毫米波相控阵天线的制作方法

1.本技术涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种毫米波相控阵天线。


背景技术：

2.目前，毫米波相控阵天线将天线承载层、天线阵面、tr组件、馈电网络进行一体化设计，优点是使用微波集成的方法，将移相器、滤波器、衰减器、功放和低噪放等芯片集成在芯片中，实现了设备的小型化、轻型化，波束指向精度较高和一定的波束旁瓣抑制能力。
3.然而，毫米波相控阵天线成本高，组件通用性不高，组件压合次数多。


技术实现要素：

4.本技术提供一种毫米波相控阵天线，能够解决上述毫米波相控阵天线组件通用性不高、压合次数多的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种毫米波相控阵天线，毫米波相控阵天线包括：天线组件；射频芯片馈线组件；馈电网络带状线组件，其中，馈电网络带状线组件设置于天线组件与射频芯片馈线组件之间，分别与天线组件和射频芯片馈线组件连接。
6.其中，天线组件与馈电网络带状线组件，以及射频芯片馈线组件与馈电网络带状线组件通过触点陈列封装焊接工艺连接。
7.其中，馈电网络带状线组件包括依次贴合设置的第一电路板介质层、绝缘层，以及第二电路板介质层，其中，第一电路板介质层与天线组件连接，第二电路板介质层与射频芯片馈线组件连接。
8.其中，第一电路板介质层、绝缘层和第二电路板介质层通过压接工艺连接。
9.其中，第一电路板介质层上设置若干第一馈电点，第二电路板介质层上设置若干第二馈电点，其中，第一馈电点与第二馈电点的数量相等，且第一馈电点与第二馈电点一一对应导通连接。
10.其中，绝缘层中设置多根导线，用于对应连接第一馈电点与第二馈电点。
11.其中，天线组件远离射频芯片馈线组件的的第一表面包括多个天线贴片，天线组件与射频芯片馈线组件相邻且连接的一侧的第二表面包括若干天线馈电点；天线馈电点对应天线贴片设置，天线馈电点与第一馈电点一一对应连接。
12.其中，天线贴片按阵列布局在天线组件的第一表面。
13.其中，天线馈电点与第一馈电点，以及射频芯片馈电点与第二馈电点，均通过触点陈列封装焊接工艺一一对应连接。
14.其中，射频芯片馈线组件包括多个射频芯片、多个射频芯片通道以及多个射频芯片馈电点，射频芯片通道均匀排列在射频芯片两侧。
15.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术提供了一种毫米波相控阵天线，毫米波相控阵天线包括：天线组件；射频芯片馈线组件；馈电网络带状线组件，其中，
馈电网络带状线组件设置于天线组件与射频芯片馈线组件之间，分别与天线组件和射频芯片馈线组件连接。本技术方案通过设置馈电网络带状线组件连接天线组件和射频芯片馈线组件，有效解决了毫米波相控阵天线压合次数多的问题，同时提高了天线组件的通用性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，其中：
17.图1是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的天线组件第一表面的结构示意图；
18.图2是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的天线组件第二表面的结构示意图；
19.图3是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的射频芯片馈线组件的第一表面的结构示意图；
20.图4是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的射频芯片馈线组件的第二表面的结构示意图；
21.图5是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例的结构示意图；
22.图6是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例中馈电网络带状线组件的结构示意图；
23.图7是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例中馈电网络带状线组件的另一结构示意图。
具体实施方式
24.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述。
25.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
26.毫米波相控阵天线主要应用于毫米波5g通信和卫星通信，在毫米波5g通信领域，为了可以增加通信的容量，需要进行双极化天线模组设计，且要求方位和俯仰的扫描角度都能达到正负60度，或者更广的扫描角度，天线辐射单元间距小，射频收发芯片馈电网络设计复杂，难度大；应用于卫星通信的ka,ku频段的双波束，四波束，或者更多波束的相控阵天线面板设计，需要两个或者多个射频馈电网络设计的项目，射频收发芯片馈电网络设计复杂，难度大。
27.毫米波相控阵天线的天线组件是由若干个子阵组成的，每个子阵有若干个天线贴片，天线贴片是一个饼状的定向天线，由两个尺寸不同的金属板叠加组成的，两个金属板中间有个片状介电质，天线贴片的覆盖面较广，从安装点传播，传播范围在30度至180度之间。
28.目前，毫米波相控阵天线多为一体化设计，也就是说不同规格的射频芯片及其对应的射频芯片通道不同，从而导致与射频芯片通道对应设置的射频芯片馈电点位置不同。那么，射频芯片馈电点在与天线组件连接的过程中，不可避免地进行绕线，一体化设计也必然涉及到压合工艺。
29.基于对毫米波相控阵天线结构的剖析，为了提高元件的通用性，减少毫米波相控阵天线压合次数，本技术提出了一种毫米波相控阵天线，运用解耦合的思想，将毫米波相控阵天线组件与射频芯片馈电组件进行解耦设计，使得天线组件成为毫米波相控阵天线中的通用组件，通过重新分布组件，能匹配不同厂家的毫米波射频芯片，具体如下：
30.本技术中，天线组件起变换器的作用，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线组件包括电路板，其中与外界连接的一面为电路板的第一表面，第一表面上设置多个天线贴片，用于接收外界的电磁波或释放电磁波至外界；与毫米波相控阵天线中提供传输信号的元器件连接的一面为电路板的第二表面，第二表面上设置多个天线馈电点，用于传输毫米波相控阵天线的传输信号至天线贴片或获取天线贴片的电磁波信号并反馈至毫米波相控阵天线。
31.为了提高天线组件第一表面的空间利用率，如图1所示，图1是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的天线组件第一表面的结构示意图。本实施例中，天线组件10包含多个天线贴片11，天线贴片11按阵列排布在天线组件10的第一表面，例如矩形栅格排布在天线组件10的第一表面，每个天线贴片11相对独立，相互之间不干扰。在其他实施例中，天线组件10还可以根据需要按照其他方式进行排列。
32.为了减少天线组件10中的线路连接，如图2所示，图2是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的天线组件第二表面的结构示意图。本实施例中，天线组件10包含多个天线馈电点21，天线馈电点21按阵列排布在天线组件10的第二表面，例如矩形栅格排布在天线组件10的第二表面，天线馈电点21与天线贴片11一一对应连接，天线馈电点21用于获取天线贴片11的电信号能量传输并传送。
33.在实际生产过程中，由于天线贴片11的规格尺寸相对固定，且天线组件10的结构简单，使用范围广泛，主要起变换器的作用，因此为了提使得天线组件10成为毫米波相控阵天线中的通用组件，对毫米波相控阵天线进行解耦，将天线组件10单独提出来进行设计生产，通过设置天线贴片11和天线馈电点21的排列方式，从而实现匹配不同厂家的毫米波射频芯片，提高天线组件10的通用性。
34.另外，为了减少天线贴片11和天线馈电点21的连接线路，天线馈电点21设置在天线贴片11的中心位置对应的天线组件10的第二表面，也就是说本实施例中天线馈电点21是按阵列排布在天线组件10的第二表面。
35.在其他实施例中，天线贴片11还可以按照其他方式进行排列，例如环形排列，天线馈电点21还可以根据需要按照其他方式进行设置，例如设置在天线贴片11的某一角或某一特殊点对应的天线组件10的第二表面。
36.射频芯片是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形的一个电子元器件，射频芯片馈线组件还包括射频信号公共输入口、射频信号公共输出口、射频信号接收通道、射频信号发射通道、电源、控制电路。对于现有的全球移动通信系统和时分同步码分多址模式而言，终端增加支持一个频段，则其射频芯片相应地增加一条接收通道，但是否需要新增
一条射频信号发射通道则视新增频段与原有频段间隔关系而定。对于具有接收分集的移动通信系统而言，其射频接收信号通道的数量是射频信号发射通道数量的两倍。这意味着终端支持的频段数量越多，则其射频芯片的射频信号接收通道数量将会显著增加。
37.射频芯片为射频芯片通道提供信号，射频芯片通道与天线组件10连接，为天线组件10提供传输信号，为了提高射频芯片在电路板上的分布密度，提高射频芯片通道的数量，如图3所示，图3是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的射频芯片馈线组件的第一表面的结构示意图。射频芯片馈线组件30的第一表面包括若干射频芯片31和若干射频芯片通道32，其中，射频芯片通道32均匀排列在射频芯片31的两侧，在其他实施例中，射频芯片31还可以设置更多个排列在电路板上，射频芯片31还可以按照其他方式进行排列，例如环形排列，射频芯片31周围的射频芯片通道32还可以设置更多，射频芯片通道32与射频芯片31的相对位置还可以按照需要进行调整。
38.如图4所示，图4是本技术提供的毫米波相控阵天线的第一实施例的射频芯片馈线组件的第二表面的结构示意图。射频芯片馈线组件30的第二表面包括若干射频芯片馈电点41，其中，射频芯片馈电点41与射频芯片通道32的数量相等且一一对应连接。在其他实施例中，射频芯片馈电点41与射频芯片通道32还可以设置更多，且射频芯片馈电点41与射频芯片通道32的对应位置关系还可以更加多样化，比如射频芯片通道32围绕射频芯片31环形排列时，射频芯片馈电点41在射频芯片馈线组件30的第二表面呈多个环形排列；射频芯片通道32与射频芯片31间隔设置时，射频芯片馈电点41在射频芯片馈线组件30的第二表面呈队列排布，即射频芯片馈电点41的排列方式还可以更加多样化。
39.基于以上射频芯片馈线组件30的设置方式，能够实现单独生产射频芯片馈线组件30，并且配合使用天线组件10，能够实现毫米波相控阵天线的功能。
40.然而，在实际生产过程中，射频芯片31的规格较多，从而导致对应多种规格的射频芯片馈线组件30，也就是说射频芯片馈线组件30第二表面的射频芯片馈电点41的排布方式有多种；而天线组件10第二表面的天线馈电点21是按照阵列方式排布，直接与射频芯片馈电点41连接显然不能够实现毫米波相控阵天线的功能，因此提供馈电网络带状线组件，射频芯片馈线组件30配合使用对应的馈电网络带状线组件，能够实现与天线组件10连接，减少了压合次数。
41.具体地，如图5所示，图5是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例的结构示意图，将毫米波相控阵天线分为三部分。毫米波相控阵天线50包括天线组件51、馈电网络带状线组件52和射频芯片馈线组件53，其中，馈电网络带状线组件52设置于天线组件51与射频芯片馈线组件53之间，分别与天线组件51和射频芯片馈线组件52连接。特别地，天线组件51与馈电网络带状线组件52通过触点陈列封装焊接工艺连接，射频芯片馈线组件53与馈电网络带状线组件52也通过触点陈列封装焊接工艺连接。
42.具体地，如图6所示，图6是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例中馈电网络带状线组件的结构示意图。馈电网络带状线组件52包括第一电路板介质层61、绝缘层62及第二电路板介质层63，其中，第一电路板介质层61和第二电路板介质层63分别设置在绝缘层62的两侧，第一电路板介质层61与天线组件连接，第二电路板介质层63与射频芯片馈线组件连接。
43.其中，绝缘层62的材料具体包括环氧树脂类、聚酰亚胺类、bt类、abf类、陶瓷基类。
44.特别地，第一电路板介质层61、绝缘层62及第二电路板介质层63通过压接工艺连接。在其他实施例中，第一电路板介质层61、绝缘层62及第二电路板介质层63还可以通过其他方式连接，还可以进行一体化整合。
45.如图7所示，图7是本技术提供的毫米波相控阵天线的第二实施例中馈电网络带状线组件的另一结构示意图，馈电网络带状线组件52包括第一馈电点71和第二馈电点72。其中，若干第一馈电点71设置在第一电路板介质层61上，用于对应连接天线馈电点，若干第二馈电点72设置在第二电路板介质层63上，用于对应连接射频芯片馈电点，第一馈电点71与第二馈电点72的数量相等，且第一馈电点71与第二馈电点72通过绝缘层62一一对应导通连接。在其他实施例中，第一馈电点71和第二馈电点72还可设置更多。
46.在本实施例中，第一馈电点71的排布方式与天线组件51中的天线馈电点的排布方式相同，第二馈电点72的排布方式与射频芯片馈线组件53的射频芯片馈电点的排布方式相同。
47.在天线组件51、馈电网络带状线组件52和射频芯片馈线组件53组合使用的过程中，天线组件51作为通用性组件，可以适配多种射频芯片馈线组件53，射频芯片馈线组件53根据射频芯片馈电点的数量及排布方式分为多种型号，根据射频芯片馈电点的型号选择适配的馈电网络带状线组件52，再根据馈电网络带状线组件52选择相应的天线组件51，通过将天线组件51上的天线馈电点与第一馈电点71，以及射频芯片馈线组件53上的射频芯片馈电点与第二馈电点72进行触点陈列封装焊接工艺一一对应连接，完成在天线组件51、馈电网络带状线组件52和射频芯片馈线组件53的组装。
48.基于以上技术方案，能够实现天线组件51和射频芯片馈线组件53分别生产，且不受射频芯片型号规格的限制，只需给射频芯片馈线组件53配置相应型号的馈电网络带状线组件52，便可完成与天线组件51的直接连接，从而完成整个天线的组装，实现了提高天线组件51的通用性，并且减少了毫米波相控阵天线生产过程中的压合次数。
49.上述第一实施例和第二实施例均由通道双极化射频芯片示意，对于多通道，多波束设计的毫米波相控阵天线，馈电网络带状线组件的射频走线将更多，更复杂。但基于本技术的技术方案，天线组件作为通用组件，射频芯片馈线组件直接在第二表面设置馈电点，配合使用相应的馈电网络带状线组件，结合使用触点陈列封装焊接工艺，便可实现毫米波相控阵天线的组装。通过上述方法，不仅提高了天线组件的通用性，而且因为结合使用触点陈列封装焊接工艺连接，减少了毫米波相控阵天线生产过程中的压合次数。
50.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种毫米波相控阵天线，其特征在于，所述毫米波相控阵天线包括：天线组件；射频芯片馈线组件；馈电网络带状线组件，其中，所述馈电网络带状线组件设置于所述天线组件与所述射频芯片馈线组件之间，分别与所述天线组件和所述射频芯片馈线组件连接。2.根据权利要求1所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述天线组件与所述馈电网络带状线组件，以及所述射频芯片馈线组件与所述馈电网络带状线组件通过触点陈列封装焊接工艺连接。3.根据权利要求1或2所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述馈电网络带状线组件包括依次贴合设置的第一电路板介质层、绝缘层，以及第二电路板介质层，其中，所述第一电路板介质层与所述天线组件连接，所述第二电路板介质层与所述射频芯片馈线组件连接。4.根据权利要求3所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述第一电路板介质层、所述绝缘层和所述第二电路板介质层通过压接工艺连接。5.根据权利要求3所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述第一电路板介质层上设置若干第一馈电点，所述第二电路板介质层上设置若干第二馈电点，其中，所述第一馈电点与所述第二馈电点的数量相等，且所述第一馈电点与所述第二馈电点一一对应导通连接。6.根据权利要求3-5任一项所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述绝缘层中设置多根导线，用于对应连接所述第一馈电点与所述第二馈电点。7.根据权利要求1-6任一项所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述天线组件远离所述射频芯片馈线组件的的第一表面包括多个天线贴片，所述天线组件与所述射频芯片馈线组件相邻且连接的一侧的第二表面包括若干天线馈电点；所述天线馈电点对应所述天线贴片设置，所述天线馈电点与所述第一馈电点一一对应连接。8.根据权利要求7所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述天线贴片按阵列布局在所述天线组件的第一表面。9.根据权利要求1-7任一项所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述天线馈电点与所述第一馈电点，以及所述射频芯片馈电点与所述第二馈电点，均通过触点陈列封装焊接工艺一一对应连接。10.根据权利要求1所述的毫米波相控阵天线，其特征在于，所述射频芯片馈线组件包括多个射频芯片、多个射频芯片通道以及多个射频芯片馈电点，所述射频芯片通道均匀排列在所述射频芯片两侧。

技术总结
本申请公开了一种毫米波相控阵天线，毫米波相控阵天线包括：天线组件；射频芯片馈线组件；馈电网络带状线组件，其中，馈电网络带状线组件设置于天线组件与射频芯片馈线组件之间，分别与天线组件和射频芯片馈线组件连接。本技术方案通过设置馈电网络带状线组件连接天线组件和射频芯片馈线组件，有效解决了毫米波相控阵天线压合次数多的问题，同时提高了天线组件的通用性。件的通用性。件的通用性。


技术研发人员：何爱平
受保护的技术使用者：深南电路股份有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/20