形、椭圆形或N边形等，其中，N 为大于等于3的正整数，例如可以包括正多边形，本实施例不对电磁带隙单元 82的形状进行具体限定，图1和图2仅以电磁带隙单元82的形状包括正八边形为例进行示例性说明。

可选的，电磁带隙结构80中的各电磁带隙单元82的形状可以全部相同，也可以部分相同，还可以完全不同，本实施例对此不进行具体限定，图1仅以电磁带隙结构80中的电磁带隙单元82的形状全部相同为例进行示例性说明。

可选的，继续参见图2，电磁带隙单元82的形状为正八边形；电磁带隙单元82相对的边的距离为L1，电磁带隙单元82的边长为L2；其中， 0.25mm≤L1≤0.35mm；0.1mm≤L2≤0.25mm。

示例性的，继续参见图3、图4和图5，当介质层40的介电常数为3.4，靠近底部金属层10的电磁带隙单元82与金属地81的间距为200μm，同一电磁带隙结构80中的相邻两个电磁带隙单元82之间间距为60μm，相邻电磁带隙结构80的电磁带隙单元82且此电磁带隙单元82位于同一金属层，此相邻的两个电磁带隙单元82之间的距离为35μm左右时，电磁带隙单元82相对的边的距离为L1，电磁带隙单元82元的边长为L2；其中，L1和L2满足 0.25mm≤L1≤0.35mm；0.1mm≤L2≤0.25mm，实现了电磁带隙结构80的小型化。

其中，电磁带隙单元82的尺寸可变，通过改变电磁带隙单元82的尺寸来改变电磁带隙结构80的工作频段。例如，继续参见图2，当电磁带隙单元82 的形状为正八边形时，电磁带隙单元82相对的边的距离为L1以及电磁带隙单元82元的边长为L2越小，电磁带隙结构80的工作频段越高。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际产品的需要，例如根据同一电磁带隙结构80中的相邻电磁带隙单元82的间距、不同电磁带隙结构80中相邻的两个电磁带隙单元82之间的距离、介质层40的介电常数、天线70的工作中心频率等因素设置电磁带隙结构80的尺寸，本实施例不进行具体限定。

可选的，同一电磁带隙结构80中的不同电磁带隙单元82在底部金属层所在平面的垂直投影可以重合，例如参见图1；在其他可选实施例中，同一电磁带隙结构80中的不同电磁带隙单元82在底部金属层所在平面的垂直投影可以部分交叠，即电磁带隙单元82部分错开设置，例如参见图6。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种封装天线。继续参见图 1、图2、图3、图4和图5，本申请实施例提供的封装天线100包括底部金属层10、顶部金属层20、位于顶部金属层10和底部金属层20之间的至少一层中间金属层30以及位于相邻金属层之间的介质层40；还包括：至少两个天线70，位于顶部金属层20或中间金属层30，即至少两个天线可通过刻蚀工艺刻蚀顶部金属层20或中间金属层30形成；以及，多个上述任一实施例所述的电磁带隙结构80；电磁带隙结构80由于包括多个位于不同金属层的电磁带隙单元82，位于同一金属层的天线70和电磁带隙单元82采用相同或同一刻蚀工艺而形成，例如参见图5。多个电磁带隙结构80在底部金属层10所在平面的垂直投影位于至少两个天线70在底部金属层10所在平面的垂直投影之间；位于同一金属层的相邻的电磁带隙单元82在第一平面的垂直投影存在交叠，且此相邻的电磁带隙单元82位于不同的电磁带隙结构80；其中，该相邻的电磁带隙单元中心的连线垂直于第一平面。

封装天线100的中间金属层30的数量与电磁带隙单元82的数量的对应关系上述实施例已经进行了描述，本实施例不再进行赘述。

具体的，图7是本申请实施例提供的相邻两个电磁带隙结构位置关系的结构示意图，如图7所示，当多个电磁带隙结构80设置于封装天线100中时，同一电磁带隙结构80中的金属地81与电磁带隙单元82，以及同一电磁带隙结构 80中的电磁带隙单元82之间，以及相邻的两个电磁带隙结构80中位于同一金属层中的电磁带隙单元82由于在第一平面AA的垂直投影存在交叠，以提供电磁带隙结构80的电容。相邻两个电磁带隙结构80通过底部金属层10电连接形成一个电感的回路，即图7中从左侧的上层电磁带隙单元82，到下层的电磁带隙单元82，到金属地81，到右侧下层的电磁带隙单元82，到右上层的电磁带隙单元82形成一个电感的回路，用于提供电磁带隙结构80的电感，电磁带隙结构80用于根据电容和电感调节谐振频率，进而对预设频段的电磁信号进行隔离，从而可适用于隔离不同频率的射频信号；且由于磁带隙结构为立体结构，相比于现有技术中的电磁带隙结构具有更小的尺寸，实现了封装天线的小型化；此外，由于天线之间的表面波不仅存在天线所在的金属层，同时还存在其他金属层中，所以传统的PCB板工艺的单层电磁带隙结构，不能起到很好的去除表面波耦合效果，而本实施例中的电磁带隙结构不仅设置在天线所在的金属层，同时还设置在天线所在金属层与底部金属层之间的金属层，如此，具有更好的滤除表面波的效果，提高了天线之间的隔离度，进而提升了封装天线的辐射性能。

由前述可知，同一电磁带隙结构80中的金属地81与电磁带隙单元82，以及同一电磁带隙结构80中的电磁带隙单元82之间，以及相邻的两个电磁带隙结构80中位于同一金属层中的电磁带隙单元82由于在第一平面AA的垂直投影存在交叠，以提供电磁带隙结构80的电容。而电磁带隙结构80可根据电容调节谐振频率，进而对预设频段的电磁信号进行隔离。下面将以具体示例性对电容和谐振频率的关系进行示例性说明。

可选的，位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82在第一平面的垂直投影完全重合，如此可以增加电容。当电容增加时，谐振频率降低。

可选的，位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82在第一平面的垂直投影部分重合，可通过调整重合的面积调整电容，当电容增加时，谐振频率降低；当电容降低时，谐振频率增加。

可选的，位于同一金属层的相邻的电磁带隙单元82包括第一电磁带隙单元和第二电磁带隙单元；第一电磁带隙单元和第二电磁带隙单元分别包括第一边；第一电磁带隙单元的第一边为靠近第二电磁带隙单元的边；第二电磁带隙单元的第一边为靠近第一电磁带隙单元的边；相邻两个电磁带隙单元的第一边相互平行，如此，也可以增加电磁带隙结构80的电容，其谐振频率降低。

可选的，位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82的第一边不平行，如此，也可以减小电容，谐振频率增加。

可选的，位于同一电磁带隙结构80中的各电磁带隙单元82在底部金属层的垂直投影完全重合，如此可以增加电容，进而使谐振频率降低。

可选的，位于同一电磁带隙结构80中的各电磁带隙单元82在底部金属层的垂直投影部分重合，通过调节重合的面积调整电容，当电容增加时，谐振频率降低；当电容降低时，谐振频率增加。

可选的，位于同一电磁带隙结构80中的各电磁带隙单元82在底部金属层的垂直投影部分重合，通过调节重合的面积调整电容，当电容增加时，谐振频率降低；当电容降低时，谐振频率增加。

可选的，当电磁带隙单元82在底部金属层10所在平面的垂直投影位于底部金属层内时，电容增加，进而谐振频率降低。

可选的，当电磁带隙单元82在底部金属层10所在平面的垂直投影与底部金属层部分重合时，通过调节重合的面积调整电容，当电容增加时，其谐振频率降低；当电容降低时，谐振频率增加。

可选的，当位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82之间的距离增大时，电容减小，谐振频率增大；当位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82之间的距离减小时，电容增大，谐振频率减小。

如上，即通过改变不同电磁带隙结构80中相邻电磁带隙单元82之间的相对面积、不同电磁带隙结构80中相邻电磁带隙单元82之间的距离、同一电磁带隙结构80中不同层的电磁带隙单元82之间的重叠面积以及同一电磁带隙结构80中电磁带隙单元82与金属地81之间的重叠面积改变电磁带隙结构80的电容，进而改变电磁带隙结构80的谐振频率，达到提升天线70之间隔离度的效果。

可选的，参见图8，当相邻两个电磁带隙单元82的第一边相互平行时，位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82之间的距离为L3，其中，0.03mm≤L3≤0.04mm。即为了实现电磁带隙结构80的小型化，也就是在一个有限的面积下，尽可能降低谐振频率，所以本实施例通过将位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82之间的距离设置在0.03mm和0.04mm之间，即设置成工艺的最小值，例如设置为35μm；同时可将相邻两个电磁带隙单元82重叠面积设置为最大，即位于同一金属层的相邻电磁带隙单元82在第一平面的垂直投影完全重合。

需要说明的是，本实施例仅以当相邻两个电磁带隙单元82的第一边相互平行时为例进行示例性说明，但是并不构成对本申请的限定，本领域技术人员可以根据实际产品所需，设置电磁带隙单元82的位置以及相邻电磁带隙结构80 之间的间距。

继续参见图4，当天线70位于中间金属层30时，为了避免天线70发射或接收的电磁波信号被此中间金属层30以上的金属层所屏蔽，可选的，所述封装天线100中，包括天线70的中间金属层30包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面位于第二表面靠近底部金属层10的一侧；位于第二表面远离第一表面一侧的金属层分别包括镂空结构33；镂空结构33在底部金属层10所在平面的垂直投影覆盖天线70在底部金属层10所在平面的垂直投影，即镂空结构 33的设置可以暴露出天线70，如此，避免了天线70发射或接收的电磁波信号被此中间金属层30以上的金属层所屏蔽。

可选的，继续参见图4和图5，封装天线100中还包括多个第二金属过孔 90，位于多个电磁带隙结构80的外围。示例性的，介质层中开设有通孔，在制备介质层上的金属层时，部分金属会设置在通孔中，即通过中的金属贯穿介质层与各金属层电连接。通过在多个电磁带隙结构80的外围设置至少一排第二金属过孔90进一步提高天线70之间的隔离度。可选的，考虑到电磁波传播时不仅沿直线传播，同时还可以绕射，所以本实施例通过将多个电磁带隙结构80除了设置在至少两个天线70之间，还设置一部分电磁带隙结构80将每个天线70包围起来。示例性的，图9是本申请实施例提供的又一种中间金属层的俯视结构示意图，如图9所示，电磁带隙结构80在底部金属层10所在平面的垂直投影还位于每个天线70在底部金属层10所在平面的垂直投影的至少一侧。如此，可以更好的防止相邻天线之间的耦合，提升天线之间的隔离度。

当封装天线100包括多个天线70时，天线70之间的耦合主要来自于空间耦合以及表面波耦合。空间耦合取决于天线之间的电尺寸，电尺寸越大，天线之间的空间耦合越小。对于一个小型的系统尤其是封装天线而言，空间的尺寸是有限的，因此提升隔离度的方法主要是去除表面波耦合。示例性的，图10展示了一个双天线系统比较典型的三种摆放方式。双天线分别包括天线1和天线 2，图中标出了这种天线的极化方向。图10展示的三种天线摆放方式，a中的两个天线摆放在极化方向，也就是天线的E面，这个时候天线之间的主要的表面波模式是TM模；b中的两个天线沿着H面摆放，这个时候天线之间的主要的表面波模式是TE模；c中两个天线对角线摆放，这个时候，既有TM模也有 TE模。

对于沿着金属和介质表面传播的表面波的截至频率有以下公式：

对于TM模，t/λ₀＝n/(2*(ε_r-1)^0.5)，n＝0，1，2…；

对于TE模，t/λ₀＝(2n+1)/(2*(ε_r-1)^0.5)，n＝0，1，2…；

其中，t是介质厚度，λ0是电磁波波长，εr是相对介电常数。可以看到，对于任意厚度的介质，总是存在n＝0的低阶TM模，但是TE模却是低频截止的。因此对于常用的天线系统，图10中E面摆放的方式由于激励起的是TM模式，耦合要大得多；而H面摆放的方式，由于TE的表面波模不能被很好的激励，因此耦合相对较小。但是当介质厚度逐渐增大，TE模式的表面波会逐渐增强。图11给出了仿真的多层电磁带隙结构的色散曲线图，其中模式1是TM模，模式2是TE模，实线是自由空间的电磁波的色散曲线，阴影的区域即是电磁带隙。可以看到，最低阶的TM模在62GHz截止，而最低阶的TE模在80GHz 起始，这意味着在62GHz到80GHz的区域存在一个电磁带隙，在62GHz到 80GHz的表面波将不能沿着这种电磁带隙结构传播，从而起到提升隔离的效果。

图12是本申请实施例提供的当封装天线设置有电磁带隙结构和未设置电磁带隙结构时的隔离度的对比图，通过图12可以得出，带有上述任一实施例中的电磁带隙结构时，提升了天线之间大约7dB的隔离度。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种雷达封装芯片(图中未示出)，可以包括雷达裸片；用于封装雷达裸片的封装层，以对雷达裸片进行密封保护；以及前述任一实施例中的封装天线，此封装天线可集成于封装层上形成Aip结构，此Aip结构就是采用Aip(Antenna-in-Package)工艺形成的结构；所述雷达裸片例如可以为毫米波雷达芯片。可选的，本申请的雷达封装芯片可以应用至通信领域、自动辅助驾驶领域、安检成像领域以及搜救设备领域等。其中，雷达裸片通过此封装天线发射射频信号，并接收回波信号，进而生成通信数据、辅助驾驶数据、安检成像数据和/或人体生命特征参数数据等。本申请的雷达封装芯片由于采用前述所述的封装天线，所以具备与封装天线相同的有益效果，具体有益效果可以参见前述的描述，在此不再赘述。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种设备，本申请实施例提供的设备包括：设备本体；以及设置于设备本体上如上述任一实施例的天线结构。

在本实施例中，设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电能等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种电磁带隙结构，其特征在于，应用于封装天线中，所述封装天线包括底部金属层、顶部金属层以及位于所述顶部金属层和所述底部金属层之间的至少一层中间金属层；

所述封装天线还包括至少两个天线，位于所述顶部金属层和所述中间金属层中的任一层中；

所述电磁带隙结构包括：

金属地，位于所述底部金属层；

至少两个电磁带隙单元，分别位于所述顶部金属层和所述中间金属层；

第一金属过孔，电连接所述金属地和所述至少两个电磁带隙单元；

其中，所述电磁带隙单元在所述底部金属层所在平面的垂直投影与所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影不交叠。

2.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述电磁带隙单元的形状包括圆形、椭圆形或N边形，其中，N为大于等于3的正整数。

3.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述电磁带隙单元的形状为正八边形；

所述电磁带隙单元相对的边的距离为L1，所述电磁带隙单元的边长为L2；其中，0.25mm≤L1≤0.35mm；0.1mm≤L2≤0.25mm。

4.一种封装天线，其特征在于，包括底部金属层、顶部金属层、位于所述顶部金属层和所述底部金属层之间的至少一层中间金属层以及位于相邻金属层之间的介质层；

还包括：

至少两个天线，位于所述顶部金属层或中间金属层；以及，

多个如权利要求1-3中任一项所述的电磁带隙结构；其中，所述电磁带隙结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影位于所述至少两个天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影之间；

位于同一金属层的相邻的所述电磁带隙单元在第一平面的垂直投影存在交叠，且相邻的所述电磁带隙单元位于不同的电磁带隙结构；其中，该相邻的所述电磁带隙单元中心的连线垂直于所述第一平面。

5.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，所述天线用于发射或接收电磁波信号，其中，所述电磁波信号为毫米波信号。

6.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，位于同一金属层的相邻所述电磁带隙单元在第一平面的垂直投影重合。

7.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，位于同一金属层的相邻的所述电磁带隙单元包括第一电磁带隙单元和第二电磁带隙单元；

所述第一电磁带隙单元和所述第二电磁带隙单元分别包括第一边；

所述第一电磁带隙单元的第一边为靠近所述第二电磁带隙单元的边；

所述第二电磁带隙单元的第一边为靠近所述第一电磁带隙单元的边；

相邻两个所述电磁带隙单元的第一边相互平行。

8.根据权利要求7所述的封装天线，其特征在于，位于同一金属层的相邻所述电磁带隙单元之间的距离为L3，其中，0.035mm≤L3≤0.04mm。

9.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，所述电磁带隙结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影还位于每个所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影的至少一侧。

10.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，所述天线包括辐射单元和与所述辐射单元电连接的馈电线；

多个所述电磁带隙结构位于所述至少两个天线的辐射单元的中心连线的两侧。

11.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，包括所述天线的所述中间金属层包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述第二表面靠近所述底部金属层的一侧；

位于所述第二表面远离所述第一表面一侧的金属层分别包括镂空结构；所述镂空结构在所述底部金属层所在平面的垂直投影覆盖所述天线在所述底部金属层所在平面的垂直投影。

12.根据权利要求4所述的封装天线，其特征在于，还包括：多个第二金属过孔，位于多个所述电磁带隙结构的外围。

13.一种雷达封装芯片，其特征在于，包括：

雷达裸片；

封装层，用于封装所述雷达裸片；以及，

如权利要求4-12任一项所述的封装天线，集成于所述封装层上形成Aip结构；

其中，所述雷达裸片通过所述封装天线发射射频信号，并接收回波信号。

14.一种设备，其特征在于，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上如权利要求13所述的雷达封装芯片。

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