一种电扫描天线的制作方法

本实用新型涉及一种天线领域，更具体的涉及到一种电扫描天线。
背景技术：
：对于通信方面传输数据的数据量及实时性要求越来越高，机械扫描天线由于装置庞大，实时性差，已不能满足人们的要求，电扫描天线应运而生。电扫描天线是指天线本身固定，利用电的方法控制天线单元的相位变化，使天线主波束的指向在空间中运动，以实现天线的波束扫描。随着天线单元的增加，其天线的扫描性能变好，扫描角度变大，机动性变强，抗干扰能力变强并且能同时形成多个波束。但随着天线辐射单元的增多，其天线辐射单元及电极片偏置电压线的布置就成为一个需要解决的问题。因此本实用新型提出了一种电扫描天线。技术实现要素：本实用新型提供一种电扫描天线，其辐射单元及偏置电压线按规律排布。本实用新型提供的一种电扫描天线包括辐射结构和波传输结构，其中：所述波传输结构和辐射结构自下而上依次设置；所述波传输结构用于接收馈入的信号，将信号向上耦合至辐射结构；所述辐射结构用于从位于下方的波传输结构中接收耦合馈入的信号，并将信号向外辐射出去。可选地，所述辐射结构包括一个或多个天线辐射单元。可选地，所述天线辐射单元由天线极子组构成，所述天线极子组包括m个天线极子，其中，m为自然数。可选地，所述天线极子包括：金属层、液晶层、电极片和偏置电压线，其中：电极片、液晶层和金属层自上而下依次贴合；所述金属层上设置有缝隙；所述偏置电压线与所述电极片连接，用于对天线辐射单元的辐射性能进行电压控制。可选地，所述缝隙的设置使得所述金属层或金属层的主要部分呈现对称状。可选地，所述电极片位于缝隙的上方，且在垂直方向上的投影与缝隙存在重叠。可选地，所述电极片与缝隙的设置方向相同或者不相同。可选地，所述金属层上的缝隙的数量为1个、2个或更多个。可选地，所述缝隙为矩形、环形、回字形、曲形、哑铃型、十字形、沙漏形或不规则形状。可选地，所述电极片的数量为1个、2个或更多个。可选地，所述电极片为矩形、环形、回字形、曲形、哑铃型、十字形、沙漏形或不规则形状。可选地，电极片的设置方向与所述缝隙的设置方向呈一夹角。可选地，电极片的设置方向与所述缝隙的设置方向垂直。可选地，所述天线辐射单元包括两个彼此正交的天线极子，所述天线极子的缝隙彼此垂直，所述天线极子的中心相距第一预设距离。可选地，所述天线极子还包括：第一介质基板和第二介质基板，其中：所述电极片附着在第一介质基板上；所述金属层附着在第二介质基板上。可选地，所述介质基板采用F4B、陶瓷、树脂、玻璃或柔性材料。可选地，所述电极片和金属层采用PCB板或半导体工艺设置于相应的介质基板上。可选地，所述天线辐射单元及其偏置电压线均呈圆周对称布置。可选地，所述天线辐射单元及其偏置电压线采用1/n圆周对称的方式进行布置。可选地，所述天线辐射单元呈多层同心圆周阵列排布方式布置。可选地，预设数量的天线辐射单元的中心均匀分布在每层同心圆周上。可选地，第i层圆周的半径为：其中，x为放射距离，为相邻两层同心圆周径向间隔。可选地，第i层均匀分布的天线辐射单元的数目为：其中，为整数，a为同一圆周上两相邻天线辐射单元中心间的弧长，为天线辐射单元中心所在第i层排布圆周的周长。可选地，各层同心圆周等间距分布或非等间距分布。可选地，第i+1层天线辐射单元的布置个数与第i层天线辐射单元的布置个数之间满足以下关系：其中，为常数。可选地，所述天线极子的偏置电压线的引线从电极片边缘的中心位置开始，沿缝隙的纵向方向引出，并超出缝隙纵向边缘预设距离。可选地，所述天线极子的偏置电压线的引线沿相邻天线辐射单元组之间的中心线方向引出，并归拢至一起输出。可选地，所述天线极子的偏置电压线的引线与相邻天线辐射单元组之间的中心线相距预设距离。可选地，同一天线辐射单元组中的多个天线辐射单元的偏置电压线均匀分布在所述中心线的同侧或两侧。可选地，所述天线辐射单元组由在1/n圆周部分斜向放置的天线辐射单元组成。可选地，所述中心线为根据多条中心距离线的中点拟合得到的样条曲线，其中，所述中心距离线指的是相邻天线辐射单元组之间同层天线辐射单元中心的连接线。可选地，所述中心线为根据多条中心距离线的中点拟合得到的多段线曲线，其中，所述中心距离线指的是相邻天线辐射单元组之间同层天线辐射单元中心的连接线。可选地，所述中心线首末两端的曲线部分分别垂直于首末两端的中心距离线。可选地，所述偏置电压线之间相隔预设距离。按照本实用新型技术方案得到的电扫描天线，辐射单元以及偏置电压线排列整齐有序，天线辐射单元排布和偏置电压线走线的设计效率高，整体设计时间少，天线面板的设计速度快。附图说明通过参照附图详细描述各示例性实施例，以上及其他特征和优点对于本领域普通技术人员而言将变得更为明显，在附图中：图1(a)、(b)、(c)分别是根据本实用新型一实施例的天线辐射单元爆炸图的斜轴侧、等轴测和俯视图；图2是根据本实用新型一实施例的天线面板的结构图；图3是根据本实用新型一实施例的第一圈天线辐射单元排布图；图4是根据本实用新型一实施例的所有天线辐射单元的排布图；图5是一实施例中天线极子坐标示意图；图6是根据本实用新型一实施例的天线辐射单元偏置电压线引线图；图7(a)-图7(b)是本实用新型一实施例中1/6天线面板上天线辐射单元对应简化示意图；图8是本实用新型一实施例中1/6天线面板天线辐射单元斜列间中心线图；图9是本实用新型一实施例中天线面板的布置示意图。具体实施方式为了使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。本实用新型的实施例提供了对于本实用新型设计构思的示例性的实现方式，呈现出对本实用新型基本设计构思的理解，而并非用于对本实用新型进行技术细节性的限制。根据本实用新型一实施例的电扫描天线包括辐射结构和波传输结构，其中：所述波传输结构和辐射结构自下而上依次设置；所述波传输结构用于接收馈入的信号，将信号向上耦合至辐射结构；所述辐射结构用于从位于下方的波传输结构中接收耦合馈入的信号，并将信号向外辐射出去。其中，所述辐射结构包括一个或多个天线辐射单元，所述天线辐射单元呈圆周对称布置，所述天线辐射单元的偏置电压线用于对天线辐射单元的辐射性能进行电压控制，因而偏置电压线的布置方式对应于天线辐射单元，也采用相应的圆周对称的方式布置。在本实用新型的一实施例中，所述天线辐射单元由天线极子组构成，所述天线极子组包括m个天线极子，其中，m为自然数。如图1(a)、(b)、(c)和图2所示，所述天线极子主要包括：金属层1、液晶层2、电极片3和偏置电压线4，其中，电极片3、液晶层2和金属层1自上而下依次贴合；所述金属层1上设置有缝隙5，所述缝隙5的设置，应该保证金属层1或金属层1的主要部分呈现对称状；所述电极片3位于缝隙5的上方，且在垂直方向上的投影与缝隙5存在重叠，所述电极片3与缝隙5的设置方向相同或者不相同，在本实用新型一实施例中，所述电极片3与缝隙5成一夹角，例如90°；所述偏置电压线与所述电极片3连接。其中，所述金属层1上的缝隙5的数量可以为1个、2个或更多个，所述电极片3的数量也可以为1个、2个或更多个，具体数量可根据实际需要来设置。所述缝隙可以为矩形、环形、回字形、曲形、哑铃型、十字形、沙漏形等规则形状，也可以为不规则形状，所述电极片3也可以为矩形、环形、回字形、曲形、哑铃型、十字形、沙漏形等规则形状，也可以为不规则形状。在本实用新型的一实施例中，所述天线辐射单元包括两个彼此正交的天线极子，每个天线极子的缝隙5为单个矩形缝隙，电极片3也为单个矩形电极片，电极片3的设置方向垂直于缝隙5的设置方向。可选地，所述两个彼此正交的天线极子的缝隙5也彼此垂直，天线极子中心相距第一预设距离，例如5.13mm。在本实用新型另一实施例中，所述天线极子还包括：第一介质基板6和第二介质基板7，其中：所述电极片3附着在第一介质基板6上，所述金属层1附着在第二介质基板7上，即所述第一介质基板和第二介质基板用于提供支撑附着，其可采用例如F4B、陶瓷、树脂、玻璃等硬性材料，也可以采用柔性材料以构成柔性天线。其中，所述第一介质基板6和第二介质基板7可以采用相同或不同的参数，比如所述第一介质基板6和第二介质基板7可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料，二者可以具有相同或大约相同的厚度，例如第一介质基板6和第二介质基板7的厚度可设置为0.25mm-3.5mm，也可以具有不同的厚度，例如两者的厚度可以相差0.1～5mm之间。可选地，所述电极片3和金属层1可以采用PCB板、半导体工艺或其他加工手段设置于相应的介质基板上。在本实用新型的一实施例中，在天线面板上，所述天线辐射单元及偏置电压线均采用1/n圆周对称的方式进行布置，其中，n为自然数。在以下的实施方式中，仅以1/6圆周对称为例说明本实用新型天线辐射单元及偏置电压线的具体布置方式，应理解其目的为更清楚地阐释本实用新型，而不应全部理解为是仅能实现1/6圆周对称布置。整体来看，所述天线辐射单元的布置方式为逐层同心圆周阵列排布的方式，即按照距离圆心从近到远分为多层同心圆周，每层同心圆周上分布有一定数量的天线辐射单元，可选地，所述一定数量的天线辐射单元的中心均匀分布在每层同心圆周上。在一个具体的实施例中，如图3所示，第i层圆周的半径为：其中，x为放射距离，其长度为天线的一个波长，为相邻两层同心圆周径向间隔，那么对于第i层圆周，天线辐射单元中心所在的排布圆周周长为：可选地，当所述天线辐射单元中心在圆周上均匀分布时，第i层均匀分布的天线辐射单元的数目为其中，取整数值，a为同一圆周上两相邻天线辐射单元中心间的弧长。在本实用新型一实施例中，各层同心圆周可以按照等间距分布也可以按照非等间距分布，其中，所述间距可以按照线性规律设置也可以按照非线性规律设置。对于本实用新型提出的电扫描天线，当组成天线辐射单元的天线极子彼此正交时，所述电扫描天线呈圆极化辐射，接下来以此情况为例来说明天线辐射单元及其偏置电压线的布置。上文提及，多个天线辐射单元中心按照同心圆周逐层排布，第i层圆周的半径为：其中，x为放射距离，其长度为天线的一个波长，例如可以为24mm，为相邻两层排布圆周径向间隔，例如可以为7.3mm；第i层天线辐射单元中心所在的排布圆周周长为：第i层均匀分布的天线辐射单元的数目为其中，取整数值，a为同一圆周上两相邻天线辐射单元中心间的弧长，例如7.2mm。按照上述规律计算得到的天线辐射单元的排布方式如下表所示，表中列出了按照上述规律计算得到的每层圆周天线辐射单元的布置个数，以及为了后期排布规律，偏置电压线路径简洁，实际布置的天线辐射单元个数，其中，实际布置的天线辐射单元个数是通过函数拟合得到的，在本实用新型一实施例中，拟合函数为其中，为常数，下表中，取即使第(i+1)层天线辐射单元的个数比第i层天线辐射单元的个数多6个，呈现的函数规律。图3所示为根据本实用新型一实施例的第一层天线辐射单元的排布示意图，该实施例是根据上文所述天线辐射单元的排布规律，即根据天线辐射单元的中心半径R、圆周均布天线辐射单元个数对天线辐射单元进行排布，然后取第1层排布的俯视图进行示意。图4所示为根据本实用新型一实施例的所有天线辐射单元的排布示意图，所述天线辐射单元按照上述排布规律进行布置，即依据天线辐射单元个数呈现函数规律，整个天线面板的天线辐射单元呈现1/6圆周对称结构，也可以说呈现1/3对称或1/2对称，为减少偏置电压线的布线工作量，取最小非对称单元部分，即1/6部分。在1/6的天线面板部分，其天线辐射单元的第(i+1)层比第i层多6个。后续在偏置电压线布置时，只需要布置1/6的天线面板部分的偏置电压线，其它部分通过圆周阵列顺序布置即可得到。图5所示为天线极子的坐标示意图，图6所示为根据本实用新型一实施例的天线辐射单元偏置电压线的引线图，如图5和图6所示，对于每一个天线极子，所述天线辐射单元偏置电压线4的引线从电极片3边缘的中心位置开始，沿缝隙5的纵向即Y轴方向引出，超出缝隙5纵向边缘预设距离t，例如0.42mm；如图7所示，然后偏置电压线4的引线沿两斜列天线辐射单元之间的中心线方向引出，最终归拢到一起输出。下面结合图7和图8对于中心线的设置进行说明，如图7所示，所述偏置电压线的布置按照1/6圆周对称的方式逐一布置。若以每个天线辐射单元的中心点来代替相应的天线辐射单元，即可形成图7(b)，此时图7(a)中虚线框起的天线辐射单元A对应于图7(b)中的点a，天线辐射单元B对应于点b，天线辐射单元C对应于点c，天线辐射单元D对应于点d，依次类推，将所有天线辐射单元简化为点，使用相应的中心点来表示，按照方格排布得到如图7(b)所示的三角形部分，然后从图7(b)中右下角到左上角的方向依次划分斜列c1，c2……直至最后一斜列c22，其对应图7(a)中天线辐射单元形成的斜列C1，C2……直至最后一斜列C22。在一个具体实施方式中，所述1/6圆周对称布置的天线辐射单元的中心线按照如下方式确定：如图8所示，先确定两相邻斜列Cj和Cj+1之间各同层天线辐射单元中心的距离线6，然后确定各距离线6的中点，利用样条曲线依次连接各距离线6的中点，样条曲线的首末两端曲线部分分别垂直于首末两端的距离线6，所述样条曲线就形成了偏置电压线布置需要参考的中心线7，可选地，所述偏置电压线沿着与中心线7平行的方向，且距离中心线7预设距离来进行布置。在另一个实施方式中，当由于制造工艺或设计等其它原因，无法依据所述曲线类中心线进行偏置电压线的布线时，可以采用多段线，比如三段线，近似拟合得到的中心线8来代替中心线7。以上两个实施方式中，需要注意的是，偏置电压线之间需保证一定的距离，以避免相互产生电磁干扰，例如若偏置电压线宽10μm，线与线中心的距离需大于20μm。另外，为了布线的整齐性，同一斜列Cj中多个天线辐射单元的偏置电压线可均匀分布在两斜列Cj和Cj+1之间的中心线两侧。图8中，从右下方第1斜列至左上方第22斜列，偏置电压线的数目如下表所示。第j斜列1234567891011偏置电压线数目246810121416182022第j斜列1213141516171819202122偏置电压线数目2426283032343638383838这样就完成了1/6圆周天线辐射单元及其偏置电压线的布置，利用圆周阵列方式，即旋转1/6圆周角度(60度)的方式即可完成剩余的5/6圆周天线辐射单元及其偏置电压线的布置，最终得到的天线面板如图9所示，最后再将所有偏置电压线末端的引线归拢到一起输出。在传统天线辐射单元及偏置电压线布置过程中，如果天线辐射单元布置过多，偏置电压线没有足够的布线空间或偏置电压线之间及偏置电压线与天线辐射单元之间距离过小，这样就会出现影响电磁性能的问题，同时偏置电压线的布线过程需要避让天线辐射单元，使得偏置电压线折弯次数增加，制造困难，但如若天线辐射单元布置得过少，又会使得天线的性能降低。而根据本实用新型的电扫描天线辐射单元及其偏置电压线的布置方法，可以在保证天线辐射单元布置数量的前提下，合理安排偏置电压线的布置，使其整齐有序地排列，另外，在设计过程中，只需要完成1/6部分面板的天线辐射单元及其偏置电压线的布置工作，其它5/6部分，可以通过圆周阵列功能完成。这样就大大提高了天线辐射单元排布和偏置电压线走线的设计效率，使整体设计所需时间至少减少了83％，大大加快了天线面板的设计速度。以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。当前第1页1 2 3