刘秀祥,秦永强,赵 良,曾贵明

(北京临近空间飞行器系统工程研究所,北京 100076)

1 引 言

随着现代通信系统的快速发展,作为收发设备的天线也取得了长足的进步。天线设计正在朝着小型化、宽带化不断推进,同时在设计过程中也出现了多种新的设计方法和工艺。其中低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)技术就是一种非常具有代表性的新工艺,而且已经应用到标签天线、芯片天线和收发前端等[1-3]方面,具有重量轻、电气特性稳定、高灵敏度等优点,并对天线的改进设计[4-5]、小型化设计[6-7]起到了很大的推动作用,提高了天线辐射性能,减小了外形尺寸。作为一种新型的电子材料,LTCC具有高耐温性、高热传导率、高Q值等诸多优点,文献[8]中对环境温度变化引起的材料介电常数变化和天线谐振频率特性进行了详细分析。但目前所设计的LTCC天线仅考虑在较低的环境温度下工作,尚未充分发挥LTCC材料的耐高温特性,开展高温环境下的天线设计非常必要。

本文需要设计的耐高温贴片天线由于工作在较高的环境温度条件下,而一般贴片天线使用的介质材料只能承受180℃,无法满足使用要求,因而选择了LTCC材料,其能够承受的最高温度可达400℃左右。但该材料的介电常数远高于一般贴片天线的介质材料,采用通常设计形式时天线谐振频率附近能量反射很小,但同时导致天线可工作的带宽较小;此外,环境温度还会对材料的电性能产生影响,LTCC材料的介电常数会随着温度的升高而增大,使天线的谐振频率发生一定程度的偏移,严重情况下甚至会导致天线无法正常工作。……