一种模块化柔性智能天线制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化柔性智能天线，主要解决现有天线在载荷下的适应能力和共形能力不足和缺少形变感知能力的问题。其包括透波防护层(1)和射频功能层(2)，这两层之间设有应变感知层(3)，该应变感知层通过将光纤光栅应变传感器网络布置于两层柔性聚酰亚胺薄膜之间，利用复合工艺而形成，其用于感知天线的变形。该透波防护层采用柔性透波材料制成，以对应变感知层和射频功能层进行保护。该射频功能层包括五层基板(21)、辐射贴片(22)和TR芯片(24)，其中五层基板的每一层根据其功能设置有不同的结构特征，且依次紧密贴合。本发明专利技术缩小了天线的体积，而且提高了在载荷下的适应性和共形能力，可用于艇载、机载可移动载体。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化柔性智能天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种智能天线，可用于艇载、机载可移动载体。
技术介绍
近年来，随着无线通讯技术的迅猛发展，安装在移动载体上的天线系统也不断地向着高集成，柔性化和可共形的趋势发展。集成化的天线系统设计可以节省安装空间，柔性化和可共形功能的实现，使得天线能够更好的实现与载体平台的融化，满足移动载体平台的空气动力学设计要求，而且相比于刚性的天线阵面具备在复杂工作工作环境，如振动，冲击，热变形下更好的适应性。郑炯美，郑暻玉，郑国熙在“CN110911852A,2020-03-24”专利申请中公开了一种天线模块，该模块集成天线单元，馈线和芯片，其包括天线基板和半导体封装件，其中天线基板包括玻璃基板、天线图案和布线结构，天线图案和布线结构设置在所述玻璃基板表面；其中半导体封装件包括半导体芯片、包封剂、连接构件和导通孔，所述包封剂包封所述半导体芯片。王剑峰明雪飞高娜燕曹玉媛在“CN109037170A,2018-12-18”专利申请中公开了一种射频微系统集成封装天线，其射频微系统包括硅基扇出型封装结构和与其互连的TGV转接板，有效实现了射频微系统和天线的一体化和小型化。TGV转接板的顶面和底面均做有再布线层，底面的再布线层上设有焊球，顶面的再布线层用于天线集成，实现电磁波的辐射与接收。上述这两种天线的均实现了将天线阵面和有源器件集成的结构设计，但是其刚性在具有载体持续变形的复杂服役环境中适应性不强，且难以与载体进行共形设计。张伊丹，邹强在“CN109273840A,2019-01-25”专利申请中公开了一种柔性天线，其包括用聚二甲基硅氧烷PDMS制成的柔性基体，微带天线主体设置在柔性基体上，微带天线主体的一端为横向分布的接地板，与柔性基体贴合连接；微带天线主体的另一端为纵向分布的天线辐射贴片，与柔性基体贴合连接。但是，该天线仅实现了阵面的柔性设计，并没有将其他天线系统组件进行集成，难以满足机载、艇载移动载体上雷达系统一体化和小型化的设计需求。综上，现有天线，在集成化的设计方面难以满足共形需求和载荷下的适应性，而柔性天线缺乏服役状态感知能力，难以实现对天线电性能进行自适应补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有天线的不足，提供一种模块化柔性智能天线，以提高天线的共形能力和动载荷下的适应性，实现天线的集成化和智能化，满足机载、艇载移动载体上雷达系统一体化和小型化的设计需求。为实现上述目的，本专利技术的模块化柔性智能天线，自上而下包括透波防护层和射频功能层，其特征在于：透波防护层与射频功能层之间设置有应变感知层，该应变感知层的上下表面分别与透波防护层和射频功能层紧密贴合；所述应变感知层，其包括柔性聚酰亚胺薄膜和光纤光栅应变传感器网络，该光纤光栅应变传感器网络布置于两层柔性聚酰亚胺薄膜之间，通过复合工艺成型为一体结构。作为优选，所述的透波防护层采用柔性透波材料制成，以对应变感知层和射频功能层起到保护作用。作为优选，所述光纤光栅应变传感器网络的接头穿过射频功能层与外部的光纤解调仪连接。作为优选，所述的射频功能层，其包括五层基板，辐射贴片，TR芯片，SMA接头，微矩形接头；该辐射贴片采用四元矩形栅格结构，排布在基板的第一层上；该基板的第三层设有四条射频线，第四层设置有五条射频线和多条低频线，其中这五条射频线和多条低频线的一端均与TR芯片连接，这五条射频线中的一条另一端与SMA接头连接，另外四条的另一端通过金属化过孔与基板第三层设置的四条射频线连接，多条低频线的另一端与微矩形接头连接。作为优选，所述的五层基板均采用多层液晶聚合物LCP制成，且依次紧密贴合。作为优选，所述基板的第二层上下表面涂有导电涂层，该上下表面的导电涂层上分别设置有四条相对的缝隙，每个缝隙的周围均设置有矩形环绕的金属短路柱，这些金属短路柱与上下表面的导电涂层连接，组成基片集成波导背腔。作为优选，所述的TR芯片为采用裸片式封装的四通道有源射频芯片，其与五条射频线和多条低频线的连接，采用BGA焊球倒转焊接方式，且在BGA焊球间隙处填充有封胶。作为优选，所述基板的第五层设置有放置TR芯片的空腔。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术由于在透波防护层与射频功能层之间设置有应变感知层，使天线具有形变感知的能力，进而可根据感知的形变对天线因变形导致的电性能恶化进行自适应补偿；2、该天线由于对射频功能层主体采用柔性基板，透薄防护层和应变感知层也由柔性材料组成，使天线整体具有了柔性的特点，对比现有高集成天线，具有更好的共形能力和载荷下的适应能力；3、本专利技术由于在射频功能层集成了TR裸芯片、辐射贴片和基片集成波导背腔，对比现有柔性天线，使天线具有更高的集成度。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图；图2为本专利技术中的应变感知层结构爆炸图；图3为本专利技术中的射频功能层结构爆炸图；图4为本专利技术的阵面共形扩展示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的模块化柔性智能天线作进一步详细说明。参照图1，本专利技术示例的模块化柔性智能天线自上而下包括透波防护层1、射频功能层2和应变感知层3，该应变感知层3位于透波防护层1与射频功能层2之间，其上下表面分别与透波防护层1和射频功能层2紧密贴合。其中，透波防护层1采用柔性透波材料制成，以对应变感知层3和射频功能层2起到保护作用，射频功能层2设置有通孔。参照图2，所述应变感知层3，其包括柔性聚酰亚胺薄膜31和光纤光栅应变传感器网络32，该光纤光栅应变传感器网络布置于两层柔性聚酰亚胺薄膜之间，通过复合工艺成型为一体结构。光纤光栅应变传感器网络32的接头33穿过所述射频功能层2设置的通孔与外部的光纤解调仪连接。当天线发生变形，外部的光纤解调仪检测到光纤光栅应变传感器网络中反射波长的偏移，基于该反射波长的偏移量利用天线变形的重构算法，例如，模态法、曲率法、逆有限元法，就可计算出天线的变形。参照图3，所述的射频功能层2，其包括五层基板21，辐射贴片22，TR芯片24，SMA接头25，微矩形接头26，该辐射贴片22采用但不限于四元矩形栅格结构，即辐射贴片通过2*2的矩形排列方式组成阵。为了方便示例，采用了爆炸图进行表示，实际中，五层基板21依次紧密贴合，每一层具有不同的功能和结构特征，其中：基板21的第一层上，以矩形栅格形式排布有四个辐射贴片，其排布的数量与TR芯片24的通道数一致。基板21的第二层上、下表面涂有导电涂层，该上、下表面的导电涂层上分别设置有四条相对的缝隙211，这些缝隙用于对四元辐射贴片馈电，每个缝隙的周围均设置有矩形环绕的金属短路柱212，这些金属短路柱与上、下表面的导电涂层连接，组成基片集成波导背腔23，以提高辐射贴片的阻抗带宽。辐射贴片的馈电方式有孔缝耦合馈电、同轴馈电，本实例中采用但不限于孔缝耦合馈电方式。基板21的第三层设有四条射频线27，这四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化柔性智能天线，自上而下包括透波防护层(1)和射频功能层(2)，其特征在于：透波防护层(1)与射频功能层(2)之间设置有应变感知层(3)，该应变感知层(3)的上下表面分别与透波防护层(1)和射频功能层(2)紧密贴合；/n所述应变感知层(3)，其包括柔性聚酰亚胺薄膜(31)和光纤光栅应变传感器网络(32)，该光纤光栅应变传感器网络布置于两层柔性聚酰亚胺薄膜之间，通过复合工艺成型为一体结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化柔性智能天线，自上而下包括透波防护层(1)和射频功能层(2)，其特征在于：透波防护层(1)与射频功能层(2)之间设置有应变感知层(3)，该应变感知层(3)的上下表面分别与透波防护层(1)和射频功能层(2)紧密贴合；
所述应变感知层(3)，其包括柔性聚酰亚胺薄膜(31)和光纤光栅应变传感器网络(32)，该光纤光栅应变传感器网络布置于两层柔性聚酰亚胺薄膜之间，通过复合工艺成型为一体结构。


2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述的透波防护层(1)采用柔性透波材料制成，以对应变感知层(3)和射频功能层(2)起到保护作用。


3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：光纤光栅应变传感器网络(32)的接头穿过射频功能层(2)与外部的光纤解调仪连接。


4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述的射频功能层(2)，其包括五层基板(21)，辐射贴片(22)，TR芯片(24)，SMA接头(25)，微矩形接头(26)；
所述辐射贴片(22)采用四元矩形栅格结构，排布在基板的第一层上；
所述基板的第三层设有四条射频线(27)，第四层设置有五条射频线(27)和多条低频线(28)，该五条射频线和多条低频线的一端均与TR芯片(24)连接，该五条射频线中的一条另一端与SMA接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金柱，唐博，康乐，王梅，马镛基，黄进，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61