一种前倾双狭缝天线及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种前倾双狭缝天线，其包括介质芯、套设于介质芯的外周的金属框架以及容置介质芯和金属框架的天线支架槽，所述介质芯包括介质层和覆盖于介质层的上表面的金属层，在金属薄层上开设有交替分布于介质芯的中轴线两侧的两排第一狭缝以及一位于介质芯的中轴线上且位于所述第一狭缝和所述介质芯的一端之间的第二狭缝。本发明专利技术还提供了其制作方法。本发明专利技术的前倾双狭缝天线在金属腔体上采用交替分布于中轴线两侧的两排狭缝以及一位于中轴线上的狭缝所形成的阵列，通过优化设计狭缝结构和分布，可调节主波束方向，调制天线发射波束增益、形状和方向，最终可以实现带有前倾功能的探测；同时，采用双排狭缝也简化了加工流程，降低制作成本。

A Forward Tilt Double Slit Antenna and Its Fabrication Method

The present invention provides a forward inclined double slit antenna, which comprises a dielectric core, a metal frame nested around the dielectric core, and an antenna bracket groove containing the dielectric core and the metal frame. The dielectric core comprises a dielectric layer and a metal layer covering the upper surface of the dielectric layer. On the metal thin layer, two rows of first slits alternately distributed on both sides of the central axis of the dielectric core and one slot located at the same time. The second slit is located on the central axis of the dielectric core and between the first slit and one end of the dielectric core. The invention also provides a method for making the same. The antenna of the present invention adopts two rows of slots alternately distributed on both sides of the central axis and an array formed by a slot located on the central axis. By optimizing the structure and distribution of the slot, the direction of the main beam can be adjusted, and the gain, shape and direction of the transmitted beam of the antenna can be modulated, so that the detection with the antenna's forward tilt function can be realized finally. The slit also simplifies the processing process and reduces the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种前倾双狭缝天线及其制作方法
本专利技术属电子
，具体涉及一种前倾双狭缝天线及其制作方法。
技术介绍
毫米波传感器可对速度和距离进行探测，成为未来发展的趋势，对天线的波束、增益和体积都提出了特殊的要求，迫切要求有带有前倾功能的体积小、增益高、波束可控的天线结构与之匹配，优化设计天线与射频和中频电路集成将有利于进一步提高探测器微系统的探测能力和降低其重量和体积，以适应实际目标近距离探测需要。毫米波与光波相比，由于其大气窗口传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小，在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。毫米波探测器可应用于引信探测。毫米波天线分为微带天线和狭缝。其中，微带天线可以实现基于PCB板的能量辐射，优点是容易设计集成，缺点是波束可控性较差，多为球形波束。狭缝天线的优点在于波束可控性好，然而对于常规的狭缝天线，其主波束垂直于天线表面，不带有前倾功能，因此会影响对动目标探测精度。此外，常规探测天线的增益较低，通常小于10dB，因此通常工作频段较低，小于24GHz，因此常规探测天线难以应用于频段较高的毫米波天线上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种前倾双狭缝天线及其制作方法,以提高对动目标的探测精度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种前倾双狭缝天线，其包括介质芯、套设于介质芯的外周的金属框架以及容置所述介质芯和金属框架的天线支架槽，所述介质芯包括介质层和覆盖于介质层的上表面的金属层，在金属层上开设有交替分布于介质芯的中轴线两侧的两排第一狭缝以及一位于介质芯的中轴线上且位于所述第一狭缝和所述介质芯的一端之间的第二狭缝。所述介质芯的一端设有位于介质层的下表面上的馈电点，另一端设有一矩形缺口，所述矩形缺口中填充有吸波材料；且所述第二狭缝位于所述第一狭缝和所述介质芯的具有矩形缺口的一端之间。所述馈电点包括贴设在介质层的下表面上的玻璃绝缘子和插入介质层的馈电针，所述玻璃绝缘子与馈电针焊接。所述介质层的长度L为71-90mm，宽度W为6-8mm，高度H为4-6mm。相邻两个所述第一狭缝的中心之间在介质芯的中轴线方向上的间距为5-7mm，且所述第一狭缝的中心与介质芯的中轴线的距离为0-0.6mm。所述第一狭缝和第二狭缝的形状均为圆角矩形。所述第一狭缝和第二狭缝均由长度为l，宽度为2×r的矩形以及位于该矩形两侧的半径为r的半圆形构成，矩形的长度l的范围在2-5mm之间，半圆形的半径r的范围在0.33-0.5mm之间。所述金属框架包括具有矩形开口的定位壁以及自定位壁的周缘向下延伸的四个侧壁，所述金属框架通过银浆固定在天线支架槽中，并通过其定位壁将介质芯的周缘压紧固定在天线支架槽内。所述介质层的介质的介电常数为2.52-2.7，所述金属层的材质为铜，金属框架的材质为铜、不锈钢或铝合金，且金属层和金属框架上均镀有一层银，所述天线支架槽的材质为黄铜，其厚度为1.5±0.1mm。另一方面，本专利技术还提供一种前倾双狭缝天线的制造方法，其特征在于，包括:S1：加工出大体为长方体结构且一端具有矩形缺口的介质层，并在其上电镀金属层，得到介质芯；S2：在介质层的远离矩形缺口的一端的下表面上激光打孔，形成馈电孔；S3：在金属层上激光打孔，形成交替分布于介质芯的中轴线两侧的两排第一狭缝以及一位于介质芯的中轴线上且位于所述第一狭缝和所述矩形缺口之间的第二狭缝；S4：提供一包括具有矩形开口的定位壁以及自定位壁的周缘向下延伸的四个侧壁的金属框架，将介质芯安装在四个侧壁所构成的内腔中，在介质芯的矩形缺口中填充吸波材料，在所述步骤S2中的馈电孔处安装馈电点；S5：在将所述介质芯与金属框架共同安装在一天线支架槽中，采用银浆加热固化来将金属框架固定在天线支架槽中，并采用金属框架的定位壁将介质芯的周缘压紧固定在天线支架槽内，形成完整天线。所述金属层的材质为铜，所述介质层的介质的介电常数为2.52-2.7，且所述步骤S3还包括：激光打孔完成后，在金属层的表面电镀银。所述步骤S1还包括设计所述前倾双狭缝天线的尺寸，包括：S11：确定介质层的尺寸，并确定金属层上的第一狭缝和第二狭缝的长度和宽度；S12：调节介质芯的馈电点的位置来获得最大的能量辐射；S13：通过改变相邻两个第一狭缝的中心之间在介质芯的中轴线方向上的间距来调节俯仰角大小；S14：通过改变第一狭缝的中心与介质芯的中轴线的距离来调节水平角大小；S15：通过调节所有第一狭缝和第二狭缝距离介质芯的一端的距离的平均值来调节前倾角度；S16：形成设计图，基于HFSS仿真获得天线的方向图；S17：绘制天线三维结构图。本专利技术的前倾双狭缝天线在金属腔体上采用交替分布于中轴线两侧的两排狭缝以及一位于中轴线上的狭缝所形成的阵列，通过优化设计狭缝结构和分布，可调节主波束方向，调制天线发射波束增益、形状和方向，最终可以实现带有前倾功能的探测，提高对动目标的探测精度；同时，采用双排狭缝也简化了加工流程，降低制作成本。本专利技术的前倾双狭缝天线还在腔体尾端添加吸波材料，防止波的反射损耗，实现能量在垂直狭缝天线面方向上高效辐射。此外，本专利技术采用在空腔中填充介质(介电常数2.52-2.7)，实现天线的小型化；且采用介质芯表面镀金属，与金属框架组装，再反扣在天线支架槽中，用银浆加热固化后固定，可以使得组装工艺灵活，易于各部分故障检查。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的前倾双狭缝天线的结构示意图；图2为根据本专利技术的一个实施例的前倾双狭缝天线的金属框架与介质芯组装的俯视示意图；图3为如图2所示的金属框架与介质芯组装的仰视示意图；图4为根据本专利技术的一个实施例的前倾双狭缝天线的介质芯的前视图；图5为根据本专利技术的一个实施例的前倾双狭缝天线的介质芯的俯视图；图6为如图5所示的介质芯的狭缝的放大示意图；图7为如图5所示的介质芯的底视图；图8为沿图5中的A-A线的截面图；图9为双狭缝天线测试结果。具体实施方式如图1所示为根据本专利技术的一个实施例的前倾双狭缝天线，其包括介质芯1、套设于介质芯1的外周的金属框架2以及容置介质芯1和金属框架2的天线支架槽3。金属框架2通过采用银浆加热固化后固定在天线支架槽3中，并将介质芯1的周缘压紧固定在天线支架槽3内，由此，介质芯的四周被金属包围，保证波的谐振与高效传播，向垂直于狭缝表面方向辐射，从而形成完整的收发天线。在本实施例中，所述前倾双狭缝天线包括两个呈“U”字型且通过金属杆相连的天线支架槽3，可以安装2两支天线，分别负责接收和发射射频信号。天线支架槽3的长度78-103mm，宽度10-13mm，厚度1.5±0.1mm，其材质为黄铜，其厚度为1.5±0.1mm。如图2-图3所示为金属框架2与介质芯1组装示意图。金属框架2包括具有矩形开口211的定位壁21以及自定位壁21的周缘向下延伸的四个侧壁22。所述四个侧壁22所构成的内腔与介质芯1在尺寸上一致，从而使得介质芯1能够安装在四个侧壁22所构成的内腔中。定位壁21紧贴在介质芯1的金属层12，且定位壁21的矩形开口211的尺寸略小于介质芯1，使得金属框架2通过该定位壁21将介质芯1的周缘(包括吸波材料15)向下压紧固定在天线支架槽3内(如图1所示)的同时，仍保持金属层12设有狭缝121的部分通过矩形开口211外露。其中，金属框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前倾双狭缝天线，其特征在于，其包括介质芯(1)、套设于介质芯(1)的外周的金属框架(2)以及容置所述介质芯(1)和金属框架(2)的天线支架槽(3)，所述介质芯(1)包括介质层(11)和覆盖于介质层(11)的上表面的金属层(12)，在金属层(12)上开设有交替分布于介质芯(1)的中轴线(C)两侧的两排第一狭缝(121)以及一位于介质芯(1)的中轴线(C)上且位于所述第一狭缝(121)和所述介质芯(1)的一端之间的第二狭缝(122)。

【技术特征摘要】
1.一种前倾双狭缝天线，其特征在于，其包括介质芯(1)、套设于介质芯(1)的外周的金属框架(2)以及容置所述介质芯(1)和金属框架(2)的天线支架槽(3)，所述介质芯(1)包括介质层(11)和覆盖于介质层(11)的上表面的金属层(12)，在金属层(12)上开设有交替分布于介质芯(1)的中轴线(C)两侧的两排第一狭缝(121)以及一位于介质芯(1)的中轴线(C)上且位于所述第一狭缝(121)和所述介质芯(1)的一端之间的第二狭缝(122)。2.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，所述介质芯(1)的一端设有位于介质层(11)的下表面上的馈电点(13)，另一端设有一矩形缺口(14)，所述矩形缺口(14)中填充有吸波材料(15)；且所述第二狭缝(122)位于所述第一狭缝(121)和所述介质芯(1)的具有矩形缺口(14)的一端之间。3.根据权利要求2所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，所述馈电点(13)包括贴设在介质层(11)的下表面上的玻璃绝缘子(131)和插入介质层(11)的馈电针(132)，所述玻璃绝缘子(131)与馈电针(132)焊接。4.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，所述介质层(11)的长度L为71-90mm，宽度W为6-8mm，高度H为4-6mm。5.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，相邻两个所述第一狭缝(121)的中心(O)之间在介质芯(1)的中轴线(C)方向上的间距为5-7mm，且所述第一狭缝(121)的中心(O)与介质芯(1)的中轴线(C)的距离为0-0.6mm。6.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，所述第一狭缝(121)和第二狭缝(122)均由长度为l，宽度为2×r的矩形以及位于该矩形两侧的半径为r的半圆形构成，矩形的长度l的范围在2-5mm之间，半圆形的半径r的范围在0.33-0.5mm之间。7.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征在于，所述金属框架(2)包括具有矩形开口(211)的定位壁(21)以及自定位壁(21)的周缘向下延伸的四个侧壁(22)，所述金属框架(2)通过银浆固定在天线支架槽(3)中，并通过其定位壁(21)将介质芯(1)的周缘压紧固定在天线支架槽(3)内。8.根据权利要求1所述的前倾双狭缝天线，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，黄冰，孙芸，佟瑞，钱蓉，孙晓玮，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31