毫米波相控阵天线阵列集成转换接头的制作方法

1.本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种毫米波相控阵天线阵列集成转换接头。


背景技术：

2.毫米波相控阵天线逐渐应用于移动通信系统中，因其工作频率高、阵列规模大，导致毫米波相控阵天线的体积较小、制造成本较高。基于微带线技术的相控阵天线因其结构扁平，体积小，易加工，成本低，广泛应用于波束赋形通信系统中。
3.对于微带线天线阵列与多通道射频收发组件之间的互联，传统的方法是采用多级射频连接器串联的方式，即天线阵列和收发组件分别安装smp连接器，通过k-k连接器互联。该方法需要三组接头，对于大规模相控阵来说，射频接头数量过多，导致了射频信号传输损耗变大，系统成本增加；并且由于smp连接器以及k-k头的组装对结构都有厚度要求，导致天线与收发组件之间间隙过大，不利于小型化；此外，smp的安装需要烧结工艺，大规模天线阵列和收发组件需要组装smp连接器数量较大，往往很难保证工艺的一致性，直接影响了整个系统的性能。
4.天线阵列与收发组件之间的互联也有采用耦合馈电的方式直接集成，但该方法在毫米波频段时互耦较严重，实现难度较大，且该耦合方式无法实现对收发组件中独立通道相关功能的单独测试。因此如何解决好微带线相控阵天线阵列与多通道收发组件之间的低损耗、结构紧凑、一致性好的射频互联是亟需解决的问题。
5.专利文献cn206516752u公开了一种基于瓦片式结构，毫米波64阵元瓦片式相控阵天线，包括2*2的tr组件阵列，每个tr组件子阵通道数为4*4，共64子阵通道；每个tr组件包括收发通道模块、电源模块、控制模块和结构腔体，电源模块与外部接口相连，电源模块与控制模块通过插针垂直互联，控制模块与收发通道模块通过金丝键合相连，3个模块依次平行放置，但该设计仍不能解决结构紧凑、一致性好射频互联的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种毫米波相控阵天线阵列集成转换接头。
7.根据本发明提供的一种毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，包括金属地、布置在所述金属地正面的端子以及布置在所述金属地背面的金属针；
8.所述端子与所述金属针一一对应连接形成内导体，所述金属地为外导体且俯视所述金属地正面的端子或背面的金属针呈阵列布置；
9.所述内导体和所述外导体之间填充有阻抗介质。
10.优选地，所述阻抗介质采用铁氟龙材质。
11.优选地，所述端子采用弹性结构。
12.优选地，所述金属地正面的端子或背面的金属针呈4﹡4的阵列布置。
13.优选地，相邻的两个端子或相邻的两个金属针之间的间距为工作频率的半波长。
14.优选地，所述端子、金属地、金属针的表面均进行镀金处理。
15.优选地，所述金属地上具有一个或多个安装孔以及一个或多个定位孔。
16.优选地，所述端子的直径为0.4
㎜
，可伸缩的弹性范围为0～0.4
㎜
；
17.所述金属针的直径为0.4
㎜
，长度为1
㎜
。
18.优选地，在使用时，所述端子采用免焊接压接的方式连接收发组件的印制板射频接口。
19.优选地，所述金属针采用焊接或导电胶粘接的方式连接微带天线。
20.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
21.1、本发明采用毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，直接集成4*4路射频信号转接互联，大大减少了普通射频接头的使用数量，降低了相控阵天线阵列的制造成本。
22.2、本发明直接实现射频收发组件信号到天线的连接，中间无需任何转换接头，减小了转换接头带来的插入损耗，提高了射频通路的性能。
23.3、本发明采用毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，集成接头上多路连接头之间的性能一致性由紧配固定方式保证，相较于传统采用多个独立smp接头焊接或粘接方式其一致性大大提高，整个集成接头只需要简单的螺钉紧固安装，大大简化了安装工艺。
24.4、本发明采用毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，相控阵通信系统能够分别对每路收发通道进行独立测试与性能评估，相较于微带天线与收发组件集成一体的方式具有更多的灵活性。
25.5、本发明采用毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，与收发组件的盒体结构一体化设计，减小了整个相控阵天线系统的重量和体积。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为本发明的正面结构示意图；
28.图2为本发明的侧视结构示意图；
29.图3为本发明的反面结构示意图；
30.图4为本发明实例安装结构爆炸示意图；
31.图5为本发明实施例2中的驻波仿真图；
32.图6为本发明实施例2中的插入损耗仿真图。
33.图中示出：
34.端子1
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定位孔5
35.金属地2
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微带阵列天线6
36.金属针3
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集成转换接头7
37.安装孔4
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收发组件印制板8
具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
39.实施例1：
40.本发明提供了一种毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，包括金属地2、布置在金属地2正面的端子1以及布置在金属地2背面的金属针3，端子1与金属针3一一对应连接形成内导体，端子1采用弹性结构，例如采用弹性可伸缩毛纽扣。金属地2为外导体且俯视金属地2正面的端子1或背面的金属针3呈阵列布置，金属地2正面的端子1或背面的金属针3优选呈4﹡4的阵列布置。内导体和外导体之间填充有阻抗介质，并作50欧姆匹配，阻抗介质优选采用铁氟龙材质。
41.相邻的两个端子1或相邻的两个金属针3之间的间距为工作频率的半波长。
42.在实际应用中，金属地2上具有一个或多个安装孔4以及一个或多个定位孔5，便于安装和固定。
43.本发明在使用时正面连接的为收发组件的印制板射频接口，采用免焊接的压接方式，反面连接的是微带天线，微带天线采用焊接或导电胶粘接的方式固定在连接器反面的金属地2上，天线馈电通过焊接或导电胶粘接的方式与该连接器反面的金属探针相连接。
44.实施例2：
45.本实施例为实施例1的优选例。
46.本实施例中，如图1、图2、图3所示，集成转换接头7包括16个正面弹性端子1、金属地2、16个反面金属针3，其中，正面端子1和反面金属针3是互联的，毫米波信号在端子1到金属针3之间传输。
47.端子1与金属针3按4*4的阵列排布，排布间距为二分之一工作波长，具体尺寸由工作中心频率决定。端子1的直径为0.4mm，可伸缩的弹性范围为0～0.4mm，金属针3的直径也为0.4mm，长度为1mm。
48.端子1与金属针3为转接器的内导体，金属地2为转接器的外导体，内导体与外导体间填充铁氟龙介质，并作50欧姆阻抗匹配。
49.端子1与收发组件印制板之间采用免焊接的压接方式互联，金属针3与微带天线之间采用焊接方式互联。
50.端子1、金属地2、反面金属针3表面均进行镀金处理。
51.金属地2上有两个定位孔5，有五个安装孔4，如图3所示。
52.本发明中的毫米波相控阵天线阵列集成转换接头，适用于毫米波相控阵天线阵列系统，尤其适用于微带线形式的天线阵列。图4所示为使用该毫米波相控阵天线阵列集成转换接头的实例结构爆炸图，该实例中仅采用4个该集成转换接头7就可实现64单元微带阵列天线6与收发组件印制板8的直接互联，结构紧凑、安装简单、性能优越，可广泛适用于大规模平面结构的毫米波相控阵天线阵列系统中。
53.图5是本发明中单路射频转接头的驻波仿真图，其横坐标为频率，单位ghz，纵坐标为输入回波损耗vswr，其结果为在25ghz至30ghz频率范围内vswr≤1.03。
54.图6给出了本发明中单路射频转接头插入损耗仿真图，其结果为在25ghz至30ghz频率范围内s21≤-0.1db。其余15路接头与该单个接头仿真结果完全一致。
55.本发明采用4*4阵列式的集成射频转换接头，该接头的一端采用免焊接的弹性毛纽扣与收发组件相压接，接头另一端为探针，采用焊接方式，为微带线天线阵列馈电，接头中间部分为金属，该部分既作为收发组件的屏蔽盒体，也作为微带阵列天线的反射地。接头的内导体与外导体之间采用介质填充，并作50欧姆匹配。本发明能实现16单元的微带天线阵列与16通道的收发组件之间的互联，其损耗低，结构紧凑，一致性好，体积小，易于集成与安装。
56.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
57.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。