一种法向集成低剖面双工天线制造技术

本发明专利技术涉及微波通信技术领域，公开了一种法向集成低剖面双工天线，包括从上至下依次连接的第一金属面、顶层基板、第二金属面、中层基板、第三金属面、底层基板，第三金属面的表面刻蚀有缝隙，底层基板上设有环行器，环行器电连接有第一枝节。本发明专利技术解决了现有技术存在的TR组件较高、组件与天线的连接仍然存在一定的空间浪费的问题。间浪费的问题。间浪费的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种法向集成低剖面双工天线


[0001]本专利技术涉及微波通信
，具体是一种法向集成低剖面双工天线。

技术介绍

[0002]双工天线被广泛应用于收发系统中。在发射和接收频段相同的情况下，双工天线相较于分别利用两副天线作为接收和发射而言，能够有效减少系统的尺寸并降低其重量。
[0003]目前无源双工天线的主要实现方式主要为：
[0004]天线与环行器的一个端口连接，后端收发链路分别与环行器的另外两个端口相连，由此实现天线收发一体化。工程中通常将环行器装配在微波组件内，再通过同轴线、毛纽扣等方式将组件与天线互连。
[0005]由于环行器面积较大，且通常是沿着其平面装配在微波组件内部，这会导致组件剖面高度增加，进而不利于系统的小型化。专利技术专利《微带天线与TR组件一体化结构及一体化方法》(申请号：CN202111527186.2，公开号：CN114243288A)将微带天线与TR组件通过射频绝缘子直接相连，这种方式在一定程度上实现了系统体积的小型化及重量的轻质化，却没有解决环行器引起的TR组件较高的本质问题。随着瓦片式TR组件的提出，组件的高度大大降低，但是组件与天线的连接仍然存在一定的空间浪费。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种法向集成低剖面双工天线，解决现有技术存在的TR组件较高、组件与天线的连接仍然存在一定的空间浪费的问题。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0008]一种法向集成低剖面双工天线，包括从上至下依次连接的第一金属面、顶层基板、第二金属面、中层基板、第三金属面、底层基板，第三金属面的表面刻蚀有缝隙，底层基板上设有环行器，环行器电连接有第一枝节。
[0009]作为一种优选的技术方案，还包括连接于底层基板的铁氧体。
[0010]作为一种优选的技术方案，环行器包括第四金属面，还包括分别与第四金属面连接的第二枝节、第二端口、第三枝节，还包括与第二枝节连接的第一端口，第一端口为环行器的发射端口，第二端口为环行器的接收端口，第三枝节为环行器的输出端口。
[0011]作为一种优选的技术方案，还包括接地金属通孔，接地金属通孔将第四金属面与第三金属面连接。
[0012]作为一种优选的技术方案，第一端口、第二端口、第三枝节均为带状线结构。
[0013]作为一种优选的技术方案，缝隙为矩形的缝隙。
[0014]作为一种优选的技术方案，还包括垂直过渡结构，第一端口、第二端口通过垂直过渡结构延伸到第一金属面上方。
[0015]作为一种优选的技术方案，还包括多功能芯片，垂直过渡结构顶端通过微带线与多功能芯片连接。
[0016]作为一种优选的技术方案，顶层基板的相对介电常数为2.94，厚度为1.524mm。
[0017]作为一种优选的技术方案，底层基板的相对介电常数为10.2，厚度为0.635mm。
[0018]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术将环行器与贴片天线沿各自水平面的法向集成，与将环行器装配在微波组件中，并通过同轴线或毛纽扣等与天线连接的方式相对比，极大地降低了系统的高度；
[0020](2)本专利技术环行器的一个端口直接通过缝隙耦合的方式对贴片天线进行馈电，这能有效降低连接处的损耗；
[0021](3)本专利技术环行器所在的PCB基板选择介电常数较高的材料，这能降低其尺寸；而天线层选择介电常数较低的材料，其优势表现为：一是适当增加贴片天线的尺寸使其能与环行器相匹配，在组阵设计中能降低单元间距，进而增大阵列的扫描角度；二是减小天线与地板之间介质对电磁场的束缚，使其有效地向空间辐射。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所述的一种法向集成低剖面双工天线的结构示意图；
[0023]图2为法向集成低剖面双工天线单元图；
[0024]图3为法向集成低剖面双工天线2
×
2阵列图。
[0025]附图中标记及其相应的名称：1、第一金属面，2、顶层基板，3、第二金属面，4、中层基板，5、第三金属面，6、缝隙，7、底层基板，8、环行器，9、第一枝节，10、第四金属面，11、铁氧体，12、接地金属通孔，13、第二枝节，14、第一端口，15、第二端口，16、第三枝节，17、螺钉，20、带状线枝节，21、垂直过渡结构，22、天线阵列，23、微带线，24、多功能芯片。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0027]实施例1
[0028]如图1至图3所示，本专利技术通过引入环行器实现无源双工天线，其低剖面化的主要思路可以被归纳为：通过合理的连接方式将两者进行集成设计，实现无源、馈电简单、剖面高度低的双工天线。
[0029]本专利技术的目的在于设计一种将环行器和贴片天线进行法向集成的低剖面双工天线，同时该集成方式与现有连接技术相比，天线与环行器集成之后的整体高度缩减到现有与TR组件互连之后高度的1/5以内。
[0030]本专利技术涉及的法向集成低剖面双工天线由贴片天线单元、SIW(基片集成波导)环行器、中层耦合结构组成。法向集成低剖面双工天线由包含贴片天线单元和环行器的多层PCB基板，通过层压或者粘接的方式紧密贴合，实现法向集成，最终达到低剖面化的效果。
[0031]贴片天线单元刻蚀于单层低介电常数的PCB基板表面，其法向方向平行堆叠多层低介电常数的PCB基板，并在基板的最顶层刻蚀出能过拓展天线频带宽度的寄生单元。
[0032]SIW环行器由微带线或带状线馈电，发射和接收所在的两个端口均经过四分之一波长阻抗变换器到达SIW腔体，环行器输出端口经过匹配设计后延伸出微带开路枝节，环行器SIW腔体内置与基板厚度相同的三角形铁氧体。
[0033]中层耦合结构为贴片天线单元与SIW环行器共用的地板，在其特定位置开一定尺寸的矩形耦合缝隙，作为环行器输出端口向贴片天线单元的馈电通道。
[0034]本专利技术带来以下益处：
[0035]1、法向集成低剖面双工天线将环行器与贴片天线沿各自水平面的法向集成，与将环行器装配在微波组件中，并通过同轴线或毛纽扣等与天线连接的方式相对比，极大地降低了系统的高度；
[0036]2、环行器的一个端口直接通过缝隙耦合的方式对贴片天线进行馈电，这能有效降低连接处的损耗；
[0037]3、环行器所在的PCB基板选择介电常数较高的材料，这能降低其尺寸；而天线层选择介电常数较低的材料，其优势表现为：一是适当增加贴片天线的尺寸使其能与环行器相匹配，在组阵设计中能降低单元间距，进而增大阵列的扫描角度；二是减小天线与地板之间介质对电磁场的束缚，使其有效地向空间辐射。
[0038]实施例2
[0039]如图1至图3所示，作为实施例1的进一步优化，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下技术特征：
[0040]以一个双工天线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种法向集成低剖面双工天线，其特征在于，包括从上至下依次连接的第一金属面(1)、顶层基板(2)、第二金属面(3)、中层基板(4)、第三金属面(5)、底层基板(7)，第三金属面(5)的表面刻蚀有缝隙(6)，底层基板(7)上设有环行器(8)，环行器(8)电连接有第一枝节(9)。2.根据权利要求1所述的一种法向集成低剖面双工天线，其特征在于，还包括连接于底层基板(7)的铁氧体(11)。3.根据权利要求2所述的一种法向集成低剖面双工天线，其特征在于，环行器(8)包括第四金属面(10)，还包括分别与第四金属面(10)连接的第二枝节(13)、第二端口(15)、第三枝节(16)，还包括与第二枝节(13)连接的第一端口(14)，第一端口(14)为环行器(8)的发射端口，第二端口(15)为环行器(8)的接收端口，第三枝节(16)为环行器(8)的输出端口。4.根据权利要求3所述的一种法向集成低剖面双工天线，其特征在于，还包括接地金属通孔(12)，接地金属通孔(12)将第四金属面(...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峰，杜立新，周丽，王超杰，李志友，宋薇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：