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（文末可获取陶瓷天线仿真模型）
0.前言
之前的文章介绍过一些电子产品中常见的贴片陶瓷天线。本文将对陶瓷天线的原理、HFSS模型建立仿真、贴片陶瓷天线使用注意事项等方面做详细的分析。
LTCC( Low Temperature Co-fired Ceramics）即低温共烧陶瓷技术，以 LTCC 工艺优良的叠层和过孔互联技术、LTCC 材料优良的高频高Q 和低损耗特性成为无源集成技术研究的热点，LTCC 技术是实现天线小型化的有效方法之一。
1.LTCC技术简介
LTCC 技术是 1982 年由美国休斯公司开发的新型技术。
LTCC 技术就是将陶瓷粉料通过流延的方法制成厚度均匀而且致密的生瓷带，在生瓷带上通过激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制作出所需要的电路图形，然后把这些生瓷带叠压在一起，层与层之间通过过孔连接，内外电极可使用银、金等电导率较高的金属，在 850~900℃下烧结，制成三维电路网络的无源集成组件。
LTCC 技术应用在天线设计上，最初主要应用了 LTCC 材料高热传导率、高频高 Q和低介质损耗等特点，天线的形式与传统微带天线类似。
LTCC 电性设计多为小型微波器件的设计，如滤波器、耦合器、天线等。由于器件尺寸较小，LTCC 器件电路内部存在复杂的电磁场相互作用，出现了大量的寄生和耦合效应，如不加以合理利用，则会对电路产生很大的影响。
2.陶瓷天线内部的曲折线原理
曲折线（Meander line）也称为蛇形线，因其特殊的曲折形结构，能有效地增加表面电流长度，减小天线的整体长度，所以成为天线小型化的有效方法，成为研究的热点。
LTCC曲折天线的结构如下图所示。在每一层的曲折线结构中，x 方向对称部分的电流方向相反，电场方向相反，因此在远场产生的辐射作用相互抵消，对天线总体的辐射场影响较小。y 方向的曲折线结构电流方向相同，电场方向相同，可以近似为短路偶极子，对天线总体的辐射起主要作用。
在微波频段，上下曲折线结构之间重叠的部分会产生强烈的耦合效应。通常，器件中的耦合效应是要被避免的，但是如加以合理利用就会产生正面的作用。
3.HFSS建立陶瓷天线仿真模型
3.1设计需求：
（1）陶瓷天线应用：蓝牙、WiFi、ISM-2.4GHz无线应用。
（2）天线设计指标如下： 中心频率：2.4 GHz（2.40~2.9 GHz）；
（3）增益：0~2 dBi；
（4）极化方式：线极化；
（5）驻波比：VSWR≤3；
（6）方位角：全向。
（7）本设计中采用的衬底是Al2O3陶瓷片，相对介电常数为 9.8，
（8）陶瓷天线尺寸：（在网上找了一个陶瓷天线规格书，用它的尺寸）。LTCC 天线的总体尺寸为 5.2×2×1.15 mm3。
（9）LTCC 天线需挂载在 FR4 板上，相对介电常数为 4.4，介电损耗为 0.02。
板厚1.6mm
3.2 陶瓷天线内部结构
（1）陶瓷天线在PCB板子上如图所示，该陶瓷天线类似一个单极子天线，天线尺寸主要是根据这款规格书尺寸大小来的。首尾两个焊盘。一个用于馈电，一个用于调试天线频点。
（陶瓷天线还有其它结构，本文只仿真其中一种）
（2）陶瓷天线内部结构如下图所示，采用多层蛇形结构，末端的焊盘伸出一定长度的PCB走线，用于不同厚度PCB上的天线频点的调试。
（3）陶瓷天线仿真增益
实际增益如下图所示，最大实际增益1.3dB，效果还是不错。
（4）陶瓷天线仿真S11
从下图可以看出，该陶瓷天线除了2.4GHz频点外，还有4.4GHz等频点。
实际工程应用中，可根据测试效果进行微调。
4.总结
本文所仿真的陶瓷天线，只是为了进一步仿真那些使用陶瓷天线的无线产品，不是实际生产的陶瓷天线。
曲折线型 LTCC 天线在某种程度上减小了天线尺寸，易于获得多个工作频段，
但体积的减小带来的问题是带宽较窄、增益较低。
高速发展的移动通信对多频段、宽频带和高可靠性天线的要求越来越高，设计具有明显宽带和超宽带（UWB）特征的LTCC 天线结构将具有非常重大的意义。
5.陶瓷天线模型获取
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参考文献：
(1)周琪，低温共烧陶瓷技术发展现状及趋势，南京电子技术研究所.
(2)曲景润.多频段小型化低温共烧陶瓷天线的研究[硕士学位论文].
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