CN111029773B - 一种气密封装天线及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气密封装天线及其制作方法，属于无线通信技术领域，一种气密封装天线，包括顶面开放的金属盒体、封接于金属盒体的顶面的玻璃窗体、设于玻璃窗体的上表面和/或下表面的中心的寄生贴片，以及设于金属盒体内部的TR组件；TR组件的顶面中心设有辐射层，辐射层用于辐射并激励寄生贴片。本发明提供的一种气密封装天线，相位中心与金属盒体的口部边沿的高度差值小，能够有效减少相控阵偏离法向扫描时辐射信号与金属盒体口部边沿的耦合以及气密封装天线之间的信号波互耦，提高气密封装天线的大角度扫描性能；能够展宽气密封装天线的带宽，提高辐射效率。本发明还提供了一种气密封装天线的制作方法。

Description

一种气密封装天线及其制作方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，更具体地说，是涉及一种气密封装天线及其制作方法。
背景技术
T/R是Transmitter and Receiver的缩写，TR组件是指一个无线收发***中视频与天线之间的部分，即TR组件一端接天线，一端接中频处理单元就构成一个无线收发***，其功能就是对信号进行放大、移相、衰减，在实际使用过程中需要对TR组件进行气密封装，即气密封装天线。
现有的气密封装中，天线的相位中心位于TR组件上，在进行相控阵偏离法向扫描时，相位中心的位置低于封装金属框的上沿位置，因此辐射信号与封装金属框上沿容易发生较强的耦合，激励表面信号波与相邻通道产生耦合，影响气密封装天线的辐射效率和大角度扫描性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气密封装天线及其制作方法，旨在解决现有技术的气密封装天线辐射效率低、大角度扫描性能差的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种气密封装天线，包括：顶面开放的金属盒体、封接于金属盒体的顶面的玻璃窗体、设于玻璃窗体的上表面和/或下表面的中心的寄生贴片，以及设于金属盒体内部的TR组件；TR组件的顶面中心设有辐射层，辐射层用于辐射并激励寄生贴片。
作为本申请另一实施例，玻璃窗体包括可伐框体以及玻璃板；其中，可伐框体固接于金属盒体的顶面；玻璃板与可伐框体的内侧壁封接，寄生贴片设于玻璃板的上表面和/或下表面；玻璃板的厚度等于可伐框体的厚度，玻璃板的面积小于金属盒体的顶面开口面积，且玻璃板的边沿位于金属盒体的顶面开口内。
作为本申请另一实施例，寄生贴片包括第一寄生贴片和第二寄生贴片；其中，第一寄生贴片设于玻璃窗体的上表面的中心，且第一寄生贴片的面积小于玻璃窗体的面积；第二寄生贴片设于玻璃窗体的下表面，中心设有耦合缝隙，且第二寄生贴片的边沿与玻璃板的下表面的边沿对齐。
作为本申请另一实施例，辐射层为微带线。
作为本申请另一实施例，耦合缝隙为一字型或十字型。
作为本申请另一实施例，辐射层为低温共烧陶瓷或多层印制电路板。
作为本申请另一实施例，辐射层上设有辐射缝隙。
作为本申请另一实施例，辐射层与玻璃窗体的下表面之间具有预设间隙。
本发明提供的一种气密封装天线的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种气密封装天线，玻璃窗体能够封接于金属盒体的顶面形成气密封装结构，结构简单，TR组件植入方便；
寄生贴片设于玻璃窗体上，TR组件上的辐射层能够辐射并激励寄生贴片，从而使气密封装天线的相位中心位于寄生贴片上，使相位中心与金属盒体的口部边沿的高度差值极小，能够有效减少相控阵偏离法向扫描时辐射信号与金属盒体口部边沿的耦合以及气密封装天线之间的信号波互耦，并能够提高气密封装天线的大角度扫描性能；
玻璃窗体的上表面和下表面能够分别设有寄生贴片，辐射层与位于玻璃窗体上表面的寄生贴片之间、辐射层与位于玻璃窗体下表面的寄生贴片之间能够形成具有不同带宽的辐射结构，因而这种方式能够展宽气密封装天线的带宽，提高气密封装天线的辐射效率；
玻璃窗体还可以仅在其上表面或者下表面单独设置寄生贴片，这种方式不仅能够确保气密封装天线的低互耦性及大角度扫描性能，而且结构简单，制作成本低。
本发明提供了一种气密封装天线的制作方法，包括以下步骤：
在玻璃窗体的上表面和/或下表面的中心位置通过薄膜工艺加工寄生贴片；
采用焊球阵列焊接工艺在TR组件的顶面中心位置连接辐射层；
将连接了辐射层的TR组件固接于金属盒体的内部底面上；
将加工了寄生贴片的玻璃窗体封接于金属盒体的顶面，获得气密封装天线。
作为本申请另一实施例，将加工了寄生贴片的玻璃窗体封接于金属盒体的顶面包括：将玻璃板嵌装于可伐框体内进行火焰封接或高频感应封接，并将封接了玻璃板的可伐框体与金属盒体的顶面熔融封接。
本发明提供的一种气密封装天线的制作方法的有益效果在于，通过本发明方法制作的气密封装天线具有与上述气密封装天线相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种气密封装天线的内部结构示意图一；
图2为图1所示的气密封装天线的***结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种气密封装天线的内部结构示意图二；
图4为图3所示的气密封装天线的***结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种气密封装天线的内部结构示意图三；
图6为图5所示的气密封装天线的***结构示意图。
图中：1、金属盒体；2、玻璃窗体；21、玻璃板；22、可伐框体；3、寄生贴片；31、第一寄生贴片；32、第二寄生贴片；320、耦合缝隙；4、TR组件；40、辐射层；400、辐射缝隙；401、微带线；5、预设间隙。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的一种气密封装天线进行说明。所述一种气密封装天线，包括顶面开放的金属盒体1、封接于金属盒体1的顶面的玻璃窗体2、设于玻璃窗体2的上表面和/或下表面的中心的寄生贴片3，以及设于金属盒体1内部的TR组件4；TR组件4的顶面中心设有辐射层40，辐射层40用于辐射并激励寄生贴片3。
本发明提供的一种气密封装天线的结构说明：首先需要说明的是，寄生贴片3采用薄膜加工工艺，通过表面抛磨、溅射(TiW-Au、TiW-Ni-Au等)、电镀(Au、Cu等)在玻璃窗体2的表面制作出金属图形，从而获得寄生贴片3。
寄生贴片3可以分别加工于玻璃窗体2的上下表面，且上下表面的寄生贴片3上下位置对齐，辐射层40辐射并激励寄生贴片3，从而使相位中心位于寄生贴片3上进行相控阵偏离法向扫描，而由于寄生贴片3位于玻璃窗体2上，与金属盒体1的口部边沿高度差极小，因此能够减少大扫描角度时金属盒体1的口部与信号波的耦合现象；由于上下表面的寄生贴片3与辐射层40之间的距离不同，从而使得位于玻璃窗体2上表面的寄生贴片3与辐射层40之间形成一个带宽范围的辐射结构，位于玻璃窗体2下表面的寄生贴片3与辐射层40之间形成另一个带宽范围的辐射结构，两个带宽叠加，从而能够使天线的带宽得到展宽，提高天线的辐射效率；
寄生贴片3也可以单独加工于玻璃窗体2的上表面或者下表面，在确保天线的大角度扫描性能的前提下，能够减少寄生贴片3的制作面积，降低材料成本和制作成本。
本发明提供的一种气密封装天线，与现有技术相比，本发明一种气密封装天线，玻璃窗体2能够封接于金属盒体1的顶面形成气密封装结构，结构简单，TR组件4植入方便；
寄生贴片3设于玻璃窗体2上，TR组件4上的辐射层40能够辐射并激励寄生贴片3，从而使气密封装天线的相位中心位于寄生贴片3上，使相位中心与金属盒体1的口部边沿的高度差值极小，能够有效减少相控阵偏离法向扫描时辐射信号与金属盒体1口部边沿的耦合以及相邻的气密封装天线之间的信号波互耦，提高气密封装天线的大角度扫描性能；
玻璃窗体2的上表面和下表面能够分别设有寄生贴片3，辐射层40与位于玻璃窗体2上表面的寄生贴片3之间、辐射层40与位于玻璃窗体2下表面的寄生贴片3之间能够形成具有不同带宽的辐射结构，因而这种方式能够展宽气密封装天线的带宽，提高气密封装天线的辐射效率；
玻璃窗体2还可以仅在其上表面或者下表面单独设置寄生贴片3，这种方式不仅能够确保气密封装天线的低耦性能及大角度扫描性能，而且结构简单，制作成本低。
作为本发明提供的一种气密封装天线的一种具体实施方式，请参阅图1，玻璃窗体2包括可伐框体22以及玻璃板21；其中，可伐框体22固接于金属盒体1的顶面；玻璃板21与可伐框体22的内侧壁封接，寄生贴片3设于玻璃板21的上表面和/或下表面；玻璃板21的厚度等于可伐框体22的厚度，玻璃板21的面积小于金属盒体1的顶面开口面积，且玻璃板21的边沿位于金属盒体1的顶面开口内。
由于将玻璃材质和金属材质进行气密封装的难度较大，因此通过采用可伐框体22与玻璃板21通过火焰或者高频感应封接后，再将可伐框体22与金属盒体1的口部边沿进行熔融封接后得到气密封装，封装质量可靠，方便进行操作。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5，寄生贴片3包括第一寄生贴片31和第二寄生贴片32；其中，第一寄生贴片31设于玻璃窗体2的上表面的中心，且第一寄生贴片31的面积小于玻璃窗体2的面积；第二寄生贴片32设于玻璃窗体2的下表面，中心设有耦合缝隙320，且第二寄生贴片32的边沿与玻璃板21的下表面的边沿对齐。
在本实施例中，请参阅图5及图6，辐射层40为微带线401。微带线401与耦合缝隙320对应，利用耦合缝隙320的信号放大效果使微带线401能够辐射并激励第一寄生贴片31，使相位中心位于第一寄生贴片31上进行相控阵偏离法向扫描；由于辐射层40能够使用微带线401，微带线401的尺寸小，因此占用TR组件4表面的面积较小，能够方便TR组件4进行布线，可以在TR组件4的空白区域再布置另外的微带线401或者过孔，从而能够使TR组件4进行天线以外的其他功用的扩展开发。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，耦合缝隙320为一字型或十字型。耦合缝隙320制作为一字型、十字型，或者其他能够实现耦合功能的缝隙形状均可。
作为本发明提供的一种气密封装天线的一种具体实施方式，所述辐射层40为低温共烧陶瓷或多层印制电路板。辐射层40可以采用LTCC(Low Temperature Co-firedCeramic，低温共烧陶瓷)或者多层PCB(Printed circuit board，印制电路板)形式与TR组件4集成，也可以单独加工制作后利用BGA(Ball Grid Array，焊球阵列封装)植球焊接方式与TR组件4连接。散热效果好，寿命长。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，辐射层40上设有辐射缝隙400。辐射层40既可以是贴片形式，还能够是辐射缝隙400的形式，需要说明的是，贴片形式的辐射位置为贴片边缘，因此这种方式辐射层40的面积小于TR组件4辐射面的面积，而辐射缝隙400的辐射位置在缝隙内，因此将辐射层40铺满TR组件4的辐射面只留出辐射缝隙400进行辐射。
作为本发明提供的一种气密封装天线的一种具体实施方式，请参阅图1、图3、图5，辐射层40与玻璃窗体2的下表面之间具有预设间隙5。
需要说明，天线的Q值(天线的品质因数)与介质材料的介电常数成正比，与天线的带宽成反比。因此在辐射层40与玻璃窗体2之间具有预设间隙5，从而能够在辐射层40与玻璃窗体2之间引入空气介质，利用空气介质的低介电常数特性，使天线的Q值降低，从而展宽带宽，提高天线的辐射效率。
本发明还提供一种气密封装天线的制作方法，请参阅图1及图3，包括以下步骤：
在玻璃窗体2的上表面和/或下表面的中心位置通过薄膜工艺加工寄生贴片3；
采用BGA植球焊接工艺在TR组件4的顶面中心位置连接辐射层40；
将连接了辐射层40的TR组件4固接于金属盒体1的内部底面上；
将加工了寄生贴片3的玻璃窗体2封接于金属盒体1的顶面，获得气密封装天线。
本发明提供的一种气密封装天线的制作方法获得的气密封装天线，玻璃窗体2能够封接于金属盒体1的顶面形成气密封装结构，结构简单，TR组件4植入方便；
寄生贴片3设于玻璃窗体2上，TR组件4上的辐射层40能够辐射并激励寄生贴片3，从而使气密封装天线的相位中心位于寄生贴片3上，使相位中心与金属盒体1的口部边沿的高度差值极小，能够有效减少相控阵偏离法向扫描时辐射信号与金属盒体1口部边沿的耦合以及相邻的气密封装天线之间的信号波互耦，提高气密封装天线的大角度扫描性能；
玻璃窗体2的上表面和下表面能够分别设有寄生贴片3，辐射层40与位于玻璃窗体2上表面的寄生贴片3之间、辐射层40与位于玻璃窗体2下表面的寄生贴片3之间能够形成具有不同带宽的辐射结构，因而这种方式能够展宽气密封装天线的带宽，提高气密封装天线的辐射效率；
玻璃窗体2还可以仅在其上表面或者下表面单独设置寄生贴片3，这种方式不仅能够确保气密封装天线的低耦性能及大角度扫描性能，而且结构简单，制作成本低。
作为本发明提供的一种气密封装天线的制作方法的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，将加工了寄生贴片3的玻璃窗体2封接于金属盒体1的顶面包括：将玻璃板21嵌装于可伐框体22内进行火焰封接或高频感应封接，并将封接了玻璃板21的可伐框体22与金属盒体1的顶面熔融封接。
通过采用可伐框体22与玻璃板21通过火焰或者高频感应封接后，再将可伐框体22与金属盒体1的口部边沿进行熔融封接后得到气密封装，封装质量可靠，方便进行操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气密封装天线，其特征在于，包括：
金属盒体，顶面开放；
玻璃窗体，封接于所述金属盒体的顶面；
寄生贴片，设于所述玻璃窗体的上表面和/或下表面的中心；
TR组件，设于所述金属盒体的内部，所述TR组件的顶面中心设有辐射层，所述辐射层用于辐射并激励所述寄生贴片；
所述玻璃窗体包括：
可伐框体，固接于所述金属盒体的顶面；
玻璃板，与所述可伐框体的内侧壁封接，所述寄生贴片设于所述玻璃板的上表面和/或下表面；所述玻璃板的厚度等于所述可伐框体的厚度，所述玻璃板的面积小于所述金属盒体的顶面开口面积,且所述玻璃板的边沿位于所述金属盒体的顶面开口内。
2.如权利要求1所述的一种气密封装天线，其特征在于，所述寄生贴片包括：
第一寄生贴片，设于所述玻璃板的上表面的中心，所述第一寄生贴片的面积小于所述玻璃板的面积；
第二寄生贴片，设于所述玻璃板的下表面，且中心设有耦合缝隙，所述第二寄生贴片的边沿与所述玻璃板的下表面的边沿对齐。
3.如权利要求2所述的一种气密封装天线，其特征在于：所述辐射层为微带线。
4.如权利要求2所述的一种气密封装天线，其特征在于：所述耦合缝隙为一字型或十字型。
5.如权利要求1所述的一种气密封装天线，其特征在于：所述辐射层为低温共烧陶瓷或多层印制电路板。
6.如权利要求5所述的一种气密封装天线，其特征在于：所述辐射层上设有辐射缝隙。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种气密封装天线，其特征在于：所述辐射层与所述玻璃窗体的下表面之间具有预设间隙。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的气密封装天线的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在玻璃窗体的上表面和/或下表面的中心位置通过薄膜工艺加工寄生贴片；
采用焊球阵列焊接工艺在TR组件的顶面中心位置连接辐射层；
将连接了所述辐射层的所述TR组件固接于金属盒体的内部底面上；
将加工了所述寄生贴片的所述玻璃窗体封接于所述金属盒体的顶面，获得气密封装天线。
9.如权利要求8所述的一种气密封装天线的制作方法，其特征在于，所述将加工了所述寄生贴片的所述玻璃窗体封接于所述金属盒体的顶面包括：将加工了所述寄生贴片的玻璃板嵌装于可伐框体内进行火焰封接或高频感应封接，并将封接了所述玻璃板的所述可伐框体与所述金属盒体的顶面熔融封接。
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