專利名稱：有機介質天線及其制造方法
技術領域：
本發明涉及泰 田達，通信以及導航定位領域的室內外用一種有機介質天線及其制造方法。它是一種便于低成本制造且性能好的小型化寬波束天線單元。尤其適用于室外氣密性要求高的場合背景技術：
在各種各樣泰 田達，通信以及導航定位系統中，單片微帶無機陶瓷介質天線以及介質平面板上形成的由微帶天線已被廣 泛應用。可是這種微帶介質天線陣在制造時， 一 方面考慮到希望底成本、 一 方面要求高性能，例如附加有低噪聲放大器LNA、 功率放大器(PA )或變頻器等有源器件時，尤其對氣密性如防 雨防潮濕有較高要求。現有微帶天線的引向板金屬與空氣接 觸，與有源電路結合在 一 起形成有源天線時，往往附加天線罩， 通過粘膠進行涂敷密封。這種方式加工復雜、工序多、成本高、 抗震動及沖擊效果差，整體氣密進而影響到天線的可靠性，進 而影響天線本性能和使用壽命。我們知道，當天線性能變差時， 帶來的直接后果是影響系統的效率、靈敏度等功能，惡劣時可 意使系統癱瘓。
發明內容為了實現簡單工藝低成本以及抗震動和提高防沖擊效果，明提出一種有機介質天線及其:提供一種有機介質天線及其金屬引向體、有機介質、信號 饋線接口，其特征在于該有機介質天線及其制造方法的金屬 引向體與信號饋線的 一 端相連接，信號饋線的另 一 端與信號饋同時具有整體氣密的天線，本發 制造方法。本發明所采用的技術方案是 制造方法，其包括信號饋線、
線接口相連接，所述金屬引向體、信號饋線的 一 部分或全部設 置在一摸具內，用有機介質填充，然后固化成型為 一 體。在所述信號饋線與信號饋線接口間，還可安裝 一 個金屬底板，所述信號饋線穿過所述金屬底板，并且與金屬底板絕緣； 所述金屬底板與金屬引向體的底面平行為佳、所述金屬底板與 金屬引向體間保持 一 間隔高度，并且金屬底板的面積要不小于 所述金屬引向體外沿的垂直投影面積為佳；所述金屬底板也設 置在該摸具內，并且固化在所述有機介質內。將金屬引向體制作在單層印刷電路板上，所述單層印刷電 路板也設置在該摸具內，并且固化在所述有機介質內。為解決上述技術問題，本發明所采用的另 一 技術方案是 提供一種有機介質天線及其制造方法，其包括信號饋線、金 屬引向體，金屬底板、有機介質、信號饋線接口 ，其特征在于 所述金屬引向體與信號饋線的 一 端相連接，信號饋線的另 一 端 與信號饋線接口相連接，所述金屬引向體附著在有機介質上 面，在所述金屬底板安裝在有機介質的底面，所述信號饋線穿 過所述有機介質和所述金屬底板并且與金屬底板絕緣；所述信 號饋線接口安裝在所述金屬底板的底層，所述金屬底板與金屬 引向體的底面平行，并且金屬底板的面積要不小于所述金屬引 向體外沿的垂直投影面積。各部分的符號說明如下(1) .信號饋線1(2) .金屬引向體2(3) .金屬底板3(4) .有機介質4(5) .信號饋線接口 5(6) .印刷電路板底層6(7) .有源器件7(8) .金屬屏蔽蓋8(9) .單層印刷電路板的介質面9 本發明具有以下優點可以對無源部分和有源部分實施 一 體化有機介質填 化，氣密性好，壽命長。 動及沖擊效果好。樹脂、ABS塑料、玻璃鋼或有機玻璃為材料的有機 作為本發明的基質材料，材料成本低。 成型簡單、工序少。適合戶外、海上以及車載等濕度大、受震動大等各 況下的通信、雷達和導航的應用領域。
圖1它是本發明的第 一 實施方式的有機介質天線及其制造方法結構示意圖。 圖2它是金屬引向片為方形金屬螺旋微帶線的俯視圖。 圖3它是本發明的第二實施方式的有機介質天線及其制造方法的結構示意圖。 圖4它是本發明的第三實施方式的有機介質天線及其制造方法的結構示意圖。 圖5它是本發明的第四實施方式的有機介質天及其制造方法的結構示意圖。
具體實施方式本發明公開了雷達，通信以及導航定位領域的室內外用一 種有機介質天線及其制造方法。請參閱圖1 ，本發明的第- 一 實施方式的有機介質天線及其制造方法的結構示意圖，其包括信號饋線(1 )、金屬引向體(2 )、有機介質(4 )、信號饋線接口 ( 5 )，該有機介質天線及 其制造方法的金屬引向體(2 )與信號饋線(1 )的 一 端相連接， 信號饋線(1 )的另 一 端與信號饋線接口 ( 5 )相連接，在所述 信號饋線(1 )與信號饋線接口 ( 5 )間，可安裝 一 個金屬底板(3),所述信號饋線(1)穿過所述金屬底板(3)，并且與金a. 由于 充固b. 抗震c. 使用介質d. 加工e. 特別種情 屬底板(3)絕緣。所述金屬底板(3)與金屬引向體(2)的 底面平行為佳，并且金屬底板(3)的面積要不小于所述金屬 引向體(2)外沿垂直投影面積為佳。所述金屬引向體(2)、 金屬底板(3 )以及信 摸具內，用有機介質 也可以只固化金 據需要安裝金屬底板 所述信號饋線接 號饋線接口 (5)的一部也分封裝在所述有機介質(4)內。所述有機介質(4 )可以選用顆粒狀有機介質、粉末狀有 機介質或液態有機介質，這樣便于填裝，比如將顆粒狀的有機 介質(4 )，填充在設置有金屬導向體(2 )、信號饋線(1 )、金 屬底板(3 )的摸具內，經加熱固化處理后即可。這樣的工藝 適合工業化批量生產，生產成本低。并且不需要天線罩，還有 防潮、防震等優點。所述有機介質(4 )的材料可以選用有機玻璃、有機樹脂、 ABS塑料或玻璃鋼等。選用低介電常數(<2.7)的有機介質為 佳。要考慮到展寬天線波束寬度和減小信號的損失。所述摸具的形狀可以是長方體、圓柱體、錐體、半球體或 球體。可根據天線的用途，選用不同的摸具形狀和不同的金屬 導向體(2 )的形狀。所述金屬引向體(2 )可以是金屬面引向片、金屬螺旋引 向片、金屬螺旋線、金屬椎體螺旋線、金屬微帶線、金屬螺旋 微帶線或金屬椎體螺旋微、帶線；金屬引向體(2)的形狀可以 是平面形狀或立體形狀。根據所述有機介質的介電常數、信號波長、帶寬以及天線 駐波比的要求，可對金屬引向體(2)的底面到金屬底板(3) 的高度hl進行調整，使金屬引向體的引向效果達到最佳；還可 對金屬引向體(2)的頂面到其上部的有機介質(4)的表面的 高度h2進行調整，使所述有機介質天線的信號駐波比減小到最號饋線(1 )的 一 部分或全部設置在-- 個 (4)填充，然后固化成型為一體。 屬引向體(2)與信號饋線(1)，然后根 (3 )等。口 ( 5 )可安裝在有機介質外部或所述信 小。通過對hl、 h2高度的調整，可使所述有機介質天線達到最佳接收和發射效果。還可以將金屬引向體(2 )制作在單層印刷電路板上，用單 層印刷電路板代替金屬引向體，該單層印刷電路板沒有金屬引 向體的那 一 面面向金屬底板為佳，所述信號饋線穿過該單層印 刷電路板、有機介質(4 )和金屬底板(3 )，然后與信號饋線 接口 ( 5 )相連接，所述單層印刷電路板也設置在該摸具內， 用有機介質材料填充，并且固化在所述有機介質內(4 )(圖未 示.)。請參閱圖2 ，它是金屬引向體為方形金屬螺旋微帶線的俯視圖。請參閱圖3，本發明的第二實施方式的有機介質天線及其 制造方法的結構示意圖，它是在第 一 實施例的基礎上，將所述 金屬底板(3 )改為雙層印刷電路板，所述雙層印刷電路板的 上層金屬板部分可代替所述金屬底板(3 )，在所述印刷電路板 的底層(6 )的信號饋線接口 ( 5 )間加入有源電路(7 )，比如 加入低噪聲放大器(LNA)，形成有源天線。考慮到信號的干 擾和泄漏，可在有源電路上加一個金屬屏蔽盒(8)。所述有源 電路也可設置在該摸具內，封裝在所述有機介質(4)的一體 內，即對無源部分和有源部分實施 一 體化有機介質(4 )填充 固化。請參閱圖4，它是本發明的第三實施方式的有機介質天線及其制造方法的結構示意圖，其包括信號饋線(1)、金屬引向體(2)，金屬底板(3)、有機介質(4)、信號饋線接口 (5)。 所述金屬引向體(2)穿過所述有機介質(4)與信號饋線(1) 的 一 端相連接，信號饋線(1 )的另 一 端與信號饋線接口 ( 5 ) 相連接，所述金屬引向體(2)附著在有機介質(4)上面，所 述金屬底板(3)安裝在有機介質(4)的底面，所述信號饋線 (1)穿過所述有機介質(4)和所述金屬底板(3)，并且與金 屬底板絕緣，所述信號饋線接口 (5)安裝在所述金屬底板(3)
的底層，所述金屬底板(3)與金屬引向體(2)的底面平行， 并且金屬底板(3 )的面積要不小于所述金屬引向體(2 )外沿 的垂直投影面積。所述有機介質(4 )的材料可以選用有機玻璃、有機樹脂、 ABS塑料或玻璃鋼等，選用低介電常數(<2.7)的有機介質為 佳。主要是考慮到展寬天線波束寬度和減小信號的損失。根據所述有機介質(4 )的介電常數、信號波長、帶寬以 及天線駐波比的要求，可以對金屬引向體(3 )底面到金屬底 板(3)的高度(厚度)hl進行調整，達到最佳天線效果。本實施例是一個用于GPS的有機介質天線及其制造方 法。所述有機介質(4)選用15毫米厚、50毫米長、50毫米 寬的有機玻璃，在該有機玻璃的兩面上壓貼上金屬引向體(2) (比如銅箔片)。所述金屬引向體(2 )的形狀如圖3所示，是 一個方形螺旋微帶線，其邊長約45毫米；所述金屬底板(3 ) 是一個方形金屬底板，其邊長約54毫米，略大于金屬引向體 (2)和有機介質(4)的邊長。對于這種信號頻率(波長)的有機介質天線來講，選擇 有機介質(4)的厚度hl為15mm，有機介質的介電常數選為 2. 6的有機玻璃制成的有機介質天線，其天線效果極佳。這里要強調的是，本實施例制成的有機介質天線及其制 造方法，不同與用 一 般的印刷電路板制成的微帶天線，因為 這里選用的有機介質的厚度hl遠遠大于一般的印刷電路板 的厚度。所述金屬引向體(2)和金屬底板(3)可用金屬鍍膜方 法生成，鍍附在有機介質的兩表面，或采用壓貼金屬膜的工藝 來實現，所述金屬引向體(2)的形狀可以是金屬引向片、金 屬螺旋引向片等。為了增加氣密等防護效果，可以在金屬引向 體(2)的那一面涂敷上一層保護膜等措施。還可以在所述有機介質(4)的外部和金屬引向體(2)的 上方加入天線罩。
請參閱圖5 ，它是本發明的第四實施方式的有機介質天及 其制造方法的結構示意圖。它是在第三實施例的基礎上，將金 屬引向體制作在單層印刷電路板上，該單層印刷電路板沒有金屬引向體的那 一 面即單層印刷電路板的介質面(9 )與有機介質(4 )相連接，所述信號饋線穿過該單層印刷電路板、有機介質和金屬底板與信號饋線接口相連接；該單層印刷電路板的金屬引向體(2 )那 一 面也可以與有機介質(4 )相連接，所述信號饋線穿過該有機介質和金屬底板與信號饋線接口相連接。該單層印刷電路板、金屬底板(3 )可壓接或粘接在有機介質 (4)上。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限 定本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種有機介質天線及其制造方法，其包括信號饋線、金屬引向體、有機介質、信號饋線接口，其特征在于該有機介質天線及其制造方法的金屬引向體與信號饋線的一端相連接，信號饋線的另一端與信號饋線接口相連接，所述金屬引向體、信號饋線的一部分或全部設置在一摸具內，用有機介質填充，然后固化成型為一體。
2. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特征 在于在所述信號饋線與信號饋線接口間，還可安裝 一 個金 屬底板，所述信號饋線穿過所述金屬底板，并且與金屬底板 絕緣；所述金屬底板與金屬引向體的底面平行為佳、所述金 屬底板與金屬引向體間保持 一 間隔高度，并且金屬底板的面 積要不小于所述金屬引向體外沿的垂直投影面積為佳；所述 金屬底板也設置在該摸具內，并且固化在所述有機介質內。
3. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特征 在于將金屬引向體制作在單層印刷電路板上，所述單層印 刷電路板也設置在該摸具內，并且固化在所述有機介質內。
4. 根據權利要求2所述的有機介質天線及其制造方法，其特征 在于所述金屬底板可以是印刷電路板，所述印刷電路板可以是單層或多層印刷電路板，所述印刷電路板與所述有機介質相鄰的那 一 面附有金屬膜，所述印刷電路板也設置在該摸員內，并且固化在所述有機介質內。
5.根據權利要求4所述的有機介質天線及其制造方法，其特征在于:可在所述印刷電路板的底層的信號饋線接口間加入有源電路和金屬屏蔽盒；所述印刷電路板、有源電路、屏蔽盒也設置在該摸具內，并且固化在所述有機介質內。
6.根據權利要求1 、 2 、 3 、 4或5所述的有機介質天線及制造方法，其特征在于所述信號饋線接口可安裝在有機介質外部或所述信號饋線接口的一部分也固化在所述有機介質內。
7. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特征 在于所述有機介質可以是顆粒狀有機介質、粉末狀有機介 質或液態有機介質；所述有機介質的材料可以是有機玻璃、樹脂、ABS塑料或 玻璃鋼。
8. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特征在于所述摸具的形狀可以是長方體、圓柱體、錐體、半球 體或球體。
9. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特征 在于所述金屬引向體可以是金屬面引向片、金屬螺旋引向 片、金屬螺旋線、金屬椎體螺旋線、金屬微帶線、金屬螺旋 微帶線或金屬椎體螺旋微帶線；金屬引向體形狀可以是平面 形狀或立體形狀。
10. 根據權利要求1所述的有機介質天線及其制造方法，其特 征在于根據所述有機介質的介電常數、信號波長、帶寬以 及天線駐波比的要求，可對金屬引向體的頂面到其上部的有 機介質的表面的高度進行調整，達到最佳天線效果。
11. 根據權利要求2所述的有機介質天線及其制造方法，其特 征在于根據所述有機介質的介電常數、信號波長、帶寬以 及天線駐波比的要求，可對金屬引向體底面到金屬底板的高 度進行調整，達到最佳天線效果。
12. —種有機介質天線及其制造方法，其包括信號饋線、金 屬引向體，金屬底板、有機介質、信號饋線接口 ，其特征在 于所述金屬引向體與信號饋線的 一 端相連接，信號饋線的 另 一 端與信號饋線接口相連接，所述金屬引向體附著在有機 介質上面，在所述金屬底板安裝在有機介質的底面，所述信 號饋線穿過所述有機介質和所述金屬底板并且與金屬底板 絕緣；所述信號饋線接口安裝在所述金屬底板的底層，所述 金屬底板與金屬引向體的底面平行，并且金屬底板的面積要 不小于所述金屬引向體外沿的垂直投影面積。
13. 根據權利要求12所述的有機介質天線及其制造方法，其 特征在于將金屬引向體制作在單層印刷電路板上，用單層 印刷電路板代替金屬引向體。
14. 根據權利要求12所述的有機介質天線及其制造方法，其特征在于所述金屬引向體可以是金屬面引向片、金屬引向微 帶線、金屬引向螺旋微帶線。
15. 根據權利要求12所述的有機介質天線及其制造方法，其特征在于所述金屬引向體和金屬底板可用金屬鍍膜方法形 成，鍍在有機介質的兩表面；可用壓貼金屬膜的方法將金屬膜壓貼在有機介質的兩表面， 然后用電腐蝕的方法在 一 面形成金屬引向體。
16. 根據權利要求12所述的有機介質天線及其制造方法，其特 征在于所述有機介質可以是有機玻璃、樹脂、ABS塑料 或玻璃鋼。
17. 根據權利要求12所述的有機介質天線及其制造方法，其特征在于根據所述有機介質的介電常數、信號波長、帶寬以 及天線駐波比的要求，可以對金屬引向體底面到金屬底板的 高度進行調整，達到最佳天線效果。
全文摘要
本發明公開了一種有機介質天線及其制造方法，它是一種寬波束方位角的收發信機的有機介質天線及其制造方法。由信號饋線、金屬底板、金屬引向體，通過有機介質的填充封裝，組成天線的基本單元。其特點是金屬引向體與信號饋線相連接，信號饋線通過金屬底板的一個小孔引入到外部與信號饋線接口相連接，有機介質將金屬引向體、信號饋線、金屬底板封裝為一體。可按照信號波長、帶寬以及天線駐波比的設計要求對金屬引向體的形狀尺寸、有機介質的介電常數以及高度h1和h2進行優化，達到最佳效果。本發明可作為通信、導航、雷達等領域的各種高頻微波系統收發室內外天線使用。
文檔編號H01Q13/08GK101212080SQ200610063619
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者閻躍軍, 閻躍鵬 申請人:閻躍軍;閻躍鵬