一种塑料电镀波导天线及其制作方法

技术领域

本发明属于波导天线技术领域，特别涉及一种塑料电镀波导天线及其制作方法。

背景技术

在军用雷达中使用的传统的全金属的矩形波导天线中，材料成本高昂，制造难度高，在77Ghz频段，对加工的精度要求高，制造成本非常高。因此全金属的矩形波导天线在民用的车载毫米波雷达领域被面临淘汰。

在车载毫米波雷达领域，波导天线主要采用塑料电镀的方式进行，目前已有的波导天线有两种形式，其中一种采用波导+喇叭天线的形式，采用了4层结构，每一层结构都采用塑料电镀的形式，层与层之间用焊锡连接起来。4层结构为1层馈线层，2层功分层和1层天线层，馈线层和功分层都采用矩形波导。另外一种采用间隙波导+天线的2层结构，间隙波导层与天线层都采用塑料电镀的方式。

上述的第一种形式，即波导+喇叭的形式，采用了4层结构，相比于本发明的只有1层结构，制造流程长，制造复杂，制造成本高，材料耗材高。尺寸上厚，不利于产品的轻薄化，导致产品的竞争力下降。第二种形式，采用了2层结构，与本发明的1层结构相比，同样具有制造流程长，制造复杂，制造成本高，材料耗材高，装配更复杂的缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种塑料电镀波导天线及其制作方法。提出只有一层结构的波导天线架构，从而在尺寸上做到最薄，制造上更简单，装配上更容易。

本发明提出一种塑料电镀波导天线，包括：高频板材；设置在所述高频板材表面的AMC结构；与所述AMC结构呈一体成型结构的槽间隙波导；设置在所述槽间隙波导中的槽间隙波导微带模式变换器；及开设在所述槽间隙波导上的辐射缝隙。

进一步的，所述槽间隙波导微带模式变换器包括微带天线辐射贴片和微带线；其中，所述微带线的一端连接在所述微带天线辐射贴片上。

另一方面，本发明提出一种塑料电镀波导天线的制作方法，包括：在高频板材上设计AMC结构和槽间隙波导；在所述槽间隙波导中设置槽间隙波导微带模式变换器，并将所述槽间隙波导微带模式变换器与射频芯片进行连接；在所述槽间隙波导设置辐射缝隙，并计算辐射缝隙的偏置量。

进一步的，所述在高频板材上设计AMC结构和槽间隙波导，包括：采用塑料电镀的方式将AMC结构和槽间隙波导的上壁设置为一体化成型结构，并且槽间隙波导和高频板材之间构成槽间隙波导结构。

进一步的，所述计算辐射缝隙的偏置量，包括：计算辐射缝隙的比例系数K；根据所述比例系数K计算每个缝隙的电导值g；根据所述电导值g计算每个缝隙的偏置量x，并确定阵元间距。

进一步的，所述计算辐射缝隙的比例系数K的公式为：

进一步的，所述根据所述比例系数K计算每个缝隙的电导值g的公式为：

进一步的，所述根据所述电导值g计算每个缝隙的偏置量x的公式为：

进一步的，在正常情况下，所述确定阵元间距的计算公式为：d＝λ

进一步的，在出现一端短路的情况下，所述确定阵元间距的计算公式为：d＝λ

本发明的有益效果是：

本发明提出的塑料电镀波导天线，将天线部分与间隙波导设置成一体化结构，采用了一层结构，尺寸最薄，结构简单、生产起来也很简单，制造流程缩短，制造成本降低，另一方面，本发明采用了间隙波导，不要求波导形成接触良好，因此也不要求结构上高度严格一致，所以装配公差容忍度高，装配简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中一种塑料电镀波导天线的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中槽间隙波导的结构示意图；

图3示出了本发明实施例中槽间隙波导微带模式变换器的结构示意图；

图4示出了本发明实施例中微带天线辐射贴片电场示意图；

图5示出了本发明实施例中波导纵截面电场示意图。

图中：1、AMC结构；2、高频板材；3、槽间隙波导；4、槽间隙波导微带模式变换器；401、微带天线辐射贴片；402、微带线；5、辐射缝隙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种塑料电镀波导天线，旨在设计上保证以更薄的尺寸、更低的制造成本、更高的生产良率实现波导天线。

如图1-图2所示的，上述的塑料电镀波导天线，包括：AMC结构1、高频板材2、槽间隙波导3、槽间隙波导微带模式变换器4、辐射缝隙5。在本实施例中，提出了一种新的波导天线架构，采用这种架构的波导天线与传统的波导天线、现有的塑料电镀波导天线相比，具有：1)尺寸上最薄；2)材料最简单；3)生产制造的流程更简化，因此制造成本更低；4)对生产和装配公差冗余度更高，因而生产的良率更高的优点。各结构间的具体关系如下。

AMC结构1设置在高频板材2表面的，槽间隙波导3与所述AMC结构1呈一体成型结构的，且槽间隙波导3与高频板材2之间一起构成槽间隙波导结构。槽间隙波导微带模式变换器4设置在槽间隙波导3上壁中，辐射缝隙5均匀开设在槽间隙波导3上的，与结构3属于一体化成型，这样该槽间隙波导缝隙天线只有一层，从而在尺寸上做到最薄，制造上更简单，装配上更容易。

示例性的，上述槽间隙波导微带模式变换器4包括微带天线辐射贴片401和微带线402；其中，所述微带线402的一端连接在所述微带天线辐射贴片401上。

为了和射频芯片进行连接，设计了该转接器。根据电磁理论，天线的极化方向可由辐射电场的方向判断，从微带贴片天线(图4)和槽间隙波导(图5)的电场分布图可以看出，二者的电场方向非常相似，且天线的收发还具有互易性，所以槽间隙波导中传输的电磁波可以由微带贴片天线进行收发。

另一方面，本发明还提出一种塑料电镀波导天线的制作方法。

在本实施例中塑料电镀波导天线的制作方法，包括如下步骤：

S1、在高频板材2上设计AMC结构1和槽间隙波导3；

具体的，采用塑料电镀的方式将AMC结构1和槽间隙波导3的上壁设置为一体化成型结构，并且槽间隙波导3和高频板材2之间构成槽间隙波导结构。

S2、在所述槽间隙波导3中设置槽间隙波导微带模式变换器4，并将所述槽间隙波导微带模式变换器4与射频芯片进行连接；

具体的，设计槽间隙波导--微带模式变换器，为了和射频芯片进行连接，设计了该转接器。根据电磁理论，天线的极化方向可由辐射电场的方向判断，从微带贴片天线和槽间隙波导的电场分布图可以看出，二者的电场方向非常相似，且天线的收发还具有互易性，所以槽间隙波导中传输的电磁波可以由微带贴片天线进行收发。

S3、在所述槽间隙波导3设置辐射缝隙5，并计算辐射缝隙5的偏置量。

具体的，根据公式(1)(2)(3)，计算辐射缝隙的偏置量，并在电磁仿真软件中进行微调设计，最终设计完成槽间隙波导缝隙天线的设计。计算辐射缝隙5均开在槽间隙波导3上，与槽间隙波导3属于一体化成型，这样该槽间隙波导缝隙天线只有一层，从而在尺寸上做到最薄，制造上更简单，装配上更容易。

在另外一些实施例中，设计槽间隙波导谐振式缝隙阵天线，通过式(1)计算比例系数K，利用式(2)可以确定每个缝隙的电导值，利用式(3)可以计算每个缝隙的偏置量x，阵元间距d＝λ

本实施例涉及到槽间隙波导和微带线模式变换器的设计，两种传输线的传输模式不同，常用微带线的特性阻抗为50欧姆，槽间隙波导的特性阻抗通常都大于微带线的特性阻抗，所以要完成槽间隙波导--微带模式变换器的设计，两种传输线之间需要一段过渡结构进行阻抗匹配和模式变换。本实施例采用一种直通式的槽间隙波导--微带模式变换器，微带天线辐射贴片有利于实现模式变换器的直通性和灵活性。微带天线辐射贴片工作在波导腔体，微带天线辐射贴片是金属导体，不能直接与槽间隙波导腔体接触，将微带天线辐射贴片放置在介质基板上，贴片末端接上一段微带线，就组成了转换结构，可以置入槽间隙波导腔体内完成模式变换。根据电磁理论，天线的极化方向可由辐射电场的方向判断，从微带贴片天线(图4)和槽间隙波导(5)的电场分布图可以看出，二者的电场方向非常相似，且天线的收发还具有互易性，所以槽间隙波导中传输的电磁波可以由微带贴片天线进行收发。

由上述可知，本发明提出的塑料电镀波导天线，将天线部分与间隙波导设置成一体化结构，采用了一层结构，尺寸最薄，结构简单、生产起来也很简单，制造流程缩短，制造成本降低，另一方面，本发明采用了间隙波导，不要求波导形成接触良好，因此也不要求结构上高度严格一致，所以装配公差容忍度高，装配简单。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。