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CN101212080B - 有机介质天线 - Google Patents

有机介质天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机介质天线，包括信号馈线、金属引向体、有机介质和信号馈线接口，信号馈线的一端与金属引向体相连接，另一端与信号馈线接口相连接，金属引向体、信号馈线的一部分或全部，固化于有机介质内。本发明的天线制作工艺简单、成本低、抗震动及冲击效果好，而且能量容易集中，因而特别适合户外、海上以及车载等湿度大、受震动大等各种情况下的通信、雷达和导航的应用领域。

Description

有机介质天线
【技术领域】
本发明涉及一种天线，特别涉及一种雷达、通信以及导航定位领域的室内外用有机介质天线。它是一种便于低成本制造且性能好的小型化宽波束天线单元，尤其适用于室外气密性要求高的场合。
【背景技术】
在各种各样雷达、通信以及导航定位系统中，单片微带无机陶瓷介质天线以及介质平面板上形成的微带天线已被广泛应用。现有微带天线的引向板金属与空气接触，与有源电路结合在一起形成有源天线时，往往需要附加天线罩，通过粘胶进行涂敷密封。这种密封方式不仅加工复杂、工序多、成本高、抗震动及冲击效果差，这样影响了天线的可靠性，进而影响天线本身的性能和使用寿命。然而，天线性能变差，带来的直接后果是影响系统的效率、灵敏度等功能，情况严重时甚至可以使系统瘫痪。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，提供一种有机介质天线，旨在解决现有的天线加工复杂、工序多、成本高、抗震动及冲击效果差问题。
本发明所采用的技术方案是：提供一种有机介质天线包括信号馈线、金属引向体、有机介质和信号馈线接口，信号馈线的一端与金属引向体相连接，另一端与信号馈线接口相连接，金属引向体、信号馈线的一部分或全部，固化于有机介质内所述金属引向体、信号馈线的一部分或全部设置在一模具内，用有机介质填充，然后固化成型为一体，在所述信号馈线与信号馈线接口间，安装一个金属底板，所述信号馈线穿过所述金属底板，并且与金属底板绝缘；所述金属底板与金属引向体间保持一间隔高度，所述金属底板固化在所述有机介质内。
上述有机介质内还固化有印刷电路板，印刷电路板为单层印刷电路板，金属引向体制作于印刷电路板上，信号馈线连接于金属引向体的一端穿过印刷电路板。
上述有机介质内还固化有一金属底板，信号馈线与信号馈线接口连接的一端穿过金属底板，并且与金属底板绝缘，金属底板与金属引向体间保持一间隔高度。金属底板与金属引向体的底面平行为佳；并且金属底板的面积不小于金属引向体外沿的垂直投影面积为佳。
为解决上述技术问题，本发明所采用的另一技术方案是：提供一种有机介质天线包括信号馈线、金属引向体，金属底板、和信号馈线接口，信号馈线的一端与金属引向体的一端相连接，另一端与信号馈线接口相连接，金属引向体附着在有机介质上面，金属底板安装在有机介质的底面，信号馈线穿过有机介质和金属底板并且与金属底板绝缘，信号馈线接口安装在金属底板的底层，金属底板与金属引向体的底面平行，并且金属底板的面积不小于所述金属引向体外沿的垂直投影面积。
上述技术方案，由于将金属引向体、信号馈线的一部分或全部，固化于有机介质内，无需附加天线罩，因而制作工艺简单、成本低、抗震动及冲击效果好。尤其当金属引向体、信号馈线的全部，固化于有机介质内时，本有机介质天线具有良好的防潮、防腐蚀功能，因而特别适合户外、海上以及车载等湿度大、受震动大等各种情况下的通信、雷达和导航的应用领域。
【附图说明】
图1是本发明的第一实施方式的有机介质天线结构示意图；
图2是金属引向片为方形金属螺旋微带线的俯视图；
图3是本发明的第二实施方式的有机介质天线的结构示意图；
图4是本发明的第三实施方式的有机介质天线的结构示意图；
图5是本发明的第四实施方式的有机介质天的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明公开了雷达，通信以及导航定位领域的室内外用一种有机介质天线及其制造方法。
请参阅图1，本发明的第一实施方式的有机介质天线的结构示意图，其包括：信号馈线1、金属引向体2、有机介质4、信号馈线接口5，该有机介质天线的金属引向体2与信号馈线1的一端相连接，信号馈线1的另一端与信号馈线接口5相连接，在所述信号馈线1与信号馈线接口5间，可安装一个金属底板3，所述信号馈线1穿过所述金属底板3，并且与金属底板3绝缘。所述金属底板3与金属引向体2的底面平行为佳，并且金属底板3的面积要不小于所述金属引向体2外沿垂直投影面积为佳。所述金属引向体2、金属底板3以及信号馈线1的一部分或全部设置在一个模具内，用有机介质4填充，然后固化成型为一体。
也可以只固化金属引向体2与信号馈线1，然后根据需要安装金属底板3等。
所述信号馈线接口5可安装在有机介质外部或所述信号馈线接口5的一部分也封装在所述有机介质4内。
所述有机介质4可以选用颗粒状有机介质、粉末状有机介质或液态有机介质，这样便于填装，比如将颗粒状的有机介质4，填充在设置有金属导向体2、信号馈线1、金属底板3的模具内，经加热固化处理后即可。这样的工艺适合工业化批量生产，生产成本低。并且不需要天线罩，还有防潮、防震等优点。
考虑到展宽天线波束宽度和减小信号的损失，所述有机介质4的材料可以选用有机玻璃、有机树脂、ABS塑料或玻璃钢等。选用低介电常数(＜2.7)的有机介质为佳。
所述模具的形状可以是长方体、圆柱体、锥体、半球体或球体。可根据天线的用途，选用不同的模具形状和不同的金属导向体2的形状。
所述金属引向体2可以是金属面引向片、金属螺旋引向片、金属螺旋线、金属椎体螺旋线、金属微带线、金属螺旋微带线或金属椎体螺旋微带线；金属引向体2的形状可以是平面形状或立体形状。
根据所述有机介质的介电常数、信号波长、带宽以及天线驻波比的要求，可对金属引向体2的底面到金属底板3的高度h1进行调整，使金属引向体的引向效果达到最佳；还可对金属引向体2的顶面到其上部的有机介质4的表面的高度h2进行调整，使所述有机介质天线的信号驻波比减小到最小。通过对h1、h2高度的调整，可使所述有机介质天线达到最佳接收和发射效果。
还可以将金属引向体2制作在单层印刷电路板上，用单层印刷电路板代替金属引向体，该单层印刷电路板没有金属引向体的那一面面向金属底板为佳，所述信号馈线穿过该单层印刷电路板、有机介质4和金属底板3，然后与信号馈线接口5相连接，所述单层印刷电路板也设置在该模具内，用有机介质材料填充，并且固化在所述有机介质内4(图未示)。
请参阅图2，它是金属引向体为方形金属螺旋微带线的俯视图。
请参阅图3，本发明的第二实施方式的有机介质天线的结构示意图，它是在第一实施例的基础上，将所述金属底板3改为双层印刷电路板，所述双层印刷电路板的上层金属板部分可代替所述金属底板3，在所述印刷电路板的底层6的信号馈线接口5间加入有源电路7，比如加入低噪声放大器(LNA)，形成有源天线。考虑到信号的干扰和泄漏，可在有源电路上加一个金属屏蔽盒8。所述有源电路也可设置在该模具内，封装在所述有机介质4的一体内，即对无源部分和有源部分实施一体化有机介质4填充固化。
请参阅图4，它是本发明的第三实施方式的有机介质天线的结构示意图，其包括：信号馈线1、金属引向体2，金属底板3、有机介质4、信号馈线接口5。所述金属引向体2穿过所述有机介质4与信号馈线1的一端相连接，信号馈线1的另一端与信号馈线接口5相连接，所述金属引向体2附着在有机介质4上面，所述金属底板3安装在有机介质4的底面，所述信号馈线1穿过所述有机介质4和所述金属底板3，并且与金属底板绝缘，所述信号馈线接口5安装在所述金属底板3的底层，所述金属底板3与金属引向体2的底面平行，并且金属底板3的面积要不小于所述金属引向体2外沿的垂直投影面积。
主要是考虑到展宽天线波束宽度和减小信号的损失，所述有机介质4的材料可以选用有机玻璃、有机树脂、ABS塑料或玻璃钢等，选用低介电常数(＜2.7)的有机介质为佳。
根据所述有机介质4的介电常数、信号波长、带宽以及天线驻波比的要求，可以对金属引向体3底面到金属底板3的高度(厚度)h1进行调整，达到最佳天线效果。
本实施例是一个用于GPS的有机介质天线及其制造方法。所述有机介质4选用15毫米厚、50毫米长、50毫米宽的有机玻璃，在该有机玻璃的两面上压贴上金属引向体2(比如铜箔片)。所述金属引向体2的形状如图3所示，是一个方形螺旋微带线，其边长约45毫米；所述金属底板3是一个方形金属底板，其边长约54毫米，略大于金属引向体2和有机介质4的边长。
对于这种信号频率(波长)的有机介质天线来讲，选择有机介质4的厚度h1为15mm，有机介质的介电常数选为2.6的有机玻璃制成的有机介质天线，其天线效果极佳。
这里要强调的是，本实施例制成的有机介质天线，不同于用一般的印刷电路板制成的微带天线，因为这里选用的有机介质的厚度h1远远大于一般的印刷电路板的厚度。
所述金属引向体2和金属底板3可用金属镀膜方法生成，镀附在有机介质的两表面，或采用压贴金属膜的工艺来实现，所述金属引向体2的形状可以是金属引向片、金属螺旋引向片等。为了增加气密等防护效果，可以在金属引向体2的那一面涂敷上一层保护膜等措施。
还可以在所述有机介质4的外部和金属引向体2的上方加入天线罩。
请参阅图5，它是本发明的第四实施方式的有机介质天的结构示意图。它是在第三实施例的基础上，将金属引向体制作在单层印刷电路板上，该单层印刷电路板没有金属引向体的那一面即单层印刷电路板的介质面9与有机介质4相连接，所述信号馈线穿过该单层印刷电路板、有机介质和金属底板与信号馈线接口相连接；该单层印刷电路板的金属引向体2那一面也可以与有机介质4相连接，所述信号馈线穿过该有机介质和金属底板与信号馈线接口相连接。该单层印刷电路板、金属底板3可压接或粘接在有机介质4上。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种有机介质天线，包括信号馈线、金属引向体、有机介质和信号馈线接口，其特征在于：所述信号馈线的一端与金属引向体相连接，信号馈线的另一端与信号馈线接口相连接，所述金属引向体、信号馈线的一部分或全部设置在一模具内，用有机介质填充，然后固化成型为一体，在所述信号馈线与信号馈线接口间，安装一个金属底板，所述信号馈线穿过所述金属底板，并且与金属底板绝缘；所述金属底板与金属引向体间保持一间隔高度，所述金属底板固化在所述有机介质内。
2.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质内还固化有印刷电路板，所述印刷电路板为单层印刷电路板，所述金属引向体制作于印刷电路板上，所述信号馈线连接于金属引向体的一端穿过印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属底板与金属引向体的底面平行。
4.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属底板的面积不小于金属引向体外沿的垂直投影面积。
5.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：印刷电路板代替所述金属底板，所述印刷电路板为单层或多层印刷电路板，且其与所述有机介质相邻的那一面附有金属膜，所述印刷电路板固化在所述有机介质内。
6.根据权利要求5所述的有机介质天线，其特征在于：所述印刷电路板的底层与信号馈线接口之间设有有源电路和金属屏蔽盒；所述印刷电路板，有源电路、屏蔽盒固化在所述有机介质内。
7.根据权利要求1至6任一项所述的有机介质天线，其特征在于：所述信号馈线接口安装在有机介质外部或所述信号馈线接口的一部分固化在所述有机介质内。
8.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质介电常数小于2.7。
9.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质为颗粒状有机介质、粉末状有机介质或液态有机介质。
10.根据权利要求1或9所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质的材料选自有机玻璃、树脂、AB S塑料或玻璃钢。
11.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质是采用长方体、圆柱体、锥体、半球体或球体形状的模具固化成型。
12.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体为金属面引向片、金属螺旋引向片、金属螺旋线、或金属微带线；金属引向体形状为平面形状或立体形状。
13.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体的顶面到其上部的有机介质的表面具有一定的高度，所述高度根据所述有机介质的介电常数、信号波长、带宽以及天线驻波比的要求，调整到最佳天线效果时确定。
14.根据权利要求1所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体底面到金属底板的高度，根据所述有机介质的介电常数、信号波长、带宽以及天线驻波比的要求，调整到最佳天线效果时确定。
15.一种有机介质天线，包括信号馈线、金属引向体，金属底板、有机介质和信号馈线接口，其特征在于：所述信号馈线的一端与金属引向体的一端相连接，信号馈线的另一端与信号馈线接口相连接，所述金属引向体附着在有机介质上面，所述金属底板安装在有机介质的底面，所述信号馈线穿过所述有机介质和所述金属底板并且与金属底板绝缘，所述信号馈线接口安装在所述金属底板的底层，所述金属底板与金属引向体的底面平行，并且金属底板的面积不小于所述金属引向体外沿的垂直投影面积。
16.根据权利要求15所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体制作在单层印刷电路板上，所述信号馈线连接于金属引向体的一端穿过所述印刷电路板。
17.根据权利要求15所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体为金属面引向片或金属引向微带线。
18.根据权利要求15所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体和金属底板用金属镀膜方法镀在有机介质的两表面；或将金属膜压贴在有机介质的两表面后，用电腐蚀的方法在一面形成金属引向体。
19.根据权利要求15所述的有机介质天线，其特征在于：所述有机介质是有机玻璃、树脂、ABS塑料或玻璃钢。
20.根据权利要求15所述的有机介质天线，其特征在于：所述金属引向体底面与金属底板之间具有一定高度，所述高度根据所述有机介质的介电常数、信号波长、带宽以及天线驻波比的要求，调整到最佳天线效果时确定。
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