雷达线路板及雷达设备的制作方法

1.本实用新型涉及雷达技术领域，特别涉及一种雷达线路板及雷达设备。


背景技术：

2.毫米波雷达一般由天线罩，底壳，印刷线路板和外部接口组成。其中，印刷线路板是元器件的载体，一般采用多种不同介电常数，不同介质厚度和不同铜箔厚度的板材压合而成。印刷线路板上有射频电路单元，发射天线阵列，接收天线阵列，天线馈线和数字电路单元。通常与毫米波相关的射频电路单元，发射天线阵列，接收天线阵列，天线馈线在印刷线路板的正面，数字电路单元在印刷线路板的反面。正
3.现有的毫米波印刷线路板叠层是非对称结构，在压合过程中，尤其是多次压合，线路板的翘曲度难以控制，在元器件贴装过炉之后，印刷线路板的应力进一步释放，印刷线路板的翘曲度也随之变差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种雷达线路板，该雷达线路板的多个介质层和多个线路层在厚度方向上是对称层叠设置的，形成了对称层叠结构的雷达线路板，改善了非对称叠层结构的印刷线路板带来的高翘曲度对毫米波雷达性能的影响，具体方案如下：
5.第一方面，提供一种雷达线路板，所述线路板包括多个线路层以及多个介质层，所述多个线路层以包括顶部线路层和底部线路层的层叠方式设置，所述多个介质层位于所述顶部线路层和所述底部线路层之间，并且两两相邻线路层之间具有一个所述介质层；
6.所述线路板还具有在所述多个线路层之间传输信号的至少一个传导结构；
7.其中，所述多个介质层和所述多个线路层在厚度方向上对称设置。
8.进一步地，所述多个线路层包括与所述顶部线路层相邻的第一中间线路层，所述多个介质层包括在所述顶部线路层和所述第一中间线路层之间的第一介质层，所述多个线路层还包括与所述底部线路层相邻的第二中间线路层，所述多个介质层还包括在所述底部线路层和所述第二中间线路层之间的第二介质层；
9.其中，所述第一介质层与所述第二介质层是具有相同的材质和厚度的高频板材层，所述第一中间线路层与所述第二中间线路层是具有相同的材质和厚度的金属层。
10.进一步，所述第一介质层以及所述第二介质层是陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板。
11.进一步地，所述多个线路层还包括与所述第一中间线路层相邻的第三中间线路层，所述多个介质层还包括在所述第一中间线路层和所述第三中间线路层之间的第三介质层，所述多个线路层还包括与所述第二中间线路层相邻的第四中间线路层，所述多个介质层还包括在所述第二中间线路层和所述第四中间线路层之间的第四介质层；
12.其中，所述第三介质层与所述第四介质层是具有相同的材质和厚度的高频板材层，所述第三中间线路层与所述第四中间线路层是具有相同的材质和厚度的金属层。
13.进一步地，所述第三介质层以及所述第四介质层是碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结
片。
14.进一步地，所述多个线路层还包括与所述第三中间线路层相邻的第五中间线路层，所述多个介质层还包括在所述第三中间线路层和所述第五中间线路层之间的第五介质层，所述多个线路层还包括与所述第四中间线路层相邻的第六中间线路层，所述多个介质层还包括在所述第四中间线路层和所述第六中间线路层之间的第六介质层；
15.其中，所述第五介质层与所述第六介质层是具有相同的材质和厚度的高频板材层，所述第五中间线路层与所述第六中间线路层是具有相同的材质和厚度的金属层。
16.进一步地，所述第五介质层以及所述第六介质层是碳氢化合物陶瓷玻璃布层压板。
17.进一步地，所述多个介质层还包括在所述第五中间线路层和所述第六中间线路层之间的第七介质层。
18.进一步地，所述第七介质层是碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片。
19.进一步地，所述至少一个传导结构包括用于在所述顶部线路层和所述底部线路层之间传输信号的金属化通孔和/或波导结构，以及用于在所述顶部线路层或所述底部线路层与所述中间线路层之间传输信号的金属化盲孔。
20.进一步地，所述波导结构是空气波导结构或者介质波导结构。
21.进一步地，所述顶部线路层和/或所述底部线路层上设置有接收天线阵列以及发射天线阵列。
22.进一步地，在所述顶部线路层上设置有接收天线阵列以及发射天线阵列，所述底部线路层上设置有射频信号收发器，并且所述底部线路层以及所述第二介质层上开设有贯穿所述底部线路层以及所述第二介质层的凹槽，每一所述凹槽内放置有与所述接收天线阵列对应的低噪声放大器，或者，与所述发射天线阵列对应的功率放大器。
23.第二方面，提供一种雷达设备，所述雷达设备包括如前所述的雷达线路板。
24.本实用新型线路板在厚度方向上是对称的，由此形成了对称层叠结构的雷达线路板，改善了非对称叠层结构的印刷线路板带来的高翘曲度对毫米波雷达性能的影响，提高了基于大尺寸印刷线路板成像毫米波雷达的可靠性，可制造性和可维护性，进一步地，介质层使用了非环氧树脂材料的板材提高了毫米波雷达印刷线路板的导热特性，使热量能快速地从芯片传导至雷达外壳，示例性地，使用了陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板，碳氢化合物陶瓷玻璃布层压板和碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片等高频板材，介电常数接近，非常适合高速和高频信号的层内传输和跨层传输；陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板是软质材料，非常适合在层内贴装功率放大器和低噪声放大器等高增益元器件。高增益元器件与天线不在同一层，有助于改善天线的方向图特性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
26.图1为本实用新型实施例中的雷达线路板的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例中的外置功率放大器和低噪声放大器的雷达电路框图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.本实用新型提供了一种雷达线路板，该线路板包括多个线路层以及多个介质层，多个线路层以包括顶部线路层和底部线路层的层叠方式设置，多个介质层位于顶部线路层和底部线路层之间，并且两两相邻线路层之间具有一个所述介质层；线路板还具有在多个线路层之间传输信号的至少一个传导结构；其中，多个介质层和多个线路层在厚度方向上对称设置。
30.在本实用新型中的线路板，线路板在厚度方向上是对称的，由此形成了对称层叠结构的雷达线路板，改善了非对称叠层结构的印刷线路板带来的高翘曲度对毫米波雷达性能的影响，提高了基于大尺寸印刷线路板成像毫米波雷达的可靠性，可制造性和可维护性。
31.在本实用新型中，介质层为多层，可以根据实际需要增加介质层的数量，此时，线路层的数量适应性增加，下面将结合具体实施例对本实用新型中的雷达线路板进行详细阐述。
32.如图1所示，为一种雷达线路板，该线路板包括多个线路层10以及多个介质层20，多个线路层10以包括顶部线路层11和底部线路层12的层叠方式设置，多个介质层20位于顶部线路层11和底部线路层12之间，并且两两相邻线路层之间具有一个介质层；线路板还具有在多个线路层10之间传输信号的至少一个传导结构30；其中，多个介质层20和所述多个线路层10在厚度方向上对称设置。
33.多个线路层10可以为设置有线路的金属层，示例性地，可以为铜箔层，多个介质层20均为高频板材。
34.传到结构30将信号在顶部线路层11和底部线路层12之间传输，或者，将信号在顶部线路层11或底部线路层12，与位于顶部线路层11以及底部线路层12之间线路层，之间进行传输。
35.进一步地，多个线路层10包括与顶部线路层11相邻的第一中间线路层13，多个介质层20包括在顶部线路11层和第一中间线路层13之间的第一介质层21，多个线路层10还包括与底部线路层12相邻的第二中间线路层14，多个介质层20还包括底部线路层12和第二中间线路层14之间的第二介质层22；
36.其中，第一介质层21与第二介质层22是具有相同的材质和厚度的高频板材层，第一中间线路层13与第二中间线路层14是具有相同的材质和厚度的金属层。
37.为了使线路板整体上是在厚度方向上对称设置的层叠结构，第一介质层21与第二介质层22是完全相同的高频板材，第一介质层21与第二介质层22具有相同的材质，相同的厚度，更进一步地，具有相同的形状。第一中间线路层13与第二中间线路层14是完全相同的金属层，第一中间线路层13与第二中间线路层14具有相同的材质和厚度的金属层，更进一步地，具有相同的形状。
38.进一步地，第一介质层21以及第二介质层22是陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板，示例性地，聚四氟乙烯层压板的厚度为0.127mm，介电常数3.0。
39.第一中间线路层13与第二中间线路层14均为铜箔层，厚度为0.018mm。
40.进一步地，多个线路层10还包括与第一中间线路层13相邻的第三中间线路层15，多个介质层20还包括在第一中间线路层13和第三中间线路层15之间的第三介质层23，多个线路层10还包括与第二中间线路层14相邻的第四中间线路层16，多个介质层20还包括在第二中间线路层14和第四中间线路层16之间的第四介质层24；
41.其中，第三介质层23与第四介质层是24具有相同的材质和厚度的高频板材层，第三中间线路层15与第四中间线路层16是具有相同的材质和厚度的金属层。
42.为了使线路板整体上是在厚度方向上对称设置的层叠结构，第三介质层23与第四介质层是24是完全相同的高频板材，第三介质层23与第四介质层是24具有相同的材质，相同的厚度，更进一步地，具有相同的形状。第三中间线路层15与第四中间线路层16是完全相同的金属层，第三中间线路层15与第四中间线路层16具有相同的材质和厚度的金属层，更进一步地，具有相同的形状。
43.进一步地，第三介质层23以及第四介质层24是碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片，示例性地，碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片的厚度为0.1016mm，介电常数3.3。
44.第三中间线路层15与第四中间线路层16均为铜箔层，厚度为0.018mm。
45.进一步地，多个线路层10还包括与第三中间线路层15相邻的第五中间线路层17，多个介质层20还包括第三中间线路层15和第五中间线路层17之间的第五介质层25，多个线路层10还包括与第四中间线路层16相邻的第六中间线路层18，多个介质层20还包括第四中间线路层16和第六中间线路层18之间的第六介质层26；
46.其中，第五介质层25与第六介质层26是具有相同的材质和厚度的高频板材层，第五中间线路层17与第六中间线路层18是具有相同的材质和厚度的金属层。
47.为了使线路板整体上是在厚度方向上对称设置的层叠结构，第五介质层25与第六介质层26是完全相同的高频板材，第五介质层25与第六介质层26具有相同的材质，相同的厚度，更进一步地，具有相同的形状。第五中间线路层17与第六中间线路层18是完全相同的金属层，第五中间线路层17与第六中间线路层18具有相同的材质和厚度的金属层，更进一步地，具有相同的形状。
48.进一步地，第五介质层25与第六介质层26是碳氢化合物陶瓷玻璃布层压板，示例性地，碳氢化合物陶瓷玻璃布层压板的厚度为0.17mm，介电常数3.48。
49.第五中间线路层17与第六中间线路层18均为铜箔层，厚度为0.018mm。
50.进一步地，多个介质层20还包括在第五中间线路层17与第六中间线路层18之间的第七介质层27。
51.进一步地，第七介质层27是碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片，示例性地，碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片的厚度为0.1016mm，介电常数3.3。
52.在图1中，线路板总共包括八层线路层以及七层介质层，介质层均高频板材，适用于传输毫米波雷达信号，并且，第一介质层21以及第二介质层22是陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板，第三介质层23以及第四介质层24是碳氢化合物陶瓷玻璃布粘结片，第五介质层25与第六介质层26是碳氢化合物陶瓷玻璃布层压板，第七介质层27是碳氢化合物陶瓷玻璃布
粘结片，一方面，介电常数批次一致性和热稳定性远高于当前毫米波雷达内层和底层常用的环氧树脂板材，介电常数接近，非常适合高速和高频信号的层内传输和跨层传输，另一方面，每个板材厂商环氧树脂板材的介电常数不是定值，通常的范围4.5
±
0.5，给线路板的设计带来不确定性，并且环氧树脂板材损耗角正切值远大于高频板材，因此，高频信号在含有环氧树脂板材叠层中跨层传输时的损耗要远大于高频板材，尤其是k波段及其以上频段，因此，本实用新型中的高频板材具有相对较小的信号损耗，可以满足高速传输的需求。
53.进一步地，至少一个传导结构30包括用于在顶部线路层11和底部线路层12之间传输信号的金属化通孔31和/或波导结构32，以及用于在顶部线路层11或底部线路层12与中间线路层之间传输信号的金属化盲孔33。
54.对于顶部线路层11以及底部线路层12之间的信号传输，可以采用金属化通孔31，或波导结构32，或者同时采用金属化通孔31以及波导结构32，示例性地，顶部线路层11和底部线路层12的数字信号和频率低于100mhz的交流信号跨层传输结构体是金属化通孔31或波导结构32，顶部线路层11或底部线路层12与位于中间线路层的数字信号和频率低于100mhz的交流信号跨层传输结构体是金属化盲孔33，射频电路单元的产生的热量通常是从芯片的底部的金属化孔扩散到线路板和外壳，如图1所示，同时采用金属化通孔31以及波导结构32。为了便于顶部线路层11，底部线路层12与中间线路层之间的信号传输，传到结构还包括金属化盲孔33，示例性地，如图1所示，金属化盲孔33包括用于在顶部线路层11与第一中间线路层13之间传输信号的第一金属化盲孔331，用于在顶部线路层11与第三中间线路层15之间传输信号的第二金属化盲孔332，用于在底部线路层12与第四中间线路层16之间传输信号的第三金属化盲孔333，用于在底部线路层12与第六中间线路层之间传输信号的第四金属化盲孔334，用于在底部线路层12与第二中间线路层14之间传输信号的第五金属化盲孔335。
55.本实用新型通过以上的传导结构，实现了毫米波信号的跨层传输。
56.进一步地，波导结构32是空气波导结构或者介质波导结构。
57.在本实施例中，空气波导结构为将空气作为传输媒介的波导形式，空气波导结构是通过将从第一中间线路层13至第二中间线路层14中的线路层以及介质层均对应挖空实现的，介质波导结构为将介质层作为传输媒介的波导形式，介质波导结构是通过将从第一中间线路层13至第二中间线路层14中的线路层对应挖空实现的。
58.进一步地，在顶部线路层和/或底部线路层上设置有接收天线阵列以及发射天线阵列。
59.在本实施例中，由于雷达线路板在厚度方向上是对称层叠设置的，因此，其顶部线路层11和底部线路层12都可以对应设置接收天线阵列以及发射天线阵列，由此通过一个雷达实现了双向探测的雷达系统，在维持由两个不同方向的雷达形成的双向探测的雷达系统的原性能的基础上，提高了系统的集成度，对于需要双向探测的场景中，减少了雷达的布置数量。
60.为了实现双向探测雷达系统，本实用新型中的顶部线路层11以及底部线路层12均需要设置相应的收发器芯片，多个收发器芯片中的本振信号是级联形成的，即有一个收发器芯片产生本振信号，跨层传输至其他收发器芯片，本振信号的频率通常在k波段及其以上波段，级联的要求是传输线粗细适中，跨层数量少，插入损耗低，辐射损耗小，相位一致性
好，以天线阵列在顶部线路层11为例，如果收发器芯片在顶部线路层11内，考虑到顶部线路层11的天线对第一中间线路层13完整地平面的要求，级联的本振信号最佳走线层就是第三中间线路层15，金属化盲孔跨层即可。
61.进一步地，在顶部线路层11上设置有接收天线阵列以及发射天线阵列，底部线路层12上设置有射频信号收发器40，并且底部线路层12以及第二介质层22上开设有贯穿底部线路层12以及第二介质层22的凹槽50，每一凹槽50内放置有与接收天线阵列对应的低噪声放大器，或者，与发射天线阵列对应的功率放大器。
62.为了提升智能交通毫米波雷达的探测距离和缩小视场盲区，可以在使用宽波束方向图的发射天线和接收天线基础上，在发射天线的输入端放置功率放大器，在接收天线的输出端放置低噪声放大器，如图2所示，顶部线路层11上设置有天线60，天线60可以为接收天线或者发射天线，凹槽50用于放置放大器70，放大器70可以为低噪声放大器或者功率放大器。
63.在毫米波雷达线路板上的功率放大器和低噪声放大器是高增益器件，一般是无封装的裸片，在工作的过程中，会产生寄生辐射，影响接收天线和发射天线的方向图特性，因此，在顶部线路层11上设置有接收天线阵列以及发射天线阵列，底部线路层12上设置射频信号收发器40，并且底部线路层12以及第二介质层22上开设有贯穿底部线路层12以及第二介质层22的凹槽50，每一凹槽50内放置一个放大器，可以为与接收天线阵列对应的低噪声放大器，也可以为，与发射天线阵列对应的功率放大器，由于顶部线路层11和底部线路层12是陶瓷填充的聚四氟乙烯层压板，为软质材料，非常适合在层内贴装功率放大器和低噪声放大器等高增益元器件，并且高增益元器件与天线阵列不在同一层，有助于改善天线的方向图特性。
64.由于功率放大器和低噪声放大器的工作效率低，大量的电能转化成热量，通常情况下非对称叠层中使用了大量的环氧树脂材料，导热性能差，功率放大器和低噪声放大器产生的热量不容易导出到壳体上，如果长时间工作，功率放大器和低噪声放大器内部的温度超过最大结温，就会导致功率放大器和低噪声放大器失效，而本实用新型使用了大量的碳氢化合物陶瓷玻璃布结构的板材，其热阻更低，功率放大器和低噪声放大器产生的热量能通过管脚迅速地导出到线路板上，对称叠层结构受温度的影响小，改善了因线路板的翘曲度恶化而导致线路板的形变，减少了对毫米波雷达收发器管脚的拉力，因而提高了毫米波雷达系统的可靠性。
65.本实用新型还提供了一种雷达设备，雷达设备包括如前所述的雷达线路板。
66.本实用新型中的雷达线路板对应介质材料是陶瓷填充的聚四氟乙烯材料，介电常数是3，损耗角正切0.0010@10ghz，均适合传输毫米波雷达信号，因此，本实用新型中的雷达设备适用于收发毫米波雷达信号。更进一步地，本实用新型中的雷达设备可以为成像毫米波雷达。成像毫米波雷达输出的目标数量，精度和分辨率远高于目前的单片毫米波雷达收发器的雷达。成像毫米波雷达通常是两片或两片以上的毫米波雷达收发器级联而成，印刷线路板的尺寸较大，目前采用非对称叠层结构的印刷线路板的高翘曲度直接影响雷达的可靠性，可制造性和可维护性，例如，印刷线路板的翘曲度会影响雷达测角精度的一致性，使校准的时间延长，影响了雷达的产量，甚至会导致元器件的失效，而本实用新型中线路板在厚度方向上是对称的，由此形成了对称层叠结构的雷达线路板，改善了非对称叠层结构的
印刷线路板带来的高翘曲度对毫米波雷达性能的影响，提高了基于大尺寸印刷线路板成像毫米波雷达的可靠性，可制造性和可维护性。
67.综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。