一种毫米波雷达天线的制作方法

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种毫米波雷达天线，特别是涉及一种新型毫米波雷达天线结构。

背景技术：

毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeterwave)的雷达。通常毫米波是指频率范围30～300ghz(对应波长为1～10mm)的电磁波。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。

汽车中使用的毫米波雷达是指利用波长为毫米级(目前主要使用24ghz、77ghz或79ghz频段)的雷达，其可以快速准确获取汽车和无人机周围目标信息，如相对距离、相对速度、角度、是否有物体、运动方向等，并根据探测的信息信息对目标进行追踪、识别分类，并作出相应警示或决策。毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高，具有全天候(大雨天除外)、全天时的特点。

毫米波雷达主要包括毫米波天线、毫米波收发前端、基带处理模块和报警模块。其中，毫米波收发前端采用单片毫米波集成电路(mmic)技术，可以大大减小收发组件的体积，并适合于大批量生产，其具备电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大等特点。

当前，人们利用大规模多输入多输出(mimo)天线阵列实现波束成形、扫描、追踪、锁定来有效对抗毫米波移动信道的路径损耗。并且，未来汽车雷达应用将朝着成像发展，多前端芯片的级联是主流，同时汽车毫米波雷达尺寸也会受限，因此阵列天线的尺寸和形式无疑是一个需要突破的方向。

目前已有的典型的毫米波雷达产品中，毫米波收发前端芯片和阵列天线的集成方式为：首先利用倒扣技术将有关的裸芯片(die)封装在一个基(substrate)上，同时通过基片上的走线，将芯片的管脚调整为间距较大的焊球阵列(bga)。最终将这种封装好的bga阵列芯片倒扣在印刷电路板(pcb)上，然后通过印刷电路板上的金属走线与阵列天线相连接。

当前，毫米波雷达应用朝着图像化方向发展，多芯片级联方案成为主流，但是，传统的集成方式由于毫米波雷达芯片和阵列天线位于同一层，同时又对雷达产品面积尺寸有约束的情况下，这种方式的阵列天线尺寸会受到限制，不利于提升阵列天线的指标，也不利于提升毫米波雷达的性能。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型毫米波雷达天线结构。

本发明所采用的技术方案是：一种毫米波雷达天线，其特征在于：所述毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层、天线罩型结构件组成；

所述天线层设置在所述天线罩型结构件上，通过所述天线罩型结构件与印刷电路板固定连接；所述天线层上印刷有阵列天线。

本发明的有益效果是：阵列天线既利用了芯片所占的面积从而获得更大的设计空间，又利于实施不同毫米波阵列天线图案形式，还利于提高阵列天线间的隔离度，减小阵列天线间的互耦效应。

附图说明

图1为本发明现有技术中毫米波芯片和阵列天线的实施图；

图2为本发明实施例中毫米波雷达芯片的示意图1；

图3为本发明实施例中毫米波雷达芯片的示意图2；

图4为本发明实施例的阵列天线示意图；本阵列天线采用3路发射，8路接收，其中标注401,402,403分别为三路发射，404,405,406,407,408,409,410,411为8路接收；发射采用时分复用方式，形成虚拟mimo阵；

图5为本发明实施例的阵列天线示意图；本阵列天线由水平和垂直的天线子阵列1,2,3,4组，其中501,503采用同样的天线子阵列，502,504采用同样的子阵列，从水平和垂直两个维度对探测区域进行划分。本例采用的子阵列形式为8列，根据探测目标进行调整。

图6为本发明实施例的天线罩型结构件示意图(带侧板)；

图7为本发明实施例的天线罩型结构件示意图(带立柱)。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图2，本发明提供的一种毫米波雷达天线，毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层4、天线罩型结构件5组成；天线层4与印刷电路板2平行设置，设置在天线罩型结构件5顶面上，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接；天线层4上印刷有阵列天线7；

毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与天线层4馈接；天线层4通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接。

本实施例中，印刷电路板2、毫米波雷达裸芯片1、天线馈接通道3、天线层4从下向上顺利设置，天线层4为罩型结构，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接，毫米波雷达裸芯片1、天线馈接通道3均设置在罩型结构内腔中。

请见图3，本发明提供的一种毫米波雷达天线，毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层4、天线罩型结构件5组成；天线层4与印刷电路板2平行设置，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接；天线层4上印刷有阵列天线7。

毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与天线层4馈接；天线层4通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接。

本实施例中，毫米波雷达裸芯片1设置在印刷电路板2上；天线层4为罩型结构，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2下底面固定连接，天线馈接通道3设置在罩型结构内腔中。

毫米波雷达产品一般包括天线、射频收发前端、基带处理模块和报警模块。其中，射频收发前端采用单片微波集成电路(mmic)技术，可以大大减小收发组件体积，适合于大批量生产，具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大等特点。单片微波集成电路包括多种功能电路，如低噪声放大器(lna)、功率放大器、混频器、上变频器或完整的收发系统。

本实施例的毫米波雷达裸芯片1的个数可以是一个或者多个。毫米波雷达裸芯片1的个数为一个时，可以是包含射频收发前端芯片和基带处理芯片的集成芯片，也可以是单独的射频收发前端芯片。

本实施例的毫米波雷达裸芯片1的天线端口包含发射端口、接收端口,非天线端口包含配置接口、电源和参考时钟端口、测试端口，将毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与阵列层4馈接。

本实施例的印刷电路板2上还可以互连有封装基片，封装基片为一个或多个。封装基片可以是基带处理模块封装芯片，或者是其他功能芯片，例如报警模块封装芯片。

本实施例的阵列天线7可以选择本领域常见的天线，如喇叭天线、反射阵天线、微带天线阵、透镜天线、3维天线等。天线可以集成在印刷电路板上，也可以独立设置。天线为一组或多组。天线的收发和接收分别设置。其中优选微带贴片天线，进一步优选集成在印刷电路板上。

请见图4，本阵列天线采用3路发射，8路接收，其中标注401,402,403分别为三路发射，404,405,406,407,408,409,410,411为8路接收；发射采用时分复用方式，形成虚拟mimo阵；

请见图5，本阵列天线由水平和垂直的天线子阵列1,2,3,4组，其中501,503采用同样的天线子阵列，502,504采用同样的子阵列，从水平和垂直两个维度对探测区域进行划分。本例采用的子阵列形式为8列，根据探测目标进行调整。

请见图6，本实施例的天线罩型结构件5由一个顶面和四个侧面组成，侧面均与印刷电路板2垂直固定连接、或成一定角度固定连接。

其中，垂直固定连接，此方式优点便于加工，形成较好电磁屏蔽效果，同时也利于散热。

其中，一定角度固定连接，此方式能提供更大的屏蔽空间，同时具有更大的表面积更利于散热。

请见图7，本实施例的天线罩型结构件5由一个顶面和若干天线固定柱组成；天线固定柱均与印刷电路板2固定连接、或成一定角度固定连接。

其中，垂直固定连接，此方式优点便于加工，顶面天线设计面积扩展性很大，天线设计形式更加灵活多样。

本发明提供了一种新型雷达天线结构形式，其结构外观为罩形设计，分为顶部和侧边，其侧边为金属材料与印刷电路板垂直焊接实现接地，顶部与印刷电路板平行，顶部天线具有馈接接口，用来实现将天线信号和天线馈接通道的馈通。这种天线结构设计空间上具有很大的扩展性，可以开展阵列天线，3d天线，透镜多等多种形式的天线设计，同时具有屏蔽腔的作用。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。