一種低熱阻無連接器饋電的陣列天線及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及陣列天線技術(shù)，具體是一種低熱阻無連接器饋電的陣列天線及其實(shí)現(xiàn) 方法，無連接器，從而提高整機(jī)電子設(shè)備的耐用性和可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了保證射頻電纜與天線單元之間的高性能高可靠互聯(lián)，大規(guī)模陣列天線一般采 用射頻連接器進(jìn)行單元饋電。常用的射頻連接器包括N型連接器、SMA連接器等。
[0003] 大規(guī)模的陣列天線，在保證功率容量的前提下多采用前文提到的射頻連接器將天 線與收發(fā)組件進(jìn)行連接。而連接器一端連接收發(fā)組件，另一端則通過電流激勵(lì)或者禪合激 勵(lì)，實(shí)現(xiàn)能量對(duì)天線的注入。
[0004] 電流激勵(lì)的方式多見于微帶天線及線天線，運(yùn)類天線直接將連接器的內(nèi)導(dǎo)體與天 線相連，通過高頻電流的傳輸將電流饋入天線。禪合激勵(lì)的方式多見于卿趴天線，運(yùn)類天線 將連接器的內(nèi)導(dǎo)體伸入天線腔體內(nèi)部，通過在腔體的某一截面上建立起電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)期望的 能量傳輸。
[0005] 盡管采用連接器進(jìn)行天線饋電具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但運(yùn)種方式卻存在一些難W克服的 缺點(diǎn)：一是連接器會(huì)帶來不必要的損耗，隨著工作頻率的升高，損耗也會(huì)隨之加大。二是在 大規(guī)模陣列中，大量連接器的使用會(huì)影響陣列的可靠性。=是使用連接器進(jìn)行連接已經(jīng)無 法滿足陣列的散熱需求。
[0006] 目前陣列天線的功率容量在不斷提升，印制板安裝大功率元器件后，元器件一直 保持高溫狀態(tài)，導(dǎo)致元器件內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)與粒子遷移加速，元器件失效率大大提高，直接影 響電子產(chǎn)品的可靠性為了適應(yīng)運(yùn)一趨勢(shì)，對(duì)于陣列天線進(jìn)行熱電一體化設(shè)計(jì)已成為天線設(shè) 計(jì)的迫切需求。而傳統(tǒng)的采用連接器饋電只保證了天線射頻信號(hào)的傳輸，無法滿足陣列天 線散熱的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的陣列天線存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種低熱阻無連 接器饋電的陣列天線及其實(shí)現(xiàn)方法。
[000引本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] 本發(fā)明公開了一種低熱阻無連接器饋電的陣列天線，其具體包括印制板、天線單 元和收發(fā)組件，所述印制板上設(shè)置金屬化通孔，金屬化通孔的一端通過導(dǎo)電膠連接天線單 元，另外一端連接收發(fā)組件，通過金屬化通孔給天線陣列進(jìn)行饋電。陣列天線與饋電網(wǎng)絡(luò)之 間由于不再需要連接器進(jìn)行高頻信號(hào)傳輸，消除了由于連接器帶來的信號(hào)傳輸損耗，也避 免了由于連接器失效帶來陣列單元失效的情況，從而提升了陣列天線的電氣性能與可靠 性。
[0010] 更進(jìn)一步地，上述陣列天線采取強(qiáng)迫風(fēng)冷進(jìn)行冷卻，冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管 道、陣面外流道和陣面內(nèi)流道;風(fēng)機(jī)用于產(chǎn)生流體;陣面外流道用于將冷卻氣體輸送到天線 陣面;通風(fēng)管道用于實(shí)現(xiàn)陣面外流道和陣面內(nèi)流道的過渡；陣面內(nèi)流道由整齊排列的天線 陣元形成。采用低熱阻無連接器饋電的陣列天線，對(duì)應(yīng)采取強(qiáng)迫風(fēng)冷進(jìn)行冷卻，降低了整體 的成本，提高了冷卻效率。
[0011] 更進(jìn)一步地，上述通孔的直徑在0.2mm至0.4mm之間。運(yùn)個(gè)尺寸既滿足需求，又方便 微波工藝加工。通孔的位置結(jié)合陣列天線單元的具體形式而定，既要保證微波傳輸線與陣 列天線單元之間的阻抗匹配，又要避免饋電信號(hào)被短路等情況發(fā)生。
[0012] 更進(jìn)一步地，天線單元采用全金屬材料進(jìn)行加工。與傳統(tǒng)采用印制板工藝制作槽 線天線陣元不同，本發(fā)明的天線陣列需要兼顧導(dǎo)熱特性，因此采用全金屬材料對(duì)天線單元 進(jìn)行加工。
[0013] 更進(jìn)一步地，上述天線單元為階梯型槽線天線單元，槽線天線的階梯形開槽采用 多級(jí)階梯來擬合切比雪夫漸變線。階梯槽線單元可W最好地兼顧電氣性能與可加工性。
[0014] 更進(jìn)一步地，上述陣列天線還包括金屬基板，所述金屬基板放入印制板槽內(nèi)，將印 制板與金屬基板進(jìn)行層壓，得到金屬基壓合板。金屬基壓合板與普通多層高頻印制板無異， 可W進(jìn)行如背鉆、金屬化槽、控深銳、射頻線等其他特殊工藝的制作。金屬基板印制板具備 低熱阻特性，能有效地解決散熱問題，從而提高了整機(jī)電子設(shè)備的耐用性和可靠性。
[0015] 本發(fā)明還公開了一種低熱阻無連接器饋電的陣列天線實(shí)現(xiàn)方法，其具體包括:首 先加工天線饋電用的印制板，印制板內(nèi)部包含了各個(gè)天線單元的波束形成網(wǎng)絡(luò)，并且印制 板內(nèi)部含有傳輸射頻信號(hào)及熱量的金屬化通孔;在印制板的埋銅區(qū)域預(yù)先銳出槽，然后采 用銅或侶的金屬基板對(duì)天線單元進(jìn)行加工；金屬基板和印制板的外形匹配，金屬基板放入 印制板槽內(nèi)；最后將印制板與金屬基板進(jìn)行層壓，使金屬基板與印制板粘結(jié)在一起。
[0016] 通過采用W上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：陣列天線與饋電網(wǎng)絡(luò)之間由于 不再需要連接器進(jìn)行高頻信號(hào)傳輸，消除了由于連接器帶來的信號(hào)傳輸損耗，也避免了由 于連接器失效帶來陣列單元失效的情況，從而提升了陣列天線的電氣性能與可靠性。
[0017] 常規(guī)的印制板是樹脂、增強(qiáng)材料及銅錐所構(gòu)成的一種復(fù)合體，且多為熱的不良導(dǎo) 體，熱量不易散發(fā)。如果電子設(shè)備局部發(fā)熱不能排除，勢(shì)必導(dǎo)致電子元器件因高溫而失效。 金屬基板印制板具備低熱阻特性，能有效地解決散熱問題，從而提高了整機(jī)電子設(shè)備的耐 用性和可靠性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是按照傳統(tǒng)陣列天線設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是本發(fā)明中天線陣列的風(fēng)冷架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合說明書附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0022] W某陣列天線設(shè)計(jì)為例，按照傳統(tǒng)陣列天線設(shè)計(jì)的陣列天線結(jié)構(gòu)見圖1，天線單元 與收發(fā)組件之間通過連接器進(jìn)行電氣連接，天線單元與收發(fā)組件安裝在天線基板兩側(cè)，連 接器通過針焊工藝安裝在天線基板中。
[0023] 按照本發(fā)明的方法，將導(dǎo)熱性較好的金屬基板加工成為天線單元，壓合在印制板 的表面或者嵌入多層印制板的中間，其典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，嵌入式的金屬基板本身也可作 為地層使用，其可與金屬化通孔連接，并通過導(dǎo)熱孔實(shí)現(xiàn)熱量在金屬忍板內(nèi)層和表面的傳 遞。運(yùn)樣就能夠把印制板內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過其內(nèi)的散熱孔迅速傳導(dǎo)到壓合在表層的金屬 基板再散發(fā)出去，使印制板能夠在較低溫度(或允許的工作溫度)下進(jìn)行可靠和保證使用壽 命的工作。相對(duì)比傳統(tǒng)的連接方式，新天線陣列的射頻損耗降低了 0.3地左右，同時(shí)不采用 液冷散熱方式滿足了忍片工作的需要，降低了全陣功耗。可見運(yùn)種陣列天線的設(shè)計(jì)方法在 實(shí)現(xiàn)了陣列的低熱阻散熱的同時(shí)，具備優(yōu)異的可靠性與可制造性。
[0024] 低熱阻無連接器饋電的陣列天線采取強(qiáng)迫風(fēng)冷方式對(duì)天線陣面進(jìn)行冷卻，風(fēng)冷架 構(gòu)如圖3所示:冷卻系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、陣面外流道和陣面內(nèi)流道組成。風(fēng)機(jī)用于產(chǎn)生風(fēng)速和風(fēng)壓 符合設(shè)計(jì)要求的流體。陣面外流道將冷卻氣體輸送到天線陣面。導(dǎo)流管用于實(shí)現(xiàn)陣面外流 道和陣面內(nèi)流