CN105680121B - 一种毫米波天线头及其装配方法和组成天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了毫米波天线头及其装配方法和组成天线，毫米波天线头由金属外壳、内导体、衬套、同轴端绝缘子、馈电端绝缘子和天线单元组成，单个毫米波天线头即为一个通道单元，将印制板与同轴连接器以及金属基板的功能整合在一起。本发明毫米波天线头性能由自身结构决定，而毫米波天线作为天线的发射和接收单元，也对整个天线系统性能起到决定性作用，天线产品性能与外部安装板再无直接关系，可靠性好。另外本发明产品安装简单，可以方便的进行单通道维修和更换。
Description
技术领域
本发明涉及微带天线技术领域，具体为一种毫米波天线头及其装配方法和组成天线。
背景技术
目前天线系统通常为印制板微带天线，对整套天线系统来说，要求高密度的集成式阵列安装，要求其具备以下特点：小型化、重量轻、高性能、易安装等要求；印制板微带天线的结构及安装方式详见图1。每个通道对应一只射频同轴连接器，将射频同轴连接器的外壳和探针分别和金属基板和印制板天线单元焊接固定，实现天线接收和发射系统的信号转换。
在目前高度集成的天线系统中，每一个天线系统都至少需要上百个通道，在生产制造过程中要将每一个通道的射频同轴连接器一次安装到位，整体加热焊装，然后将射频同轴连接器的探针和对应的天线贴片焊接，组装工艺复杂，对操作人员技能要求很高；而且安装后单通道不易拆卸，可维修性差，维修某一通道时有损坏其它通道的隐患。另外印制板与金属基板之间采用的是粘接或焊接方法，环境适应性差。
发明内容
为解决现有高度集成的天线系统中，存在的单通道可靠性差，安装、维修困难等技术问题，本发明提出了一种毫米波天线头及其装配方法和组成天线，单个毫米波天线头即为一个通道单元，将印制板与同轴连接器以及金属基板的功能整合在一起。
本发明的技术方案为：
所述一种毫米波天线头，其特征在于：由金属外壳、内导体、衬套、同轴端绝缘子、馈电端绝缘子和天线单元组成；
所述金属外壳开有轴向阶梯通孔，轴向阶梯通孔依次分为同轴段、中间段和馈电段；金属外壳侧面开有焊锡料孔，所述焊锡料孔连通所述中间段；
所述内导体打弯90°，内导体一段从所述中间段伸入焊锡料孔内，并与外壳锡焊固定；内导体另一段处于所述同轴段和所述中间段内，并与金属外壳同轴；
所述同轴端绝缘子通过衬套卡装固定在所述同轴段内，并支撑内导体；
所述馈电端绝缘子固定安装在所述中间段和所述馈电段内；
所述天线单元固定安装在所述馈电段内，天线单元外端覆铜。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：焊锡料孔由外向内为孔径愈小的阶梯孔。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：所述同轴段由外向内分为壳体过渡段和壳体压配段，壳体过渡段和壳体压配段之间采用斜面过渡；所述衬套外表面分为衬套过渡段和衬套压配段，衬套过渡段和衬套压配段之间采用斜面过渡；衬套轴向压装在所述同轴段内，衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，衬套压配段与壳体压配段过盈配合。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：衬套内表面有轴向固定同轴端绝缘子的凸台。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：金属外壳与馈电端绝缘子以及天线单元分别通过铆接方式固定。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：所述中间段为异形孔，异形孔薄壁位置外表面开有中间段槽，与所述中间段平底槽位置对应的馈电端绝缘子侧面加工有馈电端绝缘槽，金属外壳与馈电端绝缘子通过铆接中间段槽与馈电端绝缘槽固定。
进一步的优选方案，所述一种毫米波天线头，其特征在于：所述馈电段外表面开有馈电段槽，与所述馈电段槽位置对应的天线单元侧面加工有天线槽，金属外壳与天线单元通过铆接馈电段槽与天线槽固定。
所述一种毫米波天线头的装配方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：将内导体从金属外壳同轴段装入，内导体的一段伸入到焊锡料孔中，在焊锡料孔内将内导体和金属外壳锡焊固定；
步骤2：将馈电端绝缘子装入金属外壳，并使馈电端绝缘子侧面的馈电端绝缘槽与金属外壳中间段外表面的中间段槽位置对应，对中间段槽与馈电端绝缘槽进行点铆，使金属外壳与馈电端绝缘子固定；将天线单元装入金属外壳的馈电段，并使天线单元侧面的天线槽与金属外壳馈电段外表面的馈电段槽位置对应，对馈电段槽与天线槽进行点铆，使金属外壳与天线单元固定；
步骤3：将同轴端绝缘子装入衬套中，并通过装入衬套凸台对同轴端绝缘子轴向限位；将衬套装入金属外壳同轴段中后压配；衬套安装过程中，开始阶段是衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，以及衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，压配阶段是衬套压配段与壳体压配段过盈配合；在衬套安装过程中内导体处于同轴端绝缘子中心通孔中，同轴端绝缘子支撑内导体。
所述一种天线，其特征在于：包括安装板、固定板和若干毫米波天线头；安装板与固定板固定连接，安装板与固定板组成的整体上开有若干用于固定安装毫米波天线头的通孔；毫米波天线头固定在所述通孔内。
有益效果
本发明与原产品的特点对比：1、该产品内部结构设计先进，各零件组合及固定方式巧妙，可靠性好，经我公司多种产品实际使用验证，使用反馈满意度很高。2、以前天线单元部分外壳和探针需要分别和金属基板和天线单元焊接固定，天线单元是一个整体，天线单元的金属基板采用的是粘接或焊接方法，环境适应性差，存在失效隐患。本发明毫米波天线头性能由自身结构决定，天线产品性能与外部安装板无直接关系，可靠性好，毫米波天线作为天线的发射和接收单元，也对整个天线系统性能起到决定性作用。3、目前印制板天线通常为多通道集成整体，集成式天线系统组装焊接工艺复杂，安装时需要将所有通道一次安装到位，对操作工艺和技能要求很高，可维修型差，且维修某一通道有损坏其它通道的隐患；而本发明产品安装简单，可以方便的进行单通道维修和更换。
附图说明
图1：现有技术中的印制板微带天线结构及安装方式；
图2：毫米波天线头结构示意图；(a)、结构剖视图；(b)、结构右视图；
图3：毫米波天线头馈电端绝缘子以及天线单元固定示意图；
图4：点铆工艺示意图；
图5：内导体安装示意图；
图6：衬套安装过程示意图；
图7：衬套安装完成示意图；
图8：采用毫米波天线头的天线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
本实施例主要针对现有印制板微带天线存在的问题，提出了一种新的毫米波天线头及其装配方法，以及安装有毫米波天线头的天线。
如图2所示，毫米波天线头由金属外壳、内导体、衬套、同轴端绝缘子、馈电端绝缘子和天线单元组成。图2(a)左侧为射频同轴部分，该部分起到射频信号的输入和输出，右端为天线单元部分，该部分起到无线电信号的接收和发射。
如图2、图5所示，所述金属外壳开有轴向阶梯通孔，轴向阶梯通孔依次分为同轴段、中间段和馈电段；金属外壳侧面开有焊锡料孔，所述焊锡料孔连通所述中间段。
如图5所示，所述内导体打弯90°，内导体一段从所述中间段伸入焊锡料孔内，并与外壳锡焊固定；内导体另一段处于所述同轴段和所述中间段内，并与金属外壳同轴。
如图2和图6所示，所述同轴端绝缘子通过衬套卡装固定在所述同轴段内，并支撑内导体。
如图2和图3所示，所述馈电端绝缘子固定安装在所述中间段和所述馈电段内。
如图2所示，所述天线单元固定安装在所述馈电段内，天线单元外端覆铜。
为取得进一步更好的接触和固定效果，如图5所示，本实施例中焊锡料孔由外向内为孔径愈小的阶梯孔。
为取得进一步更好的装配效果，如图6和图7所示，所述同轴段由外向内分为壳体过渡段和壳体压配段，壳体过渡段和壳体压配段之间采用斜面过渡；所述衬套外表面分为衬套过渡段和衬套压配段，衬套过渡段和衬套压配段之间采用斜面过渡；衬套轴向压装在所述同轴段内，衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，衬套压配段与壳体压配段过盈配合。
而为了固定同轴端绝缘子，如图6所示，在衬套内表面有轴向固定同轴端绝缘子的凸台。
为了更好的将金属外壳与馈电端绝缘子以及天线单元固定，如图3和图4所示，金属外壳与馈电端绝缘子以及天线单元分别通过铆接方式固定。
具体如图2和图3所示，所述中间段为异形孔，异形孔薄壁位置外表面开有中间段槽，与所述中间段平底槽位置对应的馈电端绝缘子侧面加工有馈电端绝缘槽，金属外壳与馈电端绝缘子通过铆接中间段槽与馈电端绝缘槽固定。
所述馈电段外表面开有馈电段槽，与所述馈电段槽位置对应的天线单元侧面加工有天线槽，金属外壳与天线单元通过铆接馈电段槽与天线槽固定。
本实施例中，上述毫米波天线头的装配方法，采用以下步骤：
步骤1：将内导体从金属外壳左侧同轴段装入，由于内导体打弯90°，内导体的一段伸入到焊锡料孔中，在焊锡料孔内将内导体和金属外壳锡焊固定，内导体与金属外壳连接后保证电信号的传输，实现射频电信号与天线无线电信号的转换。焊锡料孔由外向内为孔径愈小的阶梯孔，有利于锡焊工艺实现，并且有利于金属外壳外表面保持平整。
步骤2：将馈电端绝缘子装入金属外壳，并使馈电端绝缘子侧面的三角形馈电端绝缘槽与金属外壳中间段外表面的中间段槽位置对应，对中间段槽与馈电端绝缘槽用点铆夹具压迫进行点铆，使金属外壳与馈电端绝缘子固定；将天线单元装入金属外壳的馈电段，并使天线单元侧面的三角形天线槽与金属外壳馈电段外表面的馈电段槽位置对应，对馈电段槽与天线槽用点铆夹具压迫进行点铆，使金属外壳与天线单元固定。
这里采用将馈电端绝缘子和天线单元均与外壳采用点铆的方式固定，该固定方法对产品性能无影响，经试验证明，馈电端绝缘子以及天线单元固定后经受温度冲击循环试验，且在高震动量级试验后，馈电端绝缘子和天线单元不会脱落掉出。
步骤3：将同轴端绝缘子装入衬套中，并通过装入衬套凸台对同轴端绝缘子轴向限位；将衬套装入金属外壳同轴段中后压配；衬套安装过程中，开始阶段是衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，以及衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，压配阶段是衬套压配段与壳体压配段过盈配合；在衬套安装过程中内导体处于同轴端绝缘子中心通孔中，同轴端绝缘子支撑内导体。
这里衬套与金属外壳采用压配方式固定，通过设计壳体过渡段和壳体压配段，以及衬套过渡段和衬套压配段，可保证压配时压入的力量不会过大，有益于装配工作，而且当装配过程中，当衬套压配段与壳体压配段未接触时，衬套可以轻松放入金属外壳中一定深度再开始压配，压配到位后能保证两壳体同轴度，不易压偏。
如图8所示，应用该毫米波天线头的天线包括安装板、固定板和若干毫米波天线头；安装板与固定板固定连接，安装板与固定板组成的整体上开有若干用于固定安装毫米波天线头的通孔；毫米波天线头固定在所述通孔内。该天线性能由毫米波天线头决定，产品性能与安装板无直接关系，相比于现有印制板微带天线，可靠性高，维修性好。
Claims (6)
1.一种毫米波天线头，其特征在于：由金属外壳、内导体、衬套、同轴端绝缘子、馈电端绝缘子和天线单元组成；
所述金属外壳开有轴向阶梯通孔，轴向阶梯通孔依次分为同轴段、中间段和馈电段；金属外壳侧面开有焊锡料孔，所述焊锡料孔连通所述中间段；
所述内导体打弯90°，内导体一段从所述中间段伸入焊锡料孔内，并与外壳锡焊固定；内导体另一段处于所述同轴段和所述中间段内，并与金属外壳同轴；
所述同轴端绝缘子通过衬套卡装固定在所述同轴段内，并支撑内导体；
所述馈电端绝缘子固定安装在所述中间段和所述馈电段内；
所述天线单元固定安装在所述馈电段内，天线单元外端覆铜；
金属外壳与馈电端绝缘子以及天线单元分别通过铆接方式固定；
所述中间段为异形孔，异形孔薄壁位置外表面开有中间段槽，与所述中间段槽位置对应的馈电端绝缘子侧面加工有馈电端绝缘槽，金属外壳与馈电端绝缘子通过铆接中间段槽与馈电端绝缘槽固定；
所述馈电段外表面开有馈电段槽，与所述馈电段槽位置对应的天线单元侧面加工有天线槽，金属外壳与天线单元通过铆接馈电段槽与天线槽固定。
2.根据权利要求1所述一种毫米波天线头，其特征在于：焊锡料孔由外向内为孔径愈小的阶梯孔。
3.根据权利要求1或2所述一种毫米波天线头，其特征在于：所述同轴段沿轴向方向由外向内分为壳体过渡段和壳体压配段，壳体过渡段和壳体压配段之间采用斜面过渡；所述衬套外表面沿轴向方向由内向外分为衬套过渡段和衬套压配段，衬套过渡段和衬套压配段之间采用斜面过渡；衬套轴向压装在所述同轴段内，衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，衬套压配段与壳体压配段过盈配合。
4.根据权利要求3所述一种毫米波天线头，其特征在于：衬套内表面有轴向固定同轴端绝缘子的凸台。
5.一种权利要求4所述毫米波天线头的装配方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：将内导体从金属外壳同轴段装入，内导体的一段伸入到焊锡料孔中，在焊锡料孔内将内导体和金属外壳锡焊固定；
步骤2：将馈电端绝缘子装入金属外壳，并使馈电端绝缘子侧面的馈电端绝缘槽与金属外壳中间段外表面的中间段槽位置对应，对中间段槽与馈电端绝缘槽进行点铆，使金属外壳与馈电端绝缘子固定；将天线单元装入金属外壳的馈电段，并使天线单元侧面的天线槽与金属外壳馈电段外表面的馈电段槽位置对应，对馈电段槽与天线槽进行点铆，使金属外壳与天线单元固定；
步骤3：将同轴端绝缘子装入衬套中，并通过装入衬套凸台对同轴端绝缘子轴向限位；将衬套装入金属外壳同轴段中后压配；衬套安装过程中，开始阶段是衬套过渡段与壳体压配段间隙配合，以及衬套压配段与壳体过渡段间隙配合，压配阶段是衬套压配段与壳体压配段过盈配合；在衬套安装过程中内导体处于同轴端绝缘子中心通孔中，同轴端绝缘子支撑内导体。
6.一种应用权利要求1～4任一所述毫米波天线头的天线，其特征在于：包括安装板、固定板和若干毫米波天线头；安装板与固定板固定连接，安装板与固定板组成的整体上开有若干用于固定安装毫米波天线头的通孔；毫米波天线头固定在所述通孔内。
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Denomination of invention: Millimeter wave antenna head, assembly method thereof and antenna applying millimeter wave antenna head Effective date of registration: 20190912 Granted publication date: 20180703 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: Xi'an Goldwave S&T Co., Ltd. Registration number: Y2019990000224 |
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Date of cancellation: 20191204 Granted publication date: 20180703 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: Xi'an Goldwave S&T Co., Ltd. Registration number: Y2019990000224 |