專(zhuān)利名稱(chēng)：使用pcb空腔封裝工藝的微波平面?zhèn)鞲衅鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及可用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器中的微波收發(fā)器，例如用于安全行業(yè)中檢測(cè)運(yùn) 動(dòng)物體的多普勒雷達(dá)傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及微波平面收發(fā)器，其采用支撐板將微波 電路封裝以實(shí)現(xiàn)芯片在板上的設(shè)計(jì)，其中所有元件都是表面安裝的。
背景技術(shù)：
具有微波收發(fā)器的微波運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器能夠在該運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)的區(qū)域內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng) 物體的存在，例如入侵者。通常，該運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器向該檢測(cè)區(qū)域發(fā)送微波信號(hào)，并且在運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)域 時(shí)，該微波信號(hào)從這樣的運(yùn)動(dòng)中反射回來(lái)(回波)并由于多普勒效應(yīng)而被調(diào)制。當(dāng)信號(hào)被 運(yùn)動(dòng)物體反射時(shí)，該信號(hào)在頻率上發(fā)生偏移。該頻率上的偏移被稱(chēng)為多普勒效應(yīng)且與目標(biāo) 的速度直接成正比。通常，當(dāng)該物體直接向該傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生最大頻率偏移，當(dāng)該物體 以90度垂直于該傳感器的方向移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生最小頻率偏移。所有多普勒傳感器使用該原理 在該檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體。傳統(tǒng)上，將該微波傳感器構(gòu)造成具有空腔收發(fā)器來(lái)滿足該傳感器在高頻帶的操作 需要，如K波段。在基于波導(dǎo)空腔的收發(fā)器中，從使用合適二極管的波導(dǎo)空腔振蕩器處產(chǎn)生 該微波信號(hào)，并且接收器具有相似波導(dǎo)結(jié)構(gòu)從而接收反射的信號(hào)。由于復(fù)雜的組裝和高功 耗，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了平面波導(dǎo)微波電路來(lái)替代該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，特別是使用在民用領(lǐng)域的波導(dǎo)傳感
o但是，現(xiàn)有的微波平面?zhèn)鞲衅髟谒鼈兊姆庋b工藝和電磁屏蔽方面具有弊端。傳統(tǒng) 上，在該微波平面?zhèn)鞲衅髦惺褂玫奈⒉娐吠ㄟ^(guò)金屬鑄造工藝或金屬?zèng)_壓工藝被屏蔽，其 中每一種工藝都展現(xiàn)出不期望的弊端。在該金屬鑄造工藝中，首先打破模具的初始花費(fèi)不可避免，其通常是昂貴的。另 外，由于焊接技術(shù)不適用于金屬鑄造這一事實(shí)，就需要利用導(dǎo)電粘合劑將該電路的金屬元 件物理地電連接到PCB板上。導(dǎo)電粘合劑由用于實(shí)現(xiàn)電連接的銀膏組成，這又顯著地使該 粘合劑和整個(gè)傳感器的費(fèi)用提高。此外，該導(dǎo)電粘合劑的應(yīng)用比較費(fèi)力并需要具有一定熟 練度的工人，除非使用指定的應(yīng)用粘合劑的機(jī)器，該機(jī)器再次提高制作成本而且不能提供 可用于不同設(shè)計(jì)工作的兼容性。另外，該金屬鑄造工藝需要在應(yīng)用該導(dǎo)電粘合劑后的固化 期，這導(dǎo)致制作的延長(zhǎng)和低生產(chǎn)效率。最后，導(dǎo)電粘合劑所實(shí)現(xiàn)的連接的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不令人滿 意，特別是在臨界情況下使用該傳感器時(shí)。因此，由于該連接的裂開(kāi)引起的傳感器故障可能 發(fā)生。在該金屬?zèng)_壓工藝中，由于在金屬?zèng)_壓準(zhǔn)確度和精確度上的固有缺陷，傳感器的 臨界幾何參數(shù)無(wú)法保持一致性。但是，該設(shè)備元件在尺寸上的一致性和在不同元件之間位 置關(guān)系的準(zhǔn)確度起到了實(shí)施該傳感器功能的臨界作用，其中該傳感器任意結(jié)構(gòu)偏差會(huì)引起 信號(hào)頻率上的偏移，特別是在高頻帶。另外，為了便于金屬?zèng)_壓，一般采用軟金屬材料，其中 使用軟金屬制作的薄壁來(lái)形成基本的封裝結(jié)構(gòu)，例如共振腔。因此，為增強(qiáng)該傳感器的性能和擴(kuò)展該傳感器的應(yīng)用而進(jìn)一步在沖壓部件上并入調(diào)諧結(jié)構(gòu)是難于實(shí)現(xiàn)的。此外，上述的工藝提出了另一個(gè)問(wèn)題，即該傳感器的微波電路不能令人滿意地進(jìn) 行電磁屏蔽。因此，會(huì)產(chǎn)生環(huán)境信號(hào)的電磁干擾，其將影響該傳感器的性能和可靠性。實(shí)際上，在安全行業(yè)中使用的微波傳感器通常固定在預(yù)定位置上，例如墻壁，從而 掃描預(yù)定的覆蓋區(qū)域。因此，一旦該傳感器被固定在該墻壁上，傳感器的檢測(cè)范圍是不變 的。假如該傳感器的應(yīng)用環(huán)境需要調(diào)整該檢測(cè)范圍，就需要通過(guò)在殼體中重新安裝該傳感 器以采取新的期望方向或者改變墻和傳感器殼體之間的相對(duì)位置來(lái)改變?cè)搨鞲衅骱驮搲?壁之間的角度。此外，在某些情況中，檢測(cè)角度必須根據(jù)該傳感器的具體應(yīng)用或多或少地進(jìn) 行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)該傳感器的最佳性能。因此，在調(diào)節(jié)該傳感器檢測(cè)角度的技術(shù)中期望避免 復(fù)雜和費(fèi)力的步驟。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴?，其能夠通過(guò)排除帶有銀膏的導(dǎo)電 粘合劑來(lái)節(jié)省制造成本。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴?，其能夠提高電路的金屬元件和PCB 板之間連接的可靠性。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴?，其能夠降低制作過(guò)程中所用的時(shí) 間和降低生產(chǎn)線工人的熟練度需求，因而提高生產(chǎn)效率。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴?，其能夠保持該傳感器物理結(jié)構(gòu)上 幾何一致性，因而提高該傳感器的性能。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴模淠軌蛘{(diào)諧或調(diào)整該傳感器的檢 測(cè)角度，因而提供具有提高了適應(yīng)性和兼容性的傳感器。因此，提供微波平面?zhèn)鞲衅魇瞧谕暮陀幸娴模淠軌驗(yàn)槲⒉娐诽峁┝钊藵M意 的電磁屏蔽，從而防止微波電路被微波電路周?chē)沫h(huán)境信號(hào)和噪聲干擾。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的是一種用于在檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)目標(biāo)的存在和運(yùn)動(dòng)的微波平面?zhèn)鞲衅?，包?微波板和支撐板。該微波板包括振蕩器/混合器層、天線層以及在該振蕩器/混合器層和 天線層連接在一起時(shí)夾在振蕩器/混合器層和天線層之間的接地層。任選地，該微波板由 非特氟綸材料制作。該振蕩器/混合器層包括配置為產(chǎn)生至少一個(gè)微波信號(hào)的振蕩器和電聯(lián)接到該 振蕩器的信號(hào)混合器。該信號(hào)混合器配置為接收和合并由該振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)和在檢 測(cè)區(qū)域中由目標(biāo)反射的反射信號(hào)，并因此產(chǎn)生具有多普勒頻率的中頻信號(hào)。該天線層包括聯(lián)接到該振蕩器用于將該振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)發(fā)射到該檢測(cè)區(qū) 域中的發(fā)射天線和聯(lián)接到該信號(hào)混合器用來(lái)接收該目標(biāo)反射的反射信號(hào)的接收天線。該支撐板包括頂面，該頂面通過(guò)涂在該頂面上的第一金屬層聯(lián)接到微波板的振蕩 器/混合器層。該支撐板進(jìn)一步包括從該頂面延伸的連續(xù)空腔，用來(lái)容納該振蕩器/混合 器層的振蕩器和混合器，該空腔的表面涂有第二金屬層。任選地，該支撐板由非特氟綸材料 制作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該支撐板的連續(xù)空腔延伸通過(guò)該支撐板以提供貫穿空 腔，該微波平面?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)一步包括聯(lián)接到該支撐板的底面的基板。
優(yōu)選地，該基板包括頂面，該頂面通過(guò)涂在該基板的頂面上的第三金屬層來(lái)聯(lián)接 到該支撐板的底面。根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，該基板包括彼此相對(duì)可運(yùn)動(dòng)的第一子板和第二子板。 該第一子板聯(lián)接到該支撐板的底面。優(yōu)選地，在該第一子板和第二子板之間布置至少一個(gè)連接器，用于調(diào)整在該第一 子板和第二子板之間的距離從而改變?cè)搨鞲衅鞯臋z測(cè)角度。優(yōu)選地，該連接器包括布置在該第一子板和第二子板之間的柱，以及匹配該柱以 調(diào)整在該第一子板和第二子板之間距離的塊。該柱具有外螺紋并且該塊具有匹配該外螺紋 的內(nèi)螺紋，這樣調(diào)節(jié)該塊會(huì)使該塊相對(duì)于該柱運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，該基板包括用來(lái)調(diào)整該傳感器的操作頻率的調(diào)節(jié)螺釘。優(yōu)選地，該基板包 括與調(diào)節(jié)螺釘相關(guān)的金屬基座，該金屬基座焊接到該第一子板。


本發(fā)明的這些和其它特征、益處和優(yōu)點(diǎn)參照下面的文字和附圖將清楚展現(xiàn)，視圖 中相同的附圖標(biāo)記指代相同的結(jié)構(gòu)，其中附圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的微波平面?zhèn)鞲衅鞯姆纸馔敢晥D，其為該傳 感器的微波電路提供了電磁屏蔽；附圖2是附圖1中所示微波平面?zhèn)鞲衅鞯木o密透視圖；附圖3是附圖1中所示微波平面?zhèn)鞲衅鞯奈⒉ò宓姆纸馔敢晥D；附圖4是附圖3中所示微波板的功能方框圖；附圖5是附圖3中所示微波板的振蕩器/混合器層的透視圖；附圖6是附圖3中所示微波板的振蕩器和混合器的詳細(xì)微波傳輸帶布局；附圖7是表面安裝的微波FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)芯片的詳細(xì)微波傳輸帶布局，該微 波FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)芯片以金屬線連接在附圖3中所示微波板的振蕩器電路中；附圖8是表面安裝的二極管芯片的詳細(xì)微波傳輸帶布局，該二極管芯片以金屬線 連接在附圖3中所示微波板的混合器電路中；附圖9是附圖3所示微波板的平面圖；附圖10是附圖1所示的支撐板的透視圖；附圖11是沿著附圖10所示的剖面線11-11的該微波平面?zhèn)鞲衅鞯氖疽庑云室?圖，示出了該微波板和支撐板組合所提供的半個(gè)屏蔽空腔；附圖12是沿著附圖10所示的剖面線11-11的包括基板的微波平面?zhèn)鞲衅鞯氖疽?性剖視圖，示出了該微波板、支撐板和基板組合所提供的封閉屏蔽空腔；附圖13是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示范性實(shí)施例的基板的分解透視圖，該基板包括 第一子板和第二子板，第一子板和第二子板間的距離可調(diào)整從而改變?cè)搨鞲衅鞯臋z測(cè)角 度；附圖14是根據(jù)本發(fā)明又一示范性實(shí)施例的微波傳感器的分解透視圖，該微波傳 感器合并了附圖13所示的基板；附圖15A是從左透視視角看到的附圖14所示微波傳感器的緊密透視圖；和附圖15B是從右透視視角看到的附圖14所示微波傳感器的緊密透視圖。
具體實(shí)施例方式這里將參照示出了本發(fā)明示范性實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行以下詳細(xì)地描述。然 而，本發(fā)明可用多種不同形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其構(gòu)造并不局限于這里列出的實(shí)施例。相同附圖標(biāo) 記始終表示相同的元件。附圖1和附圖2描述了根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的微波平面?zhèn)鞲衅?0。通常， 該傳感器10包括微波板20和支撐板30。該支撐板30實(shí)質(zhì)上在結(jié)構(gòu)的形狀和布局方面與 該微波板20互補(bǔ)。通過(guò)任意合適的手段，如粘附劑或焊料，將該支撐板30連接到該微波板 20。參照附圖3，描述了該微波板20的三層結(jié)構(gòu)。該微波板20包括振蕩器/混合器層 22、天線層24、和夾在振蕩器/混合器層22和天線層24之間的接地層26。該振蕩器/混 合器層22和天線層24例如通過(guò)粘接膜或焊料與夾在其中的公共接地層26被覆蓋和結(jié)合 成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。任選地，非特氟綸材料可用作全部三層的襯底，如來(lái)自Rogers公司的非特氟綸材 料R04350B。該非特氟綸材料相比于特氟綸材料更便宜，但仍能提供令人滿意的性能。另 外，該非特氟綸材料的處理與特氟綸材料大體相同。因此，處理標(biāo)準(zhǔn)低頻PCB材料的相同設(shè) 備可用于處理該非特氟綸材料。參照附圖4，描述了該微波板20的功能方框圖。該微波板20通常包括對(duì)應(yīng)于振蕩 器/混合器層22的振蕩器/混和器部件201和對(duì)應(yīng)于天線層24的天線部件202，都用虛線表不。該振蕩器/混合器部件201包括配置為以預(yù)定頻率產(chǎn)生一系列脈沖微波信號(hào)的振 蕩器221。該振蕩器221根據(jù)應(yīng)用環(huán)境可以是低Q振蕩器或高Q振蕩器。將該振蕩器221 的輸出信號(hào)聯(lián)接(耦合)到功率分配器222的輸入。任選地，由直流(DC)模塊和濾波器組 成的信號(hào)調(diào)制模塊(未圖示)可被放置在該振蕩器221和該功率分配器222之間，用于調(diào) 制來(lái)自該振蕩器221的輸出信號(hào)。因此，該振蕩器221產(chǎn)生的信號(hào)被調(diào)諧成輸出帶有低相 位噪聲的盡可能高的功率。該濾波器，優(yōu)選地是低通濾波器，用于排除不需要的諧波以提高接收元件的性能。 該濾波器的輸出信號(hào)被該功率分配器222(例如以環(huán)形的方式)分割成兩部分。該輸出信 號(hào)的兩部分不平均，該功率的大部分被作為發(fā)射信號(hào)通過(guò)發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)送而剩下的功率 被聯(lián)接到作為產(chǎn)生混合信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)混合器。任選地，該DC模塊可以由微波傳輸帶構(gòu)成而不是如在常規(guī)收發(fā)器中由分布電容 器組成。來(lái)自該功率分配器222的第一輸出的本振(本機(jī)振蕩器)信號(hào)的一部分被聯(lián)接到 天線部件202的發(fā)射天線224 (也在附圖3中示出)。該發(fā)射天線224的作用是發(fā)送該振蕩 器信號(hào)進(jìn)入由微波平面?zhèn)鞲衅?0利用微波板20進(jìn)行監(jiān)視的檢測(cè)區(qū)域。該發(fā)射天線224可 以是任意適合的天線，如貼片陣列天線。來(lái)自該功率分配器222的第二輸出的本振信號(hào)(附圖4中示為OS)的另一部分被 聯(lián)接到信號(hào)混合器223。如果在該檢測(cè)區(qū)域中存在運(yùn)動(dòng)物體M，通過(guò)該發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào) 將被反射。反射信號(hào)(附圖4中示為RS)由接收天線225接收，并且進(jìn)一步地發(fā)送給該信
7號(hào)混合器223。類(lèi)似地，該接收天線225可以是任意適合的天線，如貼片陣列天線。該信號(hào)混合器223將該反射信號(hào)RS和該振蕩器信號(hào)OS進(jìn)行合并以提供包含多普 勒頻率的中頻(IF)信號(hào)。該IF信號(hào)可用來(lái)確定該檢測(cè)區(qū)域中物體的運(yùn)動(dòng)。附圖5從支撐振蕩器/混合器部件201的電路的微波板20的元件面的視角示出 了該微波板20的振蕩器/混合器部件201的微波傳輸帶布局。該微波平面?zhèn)鞲衅?0在高 頻或低頻的性能通過(guò)使用在振蕩器和混合器中不具有封裝限制的表面安裝芯片實(shí)現(xiàn)。可以 看出所有的微波傳輸帶相互關(guān)聯(lián)，并且與傳輸線、濾波器和由此形成的其它元件關(guān)聯(lián)。該振 蕩器221和混合器223的電路都在附圖5中以虛線進(jìn)行顯示。該混合器223的電路包括聯(lián) 接(耦合)微波傳輸帶226，用于實(shí)現(xiàn)在該混合器223和接收天線225之間的電聯(lián)接。該功 率分配器222的電路包括聯(lián)接微波傳輸帶227，用來(lái)實(shí)現(xiàn)在該功率分配器222和發(fā)射天線 224之間的電聯(lián)接。在一個(gè)示范實(shí)施例中，將該振蕩器221設(shè)計(jì)成負(fù)阻振蕩器并通過(guò)等效的分布式微 波傳輸帶電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如附圖6最佳所示，該振蕩器221包括表面安裝的微波FET芯片T1， 用來(lái)產(chǎn)生多個(gè)振蕩器信號(hào)。例如，F(xiàn)ET T1是表面安裝的微波FET芯片，包括但不限于HBT、 HEMT和PHEMT。在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)區(qū)域中，由于多普勒偏移通常很低，1/f閃爍噪聲是最重要的參 數(shù)，使得在該傳感器中推薦使用具有較低相位噪聲的芯片。附圖6中還示出了振蕩器電路 的源偏壓電阻器R1。任選地，如附圖7所示，表面安裝的微波FET芯片T1以金屬線連接到附圖5所示 微波傳輸帶?？紤]到安全行業(yè)應(yīng)用中的多普勒偏移較低，優(yōu)選使用帶有較低相位噪聲的芯 片。而且，由于該微波板20的多層設(shè)計(jì)和這些芯片的表面安裝特征，該振蕩器221不需要 使用介質(zhì)諧振器，同時(shí)仍能保持令人滿意的性能。如附圖6最佳所示，該混合器223包括表面安裝的二極管芯片D1，用于通過(guò)結(jié)合振 蕩器信號(hào)OS和檢測(cè)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)反射的反射信號(hào)RS來(lái)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)信號(hào)。例如，D1 為表面安裝的肖特基芯片，包括但不限于由Metelics生產(chǎn)的HVMSK-1或T0MSK-1。此時(shí)參照附圖8，該混合器223具有緊密和小型設(shè)計(jì)。例如，該混合器223具有微 波平面電路的單平衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中一對(duì)二極管D2和D3被表面安裝在3dB環(huán)251 (如附圖 5、6和8所示)的中心。從該環(huán)251的1/4入獨(dú)立端口 252導(dǎo)出IF信號(hào)，將扇形樁253布 置在中心作為由二級(jí)管D2和D3 —起共用的AC接地元件。例如，二極管可以是通過(guò)梁式引 線或倒裝芯片工藝進(jìn)行封裝的GaAs或Si基二極管。此時(shí)參照附圖3和附圖9將對(duì)該振蕩器/混合器層22、該天線層24和接地層26 的電和機(jī)械聯(lián)接進(jìn)行描述。如附圖3中附圖標(biāo)記24所示，該天線層24用銅構(gòu)成圖案以形成包括該接收天線 225和發(fā)射天線224的貼片陣列。在所示的示范性實(shí)施例中，該天線是1X4陣列。但是，該 天線陣列可以是根據(jù)特定安全需要的1X4、2X2或NXM陣列。另外，該天線陣列可以是槽 縫陣列。該天線也可以是非陣列天線，如單個(gè)貼片、單個(gè)槽縫、喇叭天線，或上述天線的任意組合。 該接收天線225具有聯(lián)接微波傳輸帶242，用來(lái)將該接收天線225聯(lián)接到該混合器 223的相應(yīng)微波傳輸帶226。該發(fā)射天線224具有聯(lián)接微波傳輸帶244，用來(lái)將該發(fā)射天線 224聯(lián)接到功率分配器222的相應(yīng)微波傳輸帶227。
回來(lái)參照附圖3，其描述了夾在振蕩器/混合器層22和天線層24之間的接地層 26。例如，該接地層26是涂有銅層的薄板形式以提供接地平面260。該接地層26具有一對(duì) 槽縫262和264，通過(guò)它們將該混合器223的微波傳輸帶226和該功率分配器222的微波傳 輸帶227分別聯(lián)接到該接收天線225和發(fā)射天線224。特別是，該槽縫262垂直于在該天 線層24上的接收天線225的微波傳輸帶242和在該振蕩器/混合器層22上的混合器223 的微波傳輸帶226。該槽縫264垂直于在該天線層24上的發(fā)射天線224的微波傳輸帶244 和在該振蕩器/混合器層22上的功率分配器222的微波傳輸帶227?？捎密浺r底材料制作該振蕩器/混合器層22和該天線層24。這兩層例如由粘接 膜被粘接在一起，共用公共接地平面260。形成的結(jié)構(gòu)包括添加在該振蕩器/混合器層22 上的天線層24，帶有夾在中間的銅層。每一個(gè)天線具有各自的實(shí)質(zhì)上放在該微波電路板上 相關(guān)微波傳輸帶上的微波傳輸帶。該接地平面層具有針對(duì)每一個(gè)天線的相應(yīng)槽縫，用于提 供在該天線微波傳輸帶和該振蕩器/混合器層上的相關(guān)微波傳輸帶之間的聯(lián)接。參照附圖10-12，將描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的PCB空腔封裝方案。附圖10描述了支撐板30的結(jié)構(gòu)特征，其被粘接或粘附到附圖1所示的微波板20。 附圖11是沿著附圖10中剖面線11-11的微波平面?zhèn)鞲衅?0的剖視圖。通常，將該支撐板30設(shè)計(jì)成具有空的中間部分以提供半封閉空腔來(lái)容納該微波 板10的相關(guān)電子元件。該支撐板30的外部輪廓與該微波板20的外部輪廓實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)，以 在該微波板20和支撐板30連接在一起后提供緊密的、整體的且連續(xù)的設(shè)備。如附圖11中所示，該天線層24定位在模塊的頂部。除了天線金屬圖案以外，該天 線層24的大部分區(qū)域?yàn)槁冻龅囊r底。該微波板20和支撐板30的各自金屬涂層被焊接在 一起，具有提供電磁屏蔽的該微波板20和支撐板30的接地圖案。如附圖10和11中所示，該支撐板30包括涂有第一金屬層330的頂面301。該頂 面301和第一金屬層330連接到該微波板20的振蕩器/混合器層22以提供在該微波板20 和支撐板30之間的機(jī)械和電接口。該支撐板30進(jìn)一步包括由該支撐板30的外圍壁308定義的連續(xù)空腔302。該連 續(xù)空腔302提供空間以容納該微波板20的電氣和/或電子元件。該連續(xù)空腔302的表面 305涂有第二金屬層332 (如附圖11所示)以為該微波板20的元件提供電磁屏蔽。該第一 金屬層330和第二金屬層332可由任意合適的金屬材料形成，優(yōu)選地為銅。在該連續(xù)空腔 302的上緣將該第一金屬層330和第二金屬層332相互連接，從而為該微波板20的電路提 供連續(xù)的金屬屏蔽。該連續(xù)空腔302從頂面301向下延伸，可以是如附圖11和12所示通過(guò)從頂面301 延伸到該支撐板30的底面311的通腔形式，或具有預(yù)定厚度的袋狀形式。優(yōu)選地，該連續(xù) 空腔302為一通腔。任選地，為了提供增強(qiáng)電磁屏蔽效果，該連續(xù)空腔302可以由內(nèi)壁310分成第一空 腔302和第二空腔304，第一空腔302形成在該支撐板30的對(duì)應(yīng)于該振蕩器/混合器層22 的信號(hào)混合器223的位置處，第二空腔304形成在該支撐板30的對(duì)應(yīng)于該振蕩器/混合器 層22的振蕩器221的位置處。連通槽312在該內(nèi)壁310的上端形成以容納電連接該信號(hào) 混合器223和振蕩器221的電路元件。該支撐板30進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電孔314，作為I/O信號(hào)通道，以及第二導(dǎo)電孔316，作為功率供應(yīng)通道。任選地，第一導(dǎo)電孔314和第二導(dǎo)電孔316為電鍍的半孔形式。 相應(yīng)地，半屏蔽空腔340 (在附圖11中以虛線標(biāo)注)由該微波板20的接地層26、第一導(dǎo)電 孔314、第二導(dǎo)電孔316、該支撐板30頂面301上形成的第一金屬層330、和涂在該連續(xù)空腔 302表面305上的第二金屬層332構(gòu)成。此時(shí)參照附圖12，描述了封閉屏蔽空腔350 (以虛線標(biāo)注)。該封閉屏蔽空腔350 由該微波板20、支撐板30和基板40提供。基板40包括位于該支撐板30的底面311的對(duì) 面的頂面401?；?0的頂面401至少部分地涂有覆蓋該連續(xù)空腔302相應(yīng)區(qū)域的第三金 屬層334。將該第三金屬層334連接到底面311，如焊接到底面311。全屏蔽空腔340由微 波板20的接地層26、第一導(dǎo)電孔314、第二導(dǎo)電孔316、支撐板30頂面301上形成的第一金 屬層330、涂在連續(xù)空腔302表面305上的第二金屬層332、和第三金屬層334構(gòu)成。該空腔封裝的金屬涂層的厚度是影響封裝屏蔽效果的關(guān)鍵要素，特別是對(duì)于在K 波段高頻中的PCB空腔的屏蔽效果尤為如此。例如，金屬涂層的厚度可通過(guò)下面公式作為
趨膚深度被算出厶、丄
\ co/ucr其中co =波的角頻率；u =材料的滲透性；o =材料傳播的電導(dǎo)率。優(yōu)選地，在溫度為室溫的環(huán)境下，涂層材料是Cu并且該微波信號(hào)是在K波段 (24GHz )中，該趨膚深度為A = 0.066/77 = 4.26x1 (T7w = 0.4wm 9ww(l/46>z)，其遠(yuǎn)小
于用于大多數(shù)應(yīng)用的最薄厚度l/40z。因此，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，上述厚度足夠用來(lái)提供 滿意的屏蔽效果。另外，第一導(dǎo)電孔314和第二導(dǎo)電孔316也起到屏蔽效果作用。下面是一個(gè)對(duì)照表，列出了關(guān)于傳統(tǒng)金屬鑄造工藝、傳統(tǒng)金屬?zèng)_壓工藝、和根據(jù)本 發(fā)明的新PCB空腔封裝工藝的制造指標(biāo)。如表中所示，根據(jù)本發(fā)明的新PCB空腔封裝工藝 展示出在制造工藝各個(gè)方面上的較佳性能。
項(xiàng)目金屬鑄造金屬?zèng)_壓PCB空腔重量重一般輕費(fèi)用蟲(chóng) 貝便宜便宜模型加工是是否I/O不方便不方便方便組裝PCB板復(fù)雜復(fù)雜自動(dòng)和簡(jiǎn)單屏蔽效果好一般一般
10 附圖13、14、15A和15B描述了根據(jù)本發(fā)明另一方面的改良型可調(diào)節(jié)基板400和微 波平面?zhèn)鞲衅?00，其便于該傳感器100的檢測(cè)角度的調(diào)整或調(diào)節(jié)，因而提供了相對(duì)于多種 應(yīng)用環(huán)境下的增強(qiáng)的適應(yīng)性和兼容性的傳感器。參照附圖13，該基板400包括第一子板410和第二子板420，第一子板和第二子板 之間的距離可通過(guò)一對(duì)連接器430來(lái)調(diào)整。連接器430被設(shè)置在該第一子板410和第二子 板420之間以改變?cè)搨鞲衅?00的檢測(cè)角度。在所示示范實(shí)施例中，連接器430位于該基 板400的邊緣附近，分別在基板400的兩角。但是，應(yīng)當(dāng)理解連接器的數(shù)目和位置不局限于 所示實(shí)施例。具體地說(shuō)，連接器430設(shè)置成通過(guò)每一個(gè)連接器提供柱432和相對(duì)該柱432可移 動(dòng)的塊434來(lái)調(diào)節(jié)該第一子板410和第二子板420之間的距離。該第一子板410包括一對(duì) 相應(yīng)的安裝孔411和412用來(lái)接收柱432的上端。將安裝孔411和412的尺寸設(shè)置為大于 柱432的尺寸。因此，柱432的上端不需要被固定入安裝孔411和412就能被接收。該第 二子板420包括一對(duì)相應(yīng)的安裝孔421和423 (如附圖14所示)，用來(lái)接收柱432的下端。例如，柱432具有在其外表面上形成的螺紋，塊434具有螺紋孔用來(lái)匹配該柱432 的外螺紋。因此，當(dāng)該柱432被固定進(jìn)第二子板420的安裝孔421和423時(shí)，調(diào)節(jié)該塊434 使得該塊434相對(duì)該柱運(yùn)動(dòng)，由此使第一子板410相對(duì)第二子板420傾斜，從而改變?cè)搨鞲?器100的檢測(cè)角度?？商鎿Q地，可交換使用具有不同尺寸的多個(gè)塊來(lái)調(diào)節(jié)在該第一子板410 和第二子板420之間的距離。在所示實(shí)施例中，將第一子板410和第二子板420在一端被連接來(lái)實(shí)現(xiàn)在該基板 400和該傳感器100的其它元件之間的必要的機(jī)械和電連接。但是，應(yīng)當(dāng)理解可在第一子板 410和第二子板420之間提供其它接口元件以實(shí)現(xiàn)該機(jī)械和電連接。任選地，可以提供調(diào)節(jié)螺釘440給基板400，用來(lái)調(diào)節(jié)該傳感器100的工作頻率。 優(yōu)選地，將該調(diào)節(jié)螺釘440裝在焊接到第一子板410的相關(guān)金屬基部450。圖14、15A和15B 描述了不同透視視角中形成的傳感器連接器100。這里已經(jīng)參照特定的示范性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。某些變更或修改對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，而沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍。這些示范性實(shí)施例是說(shuō)明性 質(zhì)的，沒(méi)有對(duì)所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
一種用來(lái)在檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的微波平面?zhèn)鞲衅?，包括微波板，該微波板包括振蕩?混合器層，該振蕩器/混合器層包括設(shè)置成產(chǎn)生至少一個(gè)微波信號(hào)的振蕩器和電聯(lián)接到該振蕩器的信號(hào)混合器，該信號(hào)混合器設(shè)置成合并由該振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)和由該目標(biāo)反射的反射信號(hào)，由此產(chǎn)生具有多普勒頻率的中頻信號(hào)；天線層，包括聯(lián)接到該振蕩器以將該振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)發(fā)射到該檢測(cè)區(qū)域中的發(fā)射天線和聯(lián)接到該信號(hào)混合器以接收該反射信號(hào)的接收天線；和在該振蕩器/混合器層和天線層被連接在一起時(shí)布置在該振蕩器/混合器層和天線層之間的接地層，以及支撐板，該支撐板包括頂面，該頂面通過(guò)涂在該頂面上的第一金屬層連接到該微波板的振蕩器/混合器層；和從該頂面延伸以容納該振蕩器/混合器層的振蕩器和混合器的連續(xù)空腔，該空腔的表面涂有第二金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅鳎渲性撜袷幤靼ú贾迷谠撜袷幤骱驮摪l(fā)射 天線之間以及在該振蕩器和該混合器之間的功率分配器。
3.如權(quán)利要求2所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該發(fā)射天線包括微波傳輸帶，該功率分 配器包括相應(yīng)的微波傳輸帶，所述微波傳輸帶在該振蕩器/混合器層和天線層被連接在一 起時(shí)實(shí)質(zhì)上相互疊蓋。
4.如權(quán)利要求2所述的微波平面?zhèn)鞲衅鳎渲性摻邮仗炀€包括微波傳輸帶，該混合器 包括相應(yīng)的微波傳輸帶，所述微波傳輸帶在該振蕩器/混合器層和天線層被連接在一起時(shí) 實(shí)質(zhì)上相互疊蓋。
5.如權(quán)利要求3所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該接地層包括提供在該發(fā)射天線微波傳 輸帶和該功率分配器的相應(yīng)微波傳輸帶之間的聯(lián)接接口的第一槽縫。
6.如權(quán)利要求4所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該接地層包括提供在該接收天線微波傳 輸帶和該混合器的相應(yīng)微波傳輸帶之間的聯(lián)接接口的第二槽縫。
7.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該連續(xù)空腔包括用來(lái)容納該混合器的第 一空腔和用來(lái)容納該振蕩器的第二空腔。
8.如權(quán)利要求7所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中第一空腔和第二空腔通過(guò)槽而連通。
9.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅鳎渲姓袷幤?混合器層包括至少一個(gè)導(dǎo)電孔， 所述至少一個(gè)導(dǎo)電孔電聯(lián)接到第一金屬層和接地層。
10.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該微波板由非特氟綸材料制作。
11.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該支撐板由非特氟綸材料制作。
12.如權(quán)利要求1所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該連續(xù)空腔延伸通過(guò)該支撐板以提供 貫通空腔。
13.如權(quán)利要求12所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，進(jìn)一步包括被聯(lián)接到該支撐板的底面的基板。
14.如權(quán)利要求13所述的微波平面?zhèn)鞲衅?，其中該基板包括頂面，該頂面通過(guò)涂在該 基板的頂面上的第三金屬層被連接到該支撐板的底面。
15.如權(quán)利要求13所述的微波平面?zhèn)鞲衅鳎渲性摶灏鼙舜讼鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的第一子 板和第二子板，第一子板包括頂面，該頂面通過(guò)涂在第一子板的頂面上的第四金屬層被連 接到該支撐板的底面。
全文摘要
在檢測(cè)區(qū)域檢測(cè)目標(biāo)存在和運(yùn)動(dòng)的微波平面?zhèn)鞲衅靼ㄎ⒉ò搴椭伟濉Ｎ⒉ò灏ㄕ袷幤?混合器層、天線層和振蕩器/混合器層和天線層連在一起時(shí)夾在之間的接地層。振蕩器/混合器層包括產(chǎn)生至少一個(gè)微波信號(hào)的振蕩器和電聯(lián)接振蕩器的信號(hào)混合器。信號(hào)混合器合并振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)和檢測(cè)區(qū)域中目標(biāo)反射的反射信號(hào)，由此產(chǎn)生具有多普勒頻率的中頻信號(hào)。天線層包括聯(lián)接振蕩器以發(fā)射振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)到檢測(cè)區(qū)域的發(fā)射天線和聯(lián)接信號(hào)混合器以接收目標(biāo)反射的反射信號(hào)的接收天線。支撐板包括頂面，頂面通過(guò)涂在其上的第一金屬層連接到微波板。支撐板還包括從頂面延伸以容納振蕩器/混合器層的振蕩器和混合器的連續(xù)空腔，空腔表面涂有第二金屬層。
文檔編號(hào)G01S17/42GK101852856SQ200911000050
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者王楠, 范世雄 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司