CN114784489A - 波导天线组件、雷达、终端和波导天线组件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种波导天线组件、雷达、终端和波导天线组件的制备方法，涉及通信技术领域，以解决波导天线和转接结构之间匹配度差的问题。波导天线组件包括第一基板、第二基板和转接结构；第一基板具有第一板面以及与第一板面相背离的第二板面；转接结构设置在第一基板，转接结构的微带连接端设置在第一板面，波导连接端设置在第二板面；第二基板设置在第二板面，且具有通孔，通孔贯通第二基板的厚度，通孔的内壁具有导电层；该具有导电层的通孔便可构成波导天线，波导连接端在第二基板上的投影位于通孔内，以实现通孔与转接结构之间的耦合。本申请提供的波导天线组件能保证转接结构与波导天线之间的良好匹配和信号传输性能。

Description

波导天线组件、雷达、终端和波导天线组件的制备方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种波导天线组件、雷达、终端和波导天线组件的制备方法。

背景技术

波导天线在低损耗、高带宽等方面具有明显优势，因而易于实现高效率、远距离覆盖和高距离分辨率等特性。此外，波导天线的水平波束带宽更宽，能提供更大的可视范围(field of view)和展宽探测范围。因此，波导天线逐渐被广泛应用。

在波导天线的实际应用中，需要与芯片等器件进行连接。但是，由于芯片等器件的出线一般为微带线，而波导天线的接口为标准波导结构，因此不能直接进行能量传输。为了能够实现波导天线和芯片等器件之间的信号传输，需要转接结构实现波导结构和微带线之间的连接。其中，转接结构的主要作用是实现微带线和波导中不同模式电磁能量的转换，并且减少不同模式能量转换过程中的能量损耗。

目前，波导天线与转接结构之间的匹配仍在许多问题，导致波导天线与转接结构之间存在较大的装配精度问题，另外，也容易出现信号传输效果差等问题，因此，亟需解决。

发明内容

本申请提供了一种便于制作，且能保证转接结构与波导天线之间的良好匹配和信号传输性能的波导天线组件、雷达、终端和波导天线组件的制备方法。

一方面，本申请提供了一种波导天线组件，包括转接结构和波导天线。具体的，波导天线组件可以包括第一基板和第二基板。第一基板具有第一板面和第二板面，其中，第二板面与第一板面相背离。转接结构设置在第一基板，用于实现微带信号和波导信号之间的转换。转接结构具有微带连接端和波导连接端，微带连接端位于第一板面，可与微带线进行连接。波导连接端位于第二板面，可与设置在第二板面的波导天线(或波导结构)耦合。第二基板设置在第一基板的第二板面，并且，波导天线设置在第二基板。具体的，第二基板具有通孔，通孔贯通第二基板的厚度，并且通孔的内壁具有导电层。该具有导电层的通孔便可向外界发射电磁波或接收外界的电磁波，即该具有导电层的通孔用于构成波导天线，或者，波导天线可以理解为通孔和位于通孔的内部的导电层的组合。为了实现通孔与转接结构之间的耦合，转接结构的波导连接端在第二基板上的投影位于通孔内，另外，沿背离第一基板的方向，通孔的截面面积可以逐渐增加。

在本申请提供的波导天线组件中，波导天线设置于第二基板，第二基板可以是印制电路板(printed circuit boards，PCB)或柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)，因此，在对波导天线进行制作时，可以采用与制备PCB或FPC相关的成熟工艺进行制作，从而可以有效降低制作成本和难度。另外，第一基板也可以是印制电路板(printedcircuit boards，PCB)或柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)，第一基板和第二基板进行结合时，有利于实现转接结构与天线之间的良好匹配，从而提升信号的传输效率并保证天线的性能。另外，沿背离第一基板的方向，通孔的截面面积可以逐渐增加，并可以根据实际需求对通孔的形状进行合理设置，从而可以有效兼顾天线的辐射范围和增益，从而有利于提升波导天线组件的工作性能。

在具体应用时，通孔的形状可以是多样的。

例如，通孔的直径与通孔与第一基板之间的距离可以呈正比关系，从而可以有效兼顾天线的辐射范围和增益，从而有利于提升波导天线组件的工作性能。

或者，在通孔的轴向上，通孔的内壁可以为阶梯状。在具体应用时，阶梯的数量和梯度可以根据实际情况进行合理调整，本申请对此不作限定。

可以理解的是，在其他的实施方式中，通孔的开口大小、内壁的形状以及开口大小增加的幅度可以根据实际情况进行合理设置，另外，通孔的横截面形状可以是圆形、椭圆形、多边形或不规则形状，本申请对此不作具体限定。

另外，转接结构的类型和设置方式也可以是多样的。

例如，转接结构可以是基片集成波导。基片集成波导的一端可以作为微带连接端，另一端设有电壁。基片集成波导还具有缝隙，缝隙位于第二基板的第二板面，且缝隙形成所述波导连接端。即，在基片集成波导中传播的电磁波可以通过缝隙传播至通孔内，以实现缝隙(或波导连接端)与通孔之间的耦合。

基片集成波导具有结构简单、轻薄等特性，因此，采用基片集成波导作为转接结构时，有利于降低波导天线组件的体积大小，便于实现轻薄化设计。另外，基片集成波导具有较为成熟的制备工艺，因此，有利于实现较低成本的制作和使用，也能保证稳定的工作性能。

在对电壁进行具体设置时，电壁可以包括成排设置的金属化孔或导电层，从而可以对基片集成波导内的电磁波起到有效的阻挡作用，使电磁波能够有效的通过缝隙向通孔内进行传播。

在具体设置时，缝隙与电壁之间的距离可以是0.25λ，以使电磁波能够高效的通过缝隙向外传播。其中，λ为电磁波在基片集成波导中传播的波长。可以理解的是，工程实现上距离接近(或大于或小于)于0.25λ也在本申请的保护范围内。上述的缝隙与电壁之间的距离可以是0.25λ为示例性的说明，在实际应用中，缝隙与电壁之间的距离可以根据实际情况进行合理选择和调整，本申请对此不作限定。

或者，在另一种示例中，转接结构也可以是探针波导结构。具体的，探针波导结构的一端可以作为微带连接端。探针波导结构还可以包括辐射端，辐射端可以位于第一板面；其中，波导连接端为辐射端在第二板面的投影区域。辐射端可以发射电磁波，电磁波穿过第一基板的第二板面后传播至通孔内，从而实现辐射端与通孔之间的耦合。

在实际应用中，波导天线组件可以适配多种不同类型的转接结构，具有较好的设计灵活性和广泛的适用性。

另外，上述的第一基板和第二基板可以是相互独立的板体结构，也可以分别为一体的多层板体中的不同板层。即第一基板和第二基板可以从一整个板体中划分出的不同部分。

在一些实现方式中，波导天线组件还可以包括射频芯片和微带线。射频芯片和微带线可以设置在第一基板的第一板面，微带线的一端可以与射频芯片连接，另一端可以与微带连接端连接。将射频芯片设置在第一板面，从而有利于设置用于对射频芯片等器件进行散热的散热结构，另外，也可以防止射频芯片侵占第二板面的空间，从而可以防止芯片与第二基板之间产生位置干涉。

在一些实现方式中，波导天线组件还可以包括屏蔽盖，屏蔽盖可以设置在射频芯片背离第一基板的一侧，从而可以对电磁波起到屏蔽作用。另外，屏蔽盖还可以与射频芯片贴合，以使射频芯片产生的热量能够通过热传导的方式传递至屏蔽罩，以提升射频芯片的散热性能。

另一方面，本申请还提供了一种波导天线组件的制备方法，该方法可以包括：提供第一基板。第一基板具有第一板面以及与第一板面相背离的第二板面；第一基板设有转接结构，转接结构用于实现微带信号和波导信号之间的转换，转接结构具有微带连接端和波导连接端，微带连接端位于第一板面，波导连接端位于第二板面。提供第二基板，在第二基板设置贯穿第二基板的厚度方向的通孔，在通孔的内壁设置导电层。

随后，可以将第二基板设置在第一基板的第二板面。

或者，可以先将第二基板设置在第一基板的第二板面，然后在第二基板设置贯穿第二基板的厚度方向的通孔，在通孔的内壁设置导电层。

概括来说，在对波导天线组件进行制备时，可以先在第二基板设置通孔和导电层等结构，然后将第二基板设置在第一基板的第二板面。也可以先将第二基板设置在第一基板的第二板面，然后，在第二基板设置通孔和导电层等结构。

另外，在一些制备方法中，还可以在通孔背离第一基板的一侧设置超表面，用于改善波导天线组件的工作性能。

可以理解的是，本申请对波导天线组件的制备工艺和顺序不作具体限制。

另一方面，本申请还提供了一种雷达，包括壳体和上述任一种波导天线组件，或者包括由上述的任一种方法制备所得的波导天线组件，波导天线组件可以设置在壳体内，从而使得壳体能够对波导天线组件起到保护作用。

可以理解的是，在实际应用时，波导天线组件还可以应用到多种不同类型的电子设备中，本申请对波导天线组件的应用场景不作限制。

另外，本申请还提供了一种终端，可以包括上述的雷达，终端可以包括控制器，控制器可以与微带连接端连接。其中，终端可以是车辆、无人机等。本申请对雷达(或波导天线组件)的具体应用场景不作限制。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种天线组件的应用场景示意图；

图2为一种常规的天线组件的侧面结构示意图；

图3为另一种常规的天线组件的侧面结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种天线组件的立体结构示意图；

图5为图4的透视结构示意图；

图6为图4的顶面结构示意图；

图7为图6的A-A向剖面结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种天线组件的剖面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种天线组件的剖面结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种天线组件的局部结构的立体透视结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种天线组件的立体透视结构示意图；

图12为图11中的背腔的剖面结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种天线组件的立体透视结构示意图；

图14为图13的顶面结构示意图；

图15为图14的B-B向剖面结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种天线组件的结构框图；

图17为本申请实施例提供的一种能够表征图11所示出的天线组件的工作带宽的数据图；

图18为本申请实施例提供的一种能够表征图11所示出的天线组件的增益的天线方向图；

图19为本申请实施例提供的一种能够表征图11所示出的天线组件的立体方向图；

图20为本申请实施例提供的另一种天线组件的剖面结构示意图；

图21为本申请实施例提供的另一种天线组件的剖面结构示意图；

图22为本申请实施例提供的一种终端的结构示意图；

图23为本申请实施例提供的一种天线组件的制备方法流程图；

图24为本申请实施例提供的一种天线组件的处于某一制备状态时的剖面结构示意图；

图25为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图26为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图27为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图28为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图29为本申请实施例提供的一种天线组件的另一种制备方法流程图；

图30为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图31为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图32为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图；

图33为本申请实施例提供的一种天线组件的处于另一制备状态时的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的波导天线组件，下面首先介绍一下其应用场景。

本申请实施例提供的波导天线组件可以应用在雷达或探测器等电子设备中，电子设备可通过波导天线组件实现微带信号和波导信号之间的转换，并向外界发射电磁波或接收外界的电磁波。

例如，如图1所示，以电子设备为雷达为例。雷达可以包括系统级芯片(system onchip，SOC)、射频芯片(radio frequency integrated circuit，RFIC)和波导天线组件。射频芯片与系统级芯片和波导天线组件连接，系统级芯片可通过射频芯片向波导天线组件发射射频信号。

波导天线组件可以包括波导天线和转接结构，波导天线的信号传输结构一般为波导，而射频芯片的信号传输结构一般为微带线，因此，波导天线与射频芯片之间需要通过相应的转接结构进行连接，以实现信号的转换和高效的传输。

随着通信技术的不断发展，雷达开始广泛的应用在车辆中，用于实现辅助驾驶或自动驾驶等功能。平面相控阵列天线作为车载雷达的常用设计方式，需要在电路板上布设大量的天线阵列。其中平面相控阵列天线指的是，通过控制每个天线的馈电相位来改变方向图形状的天线，控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的，从而可以有效提升雷达的扫描速度和精度。

如图2所示，目前的波导天线02和射频芯片01主要设置在电路板03的同一个板面(如图1中的上板面)上，但是由于电路板03的面积有限，射频芯片01会占用较大的空间，因此，不利于提升波导天线02的布设数量。另外，当波导天线02和射频芯片01布设在电路板03的同一个板面上时，射频芯片01的散热性能和波导天线02的辐射性能便难以兼顾。例如，散热结构可能会与波导天线02之间产生位置干涉，因此，散热结构的散热面积(或体积)会被压缩，会降低射频芯片01的散热性能。当散热结构的散热面积(或体积)较大后，散热结构会对波导天线02所产生的电磁波造成阻碍等不良影响，因此，会降低波导天线02的辐射性能。

如图3所示，在目前的另一些实施方式中，为了提升波导天线02的布设数量以及射频芯片01的散热性能，可以将波导天线02和射频芯片01设置在电路板03的不同板面，即异面布设。例如，可以将波导天线02设置在电路板03的上板面，将射频芯片01设置在电路板03的下板面。即波导天线02和射频芯片01可以采用异面布设的方式进行实施。

目前的波导天线02通常采用金属机加工或者塑料电镀的方式进行制作，然后将波导天线02组装在电路板03上。但是目前的转接结构与波导天线02之间的位置要求较高，并且，波导天线02与转接结构之间会不可避免的产生缝隙，影响波导天线02的工作性能。

为此，本申请实施例提供了一种便于制作，能保证转接结构与波导天线之间的良好匹配和信号传输性能的波导天线组件。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本申请作进一步地详细描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”是指一个、两个或两个以上。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施方式中”、“在另外的实施方式中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

如图4所示，在本申请提供的一个实施例中，波导天线组件10可以包括转接结构13和波导天线(图中未标示出)，转接结构13设置在第一基板11，波导天线设置在第二基板12。具体的，第一基板11具有第一板面11a(如图4中的上板面)和第二板面(如图4中的下板面)，其中，第二板面与第一板面11a相背离。转接结构13用于实现微带信号和波导信号之间的转换。具体的，在微带线中传播的电信号为TEM波(transverse electromagnetic wave)，在波导结构中传播的电信号为TE波(transverse electric wave)。TEM波指的是电磁波的电场和磁场都在垂直于传播方向的平面上的一种电磁波。TE波指的是电场矢量垂直于传播方向，且磁场矢量的分量中既有与传播方向垂直，也有与传播方向平行的电磁波。转接结构13用于实现TEM波和TE波之间的转换。在图中示出的转接结构13中，转接结构13大致为T形，一端为微带连接端13a，可以与微带线进行连接。另一端为辐射端1321，可用于向第二基板12的方向辐射电磁波。由于转接结构13设置在第一基板11，因此，转接结构13和第一基板11可以看做一个整体结构，辐射端1321在第一基板11的第二板面11b的垂直投影可看做波导连接端13b。波导连接端13b位于第二板面，可与设置在第二板面的波导天线(或波导结构)耦合。在本申请提供的实施例中，波导天线设置在第二基板12，第二基板12可以采用PCB的工艺进行制作，即可以采用用于制备PCB的工艺相关工艺来制作波导天线。由于PCB工艺较为成熟、稳定，因此，可以有效降低制作成本和难度，并且有利于保证制备质量，以实现转接结构13与波导天线之间的良好匹配，从而提升信号的传输效率并保证波导天线的性能。

具体的，请结合参阅图5、图6和图7。第二基板12设置在第一基板11的第二板面11b(图4中的下板面)，第二基板12具有贯通其厚度的通孔121，通孔121的内壁具有导电层122。该具有导电层122的通孔121便可向外界发射电磁波或接收外界的电磁波，即该具有导电层122的通孔121用于构成波导天线，或者，波导天线可以理解为通孔121和位于通孔121的内部的导电层122的组合。为了实现通孔121与转接结构13之间的耦合，转接结构13的波导连接端13b在第二基板12上的投影位于通孔121内。转接结构13中的电磁波可通过波导连接端13b传输至通孔121内，并通过通孔121向外界发射电磁波。需要说明的是，耦合表示的是电磁波或能量在两个部件之间的有效传输，而并不是对两个部件之间的机械结构连接关系的限定。在实际应用时，为了实现两个部件之间的耦合，在机械机构上，可以采用多种不同类型的方式来实现。

在本申请提供的实施例中，通过转接结构13可以实现微带结构和波导结构之间的转换，以满足微带线和波导天线之间的信号传输需求。另外，微带连接端13a位于第一板面11a、波导连接端13b位于第二板面11b，即微带连接端13a和波导连接端13b位于第一基板11的不同板面，因此，可以实现信号的异面传输。概括来说，通过转接结构13不仅可以实现微带和波导之间的信号转换，还能够实现信号异面的传输，因此，有利于提升通孔121(或波导天线)的设置数量，从而提升波导天线组件10的工作性能。另外，也便于将射频芯片(图中未示出)等器件设置在第一板面11a，从而有利于设置用于对射频芯片等器件进行散热的散热结构。

另外，由于内壁设有导电层122的通孔121便可实现波导天线的功能，因此，有利于降低制作成本和体积。例如，常规的波导天线通常采用金属机加工或塑料电镀的工艺进行制作，因此，存在制作效率低下、工艺复杂以及制作精度较低等问题。在本申请提供的实施例中，第二基板12可以采用PCB板作为胚料，因此，能有效降低材料成本。在第二基板12上开设通孔121时，容易保证通孔121的开设位置和大小，因此，有利于实现较高精度的制作。另外，常规的波导天线的体积通常较大(如厚度大约在10mm-20mm)，在本申请提供的实施例中，第二基板12可以采用PCB板材，因此，厚度可以得到有效控制(如3mm以下)，有利于降低波导天线组件10的体积。另外，由于第一基板11和第二基板12可以均为板材结构，因此，在将第一基板11和第二基板12进行装配时，有利于提升装配时的精度，从而保证转接结构13与通孔121之间的位置精度，能有效避免产生缝隙，从而保证转接结构13与通孔121之间的信号传输质量。另外，由于微带转接结构13可以通过波导连接端13b直接与波导天线进行耦合，因此，可以有效降低信号的传输路径，有利于降低波导天线组件10的插损。例如，与上述采用垂直互连结构的波导天线组件10相比，本申请实施例的波导天线组件10可将插损降低0.5dB左右。

在具体实施时，第一基板11可以采用印制电路板(printed circuit boards，PCB)或柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)，也可以是其他类型的板体结构。另外，第一基板11可以是单层板也可以是两层、三层或更多层堆叠设置的板材。或者，可以理解的是，本申请对第一基板11的具体材料和层数不作限制。另外，第一板面11a和第二板面11b指的是第一基板11的相互背离的两个外表面。例如，当第一基板11为单层板时，第一板面11a和第二板面11b分别为第一基板11的相互背离的板面。当第一基板11为多层板时，第一板面11a和第二板面11b分别为第一基板11的两个最外层板的外板面。在对第一基板11和第二基板12进行连接时，可以通过连接层(图中未示出)实现第一基板11和第二基板12之间的固定连接。其中，连接层的材料可以是聚丙烯(polypropylene，PP)等材料。当然，第一基板11和第二基板12之间也可以采用螺钉等连接件实现固定连接，本申请对第一基板11和第二基板12之间的连接方式不作具体限制。

在进行制作时，可以先在第二基板12上制作通孔121，在第一基板11上制作转接结构13。然后将第二基板12固定在第一基板11的第二板面，从而实现第一基板11和第二基板12之间的固定连接，同时，也可以实现转接结构13与通孔121之间的耦合。或者，也可以先将第二基板12固定在第一基板11的第二板面，然后在第二基板12上制作通孔121及导电层122等结构，本申请对此不作具体限定。

在具体设置时，导电层122可以是铜或铝等导电性较好的金属材料。在进行制作时，可以采用电镀、气相沉积等工艺进行制作，本申请对导电层122的具体材质和制作工艺不作限制。

另外，在具体应用时，通孔121的形状可以是多样的。

例如，如图7所示，在本申请提供的另一个实施例中，通孔121分为两段，分别为第一段121a和第二段121b，第一段121a靠近第一基板11设置，第二段121b远离第一基板11设置。其中，第一段121a为直通孔，即第一段121a的孔径大致相同。在进行制作时，由于第一段121a为直通孔，因此，孔径可以得到有效控制，以便于与第一基板11的波导连接端13b进行较高精度的耦合。另外，沿背离第一基板11的方向，第二段121b的横截面面积逐渐增加，即通孔121的第二段121b的直径与通孔121与第一基板11之间的距离呈正比关系，从而可以有效兼顾天线的辐射范围和增益，从而有利于提升天线的工作性能。

另外，如图8所示，在本申请提供的一个实施例中，沿背离第一基板11的方向(如图中由上到下的方向)，通孔121的横截面面积逐渐增加。其中，即通孔121的直径与通孔121与第一基板11之间的距离呈正比关系，从而可以有效兼顾天线的辐射范围和增益，从而有利于提升波导天线组件10的工作性能。

当然，沿背离第一基板11的方向，通孔121的横截面面积逐渐增加具体可以包括：可以按照某一个固定特定比例增加，即增加的幅度是相同的。或者，增加的幅度也可以是变化的。

另外，如图9所示，在本申请提供的另一个实施例中，在通孔121的轴向上，通孔121的内壁为阶梯状。或者，沿背离第一基板11的方向(如图中由上到下的方向)，通孔121的横截面面积阶梯式增加。具体的，在轴向上的通孔可以划分为多段，在每一段中，通孔的横截面的面积大致相同，并且，相邻两段之间的横截面的面积具有明显差异。在通孔进行开设时，可以采用不同直径的钻头对每段进行分别开设，从而有利于降低制作难度。在具体应用时，阶梯的数量和梯度可以根据实际情况进行合理调整，本申请对此不作限定。

可以理解的是，在其他的实施方式中，通孔121的开口大小、内壁的形状以及开口大小增加的幅度可以根据实际情况进行合理设置，另外，通孔121的截面形状可以是圆形、椭圆形、多边形或不规则形状，本申请对此不作具体限定。

另外，在图7、图8和图9中所示出的示例中，第二基板12为单层板。可以理解的是，在其他的实施方式中，第二基板12可以是多个堆叠设置的板材。在实际应用中，第二基板12可以是印制电路板(printed circuit board，PCB)或柔性电路板(flexible printedcircuit，FPC)，也可以是其他类型的板体结构，也可以根据实际需求对第二基板12的具体材料和层数进行合理调整，本申请对此不作具体限定。

对于转接结构13，在具体应用时，可以是多种不同类型的能够实现微带和波导转换的结构。

例如，如图10所示，在本申请提供的一种示例中，转接结构13可以是探针波导结构。具体的，探针波导结构可以包括地板131、传输线132和波导腔133。其中，地板131和传输线132均设置在第一基板11的第一板面(图中未标示出)，地板131开设有通槽1311，传输线132设置在通槽1311内。其中，通槽1311和传输线132大致为T形。传输线132的一端具有微带连接端13a。另一端为辐射端1321，用于产生电磁波。其中，传输线132的T形结构的过渡部分可实现微带信号和波导信号之间的转换和阻抗变换。波导腔133设置在第一基板11的第二板面(图中未标示出)，波导腔133远离第一基板11的一端便构成波导连接端13b。

在具体应用时，信号由微带连接端13a向辐射端1321的方向传输，并在T形结构的过渡部分实现微带信号和波导信号的转换，波导信号经向辐射端1321波导腔133传输。在具体应用时，波导腔133远离第一基板11的一端可以与通孔(或波导天线)耦合，即波导腔133可以起到波导信号的桥接作用。其中，波导腔133可以是介质波导也可以是金属波导等，本申请对波导腔133的具体结构类型不作限制。另外，在其他的实施方式中，波导腔133也可以省略设置，通孔121的一端可以直接抵接在第二板面并与辐射端1321耦合即可，即辐射端1321在第二板面上的投影便可构成波导连接端13b。

可以理解的是，在其他的实施方式中，传输线132也可以包括微带渐变过渡结构等其他的能够实现阻抗变换的结构，以实现微带信号和波导信号之间的转换，本申请对传输线132以及通槽1311的具体形状不作限制。

另外，在具体应用时，辐射端1321产生的部分电磁波可能会朝背离第二基板12的方向进行传播。

因此，如图11所示，在本申请提供的另一个实施例中，波导天线组件10还设有背腔134。其中，背腔134设置在第一基板11的第一板面(图中未标示出)，用于反射辐射端1321所产生的电磁波。

具体的，请结合参阅图11和图12。背腔134的底壁具有金属壁1341。辐射端1321产生的电磁波朝背离第二基板12的方向传播时，金属壁1341会对电磁波起到反射作用，以使该电磁波能够向第二基板12的方向传输，从而可以有效提升电磁波的传输效率，降低信号损失。

在具体设置时，背腔134可以采用塑料等绝缘材料进行制作，金属壁1341可以是通过电镀或涂覆等工艺制作在背腔134的底壁上的铜等导电材料。或者，背腔134可以由铜或铝等导电材料进行制作，背腔134的底壁便可构成金属壁1341。本申请对背腔134和底壁的材质即制作工艺不作限制。

在具体应用时，金属壁1341与辐射端1321之间的距离可以是辐射端1321所产生的电磁波在空间中传播的波长的四分之一，以使金属壁1341能够对电磁波起到有效的反射效果。可以理解的是，在具体实施时，辐射端1321与金属壁1341之间的距离可以根据实际需求进行合理调整，本申请对此不作具体限定。

另外，如图10所示，在本申请提供的实施例中，由于传输线132与地板131之间的距离较近，为了保证信号在传输线132中传播时的稳定性，在地板131朝向传输线132的一侧可以设置金属化孔135。在具体应用时，金属化孔135的数量、位置和尺寸等参数可以根据实际需求进行合理设置，本申请对此不作具体限定。

另外，如图13、图14和图15所示，在本申请提供的另一个示例中，转接结构13可以是基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)。

具体来说，基片集成波导是一种微波传输线形式的结构，其利用金属化孔138在介质基片上实现波导的场传播模式。在结构上，基片集成波导主要包括介质基片(图中未标示出)，且介质基片的上板面设有上金属层136，下板面设有下金属层137。多个金属化孔138成排的设置在介质基片中，且贯穿至上金属层136和下金属层137。

在本申请提供的实施例中，可以在第一基板11中直接制作基片集成波导。即第一基板11可以作为介质基片。另外，为了使得基片集成波导内的电磁波能够传播至通孔121内，基片集成波导的下金属层137开设有缝隙1371，并且，基片集成波导的一端(图中的右端)设有电壁139。电壁139能够对集成波导内的电磁波形成有效的阻挡作用，从而使得电磁波能够通过缝隙1371向外传播。

在本申请提供的实施例中，电壁139包括多个成排设置的金属化孔。可以理解的是，在其他的实施方式中，电壁139也可以是金属层或金属片等能够对电磁波起到阻挡的结构，本申请对此不作具体限定。

另外，电壁139与缝隙1371之间的距离可以是电磁波在基片集成波导(如第一基板11)中传播的波长的0.25倍，以使电磁波能够高效的由缝隙1371向外传播。其中，缝隙1371的尺寸和形状，以及缝隙1371与电壁139之间的距离可以根据实际情况进行合理调整，本申请对此不作具体限定。

另外，在其他的实施方式中，转接结构13也可以采用其他类型的能够实现微带信号和波导信号之间转化的结构，本申请对此不作具体限定。

另外，在上述的示例中，以波导天线组件10中包括一个转接结构13和一个通孔121为例进行的示例性说明。可以理解的是，在具体应用时，在第一基板11中可以设置两个或者两个以上的转接结构13。在第二基板12中可以设置两个或者两个以上的通孔121。当转接结构13和通孔121的设置数量为多个时，转接结构13和通孔121的设置数量可以相同，并且，转接结构13和通孔121可以一一对应设置。

例如，如图16所示，波导天线组件中可以包括四个转接结构，四个转接结构均与同一个射频芯片连接，并且，每一个转接结构分别与对应的一个波导天线耦合。可以理解的是，以上仅作为示例性参考，在实际应用中，可以根据实际需求对波导天线、转接结构的设置数量和位置进行合理选择和调整，本申请对此不作限定。

为了说便于说明本申请实施例提供的波导天线组件10的技术效果，还提供了实验数据图。

如图17所示，提供了能够表征图11所示出的波导天线组件10的工作带宽的数据图。图中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示幅度，单位为dB。业内通常以幅度为-15dB以下的频率作为波导天线的工作带宽。曲线S1表示幅度随频率变化的数据图。从图17中可以明显看出，波导天线的工作频段大约在74.5GHz-89.5GHz之间，即，天线的带宽大约在15GHz，因此，具有较好的工作带宽。

如图18所示，提供了能够表征图11所示出的波导天线组件10的增益的天线方向图。图中，横坐标表示角度，单位为度；横坐标表示增益，单位为dB。其中，曲线S2表示波导天线组件10在工作频率为79GHz条件下测得的H面的天线方向图。曲线S3表示波导天线组件10在工作频率为79GHz条件下测得的E面的天线方向图。其中，H面也可以称为磁面，指的是平行于磁场的方向的平面。E面也可以称为电面，指的是平行于电场方向的平面。从图18中可以明显看出，波导天线组件10可以实现7dB以上的辐射增益。

如图19所示，为图11中所示的波导天线组件10的天线方向图。从图19中可以明显看出，天线在特定的角度范围内(如-120°至120°之间)具有较好的辐射增益，并且方向图形状比较规整，因此，具有良好的工作性能。

另外，如图20所示，在具体应用时，波导天线组件10还可以包括射频芯片14。其中，射频芯片14可以通过微带线(图中未示出)与转接结构13的微带连接端13a连接。射频芯片14可以设置在第一基板11的第一板面，由于第二基板12(或波导天线)位于第一基板11的第二板面，因此，射频芯片14不会占用第二基板12(或波导天线)的空间，有利于提升第二基板12的布板面积以及通孔121的设置数量。

在具体应用时，波导天线组件10还可以包括屏蔽罩15。屏蔽罩15可以设置在射频芯片14背离第一基板11的表面，从而可以对电磁波起到屏蔽作用。具体的，射频信号在工作过程中可能会产生电磁波，通过屏蔽罩15可以对电磁波起到电磁屏蔽作用，因此，可以避免射频芯片14对其他电子器件产生电磁干扰。或者，屏蔽罩15也可以对其他电子器件产生的电磁波起到电磁屏蔽作用，以保证射频芯片14的工作稳定性。

在一些实施方式中，屏蔽罩15可以与射频芯片14贴合设置，或者，也可以理解为屏蔽罩15也射频芯片14可以导热接触，以使射频芯片14产生的热量可以通过热传导的方式传递至屏蔽罩15，从而可以提升射频芯片14的散热性能。

在具体应用时，屏蔽罩15可以采用铜或铝等导电材料进行制作，从而有效保证电磁屏蔽效果，并且能够提供良好的导热性能。可以理解的是，在具体应用时，屏蔽罩15的形状和材料可以根据实际需求进行合理设置，本申请对此不作具体限定。

另外，请结合参阅图11。当波导天线组件10中包括上述实施例中的背腔134时，屏蔽罩15还可以与背腔134导热接触，以提升射频芯片14的散热效果。或者，背腔134与屏蔽罩15可以是一体结构，本申请对比不作具体限定。

另外，如图21所示，在具体应用时，为了提升波导天线组件10的性能，在通孔121背离第二基板12的一端可以设置超表面130。超表面130指的是，厚度小于波长的人工层状结构。超表面130可实现对电磁波的偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。因此，在本申请提供的实施例中，通过超表面130可以对通孔121发射的电磁波的上述特性进行灵活有效调整，从而可以提升波导天线组件10的工作性能。需要说明的是，超表面130的厚度小于的波长指的是，通孔121内的电磁波在空间中传播时对应的波长。

在本申请提供的实施例中，由于第二基板12中的通孔121可以实现波导天线的功能，即波导天线可以采用PCB的工艺进行制作，因此，可以高效且便利的将超表面130设置在第二基板12的下表面，能有效提升制作时的便利性。

另外，在具体应用时，波导天线组件10可以应用到多种不同类型的电子设备中。

例如，波导天线组件10可以应用到雷达中。雷达可以包括壳体和上述任一种波导天线组件10，波导天线组件10可以设置在壳体内。其中，在电气性能上，壳体具有良好的电磁波穿透性，从而不会影响到波导天线组件10与外界之间电磁波的正常收发。在机械性能上，壳体具有良好的受力性和抗氧化等性能，从而能够经受外界恶劣环境的侵蚀，从而可以对波导天线组件10起到良好的保护作用。可以理解的是，在具体应用时，壳体的具体形状和材质可以根据实际情况进行合理设置，本申请对此不作限定。

另外，雷达可以应用在车辆或无人机等终端中，从而可以实现无线信号传输或探测等功能。

如图22所示，以终端为车辆为例，在车辆中可以配备上述的雷达，具体的，雷达可以是图中所示出的长距毫米波雷达、中/短距毫米波雷达等。在图中，不同的虚线表示的是不同的雷达或摄像头的大致探测范围。在实际应用中，车辆中可以配备多种不同探测类型或探测范围的雷达、摄像头等器件，以达到更好的探测功能，本申请对此不作限定。

或者，波导天线组件10也可以直接应用到射频设备或其他用于通过电磁波进行通信的设备中，本申请对雷达(或波导天线组件10)的具体应用场景不作限制。

另外，本申请实施例还提供了一种波导天线组件10的制备方法。

如图23所示，该方法可以包括：

步骤S100：提供第一基板。第一基板具有第一板面以及与第一板面相背离的第二板面。第一基板具有转接结构，转接结构用于实现微带信号和波导信号之间的转换，转接结构具有微带连接端和波导连接端，微带连接端位于第一板面，波导连接端位于第二板面。

步骤S200：提供第二基板，在第二基板设置贯穿第二基板的厚度方向的通孔，在通孔的内壁设置导电层。

步骤S300：将第二基板设置在第一基板的第二板面。

具体的，请结合参阅图24至图28。

如图24所示，此时，第一基板11和第二基板12处于相互分离的状态。对于第一基板11，第一基板11可以是具有转接结构的印制电路板(printed circuit boards，PCB)或柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)，并且，第一基板11可以是单层板也可以是多层板。或者可以理解的是，在对波导天线组件进行制作时，第一基板11可以采用已经制备有转接结构的板材。其中，转接结构可以包括探针波导结构，也可以包括基片集成波导结构，或者，也可以包括其他的能够实现微带信号和波导信号之间转换的结构，本申请对此不作具体限定。

为了便于理解本申请实施例提供的制备方法，下面将以转接结构包括常规的基片集成波导结构为例进行示例性说明。具体的，基片集成波导包括位于第一基板11的第一板面(图24中的上板面)的上金属层136和位于第一基板11的第二板面(图24中的下板面)的下金属层137，电磁波可以在上金属层136和下金属层137之间进行传播(如从左向右传播)。

在下金属层137开设缝隙1371，以使电磁波能够通过缝隙1371向通孔121传播。在开设缝隙1371时，可以采用蚀刻或机加工等工艺进行制备。当然，在实际应用中，开设缝隙1371的工艺可以根据实际情况进行合理选择，本申请对此不作具体限定。

对于第二基板12，第二基板12可以是印制电路板(printed circuit board，PCB)或柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)，并且，第二基板12可以是单层板也可以是多层板。

请继续参阅图24。第二基板12的上板面具有上金属层12a，下板面设有下金属层12b。在第二基板12开设通孔121，通孔121的上端贯穿上金属层12a，下端贯穿下金属层12b。并且，通孔121的孔径朝背离第一基板11的方向逐渐增加。在制备通孔121时，可以采用蚀刻或机加工等工艺进行制备，当然，在实际应用中，开设通孔121的工艺可以根据实际情况进行合理选择，本申请对此不作具体限定。另外，通孔121也可以阶梯孔或其他的形状结构，本申请对通孔121的具体形状不作限定。

在开设通孔121后，可以在通孔121的内壁设置导电层122，以使通孔121能够具备波导天线的功能。其中，导电层122可以采用电镀等工艺进行制作。另外，导电层122的材料可以是铜或铝等，本申请对导电层122的制备工艺和材料不作限制。

请结合参阅图25，可以采用热压等工艺对第一基板11和第二基板12进行压合，以实现第一基板11和第二基板12之间的固定连接。在具体应用时，第一基板11和第二基板12之间可以设置连接层100。其中，连接层100可以是聚丙烯(polypropylene，PP)等材料，以实现第一基板11和第二基板12之间的固定连接。

请结合参阅图26，将第一基板11和第二基板12压合后，可以在第一基板11开设盲孔111，其中盲孔111的底部贯穿第二基板12的上金属层12a。可以理解的是，在其他的实施方式中，盲孔111的底部也可以贯穿至第一基板11的下板面。即盲孔111可以不贯穿至连接层100或下金属层137。另外，在具体制备时，第一基板11和第二基板12可能采用较大面积的板材，因此，可以设置贯穿第一基板11和第二基板12的分隔孔112，以分离出所需形状和大小的波导天线组件。

如图27所示，随后可以在盲孔111内设置金属层1111以形成电壁，在分隔孔112内设置金属层1121。其中，电壁的主要作用是对第一基板11内的电磁波起到阻挡作用，以使电磁波能够通过缝隙1371传播至通孔121内。

可以理解的是，具体实施时，盲孔111的设置数量可以是多个，且成排设置。另外，在其他的实施方式中，盲孔111也可以替换为长槽或其他结构。或者，电壁也可以是金属片等，本申请对电壁的具体结构不作限制。

如图28所示，最后，可以对第二基板12的下表面进行蚀刻等工艺开设缺口113，以制备出所需形状和大小的波导天线。

另外，在一些实施方式中，也可以在通孔121的下侧(背离第一基板11的一侧)设置超表面(图中未示出)，用于改善波导天线组件的工作性能。其中，超表面的具体类型和设置方式本申请不作限制。

可以理解的是，在上述的实施方式中，可以先在第一基板11中设置缝隙1371、在第二基板12中开设通孔121，然后将第一基板11和第二基板12进行压合。

当然，在其他实施方式中，制备顺序还可以进行灵活调整。

例如，如图29所示，本申请实施例还提供了另一种制备方法。

包括步骤S110：提供第一基板。第一基板具有第一板面以及与第一板面相背离的第二板面。第一基板具有转接结构，转接结构用于实现微带信号和波导信号之间的转换，转接结构具有微带连接端和波导连接端，微带连接端位于第一板面，波导连接端位于第二板面。

步骤S210：提供第二基板，将第二基板设置在第一基板的第二板面。

步骤S310：在第二基板设置贯穿第二基板的厚度方向的通孔，在通孔的内壁设置导电层。

具体的，请结合参阅图30至图33。

如图30所示，可以通过连接层100将第二基板12设置在第一基板11的下板面。其中，第一基板11、第二基板12和连接层100的具体结构和材料可以与上述示例中的类型进行相似设置，在此不作赘述。

如图31所示，可以采用机加工等工艺在第一基板11开设盲孔114，在第二基板12开设通孔121，其中，盲孔114的底部可以贯穿至连接层100，通孔121的上端可以贯穿至第一基板11的下金属层137。

如图32所示，可以在盲孔114的内壁设置导电层1141、在通孔121的内壁设置导电层122。

其中，具有导电层1141的盲孔114便可构成电壁、具有导电层122的通孔121便可构成波导天线。

如图33所示，可以采用蚀刻等工艺在第二基板的下板面对应通孔121的位置开设缝隙1371，以使电磁波能够通过缝隙1371向通孔121传播。

最后，可以对第一基板11的上板面的上金属层136以及第二基板12下板面的下金属层12b开设缺口113a、113b等结构，以制备出所需形状轮廓的波导天线组件。

概括来说，在对波导天线组件进行制备时，可以先在第一基板11中设置缝隙1371等结构、在第二基板12中设置通孔121(波导天线)等结构，然后将第一基板11和第二基板12进行压合。或者，也可以先将第一基板11和第二基板12进行压合，然后，在第二基板12中设置通孔121(或波导天线)、在第一基板11设置缝隙1371等结构，以实现波导天线组件的制备。

可以理解的是，在具体制备时，可以根据实际需求对制作工艺和顺序进行灵活调整，本申请对此不作限定。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种波导天线组件，其特征在于，包括：

第一基板，具有第一板面以及与所述第一板面相背离的第二板面；

转接结构，设置于所述第一基板，用于实现微带信号和波导信号之间的转换；所述转接结构具有微带连接端和波导连接端，所述微带连接端位于所述第一板面，所述波导连接端位于所述第二板面；

第二基板，设置于所述第二板面，所述第二基板具有通孔，所述通孔在所述第二基板的厚度方向贯通所述第二基板，所述通孔的内壁具有导电层；

其中，所述波导连接端在所述第二基板上的投影位于所述通孔内，所述通孔在沿背离所述第一基板的方向，所述通孔的横截面面积逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的波导天线组件，其特征在于，所述转接结构为基片集成波导，所述基片集成波导的一端为所述微带连接端，另一端设有电壁；

其中，所述基片集成波导具有缝隙，所述缝隙位于所述第二板面，且所述缝隙形成所述波导连接端。

3.根据权利要求2所述的波导天线组件，其特征在于，所述电壁包括成排设置的金属化孔或导电层。

4.根据权利要求2或3所述的波导天线组件，其特征在于，所述缝隙与所述电壁之间的距离为0.25λ；

其中，λ为电磁波在所述基片集成波导中传播的波长。

5.根据权利要求1所述的波导天线组件，其特征在于，所述转接结构为探针波导结构，所述探针波导结构的一端为所述微带连接端；

所述探针波导结构包括辐射端，所述辐射端位于所述第一板面；

其中，所述波导连接端为所述辐射端在所述第二板面的投影区域。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的波导天线组件，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板分别为一体的多层板体中的不同板层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的波导天线组件，其特征在于，还包括射频芯片和微带线，所述射频芯片和所述微带线设置在所述第一板面，并且所述微带线的一端与所述射频芯片连接，所述微带线的另一端与所述微带连接端连接。

8.根据权利要求7所述的波导天线组件，其特征在于，还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖设置在所述射频芯片背离所述第一基板的一侧，并与所述射频芯片贴合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的波导天线组件，其特征在于，还包括超表面，所述超表面设置在所述通孔的背离所述第一基板的一侧。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的波导天线组件，其特征在于，所述通孔在所述通孔的轴向上，所述通孔的内壁为阶梯状。

11.一种波导天线组件的制备方法，其特征在于，包括：

提供第一基板，所述第一基板具有第一板面以及与所述第一板面相背离的第二板面；

所述第一基板设有转接结构，所述转接结构用于实现微带信号和波导信号之间的转换，所述转接结构具有微带连接端和波导连接端，所述微带连接端位于所述第一板面，所述波导连接端位于所述第二板面；

提供第二基板，在所述第二基板设置贯穿所述第二基板的厚度方向的通孔，在所述通孔的内壁设置导电层。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述第二基板设置贯穿所述第二基板的厚度方向的通孔，在所述通孔的内壁设置导电层后还包括：

将所述第二基板设置在所述第一基板的所述第二板面。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述第二基板设置贯穿所述第二基板的厚度方向的通孔，在所述通孔的内壁设置导电层前还包括：

将所述第二基板设置在所述第一基板的所述第二板面。

14.根据权利要求11至13中任一所述的制备方法，其特征在于，还包括：

在所述通孔背离所述第一基板的一侧设置超表面。

15.一种雷达，其特征在于，包括壳体和如权利要求1至10中任一项所述的波导天线组件，或者，包括如权利要求11至14中任一项所述的制备方法所制备的波导天线组件，所述波导天线组件设置在所述壳体内。

16.一种终端，其特征在于，包括权利要求15所述的雷达，所述终端包括控制器，所述控制器与所述微带连接端连接。

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