CN111403897A - 一种毫米波天线及嵌入到金属外壳中的毫米波天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种毫米波天线，包括天线本体，包括自上而下依次设置的表层、第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层以及第三金属层，所述表层的上端面设有微带线；所述第二金属层和所述第三金属层分别开设有设定尺寸的第一电磁通道和第二电磁通道；所述第一金属层设有缝隙天线；所述缝隙天线位于所述微带线的下方且二者在水平方向上错开设定距离，所述第一电磁通道和第二电磁通道相对齐且二者均位于所述缝隙天线正下方，实现了天线前方为金属板时，天线可继续工作。

Description

一种毫米波天线及嵌入到金属外壳中的毫米波天线
技术领域
本发明属于毫米波天线技术领域，具体地说是涉及一种毫米波天线及嵌入到金属外壳中的毫米波天线。
背景技术
随着科学技术的快速发展，无线移动通信得到广泛应用。天线石无线移动通信系统的重要组成部分，负责无线信号的接收和发射。在诸多天线种类中，微带天线以其体积小、重量轻、平面结构易于IC器件集成、易于批量机工以及成本低等众多优点而受到广泛应用。
但是微带天线的前面只能是介质材料，不能是金属，因为电磁波无法穿透金属板。如果想要微带天线能工作，必然要在金属板上开槽，且槽开设的很大，影响了产品的外观，在某些情况下可能会引起结构不稳定的情况。为了实现前方是金属板电磁波依然可以穿透，本文选用缝隙天线。
缝隙天线相较于微带天线其带宽更宽，体积更小，且加工更方便，传统的缝隙天线由一层PCB板构成:表层为缝隙天线；底层为微带线，用于能量的馈入；中间为介质。实际应用时，大多数都是多层板，应用时，微带线与能量输出端必然需要通过过孔进行连接，这无形中增加了设计的难度，同时过孔的引入也必然增加了能量的损耗。
发明内容
为解决上述问题，本文提出一种新的微带缝隙天线，在天线前方的金属板上开设很小的缝隙便可进行电磁场的传输，进而达到我们的目的。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种毫米波天线，包括
天线本体，包括自上而下依次设置的表层、第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层、第三介质层以及第三金属层，所述表层的上端面设有微带线；所述第二金属层和所述第三金属层分别开设有设定尺寸的第一电磁通道和第二电磁通道；所述第一金属层设有缝隙天线；所述缝隙天线位于所述微带线的下方且二者在水平方向上错开设定距离，所述第一电磁通道和第二电磁通道相对齐且二者均位于所述缝隙天线正下方。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述缝隙天线距离所述天线本体中分面的最小距离与所述微带线距离所述天线本体中分面a的最小距离差值为0-0.2mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设于所述微带线外部，将所述微带线遮蔽。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述屏蔽罩的尺寸为5mm×18.1mm×4mm，其壁厚0.5mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述微带线、第一电磁通道、第二电磁通道以及缝隙天线分别沿所述天线本体的中分面对称设置有两个。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述微带线的尺寸为0.28mm×4.21mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述缝隙天线的尺寸为0.42mm×2.76mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一电磁通道和第二电磁通道的尺寸均为4.5mm×1mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一介质层、第二介质层以及第三介质层的材料均为FR4，介电常数均为4.4，损耗角正切均为0.02。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一介质层厚度为0.256mm，所述第二介质层厚度为0.329mm，所述第三介质层厚度为0.256mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第三金属层背离所述第三介质层所在的一侧端面与金属外壳贴合，所述金属外壳开设有第三电磁通道，所述第三电磁通道位于所述缝隙天线正下方。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、实现了天线前方为金属板时，天线可继续工作。
2、微带缝隙天线的体积较微带天线小90％。
3、本申请的毫米波天线之间的隔离度更高，可以达到-30dB，微带天线只有-20dB。
4、结构较微带天线更简单，同时对加工工艺要求更低。
5、工作带宽较微带天线更宽。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的整体结构俯视图；
图3是本发明的整体结构的左视图；
图4是A-A剖视图；
图5是局部放大图B；
图6是回波损耗线形图；
图7是天线增益线形图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
结合图1-5，对本实施方式进行详细的说明，一种毫米波天线，包括
天线本体1，包括自上而下依次设置的表层11、第一介质层12、第一金属层13、第二介质层14、第二金属层15、第三介质层16以及第三金属层17，所述表层11的上端面设有微带线4；所述第二金属层15和所述第三金属层17分别开设有设定尺寸的第一电磁通道151和第二电磁通道171；所述第一金属层13开设缝隙形成缝隙天线131；所述缝隙天线131位于所述微带线4的下方且二者在水平方向上错开设定距离，优选所述缝隙天线131距离所述天线本体1中分面a的最小距离与所述微带线4距离所述天线本体1中分面a的最小距离差值为0-0.2mm，优选为0.1mm；所述第一电磁通道151和第二电磁通道171相对齐且二者均位于所述缝隙天线131正下方。需要说明的是本实施方式中的缝隙天线131形成微带缝隙天线，第一电磁通道151和第二电磁通道171提供电磁场传输的通道，微带线4与微带缝隙天线通过电磁耦合进行能量的传递。
需要说明的是，本实施方式中，微带天线的馈线以及屏蔽罩均固设于表层11上表面，优选微带天线的馈线和屏蔽罩通过焊接的方式固设于表层11。
由于缝隙天线是双向辐射，在雷达类产品的应用中，如果后向有辐射，便会产生误报，为此本实施方式优选还包括屏蔽罩3，所述屏蔽罩罩设于所述微带线4外部，将所述微带线4遮蔽。优选所述屏蔽罩3的尺寸为5mm×18.1mm×4mm，其壁厚0.5mm，为此加入屏蔽罩，抑制后向辐射，使缝隙天线变成单向辐射。
本实施方式进一步优选所述微带线4、第一电磁通道151、第二电磁通道171以及缝隙天线131分别沿所述天线本体1的中分面对称设置有两个。
作为本实施方式优选的一种毫米波天线，优选所述微带线4的尺寸为0.28mm×4.21mm；所述缝隙天线131的尺寸为0.42mm×2.76mm；所述第一电磁通道151和第二电磁通道171的尺寸均为4.5mm×1mm；表层11厚度为0.042mm，第二金属层厚度为0.035mm，第三金属层厚度为0.035mm，所述第一介质层12、第二介质层14以及第三介质层16的材料均为FR4，介电常数均为4.4，损耗角正切均为0.02，所述第一介质层12厚度为0.256mm，所述第二介质层14厚度为0.329mm，所述第三介质层16厚度为0.256mm。
本实施方式的天线的体积较微带天线小90％，且毫米波天线之间的隔离度更高，可以达到-30dB，微带天线只有-20dB；此外结构较微带天线更简单，同时对加工工艺要求更低，而且工作带宽较微带天线更宽。
本实施方式中在第三金属层17背离所述第三介质层16所在的一侧端面贴合与金属外壳2贴合，所述金属外壳2开设有第三电磁通道21，所述第三电磁通道21位于所述缝隙天线171正下方。优选所述第三电磁通道21的尺寸为3mm×8mm，第三电磁通道21提供电磁场传输的通道，由此实现了天线前方为金属板时，天线仍然可继续工作。需要说明的是，本实施方式中的金属外壳2用于模拟实际使用的金属。
根据上述结构和尺寸，得出图6的回波损耗线线形图和图7的天线增益线形图。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种毫米波天线，其特征在于：包括
天线本体(1)，包括自上而下依次设置的表层(11)、第一介质层(12)、第一金属层(13)、第二介质层(14)、第二金属层(15)、第三介质层(16)以及第三金属层(17)，所述表层(11)的上端面设有微带线(4)；所述第二金属层(15)和所述第三金属层(17)分别开设有设定尺寸的第一电磁通道(151)和第二电磁通道(171)；所述第一金属层(13)设有缝隙天线(131)；所述缝隙天线(131)位于所述微带线(4)的下方且二者在水平方向上错开设定距离，所述第一电磁通道(151)和第二电磁通道(171)相对齐且二者均位于所述缝隙天线(131)正下方。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述缝隙天线(131)距离所述天线本体(1)中分面(a)的最小距离与所述微带线(4)距离所述天线本体(1)中分面(a)的最小距离差值为0-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：还包括屏蔽罩(3)，所述屏蔽罩罩设于所述微带线(4)外部，将所述微带线(4)遮蔽。
4.根据权利要求3所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述屏蔽罩(3)的尺寸为5mm×18.1mm×4mm，其壁厚0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述微带线(4)、第一电磁通道(151)、第二电磁通道(171)以及缝隙天线(131)分别沿所述天线本体(1)的中分面对称设置有两个。
6.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述微带线(4)的尺寸为0.28mm×4.21mm，所述缝隙天线(131)的尺寸为0.42mm×2.76mm。
7.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述第一电磁通道(151)和第二电磁通道(171)的尺寸均为4.5mm×1mm。
8.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述第一介质层(12)、第二介质层(14)以及第三介质层(16)的材料均为FR4，介电常数均为4.4，损耗角正切均为0.02。
9.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述第一介质层(12)厚度为0.256mm，所述第二介质层(14)厚度为0.329mm，所述第三介质层(16)厚度为0.256mm。
10.根据权利要求1所述的一种毫米波天线，其特征在于：所述第三金属层(17)背离所述第三介质层(16)所在的一侧端面与金属外壳(2)贴合，所述金属外壳(2)开设有第三电磁通道(21)，所述第三电磁通道(21)位于所述第二电磁通道(171)正下方。
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