一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，属于雷达板天线设计技术领域。


背景技术：

2.在毫米波汽车雷达的天线设计中，天线阵面和射频芯片通常共同放置于同一面，通过共面波导、微带线或者其他类型馈线连接，在实际使用过程中，天线收发的电磁波容易对射频芯片产生干扰，同时弯曲的馈线也会产生辐射影响天线使用。
3.将射频芯片和天线阵面分别放置于上下两面，采用背部馈电的方式可以很好地解决天线于与芯片的干扰。目前常用金属化通孔的方式实现背部馈电结构，这种结构大多应用于毫米波频段以下，而汽车雷达的工作频率主要有24ghz和77ghz属于毫米波频段；在毫米波频段下，金属化通孔的背馈结构存在插入损耗高、带宽窄、阻抗连续性差和孔环产生寄生电感电容等缺点，影响雷达天线的性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，用于降低芯片和毫米波天线在连接时相互干扰的问题，传输模式稳定、阻抗连续性好，可有效提升工作带宽。
5.为实现上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
6.本实用新型提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，包括多层pcb板、分布于多层pcb板两侧的毫米波天线馈线和射频芯片馈线，所述多层pcb板的上下两侧均设有金属化盘面，多层pcb板上开设有贯穿两个金属化盘面的腰形孔，所述腰形孔通过电镀形成金属化腰形孔，所述毫米波天线馈线和射频芯片馈线均不与金属化盘面相接触，所述金属化腰形孔的一侧壁上开设有两个隔离孔，两个所述隔离孔用于形成金属化垂直导波条带，所述金属化垂直波导带用于将毫米波天线馈线和射频芯片馈线电性连接，上下两个所述金属化盘面之间还设有若干个金属化连通孔。
7.具体的，所述多层pcb板由铜箔和介质板压制而成，表层介质板材质为rogers ro4835，厚度为0.127mm，中间层介质板材质为fr4，厚度为1.016mm。
8.具体的，所述多层pcb板由铜箔和介质板压制而成，表层介质板材质为rogers ro3003，厚度为0.254mm，中间层介质板材质为fr4，厚度为1.016mm。
9.具体的，所述毫米波天线馈线和射频芯片馈线的材质为铜箔，厚度为30um。
10.具体的，所述金属化腰形孔上电镀有厚度为30um的铜层，腰形孔长2mm宽0.8mm，所述隔离孔直径为0.3mm，金属化盘面长2.8mm宽1.6mm。
11.具体的，所述金属化腰形孔上电镀有厚度为30um的铜层，腰形孔长1.5mm宽0.55mm，所述隔离孔直径为0.3mm，金属化盘面长2.3mm宽1.35mm。
12.具体的，所述金属化连通孔的直径为0.3mm，电镀铜层。
13.具体的，所述金属化垂直导波条带为30um厚电镀铜，宽0.64mm，高1.524mm。
14.具体的，所述金属化垂直导波条带为30um厚电镀铜，宽0.3mm高1.27mm。
15.具体的，所述毫米波天线馈线和射频芯片馈线与两个金属化盘面分别形成有两个隔离带，所述隔离带的宽度为对应毫米波天线馈线或射频芯片馈线宽度的一半。
16.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
17.1、本实用新型的目的在于提供一种可用于毫米波汽车雷达的背部馈电结构，此结构通过在pcb上利于常见的钻孔、电镀工艺，构造出一段垂直导波结构代替传统金属化通孔的圆柱形导波结构，这种垂直导电结构近似于微波传输线中的带状线，传输模式稳定，阻抗连续性好，插入损耗低，与传统金属化通孔相比可以降低插入损耗约0.35db，同时工作带宽增加一倍；
18.2、本实用新型分别提供了雷达工作频率在24ghz、77ghz以下的结构指导尺寸和材料选择，可为技术方案的充分实施提供良好的指导意见；
19.3、本实用新型通过预留隔离带宽度为相应馈线宽度的一半，通过形成共面波导以抑制金属化垂直导波条带与馈线的连接处向外辐射电磁波。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例提供的一种pcb板馈电结构的透视图；
21.图2是本实用新型实施例提供的金属化垂直导波条带结构放大图；
22.图3是本实用新型实施例提供的一种多层pcb板结构层级示意图；
23.附图标记：1、多层pcb板；2、毫米波天线馈线；3、射频芯片馈线；4、金属化盘面；5、隔离孔；6、半圆角矩形蚀刻开窗；7、金属化连通孔；8、金属化垂直导波条带。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
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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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例：
28.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，用于降低芯片和毫米波天线在连接时相互干扰的问题，传输模式稳定、阻抗连续性好，可有效提升
工作带宽。为实现上述技术方案，设置结构包括多层pcb板1（多层pcb板1的结构可参照图3所示，其中l1和l4为连接层，l2和l3为接地层）、分布于多层pcb板1两侧的毫米波天线馈线2和射频芯片馈线3（可参照图1所示，此时毫米波天线和射频芯片将分别安装于多层pcb板1的两侧，避免在实际使用过程中，天线收发的电磁波容易对射频芯片产生干扰），为降低在毫米波频段下常规金属化通孔的传导的缺陷，这里在多层pcb板的上下两侧均设有金属化盘面4，在多层pcb板上开设有贯穿两个金属化盘面4的腰形孔，并设置腰形孔通过电镀形成金属化腰形孔，设置毫米波天线馈线2和射频芯片馈线3均不与金属化盘面4相接触（可参照图2所示形成隔离槽），在金属化腰形孔的一侧壁上开设有两个隔离孔5，利用两个隔离孔5用于形成金属化垂直导波条带8，使金属化垂直波导条带8可以用于将毫米波天线馈线2和射频芯片馈线3电性连接，这种垂直导电结构近似于微波传输线中的带状线，传输模式稳定，阻抗连续性好，插入损耗低，与传统金属化通孔相比可以降低插入损耗约0.35db，具有良好的应用前景，上下两个金属化盘面4之间还设有若干个金属化连通孔7，此时的金属化连通孔7用于抑制电磁波在介质层间传输，金属化连通孔的设置位置可参照图1所示，可尽量设于靠近馈线和相应隔离孔5的位置，个数不受限制。为实现技术方案，这里需要避免金属化垂直导波条带8与接地层短路接触，为此，这里可通过在多层pcb板1的接地层设有半圆角矩形蚀刻开窗6，用于隔离金属化垂直导波条带8，开窗尺寸可设置为长0.9mm，宽0.135mm，也可增加垂直导波条带的阻抗连续性。本发明通过将钻孔、电镀在多层pcb上构建一个垂直导波结构，充当射频芯片和天线的馈线系统的层间传输部分，实现了多层pcb的表层和底层毫米波信号传输，本文所述的背部馈电结构可视为雷达馈线系统的一部分，腰形槽内垂直的金属化条带、空气和pcb的多层介质构成一个稳定的带状线近似结构；雷达发射时底层射频芯片发出的导行波可以以较低的插入损耗通过该结构实现对顶层天线的馈电，同理雷达接收时，导行波也可以以较低的插入损耗通过该结构回到射频芯片的接收端口。
29.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种24ghz工作频率下的pcb板的构成，这里设置多层pcb板1由铜箔和介质板压制而成，表层介质板材质为rogers ro4835，厚度为0.127mm，中间层介质板材质为fr4，厚度为1.016mm。
30.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种77ghz工作频率下的pcb板的构成，这里多层pcb板1由铜箔和介质板压制而成，表层介质板材质为rogers ro3003，厚度为0.254mm，中间层介质板材质为fr4，厚度为1.016mm。
31.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，为便于稳定制成毫米波天线馈线2和射频芯片馈线3，可设置其材质为铜箔（可通过蚀刻直接制成），厚度为30um。
32.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种24ghz工作频率下的金属化腰形孔的形状结构，金属化腰形孔上电镀有厚度为30um的铜层，腰形孔长2mm宽0.8mm，隔离孔5直径为0.3mm，金属化盘面4长2.8mm宽1.6mm。
33.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种77ghz工作频率下的金属化腰形孔的形状结构，金属化腰形孔上电镀有厚度为30um的铜层，腰形孔长1.5mm宽0.55mm，隔离孔5直径为0.3mm，金属化盘面4长2.3mm宽
1.35mm。
34.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，金属化连通孔7用于防止电磁波在介质层传输，金属化连通孔7的直径为0.3mm，电镀铜层。
35.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种24ghz工作频率下的金属化垂直导波条带8的指导特征，设置金属化垂直导波条带8为30um厚电镀铜，宽0.64mm，高1.524mm。
36.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，具体提供了一种77ghz工作频率下的金属化垂直导波条带8的指导特征，金属化垂直导波条带8为30um厚电镀铜，宽0.3mm高1.27mm。
37.本实用新型实施例提供的一种可用于毫米波汽车雷达板的背部馈电结构，由于馈线部分和金属化垂直导波条带8的连接处属于阻抗突变点，在毫米波频段容易向外辐射电磁波，为此参照图2所示，设置毫米波天线馈线2和射频芯片馈线3与两个金属化盘面4分别形成有两个隔离带，并设置隔离带的宽度为对应毫米波天线馈线2或射频芯片馈线3宽度的一半，此时馈线和盘面能形成共面波导可以很好地抑制连接处部分的辐射。
38.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。