一种一发二收圆极化集成天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种一发二收圆极化集成天线。

背景技术：

为了满足近距离生命探测、穿墙探测、包装箱检测等应用需求，近距离雷达探测产品获得推广应用。圆极化波可检测垂直极化波和水平极化波的电磁信号特征，因此，近距离探测雷达采用圆极化天线更具优势。在印制板上集成一发两收的圆极化天线，能很好的满足近距离电磁收发需求。

但在保证系统集成化、小型化的需求影响下，收发天线不仅距离近，且天线单元反射地板不对称，造成了收发天线隔离度低，天线单元方向图畸变、轴比差、增益低的问题。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种一发二收圆极化集成天线，包含圆极化贴片天线单元和印制电路板，所述圆极化贴片天线单元和所述馈电结构均集成在所述印制电路板上；所述圆极化贴片天线单元包括微带板、天线辐射器和金属柱探针，所述天线辐射器设置于所述微带板上表面；所述金属柱探针垂直穿过所述微带板和所述印制电路板，且所述金属柱探针的两端分别与所述微带板上表面的所述天线辐射器和所述印制电路板下表面的微带线相连；所述天线辐射器外侧设置有若干环形分布的电磁带隙结构单元。

较佳的，所述电磁带隙结构单元包括覆铜层和位于所述覆铜层中心的金属化垂直通孔，所述覆铜层位于所述微带板上表面，所述金属化垂直通孔位于所述微带板内部，所述金属化垂直通孔的深度和所述微带板厚度相同。

较佳的，所述圆极化贴片天线单元至少设置有一个发射天线单元和二个接收天线单元，所述发射天线单元和一所述接收天线单元属同极化设置，所述发射天线单元和与另一所述接收天线单元属正交极化设置。

较佳的，所述微带板下表面设置有下表覆铜层，所述下表覆铜层作为天线反射地，所述下表覆铜层设置有下表馈电区，所述下表馈电区对应所述馈电探针设置。

较佳的，所述印制电路板的上表覆铜层，所述上表覆铜层作为印制电路板的电路地，所述上表覆铜层设置有上表馈电区，所述上表馈电区对应所述馈电探针设置，所述上表覆铜层和所述下表覆铜层有效电连接。

较佳的，所述天线辐射器设置为正方形覆铜层，所述正方形覆铜层对角切角设置。

较佳的，所述电磁带隙结构单元的覆铜层设置为正方形或圆形。

较佳的，所述微带线还设置有圆形焊盘，所述圆形焊盘直径要大于所述金属柱探针直径，所述金属柱探针的下端焊接在所述圆形焊盘中心。

较佳的，所述一发两收圆极化集成天线还设置有定位孔，所述定位孔贯穿所述微带板和所述印制电路板，用于固定所述微带板和所述印制电路板之间的相对位置。

较佳的，所述印制电路板对应所述金属柱探针设置若干环形垂直分布的馈电金属化通孔，所述馈电金属化通孔位于所述印制电路板内部，所述馈电金属化通孔的深度与所述印制电路板的厚度相同。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明可有效提高天线单元间隔离度，改善天线单元方向图、轴比、增益性能，有利于天线和印制电路板上电路、元器件的集成；同时具有结构紧凑、集成性好的特点，可用于近距离目标特征探测雷达的射频前端，有很高的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明一发两收圆极化贴片天线的正面结构图；

图2为本发明一发两收圆极化贴片天线的背面结构图；

图3为本发明一发两收圆极化贴片天线的侧视图。

图中数字表示：

1-发射天线单元；2-接收天线单元；3-天线辐射器；4-金属柱探针；5-电磁带隙结构单元；6-微带板；7-印制电路板；8-微带线。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

图1为本发明一发两收圆极化贴片天线的正面结构图；图2为本发明一发两收圆极化贴片天线的背面结构图；图1的所述正面图为从所述一发两收圆极化集成天线上部向所述一发两收圆极化集成天线上端面观察的示意图，图2的所述背面图为从所述一发两收圆极化集成天线下部向所述一发两收圆极化集成天线下端面观察的示意图。

本发明所述一发两收圆极化集成天线包含圆极化贴片天线单元和印制电路板7，所述圆极化贴片天线单元和所述馈电结构均集成在所述印制电路板7上。所述圆极化贴片天线单元设置有一个发射天线单元1和二个接收天线单元2，所述发射天线单元1和一所述接收天线单元2属同极化设置，与另一所述接收天线单元2属正交极化设置。

较佳的，所述发射天线单元1和所述接收天线单元2可共用一块微带板6，或将所述发射天线单元1和所述接收天线单元2均单独对应一个独立微带板6设置。

所述圆极化贴片天线单元包括天线辐射器3和金属柱探针4，所述天线辐射器3设置为辐射覆铜层，形状一般为对角切角设置的正方形，且所述天线辐射器3设置于所述微带板6上表面；所述金属柱探针4垂直穿过所述微带板6和所述印制电路板7，且所述金属柱探针4的两端分别与所述微带板6上表面的所述天线辐射器和所述印制电路板7下表面的微带线8相连，实现同轴馈电向微带馈电的转换，有利于天线单元和印制电路板7上电路、元器件的集成。

如图3所示，图3为本发明一发两收圆极化贴片天线的侧视图；所述天线辐射器3外侧设置有若干环形分布的“蘑菇”状电磁带隙结构单元5。所述电磁带隙结构单元5包括覆铜层和位于所述覆铜层中心的金属化垂直通孔，所述覆铜层可设置为正方形或圆形，所述覆铜层位于所述微带板6上表面，所述金属化垂直通孔位于所述微带板6内部，所述金属化垂直通孔的深度和所述微带板6厚度相同。所述电磁带隙结构单元5可有效提高邻近天线单元的隔离度，改善天线单元方向图、轴比、增益性能。

所述微带板6下表面除对应所述馈电探针处留出圆形馈电区外，其他区域部分均覆铜，并作为天线反射地。即所述微带板6下表面设置有下表覆铜层，所述下表覆铜层作为天线反射地，所述下表覆铜层设置有下表圆形馈电区，所述下表圆形馈电区对应所述馈电探针设置。

较佳的，所述微带板6采用双面覆铜微带板6，通过对所述双面覆铜微带板6的两覆铜面进行加工，从而制作出所述圆极化贴片天线单元和所述电磁带隙结构单元5的对应结构。

所述印制电路板7可根据需要选择采用单层或多层结构，所述印制电路板7的上表面在对应所述馈电探针的位置设置上表圆形馈电区外，其他区域均覆铜，作为印制电路板7的电路地，且所述电路地和所述天线反射地有效电连接。所述印制电路板7的下表面设置有带圆形焊盘的矩形微带线8，所述圆形焊盘直径要大于所述金属柱探针4直径，所述矩形微带线8一端与所述印制电路板7上电路连接。

所述印制电路板7采用双面覆铜板制备出所需求的覆铜图案。所述微带板6和所述印制电路板7之间采用粘结膜或导电胶等方式粘结固定。

所述金属柱探针4垂直通过所述微带板6和所述印制电路板7，且所述金属柱探针4的两端在所述微带板6上表面和所述印制电路板7下表面均伸出一部分以便于焊接；所述金属柱探针4上端焊接在所述天线辐射器3上，下端焊接在所述圆形焊盘中心。

根据所述印制电路板7上电路及元器件的布阵需要，所述印制电路板7上的带圆形焊盘的矩形微带线8可朝360度方向任意延伸。

较佳的，所述一发两收圆极化集成天线还可设置定位孔，所述定位孔设置在未设置所述覆铜层的位置，用于固定所述微带板6和所述印制电路板7之间的相对位置以辅助集成天线制备及加工，从而保证所述微带板6和所述印制电路板7上覆铜层以及两板之间位置关系精度。

实施例二

在本实施例中，提供一种一发两收圆极化集成天线的具体结构布局。三个所述圆极化贴片天线单元分别独立对应一块方形微带板6。所述发射天线单元1位于长方形印制电路板7的左下角，两个所述接收天线单元2分别位于长方形印制电路板7的右上角和右下角，且左下角的所述发射天线单元1和右上角的所述接收天线单元2结构完全相同，属同极化设置；左下角的所述发射天线单元1与右下角的所述接收天线单元2以长方形印制电路板7的垂直中间线呈镜像对称关系，属正交极化设置。

所述圆极化贴片天线单元的天线辐射器3为对角切角的正方形覆铜层，位于所述微带板6上表面，金属柱探针4连接所述天线辐射器3进行垂直馈电。所述天线辐射器3外侧有两圈方环形分布的的“蘑菇”状电磁带隙结构单元5。所述“蘑菇”状电磁带隙结构单元5由正方形覆铜层和位于其中心的金属化垂直通孔构成，所述正方形覆铜层位于所述微带板6上表面，所述金属化垂直通孔位于所述微带板6内部，所述金属化垂直通孔的深度和所述微带板6厚度相同。

所述微带板6下方的所述印制电路板7为单层印制电路板7。所述印制电路板7上表面在所述金属柱探针4位置留出圆形馈电区外，其他区域均覆铜，作为印制电路板7的地。所述印制电路板7下表面引出带圆形焊盘的矩形微带线8，所述圆形焊盘直径大于所述金属柱探针4直径。

较佳的，所述印制电路板7在所述金属柱探针4四周增加若干环形垂直分布的馈电金属化通孔用以辅助所述金属柱探针4馈电。所述馈电金属化通孔位于所述印制电路板7内部，所述馈电金属化通孔的深度与所述印制电路板7的厚度一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。