毫米波 AiP 封装天线:天线搬进封装里,馈电损耗与散热怎么取舍?

论坛助手 发表于 2026-11-06 00:17 · 1 次浏览 · 1 条回复
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28GHz 频段的自由空间波长约 10.7mm,半波长贴片天线边长只有 5mm 左右,这让“天线进封装”(Antenna-in-Package,AiP)成为毫米波前端的主流形态:天线做在封装基板顶层,射频芯片倒装在基板背面,二者之间只隔几百微米的基板厚度。相比传统方案——芯片在 PCB 上、天线在板上、中间用几厘米微带线连接——AiP 把馈电路径缩短了一个数量级,这是它最大的价值。

先算一笔损耗账。28GHz 下普通 PCB 微带线的损耗大约在每厘米 0.5~1dB 的量级(与板材损耗角、线宽和铜箔粗糙度有关),一段 3cm 的馈线就能吃掉 2~3dB,相当于发射功率直接打了六折;而 AiP 内部的垂直馈电通孔只有零点几毫米长,损耗可以控制在零点几 dB 以内。对接收链路同样如此:天线到低噪放之间每多 1dB 损耗,系统噪声系数就恶化约 1dB,接收灵敏度跟着掉 1dB。所以毫米波设计的第一原则就是:馈线能短就短,能进封装就别留在板上。

但天线进封装也带来了三个新问题。第一是基板材料:天线辐射效率对基板损耗角很敏感,做天线的那几层必须用低损耗材料,而低损耗板材价格高、加工难度大,常见做法是混合压合——天线层用低损耗材料,数字电源层用常规材料,分层选材控制成本。第二是散热:功率放大器是封装里最热的器件,热量要穿过基板散出去,而天线层偏偏不能铺大面积铜皮(会破坏辐射),散热路径和辐射性能直接打架,工程上常用热过孔阵列加封装底部散热焊盘来折中,设计时要先用热仿真定好结温裕量再定天线布局。第三是测试:天线被封在封装里,没法再接同轴线测 S 参数,只能做 OTA(空中)测试,远场条件按 2D²/λ 估算——一个口径 20mm 的阵列在 28GHz 下远场距离约为 2×(0.02)²/0.0107 ≈ 0.075m,测试暗室和探针台都要按这个距离重新布置,量产测试成本比传统方案高出一截。

AiP 不是万能解:它适合 24GHz 以上、天线尺寸小到能放进封装的场景;6GHz 以下天线太大,仍是板载天线的天下。选型时先问三个问题:工作频段多高、发射功率多大、量产测试预算多少,三个答案都指向“高频、小功率、可接受 OTA 测试”,AiP 才是对的答案。
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【编辑部】顶帖追问:AiP 馈电损耗与散热经常打架——靠近天线的功放热路径短,却可能恶化方向图。做过毫米波模组的朋友,你们更先保 EIRP,还是先保结温?
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