CN115133250A - 基于刚挠结合板的毫米波雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，属于印制天线结构设计领域。该方法主要包括：毫米波雷达天线，其位于刚挠结合板的软板中的上半部分；馈线，其位于刚挠结合板的软板中的下半部分，与毫米波雷达天线电连接；毫米波雷达芯片，其位于刚挠结合板的硬板中，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接。本申请提出的方案在生产中易于实现，且不增加额外高成本，组装方式灵活，毫米波雷达天线设计更改自由便捷，生产精度更高，信号损耗最小，可以实现接地共面波导(CPW/CPWG)、矩形波导(SIW)等各种毫米波雷达天线设计形式。

Description

基于刚挠结合板的毫米波雷达

技术领域

本申请涉及印制天线结构设计领域，特别涉及一种基于刚挠结合板的毫米波雷达。

背景技术

随着毫米波雷达在高级驾驶辅助系统(ADAS)、物联网(IOT)、无人机、安防、体育等行业的不断应用，对雷达的成本和雷达小型化的需求日益严格，同时对毫米波雷达天线从设计图到产品的误差容忍度也越来越低，传统的硬板蚀刻铜箔线路的方式已不能满足毫米波雷达天线的频率从24GHZ到80GHZ的不断提升，其生产加工误差带来的影响随着频率的升高而不断放大恶化，而且随着毫米波雷达应用到各行各业，单纯的硬板天线不能够灵活组装，这制约了应用场景的发展；目前通用的硬板天线还存在不能友好的支撑异面馈电结构，并且还会受制于压合次数和厚径比等工艺条件限制。

目前市场上成本最高的制作片上天线的方式当属芯片封装基板方式或着芯片(DIE)和重新布线层(RDL)的方式，其集成度最高，信号质量最好，但是缺陷在于天线形式被芯片厂家出厂固化集成在芯片内部，应用端无法自由更改天线设计，且受限于芯片尺寸，其天线注定也不能放大，制约了应用场景的扩展。

发明内容

针对现有技术存在的雷达制作精度低、天线组装方式不灵活，不能友好的支撑异面馈电结构，且受制于压合次数和厚径比等工艺条件限制，成本高，无法自由更改天线设计且，受制于芯片制程使得天线尺寸注定不能被放大的问题，本申请主要提供一种基于刚挠结合板的毫米波雷达。

为了解决上述问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，其包括：

毫米波雷达天线，其位于刚挠结合板的软板中的上半部分；

馈线，其位于刚挠结合板的软板中的下半部分，与毫米波雷达天线电连接；以及

毫米波雷达芯片，其位于刚挠结合板的硬板中，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接。

可选的，通过激光蚀刻的方式将毫米波雷达天线和馈线分别设计在软板中各自对应的部分。

可选的，含有毫米波雷达天线和馈线的软板镶嵌在外壳机构件中。

可选的，外壳机构件通过灵活组装形式位于硬板的空间任何位置。

可选的，含有毫米波雷达天线和馈线的软板镶嵌在外壳机构件中，包括：采用固定方式将含有毫米波雷达天线和馈线的软板嵌入外壳机构件中。

可选的，固定方式包括胶粘合固定方式、螺钉固定方式和、或卡扣锁死固定方式。

可选的，馈线通过盲孔直接走线到硬板中的毫米波雷达芯片的管脚下方。

可选的，根据毫米波雷达天线和馈线的实际需求设计，将刚挠结合板的软板增加至第一层数；以及根据馈线的实际需求设计，将刚挠结合板的硬板增加至第二层数。

可选的，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接，包括：利用不对称压合设计，通过内层压合结合的方式，将软板中的下半部分的指定层压合到硬板中的指定层，从而实现毫米波雷达芯片与馈线的电连接。

本申请的技术方案可以达到的有益效果是：本申请设计了一种基于刚挠结合板的毫米波雷达。本申请通过在刚挠结合板的软板部分设计制作毫米波雷达天线和馈线，而后将馈线的一部分压合进刚挠结合板的硬板中的指定层，实现与载有元器件的硬板的电气连接，组成完整的系统。本方案依靠刚挠结合板的软板部分实现毫米波雷达天线和馈线部分的设计，使得生产易于实现，并且不增加额外高成本，天线组装方式灵活，其设计更改自由便捷，生产精度更高，能够很好的支撑异面馈电结构，馈线通过盲孔直连直接走线至芯片管脚下方，信号损耗最小，且基于刚挠结合板的不对称结构，可以实现接地共面波导(CPW/CPWG)、矩形波导(SIW)等各种毫米波雷达天线设计形式；依靠刚挠结合板的硬板部分实现搭载电子物料和其他模块线路的功能，与常规PCB实现方式一致，方便后续组装。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种基于刚挠结合板的毫米波雷达的一个具体实施方式的示意图；

图2是本申请一种基于刚挠结合板的毫米波雷达的一个具体实例的设计图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

随着毫米波雷达在高级驾驶辅助系统(ADAS)、物联网(IOT)、无人机、安防、体育等行业的不断应用，对雷达的成本和小型化的需求日益严格，同时对毫米波雷达天线从设计图到生产加工出的实物的误差容忍度越来越低，传统的硬板蚀刻铜箔线路的方式已不能满足毫米波雷达天线的频率从24GHZ到80GHZ的不断提升，随着频率的升高，其生产加工误差带来的影响不断被放大，而且随着毫米波雷达应用到各行各业，单纯的硬板天线不能灵活组装，这制约了应用场景的发展，而在刚挠结合板的软板部分采用激光蚀刻的方式不仅能够提供精度，还能借助软板的可弯折可翻转的柔韧性使得毫米波雷达天线可以适应各种结构件。

目前通用的硬板天线还存在不能很好的支撑异面馈电结构，并且还会受制于板子压合次数和厚径比等工艺条件的限制，而刚挠结合板的软板可以直接将馈线中的一部分埋入硬板的指定层实现电气连接，并且能够不受天线及馈线设计形式的限制，诸如接地共面波导(CPW/CPWG)、矩形波导(SIW)的限制，均能采用刚挠结合板的方式在软板部分设计制作天线和馈线，而后压合进硬板部分指定层实现与载有元器件的硬板连接组成完整的系统。

目前市场上成本最高的制作片上天线的方式当属芯片封装基板方式或着芯片(DIE)和重新布线层(RDL)的方式，其集成度最高，信号质量最好，但其缺陷在于天线形式被芯片厂家出厂固化集成在芯片内部，应用端无法自由更改天线设计，且受限于芯片尺寸，其天线注定也不能被放大，制约了应用场景的扩展。

本申请提供的方法适用场景可以为高级驾驶辅助系统、物联网、无人机、安防、体育等各种行业。

本申请的发明构思是：在刚挠结合板的软板部分激光蚀刻毫米波雷达天线和馈线结构，刚挠结合板的硬板部分承载所有电子元器件和天线馈线以外的线路部分，将馈线的一部分压合进刚挠结合板的硬板部分指定层，实现与载有元器件的硬板的电气连接；通过灵活的组装形式，天线可以位于硬板的空间任何位置，比如翻转后上下对齐，毫米波雷达天线设计更改自由便捷；借助软板轻薄柔的特点，采用不限于胶粘合、螺钉、卡扣锁死等固定方式可以将毫米波雷达天线更好地嵌入外壳机构件。

本申请的创新点在于其摆脱现在通行的硬板直接蚀刻天线和馈线，规避芯片集成毫米波雷达天线的缺点，依托刚挠结合板的本身优势采取软板激光蚀刻天线和馈线，以实现高精度图形转移和组装方式的灵活适配，再结合与刚挠结合板的硬板的指定层，甚至是不对称层压合实现馈线没有过孔残桩STUB的限制，突破了现有厚径比和板材不可任意设计盲孔阶数的限制，以及背钻孔径较大制约设计选择的限制，等等，实现更灵活的设计以及设计变更迭代。

下面，以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面述及的具体的实施例可以相互结合形成新的实施例。对于在一个实施例中描述过的相同或相似的思想或过程，可能在其他某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1示出了本申请一种基于刚挠结合板的毫米波雷达的一个具体实施方式。

图1所示的基于刚挠结合板的毫米波雷达，主要包括：

毫米波雷达天线，其位于刚挠结合板的软板中的上半部分；

馈线，其位于刚挠结合板的软板中的下半部分，与毫米波雷达天线电连接；以及

毫米波雷达芯片，其位于刚挠结合板的硬板中，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接。

在该具体实施方式中，将经设计的毫米波雷达天线和经设计的馈线蚀刻到刚挠结合板的软板中，其中毫米波雷达天线蚀刻在刚挠结合板的软板中的上半部分，馈线蚀刻在刚挠结合板的软板中的下半部分，可以实现毫米波雷达天线与馈线部分的电连接；将软板中的下半部分中的部分馈线压合到刚挠结合板的硬板中的指定层，与硬板中的毫米波雷达芯片进行电气连接。刚挠结合板的软板部分通过蚀刻经设计的毫米波雷达天线和馈线，使得生产易于实现，并且不增加额外高成本，组装方式灵活；刚挠结合板的硬板承载着关于毫米波雷达芯片的电子物料和其他模块线路的功能，与常规PCB实现方式一致，方便后续组装。

在图1所示的实施方式中，一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，包括：毫米波雷达天线，其位于刚挠结合板的软板中的上半部分。

在该具体实施方式中，依靠刚挠结合板的软板部分实现毫米波雷达天线部分的设计，使得天线的生产易于实现并且不增加额外高成本，毫米波雷达天线的组装方式灵活，毫米波雷达天线的设计更改自由便捷。

在本申请的一个具体实施例中，通过激光蚀刻的方式将毫米波雷达天线和馈线分别设计在软板中各自对应的部分。

在该具体实施例中，软板上的毫米波雷达天线图形可以采用激光蚀刻方法实现图形生产的高精度。

在图1所示的实施方式中，一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，还包括：馈线，其位于刚挠结合板的软板中的下半部分，与毫米波雷达天线电连接。以实现毫米波雷达的馈电结构。

在该具体实施方式中，将馈线蚀刻在刚挠结合板的软板中的下半部分，其与软板中的上半部分的毫米波雷达天线实现电连接，以此实现毫米波雷达的馈电结构。

在本申请的一个具体实例中，通过激光蚀刻的方式将毫米波雷达天线和馈线分别设计在软板中各自对应的部分，其中软板上的馈线图形可以采用激光蚀刻方法实现图形生产的高精度。

在本申请的一个具体实施例中，含有毫米波雷达天线和馈线的软板镶嵌在外壳机构件中。以实现对毫米波雷达天线和馈线部分的封装。

在该具体实施例中，刚挠结合板的软板具有轻薄柔、可弯折可翻转的特点，将含有毫米波雷达天线和馈线的软板嵌入到外壳机构件中，实现对天线和馈线部分的封装。

在本申请的一个具体实施例中，含有毫米波雷达天线和馈线的软板镶嵌在外壳机构件中，包括：采用固定方式将含有毫米波雷达天线和馈线的软板嵌入外壳机构件中。

在该具体实施例中，刚挠结合板的软板具有轻薄柔、可弯折可翻转的特点，将具有毫米波雷达天线馈电结构的天线软板嵌入到外壳机构件中，并固定在外壳机构件中，使得具有毫米波雷达天线馈电结构的天线软板中的对天线的设计和更改更加自由和便捷。

在本申请的一个具体实施例中，固定方式包括胶粘合固定方式、螺钉固定方式和、或卡扣锁死固定方式。

在该具体实施例中，固定方式包括但不限于胶粘合固定方式、螺钉固定方式和、或卡扣锁死固定方式等等，并依托于激光蚀刻的技术特点实现高精度的图形转移，本申请在此不作具体限制。

在本申请的一个具体实施例中，外壳机构件通过灵活组装形式位于硬板的空间任何位置。

在该具体实施例中，通过灵活的组装形式，毫米波雷达天线可以位于刚挠结合板的硬板的空间任何位置，比如刚挠结合板翻转后软板和硬板上下对齐。具有毫米波雷达天线馈电结构的软板将毫米波雷达天线的设计和更改更加自由和便捷，其组装方式更加灵活。

在本申请的一个具体实施例中，根据毫米波雷达天线和馈线的实际需求设计，将刚挠结合板的软板增加至第一层数；以及根据馈线的实际需求设计，将刚挠结合板的硬板增加至第二层数。

在该具体实施例中，根据毫米波雷达天线和馈线的实际需求设计，可以将刚挠结合板的软板部分和硬板部分分别增加至更多层，第一层数和第二层数的数量可以相等或者不相等，根据实际的电路设计确定软板和硬板的层数，可以实现馈线连接芯片的部分没有过孔残桩STUB的限制，以及不受硬板压合次数、板材、厚径比等生产工艺的限制。

本申请中的实际需求设计根据用户的实际需求对电路板进行设计，本申请不做详细限制。

在图1所示的具体实施方式中，一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，还包括：毫米波雷达芯片，其位于刚挠结合板的硬板中，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接。

在该具体实施方式中，刚挠结合板的软板中的下半部分蚀刻有部分馈线，可将软板中的部分馈线压合到刚挠结合板的硬板中的指定层，硬板承载有与毫米波雷达芯片相关的所有电子元器件和天线馈线以外的线路部分，软板与硬板进行电气连接，构成整个完整的电路系统。依靠刚挠结合板的硬板和软板在内层压合结合的部分实现毫米波雷达芯片与天线馈电结构，即馈线，的电气连接，这样能够更好的支撑异面馈电结构。

在本申请的一个具体实施例中，馈线通过盲孔直接走线到硬板中的毫米波雷达芯片的管脚下方。使得信号损耗变小。

在该具体实施例中，经设计的馈线通过盲孔直接走线至毫米波雷达芯片的管脚下方，使得毫米波雷达的信号损耗最小。

在本申请的一个具体实施例中，通过内层压合结合的方式将毫米波雷达芯片与馈线进行电连接，包括：利用不对称压合设计，通过内层压合结合的方式，将软板中的下半部分的指定层压合到硬板中的指定层，从而实现毫米波雷达芯片与馈线的电连接。

在该具体实施例中，不对称压合设计，可以实现馈线连接毫米波雷达芯片的部分不受过孔残桩STUB的限制和不受硬板压合次数、板材、厚径比等生产工艺的限制。且基于刚挠结合板支持不对称结构，可以实现接地共面波导(CPW/CPWG)、矩形波导(SIW)等各种毫米波雷达天线设计形式。

图2示出了本申请一种基于刚挠结合板的毫米波雷达的一个具体实例的设计。

在图2所示的具体实例中，图2左侧整体圈住的8个小矩形部分为软板承载的毫米波雷达印制天线和一小部分的馈线，图2中间圈住的不规则形部分为馈线，图2右侧圈住的小矩形部分为硬板示意部分，通过将软板的馈线部分压入硬板结合部分，实现馈线与硬板的电气连接组成整个系统。

本申请在刚挠结合板的软板部分激光蚀刻毫米波雷达天线和馈线结构，刚挠结合板的硬板部分承载所有电子元器件和天线馈线以外的线路部分，将馈线的一部分压合进刚挠结合板的硬板部分指定层，实现与载有元器件的硬板的电气连接；通过灵活的组装形式，天线可以位于硬板的空间任何位置，比如翻转后上下对齐，毫米波雷达天线设计更改自由便捷；借助软板轻薄柔的特点，采用不限于胶粘合、螺钉、卡扣锁死等固定方式可以将毫米波雷达天线更好地嵌入外壳机构件。本申请其摆脱现在通行的硬板直接蚀刻天线和馈线，规避芯片集成毫米波雷达天线的缺点，依托刚挠结合板的本身优势采取软板激光蚀刻天线和馈线，以实现高精度图形转移和组装方式的灵活适配，再结合与刚挠结合板的硬板的指定层，甚至是不对称层压合实现馈线没有过孔残桩STUB的限制，突破了现有厚径比和板材不可任意设计盲孔阶数的限制，以及背钻孔径较大制约设计选择的限制，等等，实现更灵活的设计以及设计变更迭代。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的器件和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，包括：

毫米波雷达天线，其位于刚挠结合板的软板中的上半部分；

馈线，其位于所述刚挠结合板的所述软板中的下半部分，与所述毫米波雷达天线电连接；以及

毫米波雷达芯片，其位于刚挠结合板的硬板中，通过内层压合结合的方式将所述毫米波雷达芯片与所述馈线进行电连接。

2.根据权利要求1所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，通过激光蚀刻的方式将所述毫米波雷达天线和所述馈线分别设计在所述软板中各自对应的部分。

3.根据权利要求1所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，含有所述毫米波雷达天线和所述馈线的所述软板镶嵌在外壳机构件中。

4.根据权利要求3所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，所述外壳机构件通过灵活组装形式位于所述硬板的空间任何位置。

5.根据权利要求3所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，所述含有所述毫米波雷达天线和所述馈线的所述软板镶嵌在外壳机构件中，包括：

采用固定方式将所述含有所述毫米波雷达天线和所述馈线的所述软板嵌入所述外壳机构件中。

6.根据权利要求4所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，所述固定方式包括胶粘合固定方式、螺钉固定方式和/或卡扣锁死固定方式。

7.根据权利要求1所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，所述馈线通过盲孔直接走线到所述硬板中的所述毫米波雷达芯片的管脚下方。

8.根据权利要求1所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，根据所述毫米波雷达天线和所述馈线的实际需求设计，将所述刚挠结合板的所述软板增加至第一层数；以及

根据所述馈线的实际需求设计，将所述刚挠结合板的所述硬板增加至第二层数。

9.根据权利要求1所述的基于刚挠结合板的毫米波雷达，其特征在于，所述通过内层压合结合的方式将所述毫米波雷达芯片与所述馈线进行电连接，包括：

利用不对称压合设计，通过内层压合结合的方式，将所述软板中的下半部分的指定层压合到所述硬板中的指定层，从而实现所述毫米波雷达芯片与所述馈线的电连接。

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