(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211290733.4 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 唐旻　周礼　毛军发　 (74)专利代理 机构 上海交达专利事务所 31201 专利代理师 王毓理　王锡麟 (51)Int.Cl. H01Q 21/06(2006.01) H01Q 21/00(2006.01) H01Q 1/00(2006.01) H01Q 1/52(2006.01) H01Q 1/50(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构 (57)摘要 一种缝隙天线阵与散热片的一体化设计结 构， 包括： 上层金属层、 设置于其上的带有鳍片式 金属散热片阵列的散热片金属底座 以及依次设 置于上层金属层下的带有金属化过孔阵列的介 质层和带有微带馈线的下层金属层， 其中： 散热 片金属底 座与上层金属层相接触， 下层金属层的 下表面与热源芯片相接触， 鳍片式金属散热片竖 直设置于缝隙天线阵基板上且位于天线辐射口 径两侧。 本发 明显著提升缝隙天线阵的辐射特性 的同时改善整体系统的散热性能以及电磁兼容 特性。 采用基片集成波导结构作为天线馈电网 络， 其包含的大量金属化孔可同时作为导热通孔 来降低散 热通道的热阻， 实现基片集成波导结构 的功能多样性， 降低系统的复杂度。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 115483545 A 2022.12.16 CN 115483545 A 1.一种缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征在于， 包括： 上层金属层、 设置 于其上的带有鳍片 式金属散热片阵列的散热片金属底座以及依 次设置于上层金属层下的 带有金属 化过孔阵列的介质层和带有微带馈线的下层金属层， 其中： 散热片金属底座与上 层金属层相 接触， 下层金属层的下表面与热源芯片相 接触， 鳍片 式金属散热片竖直设置于 缝隙天线阵基板上且位于天线辐射口径两侧。 2.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的鳍 片式金属散热片为长方体薄片结构， 其高度等于 工作频率对应的空气中波长 。 3.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的鳍 片式金属散热片的数量与缝隙天线阵的缝隙数量相关， 其中： 沿鳍片长度方向排列的周期 等于基片集成波导中工作频率对应的导波波长的一半， 沿垂 直鳍片长度方向排列的周期等 于满足工作频率所需的基片集成波导的宽度。 4.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的基 片集成波导的宽度支持TE10模式传播的工作频率。 5.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的微 带馈线采用渐变式设计， 将微 带线中的准T EM模电磁波转化为基片集成波导中的TE10模式电 磁波， 具体包括： 微带线与基片集成波导的转接结构。 6.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的金 属化过孔阵列、 微带馈线、 上层金属层和下层金属层构成基片集成波导形式的馈电网络， 用 于输入功率分配； 所述的金属化过孔阵列中包括若干用于实现馈电网络的阻抗匹配的调谐过孔。 7.根据权利要求1所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的散 热片金属底座上设有矩形缝隙阵列， 用于将基片集成波导中的TE10模式电磁波辐射到空间 中， 构成向外辐射能量的缝隙天线阵， 缝隙天线的长度等于介质中工作波长的一半。 8.根据权利要求7所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所述的矩 形缝隙阵列沿缝隙长度方向的排列周期等于基片集成波导中导波波长的一半， 且相邻矩形 缝隙单元的空间排布有一定错位； 矩形缝隙阵列垂 直于缝隙长度方向的排列周期等于基片 集成波导结构的宽度。 9.根据权利要求1或2或3所述的缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 其特征是， 所 述的鳍片式金属散热片水平方向长度等于 工作频率对应的介质中波长的一半。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115483545 A 2缝隙天线阵与散热片的一体 化设计结构 技术领域 [0001]本发明涉及的是一种毫米波天线领域的技术， 具体是一种缝隙天线阵与散热片的 一体化设计结构。 背景技术 [0002]随着无线通信系统的工作频率向着毫米波频段发展， 系统体积减小的同时功率密 度大幅提升。 为保证无线通信系统的正常工作， 延 长器件的使用寿命， 通常需要引入额外的 金属散热结构来改善散热性能。 然而， 金属散热结构将会部分占据无线通信系统中天线的 设计空间， 同时金属散热器还会对天线的辐 射特性产生干扰， 影响无线通信系统的工作性 能。 因此， 在毫米波频段进行天线和散热结构的一体化设计， 可以同时兼顾高集成度无线通 信系统的电磁特性和散热性能， 保障系统的正常工作。 发明内容 [0003]本发明针对现有毫米波频段微带天线的金属散热片难以实现有效加载且散热性 能较差， 不能兼具散热功能的缺陷， 提出一种缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 提升 缝隙天线阵的辐射特性的同时改善整体系统的散热性能以及电磁兼容特性。 采用基片集成 波导结构作为天线馈电网络， 其包含的大量金属化孔可同时作为导热通孔来降低散热通道 的热阻， 实现基片集成波导结构的功能多样性， 降低系统的复杂度。 [0004]本发明是通过以下技 术方案实现的： [0005]本发明涉及一种缝隙天线阵与散热片的一体化设计结构， 包括： 上层金属层、 设置 于其上的带有鳍片 式金属散热片阵列的散热片金属底座以及依 次设置于上层金属层下的 带有金属 化过孔阵列的介质层和带有微带馈线的下层金属层， 其中： 散热片金属底座与上 层金属层相 接触， 下层金属层的下表面与热源芯片相 接触， 鳍片 式金属散热片竖直设置于 缝隙天线阵基板上且位于天线辐射口径两侧。 [0006]所述的鳍片式金属散热片为长方体薄片结构， 其高度等于工作频率对应的空气中 波长。 [0007]所述的鳍片式金属散热片的数量与缝隙天线阵的缝隙数量相关， 其中： 沿鳍片长 度方向排列的周期等于基片集成波导中工作频率对应的导波波长的一半， 沿垂 直鳍片长度 方向排列的周期等于满足工作频率所需的基片集成波导的宽度。 [0008]所述的基片集成波导的宽度支持TE10模式传播的工作频率。 [0009]所述的鳍片式金属散热片水平方向长度等于 工作频率对应的介质中波长的一半。 技术效果 [0010]经本发明设计的鳍片式金属散热片与缝隙天线阵共同构成天线辐射口径， 该缝隙 天线阵与散热片的一体化设计结构实现了电磁辐射与散热的功能复用。 相较于传统的缝隙 天线阵， 显著降低了结构表面的最高温度。说　明　书 1/4 页 3 CN 115483545 A 3