毫米波介质埋藏串馈天线的制作方法

1.本实用新型属于毫米波雷达技术领域，具体涉及一种毫米波介质埋藏串馈天线。


背景技术：

2.毫米波雷达设计中，主要采用的天线形式有喇叭天线、透镜天线、微带串馈天线等，其中串馈天线具有结构简单、加工成本低等特点，常用于毫米波雷达中。微带串馈天线主要由铜层和介质基板构成，由微带贴片实现天线辐射，为了提高毫米波雷达的探测距离和精度，通常会采用多天线组阵形式来提升天线增益，但是在组阵过程中，天线数量的增加会导致一系列新的问题：馈电网络走线更为复杂，极端情况下可能会出现交叉；而产品体积则越来越小，留给天线阵列的区域也相应的越来越小。根据目前找到的资料，可能的解决办法是将馈线在空间中布线，比如将微带线转成波导，采用波导传输好处是布线灵活、能在三维空间中走线，但是这又会增加加工难度和产品的尺寸。
3.因此，为解决上述问题，需要设计一种新的微带串馈天线结构，能够在集成更多微带贴片的同时，使馈电网络走线结构更易于实现，且不导致产品的体积增大。


技术实现要素：

4.本实用新型是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够在集成更多微带贴片的同时使馈电网络走线结构更易于实现的微带串馈天线，本实用新型的方案中，将天线层设置在多层介质基板之间，这样就可以将天线层的馈电网络形成在不同的介质基板上，也即将馈电网络分层布局，从而降低走线的复杂度。
5.本实用新型采用了如下技术方案：
6.本实用新型提供了一种毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于，包括：多层介质基板；以及天线层，设置在最下方的两层所述介质基板之间，其中，所述天线层包括至少两个串馈贴片组件，每个所述串馈贴片组件包括：多片微带辐射贴片，用于辐射及接收电磁波；以及串馈微带线，多个末端分别与各个所述微带辐射贴片连接，形成串馈形式，所述串馈贴片组件的馈电网络分布在最下方的两层所述介质基板上，多层所述介质基板上设置有多个金属过孔，多个所述金属过孔分别在相邻两个所述串馈贴片组件之间和多个所述串馈贴片组件的整体的两侧排列成直线状，用于对所述电磁波进行约束。
7.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，所述串馈贴片组件的数量为n个，相互平行地设置，所述金属过孔排列成n+1排，分别位于相邻两个所述串馈贴片组件之间以及所有的所述串馈贴片组件的两侧。
8.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，每个所述串馈贴片组件包括至少四片所述微带辐射贴片。
9.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，每个所述串馈贴片组件包括至少四片所述微带辐射贴片。
10.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，
所述微带辐射贴片呈矩形、梳状或三角形。
11.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，所述金属过孔均延伸至所有的所述介质基板。
12.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，还包括：胶水层，设置在相邻的两层所述介质基板之间，其中，所述天线层设置在所述胶水层和最下方的所述介质基板之间。
13.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，所述介质基板的数量为六层，最上表层、最下表层的所述介质基板为松下r5515高频介质基板，中间的多层所述介质基板为fr-4板材。
14.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，最上表层、最下表层的所述介质基板的厚度为0.127mm，多层所述介质基板的层压厚度为1.5mm，整体截面尺寸为11mm*2.2mm。
15.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，该毫米波介质埋藏串馈天线工作在毫米波常用频段。
16.本实用新型提供的毫米波介质埋藏串馈天线，还可以具有这样的技术特征，其中，所述毫米波常用频段为76ghz-80ghz。
17.实用新型作用与效果
18.根据本实用新型的毫米波介质埋藏串馈天线，包括层叠的多层介质基板、支撑板和天线层，其中天线层包括至少两个串馈贴片组件，埋藏在最下方两层介质基板之间，通过这样的结构设计，串馈贴片组件的馈电网络就可以分布在不同的介质基板上，即分层布局，能够在集成多片微带辐射贴片的同时降低馈电网络走线的复杂度。进一步，由于天线层埋藏在介质基板之间，电磁波在不同介质基板的界面中传播形式发生改变，因此在多层介质基板上还设置有多个金属过孔，在两个串馈贴片组件之间以及整体的两侧排列成多排直线状，形成隔离墙形式，用于束缚电磁波的传播路径，使得串馈贴片组件之间的相互影响减小，从而降低天线主瓣的分裂，得到理想的天线性能。此外，最下层的介质基板也能够对埋藏的天线层起到保护作用，避免天线层受到腐蚀等损害。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例中毫米波介质埋藏串馈天线的侧视图；
20.图2是本实用新型实施例中天线层和最下层介质基板的正投影图。
21.附图标记：
22.毫米波介质埋藏串馈天线10；介质基板20；金属过孔21；胶水层30；天线层40；串馈贴片组件41；微带辐射贴片411；串馈微带线412。
具体实施方式
23.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本实用新型的毫米波介质埋藏串馈天线的作具体阐述。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便
于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.《实施例》
26.图1是本实施例中毫米波介质埋藏串馈天线的的侧视图。
27.如图1所示，本实施例的毫米波介质埋藏串馈天线10(以下简称串馈天线10)工作在76ghz-80ghz，该串馈天线10包括多层介质基板20、天线层40以及胶水层30。其中，多层介质基板20层叠地设置，相邻两块介质基板20之间通过胶水层30粘接固定，天线层40设置在最下方的一层介质基板20和与之邻接的胶水层30之间。也即最下层的介质基板20作为天线的介质基板，同时也作为芯片的载板。
28.本实施例中，串馈天线10共包括6层介质基板20，其中上下表面的介质基板20采用松下的r5515高频板材，其厚度为0.127mm，中间的4层介质基板20则采用价格相对便宜的fr-4板材，用于作为支撑板。多层介质板材20的层压厚度为1.5mm，串馈天线10整体截面尺寸为11mm*2.2mm。
29.在天线层40上形成有串馈形式的天线结构。
30.图2是本实施例中天线层和最下层介质基板的正投影图，图2仅示出了部分的天线层和介质基板，实际上天线层和介质基板沿图中水平方向延伸，也即，图2中仅示出了其中两个串馈贴片组件41，实际上天线层40包含沿图2中水平方向排列的更多个串馈贴片组件41。
31.如图2所示，天线层40包括设置在最下层介质基板20和胶水层30之间的多个串馈贴片组件41。串馈贴片组件41沿介质基板20的宽度方向延伸。
32.其中，每个串馈贴片组件41包括多个微带辐射贴片411和串馈微带线412。
33.微带辐射贴片411用于作为辐射体，将电磁波向空中辐射出去，同时也可以用于作为接收电磁波使用。本实施例中，每个串馈贴片组件41中微带辐射贴片411的数量为四个，微带辐射贴片411均为矩形贴片，且其中位于两端的两个微带辐射贴片411的尺寸相对更小。此外，由于天线层40置于介质基板20之间，电磁波的传播形式发生改变，因此还需要优化微带辐射贴片411的尺寸。与传统的设置在外表面的微带贴片天线相比，微带辐射贴片411的尺寸需要设置得更大。
34.串馈微带线412用于为各个微带辐射贴片411进行馈电，其多个末端分别与该组件中的各个微带辐射贴片411连接，从而形成串馈形式。本实施例中，串馈贴片组件41整体相互平行地设置在最下层上。
35.通过将天线层40设置在介质基板20之间，天线层40的馈电网络可以分层布局，即分布在最下方两层介质基板20上。同时，最下层的介质基板20也可以对天线层40起到保护作用，避免其受到一些腐蚀等损害。
36.在多层介质基板20上及其之间还形成有多个圆形的金属过孔21，用于对微带辐射贴片411的电磁波进行约束。本实施例中，每个金属过孔21均将所有的介质基板20打通，可以理解地，金属过孔21也穿过所有的支撑板30以及天线层40。多个金属过孔21在两个串馈贴片组件41之间以及两侧排列成大致呈直线形的三排，每排为8个。每一排的多个金属过孔21形成类似于隔离墙的结构。
37.由于串馈贴片组件41是埋藏在多层介质基板20之间的，电磁波在不同的介质基板20的界面中传播形式发生改变，会导致串馈天线10的主瓣出现凹坑，为了降低这种影响，在两个串馈贴片组件41之间以及整体的两侧均设置一排金属过孔21，用于束缚电磁波的传播路径，使各个串馈贴片组件41之间的相互影响减小，从而降低天线主瓣的分裂。本实施例中，采用4-patch天线设计，天线增益大致在12dbi。
38.本实施例中，未详细说明的部分为本领域的公知技术。
39.实施例作用与效果
40.根据本实施例提供的毫米波介质埋藏串馈天线10，包括层叠的多层介质基板20、胶水层30和天线层40，其中天线层40包括至少两个串馈贴片组件41，埋藏在最下方两层介质基板20之间，通过这样的结构设计，串馈贴片组件41的馈电网络就可以分布在不同的介质基板20上，即分层布局，能够在集成多片微带辐射贴片411的同时降低馈电网络走线的复杂度。进一步，由于天线层40埋藏在介质基板20之间，电磁波在不同介质基板的界面中传播形式发生改变，因此在多层介质基板20上还设置有多个金属过孔21，在两个串馈贴片组件41之间以及整体的两侧排列成多排直线状，形成隔离墙形式，用于束缚电磁波的传播路径，使得串馈贴片组件41之间的相互影响减小，从而降低天线主瓣的分裂，得到理想的天线性能。此外，最下层的介质基板20也能够对埋藏的天线层40起到保护作用，避免天线层40受到腐蚀等损害。
41.实施例中，天线层40包括两个串馈贴片组件41，每个串馈贴片组件41包括串馈的四片微带辐射贴片411，因此，在较小的产品体积中可以集成足够数量的微带辐射贴片411。
42.实施例中，最上下表层的介质基板20均为高频介质基板，设置在中间的多层用于作为支撑板的介质基板20则采用价格相对便宜的fr-4板材，这样可以在保证结构强度及天线性能的同时降低产品的成本。
43.实施例中，由于天线层40埋藏在介质基板20之间，因此考虑电磁波受到的影响，还对微带辐射贴片411的尺寸进行了优化，将其设置为大于设置在表面时的尺寸，从而保证天线的性能。
44.上述实施例仅用于举例说明本实用新型的具体实施方式，而本实用新型不限于上述实施例的描述范围。
45.在上述实施例中，串馈天线10的辐射单元为矩形，在替代方案中，辐射单元也可以采用其他形状，例如为梳状或为三角形，也能实现相应的技术效果。
46.在上述实施例中，串馈贴片组件42的数量为两个，相应的金属过孔21在其中间和两侧形成三排，在替代方案中，串馈贴片组件42的数量也可以更多，例如为n个，则金属过孔21在相邻两个中间和整体的两侧形成n+1排，也能实现相应的技术效果。
47.在上述实施例中，每个串馈贴片组件42包括四片微带辐射贴片421，在替代方案中，每个串馈贴片组件42也可以包括更多片微带辐射贴片421。

技术特征：
1.一种毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于，包括：多层介质基板；以及天线层，设置在最下方的两层所述介质基板之间，其中，所述天线层包括至少两个串馈贴片组件，每个所述串馈贴片组件包括：多片微带辐射贴片，用于辐射及接收电磁波；以及串馈微带线，多个末端分别与各个所述微带辐射贴片连接，形成串馈形式，所述串馈贴片组件的馈电网络分布在最下方的两层所述介质基板上，多层所述介质基板上设置有多个金属过孔，多个所述金属过孔分别在相邻两个所述串馈贴片组件之间以及多个所述串馈贴片组件的整体的两侧排列成直线状，用于对所述电磁波进行约束。2.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，所述串馈贴片组件的数量为n个，相互平行地设置，所述金属过孔排列成n+1排，分别位于相邻两个所述串馈贴片组件之间以及所有的所述串馈贴片组件的两侧。3.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，每个所述串馈贴片组件包括至少四片所述微带辐射贴片。4.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，所述微带辐射贴片呈矩形、梳状或三角形。5.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，所述金属过孔均延伸至所有的所述介质基板。6.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于，还包括：胶水层，设置在相邻的两层所述介质基板之间，其中，所述天线层设置在所述胶水层和最下方的所述介质基板之间。7.根据权利要求1所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，所述介质基板的数量为六层，最上表层、最下表层的所述介质基板为松下r5515高频介质基板，中间的多层所述介质基板为fr-4板材。8.根据权利要求7所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，最上表层、最下表层的所述介质基板的厚度为0.127mm，多层所述介质基板的层压厚度为1.5mm，整体截面尺寸为11mm*2.2mm。9.根据权利要求8所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：该毫米波介质埋藏串馈天线工作在毫米波常用频段。10.根据权利要求9所述的毫米波介质埋藏串馈天线，其特征在于：其中，所述毫米波常用频段为76ghz-80ghz。

技术总结
本实用新型提供一种毫米波介质埋藏串馈天线，包括层叠的多层介质基板、胶水层和天线层，其中天线层包括至少两个串馈贴片组件，埋藏在最下方两层介质基板之间，通过这样的结构设计，串馈贴片组件的馈电网络就可以分布在不同的介质基板上，即分层布局，能够在集成多片微带辐射贴片的同时降低馈电网络走线的复杂度。进一步，由于天线层埋藏在介质基板之间，电磁波在不同介质基板的界面中传播形式发生改变，因此在多层介质基板上还设置有多个金属过孔，在两个串馈贴片组件之间以及整体的两侧排列成多排直线状，形成隔离墙形式，用于束缚电磁波的传播路径，使得串馈贴片组件之间的相互影响减小，从而降低天线主瓣的分裂，得到理想的天线性能。的天线性能。的天线性能。


技术研发人员：张涛 王书楠 陈俊华 王晓鹏 汪凯 周兴海 刘东东 葛祺炀
受保护的技术使用者：上海岸相达科技有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/7/17