一种射频结构、探测装置及通信系统的制作方法

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1.本技术涉及通信技术领域，特别涉及一种射频结构、探测装置及通信系统。

背景技术：

2.微波传输已被广泛的应用于现有的通信系统以及雷达系统等的传输中。平面传输线具有低损耗、高功率容量以及易集成的优点，被用于微波传输系统中，示例地，平面传输线为微带线、共面波导、基片集成波导等。另外，波导结构作为定向引导电磁波的结构，被广泛用于系统集成和测试测量中，如毫米波、太赫兹频段的仪器设备大多采用矩形波导作为波导接口等。因此，如何低成本实现平面传输线到波导的转接成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

3.本技术提供一种射频结构、探测装置及通信系统，结构简单，易于实现，低成本地实现了宽带信号的传输。
4.本技术实施例的第一方面提供一种射频结构，包括：金属层、介质层和接地层，所述金属层和所述接地层分别设置在所述介质层相对的两个侧面上；
5.所述金属层上具有第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙的第一端和所述第二缝隙的第一端均位于所述金属层中，也即是，所述第一缝隙的第一端和所述第二缝隙的第一端均设置于金属层上非边缘的位置。所述第一缝隙的第二端和所述第二缝隙的第二端设置在所述金属层的边缘，所述第一缝隙和所述第二缝隙将所述金属层分成接地区域和位于所述第一缝隙和所述第二缝隙之间的传输区域，所述接地区域与所述接地层电连接；
6.所述接地层上开设有通口，所述通口内设置有互补辐射结构，所述互补辐射结构与所述接地区域电连接，所述互补辐射结构与所述第一缝隙的第一端相对应，和/或，所述互补辐射结构与所述第二缝隙的第二端相对应。其中，所述互补辐射结构与所述第一缝隙的第一端相对应是指所述第一缝隙的第一端能够激励该互补辐射结构。所述互补辐射结构与所述第二缝隙的第二端相对应是指所述第二缝隙的第二端能够激励该互补辐射结构。所述第一缝隙的第一端激励该互补辐射结构的位置和所述第二缝隙的第二端激励该互补辐射结构的位置可以相同也可以不同。
7.这样传输至金属层传输区域的信号可以通过第一缝隙的第一端和第二缝隙的第一端向上激励互补辐射结构，从而使得互补辐射结构向外辐射信号，如辐射至空间环境或波导结构中，进而实现信号的传输。
8.可见，本技术实施例提供的射频结构，通过缝隙激励互补辐射结构实现了宽带信号的传输或者辐射，该射频结构的结构简单，易于实现，低成本地实现了宽带信号的传输。
9.该射频结构可以直接用作为天线。可选的，该射频结构可以直接用作为转接结构，示例地，当该射频结构连接波导结构时，可以实现信号在平面传输与波导结构之间的转接。
10.该射频结构通过缝隙激励互补辐射结构实现了宽带信号的传输或者辐射，也无需额外引入金属结构件，简化了介质层的结构和数量，降低了射频结构和波导结构之间转接
的成本和加工复杂度。同时也有效的减小了射频结构的体积，有助于扩展射频结构的适用性。
11.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙为曲线型缝隙，和/或，所述第二缝隙为曲线型缝隙。这样金属层缝隙的设计可以根据需要灵活设计。
12.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙为l型缝隙，和/或，所述第二缝隙为l型缝隙。l型缝隙易于工程实现。
13.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙的第二端的延伸方向与所述第一缝隙的第一端的延伸方向垂直，和/或，所述第二缝隙的第二端的延伸方向与所述第二缝隙的第一端的延伸方向垂直。这样有利于提升对互补辐射结构的激励效果。
14.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙和/或所述第二缝隙为直线型缝隙。直线型缝隙的工程实现简单，加工成本低。
15.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙具有多个第一端，和/或，所述第二缝隙具有多个第一端。这样有助于更好的激励互补辐射结构，提升对互补辐射结构的激励效果。
16.在一种可能的实现方式中，所述第一缝隙的形状与所述第二缝隙的形状相同，便于加工，便于生产实现。
17.在一种可能的实现方式中，所述互补辐射结构包括多个贴片单元，相邻两个贴片单元之间具有第三缝隙。
18.这样贴片单元可以形成一种辐射单元，第三缝隙可以形成一种辐射单元，两种辐射单元组成互补辐射结构，以实现信号的叠加和互补，从而拓宽了信号传输带宽。
19.在一种可能的实现方式中，所述互补辐射结构为电磁偶极子。也即，贴片单元形成电偶极子，贴片单元之间的第三缝隙形成磁偶极子，这样电偶极子和磁偶极子组成的电磁偶极子中，电偶极子和磁偶极子能够产生不同的谐振频率，提升该射频结构的工作带宽。
20.在一种可能的实现方式中，所述贴片单元的形状为规则形状或者不规则形状。示例地，贴片单元为矩形、圆形、椭圆形或多边形中的一种或几种组合。
21.在一种可能的实现方式中，所述介质层上设置有第一接地孔，所述接地层和所述接地区域通过所述第一接地孔电连接。
22.在一种可能的实现方式中，所述介质层上还设置有第二接地孔，所述贴片单元通过所述第二接地孔与所述接地区域电连接。
23.本技术实施例的第二方面提供一种探测装置，包括波导天线和上述任一所述的射频结构，所述波导天线与所述射频结构连接。
24.通过包括射频结构，该射频结构通过金属层上的第一缝隙的第一端和第二缝隙的第一端可以激励接地层上的互补辐射结构发生信号辐射，这样就能够完成信号在平面传输与波导结构之间的转接，互补辐射结构能够实现信号的叠加和互补，提升信号转接的带宽，有助于提升探测装置的探测性能。
25.同时，该射频结构使用单层介质层，也并未额外引入金属结构件，简化了结构设计、降低了加工复杂度和成本、减小了射频结构的体积，有助于提升探测装置的集成度。
26.本技术实施例的第三方面提供一种通信系统，包括波导结构和上述任一所述的射频结构，所述波导结构与所述射频结构连接。
27.通过包括射频结构，该射频结构通过金属层上的第一缝隙的第一端和第二缝隙的
第一端可以激励接地层上的互补辐射结构发生信号辐射，这样就能够完成信号在平面传输与波导结构之间的转接，互补辐射结构能够实现信号的叠加和互补，提升信号转接的带宽，从而提升该通信系统的传输性能。同时该射频结构具有结构简单、加工成本和复杂度较低且小体积的优点，有助于提升通信系统的集成度。
28.在一种可能的实现方式中，所述波导结构包括腔体，所述腔体与所述射频结构的接地层接触，且所述腔体的端口与所述射频结构的互补辐射结构相对设置，所述互补辐射结构位于所述腔体的端口在所述接地层上的投影区域内。
29.这样可以保证互补辐射结构产生的辐射信号能够进入射频结构的腔体内，保证了信号的转接传输。
30.在一种可能的实现方式中，所述接地层上的通口位于所述腔体的端口在所述接地层上的投影区域内。
31.这样可以使通过贴片单元与通口侧壁之间的缝隙辐射的信号也能够进入波导结构的腔体内，便于信号的转接传输，有助于提升转接信号的带宽。
32.在一种可能的实现方式中，所述波导结构至少包括矩形波导。
33.本技术实施例的第四方面提供一种终端，包括上述第二方面提供的探测装置。可选的，所述终端为车辆。
附图说明
34.图1为本技术实施例提供的一种射频结构的结构示意图；
35.图2为本技术实施例提供的一种射频结构在第一视角下的透视示意图；
36.图3为本技术实施例提供的一种射频结构的拆分结构示意图；
37.图4为本技术实施例提供的一种接地层的结构示意图；
38.图5为本技术实施例提供的一种射频结构在第二视角下的主视透视图；
39.图6为本技术实施例提供的一种介质层的结构示意图；
40.图7为本技术实施例提供的另一种射频结构的主视透视图；
41.图8为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图；
42.图9为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图；
43.图10为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图；
44.图11为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图；
45.图12为本技术实施例提供的一种金属层的结构示意图；
46.图13为本技术实施例提供的另一种金属层的结构示意图；
47.图14为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图；
48.图15为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图；
49.图16为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图；
50.图17为本技术实施例提供的一种射频结构和波导结构装配的示意图；
51.图18为本技术实施例提供的一种射频结构和波导结构装配的局部拆分结构示意图；
52.图19为本技术实施例提供的一种射频结构的毫米波转接性能仿真效果图。
53.附图标记说明：
54.10-射频结构；
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11-金属层；
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11a-传输区域；
55.11b-接地区域；
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111-第一缝隙；
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112-第二缝隙；
56.12-介质层；
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121-第一接地孔；
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122-第二接地孔；
57.13-接地层；
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131-通口；
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132-互补辐射结构
58.132a-贴片单元；
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132b-第三缝隙；
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14-连接端口；
59.20-波导结构；
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21-腔体。
具体实施方式
60.本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
61.本技术实施例中的射频结构，用于实现平面传输信号的转接，该射频结构可以作为两设备之间的转接结构使用，如将平面传输线中的平面传输信号转接至波导结构等中，其中，该波导结构可以为波导天线，或者也可以是通信设备的波导接口。或者，该射频结构也可以作为辐射结构使用，如该射频结构可以作为天线将信号辐射至环境中等。具体的，下文以该射频结构用于实现平面传输信号至波导结构，如波导天线、设备的标准波导连接端口等之间的转接为例说明。
62.微波传输已逐渐成为通信系统以及雷达系统中信号传输的重要手段，而波导结构，如矩形波导、圆形波导等作为用于传输微波信号的传输线类型之一，因其具有低耗损、高功率容量和良好的电磁屏蔽特性等优点，而被广泛应用于通信以及雷达等系统中。如矩形波导是多数耦合器、检波器、隔离器、衰减器以及槽线等的标准波导接口，另外，如毫米波、太赫兹频段的很多仪器设备也采用矩形波导为波导接口。
63.平面传输线是微波传输系统中很常见的馈线形式，作为设备之间的信号连接桥梁使用。平面传输线如微带线、共面波导、基片集成波导等，具有低损耗、高功率容量以及易集成的优点，而被广泛的使用于高集成度的通信以及雷达等系统中。因此，为实现信号的连通与传输，平面传输线到波导结构之间的转接在器件测试和系统集成中扮演着重要的角，而为了保证良好的转接性能以及信号的高容量传输，平面传输线与波导结构之间的转接通常需要具备大带宽的特性。
64.为了拓宽平面传输线与波导结构之间信号转接的带宽，常见的方式主要有两种，一种是增加平面传输线的介质结构，从而引入多个辐射单元或增加谐振点的方式实现带宽的拓展。如现有的一种平面传输线波导转接结构，针对的是基片集成波导到矩形波导之间的转接，使基片集成波导至少具有依次层叠设置的第一介质层、第二介质层和第三介质层三层介质层，在第一介质层的第一表面上设置传输线，在第一介质层上开设第一缝隙，在第二介质层上开设与第一缝隙相对的第二缝隙，在第三介质层上设置与第二缝隙相对的贴片天线，矩形波导与第三介质层接触，并且使贴片天线与矩形波导的腔体连通。传输线上传入的微波信号可以依次经过第一缝隙和第二缝隙激励贴片天线，使贴片天线形成辐射，将信号辐射传输至矩形波导，完成信号的转接。而第一缝隙、第二缝隙以及贴片天线形成三个谐振点，从而拓宽了基片集成波导和矩形波导之间转接信号的带宽。
65.然而，由于多层介质结构的增加，会提高平面传输线和波导结构之间的转接成本以及加工复杂度，同时也会使平面传输线的体积增大，会限制平面传输线转接结构的生产
和使用场景。
66.另一种是通过引入金属结构件，额外增加的金属结构件，引入了感性或容性模块，从而可以调谐原有的辐射单元，获得更大的阻抗带宽，从而实现平面传输线和波导结构之间的大带宽转接。
67.同样的，金属结构件的引入会增加转接结构设计的复杂度，使平面传输线和波导结构连接的整个系统体积大大增加，降低了通信以及雷达等系统的集成度，同时也会限制平面传输线和波导结构转接的使用场景。
68.基于上述问题，本技术实施例提供一种射频结构、探测装置以及通信系统，该射频结构用于实现信号的转接。射频结构包括介质层和分别位于介质层相对两个侧面上的金属层和接地层，在金属层上还开设第一缝隙和第二缝隙，在接地层上的通口内设置有互补辐射结构，互补辐射结构与第一缝隙的第一端相对应，和/或互补辐射结构与第二缝隙的第一端相对应，传输至金属层传输区域的信号可以通过第一缝隙的第一端和/或第二缝隙的第一端进而激励互补辐射结构，从而使得互补辐射结构向外辐射信号，如辐射至环境或波导结构中，实现信号的传输。同时也有效的减小了射频结构的体积，提高了射频结构的适用性。
69.可见，本技术实施例提供的射频结构，通过缝隙激励互补辐射结构实现了宽带信号的传输或者辐射，该射频结构的结构简单，易于实现，低成本地实现了宽带信号的传输。该射频结构可以直接用作为天线。可选的，该射频结构可以直接用作为转接结构，示例地，当该射频结构连接波导结构时，可以实现信号在平面传输与波导结构之间的转接。
70.可选的，互补辐射结构为电磁偶极子。
71.可选的，互补辐射结构或者接地区域通过接地孔与接地层连接，以实现互补辐射结构或者接地区域接地。示例地，接地孔为介质层内的金属化通孔。
72.其中，该射频结构可以适用于探测装置中，具体的，该探测装置可以是雷达或传感器，雷达可以包括但不限于毫米波雷达、微波雷达，太赫兹雷达等。
73.以该探测装置为雷达为例，探测装置可以包括波导天线和本技术提供的射频结构，雷达的射频端可以与射频结构连接，射频结构可以与波导天线连接，从而使信号可以从射频端的芯片传输至射频结构，并由射频结构转接传输至波导天线，再由波导天线进行信号的辐射，实现雷达的功能。本技术提供的射频结构也可以适用于通信系统中，该通信系统可以是雷达系统，或者，也可以是其他使用电磁波进行信号传输的系统。
74.本技术提供的射频结构可以用于实现通信系统中各设备之间的连接，从而实现信号在设备间的传输，例如第一设备(可以是雷达，或者也可以是其他设备)具有该射频结构，该第一设备的输入输出端为平面传输线形式，第二设备的输入输出端为波导结构接口，可以通过该射频结构实现第一设备的平面传输线到波导结构的转接，信号可从第一设备经过该射频结构转接传输至第二设备，实现两设备之间信号的传输。
75.可选的，本技术提供的探测装置或者通信系统可以应用于终端中，该终端可以为机器人，智能穿戴设备，智能家居，其他智能设备，或者车辆。示例地，该终端可以是轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场自动驾驶车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、手推车、飞行器、无人机、慢速运输车或移动平台等其他载具或交通工具。本技术实施例不做特别的限定。
76.本技术提供的射频结构还可以适用于测试系统中，使设备与测试仪器相连，从而对设备的信号传输性能进行测试。
77.以雷达的测试系统为例，需通过雷达测试仪对雷达性能进行测试，而该测试仪的输入输出为波导结构接口时，雷达的射频端可以连接有本技术提供的射频结构，通过射频结构与波导结构连接，实现雷达与测试仪之间的连接和信号传输，从而实现对雷达性能的检测。可选地，雷达测试仪可以为以下任意一种：信号源、功率计、频谱仪、或矢量网络分析仪。其中，该波导结构可以是矩形波导、圆形波导等具有腔体的空心金属波导结构，其形状还可以是其他各种形状。波导结构至少包括腔体，且端部开口形成有端口，以使信号辐射进入波导结构内。
78.以下结合附图对本技术提供的射频结构进行详细的说明。
79.图1为本技术实施例提供的一种射频结构的结构示意图，图2为本技术实施例提供的一种射频结构在第一视角下的透视示意图，图3为本技术实施例提供的一种射频结构的拆分结构示意图。
80.参见图1所示，本技术实施例提供的一种射频结构10，包括有金属层11、介质层12和接地层13三层。其中，金属层11和接地层13分别设置在介质层12相对的两个侧面上。接地层13也可以是由金属板材形成的。
81.可选的，射频结构10为印刷电路板(printed circuit board，pcb)，也即是金属层11和接地层13为pcb的两个金属敷铜层，介质层12为pcb的介质基板。
82.可选的，介质层12可以是陶瓷介质层，环氧树脂介质层、聚苯醚树脂介质层或者氟系树脂介质层或者也可以是其他介质层。
83.结合图2和图3所示，在金属层11上开设有第一缝隙111和第二缝隙112，第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a均位于金属层11中，也即是第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a均为封闭在金属层11内部。第一缝隙111的第二端111b和第二缝隙112的第二端112b均设置在金属层11的边缘，也即是第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a均为开放在金属层11的边缘。
84.换言之，第一缝隙111的第二端111b和第二缝隙112的第二端112b均延伸至金属层11的其中一侧的外边缘处，第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a与金属层11的另一侧外边缘处之间具有一定的间隙，使第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a均未贯穿金属层11的外边缘。
85.其中，本技术实施例中，第一缝隙111的第一端111a和第二端111b为第一缝隙111的两个端部，可选的，该第一缝隙111的两个端部可以具有一定长度，示例地，第一缝隙111第一端111a为10mm的缝隙长度。第二缝隙112的第一端112a和第二端112b为第二缝隙112的两个端部，可选的，该第二缝隙112的两个端部可以具有一定长度，示例地，第二缝隙112第二端112b为0.6mm的缝隙长度。第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a的延伸方向可以一致或不一致，第一缝隙111的第二端111b和第二缝隙112的第二端112b的延伸方向可以一致或不一致。
86.其中，需要说明的是，在金属层11上可以具有至少一组第一缝隙111和第二缝隙112，图2和图3中以该金属层11上具有一组，即一个第一缝隙111和一个第二缝隙112为例。参见图2和图3所示，第一缝隙111和第二缝隙112可以将金属层11分成接地区域11b和传输
区域11a。
87.其中，传输区域11a为位于第一缝隙111和第二缝隙112之间的区域，金属层11剩余区域即为接地区域11b，接地区域11b与接地层13电连接，均用于接地。
88.在对射频结构10测试时，或者是在集成有射频结构10的系统中，该射频结构10还可以具有连接端口14，连接端口14靠近第一缝隙111的第二端111b和第二缝隙112的第二端112b设置，从而使信号可以通过连接端口14传入或传出射频结构10。如该射频结构10适用于雷达装置、包括有雷达的通信系统或测试系统中时，雷达的射频端可以与连接端口14连接，从而使射频端的信号经过连接端口14传输至射频结构10。其中，图2所述的连接端口14为仿真设置的端口形状，本技术对连接端口14的形状不做限制。继续结合图2和图3所示，在接地层13上开设有通口131，在通口131内设置有互补辐射结构，本技术实施例以该互补辐射结构为电磁偶极子132为例进行说明。电磁偶极子132包括电偶极子和磁偶极子，其中，电偶极子和磁偶极子均为能够向空间辐射或接收微波信号的结构。电偶极子和磁偶极子组成的电磁偶极子中，电偶极子作为一种辐射单元，磁偶极子作为另一种辐射单元，两种辐射单元能够产生辐射信号的互补与叠加，从而形成互补辐射结构132。
89.其中，电磁偶极子132与第一缝隙111的第一端111a相对应，和/或，电磁偶极子132与第二缝隙112的第一端112a相对应，这样信号就能够通过第一端111a和/或第一端112a电磁偶极子激励电磁偶极子132。
90.信号从连接端口14进入传输区域11a后传输至传输区域11a的末端(即第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a处)，信号就可以从传输区域11a的末端激励电磁偶极子132。或者说，信号就可以从第一缝隙111的第一端111a和或者第二缝隙112的第一端112a激励电磁偶极子132。
91.图4为本技术实施例提供的一种接地层的结构示意图，图5为本技术实施例提供的一种射频结构在第二视角下的主视透视图，图6为本技术实施例提供的一种介质层的结构示意图。
92.具体的，电磁偶极子132可以包括多个贴片单元132a，相邻两个贴片单元之间具有第三缝隙132b，本技术实施例中，以图4所示的电磁偶极子132包括4个贴片单元为例进行说明。
93.参见图4和图5所示，电磁偶极子132的四个贴片单元具体为贴片单元132a1，贴片单元132a2，贴片单元132a3，贴片单元132a4，贴片单元132a1和贴片单元132a2之间的缝隙为第三缝隙132b1，贴片单元132a3和贴片单元132a4之间的缝隙为第三缝隙132b2，贴片单元132a1和贴片单元132a3之间的缝隙为第三缝隙132b3，贴片单元132a2和贴片单元132a4之间的缝隙为第三缝隙132b4。
94.其中，贴片单元132a1和贴片单元132a2形成电磁偶极子132的一个电偶极子臂，贴片单元132a3和贴片单元132a4形成电磁偶极子132的另一个电偶极子臂。两个电偶极子臂形成电偶极子。第三缝隙132b1和第三缝隙132b2为电磁偶极子132的一个磁偶极子臂，第三缝隙132b3和第三缝隙132b4为电磁偶极子132的另一个磁偶极子臂，两个磁偶极子臂形成磁偶极子。
95.可见，通过电磁偶极子132中的电偶极子和磁偶极子可以工作在不同的频段，实现信号的叠加和互补，从而使本技术提供的射频结构具有宽带特性。
96.也就是说，当信号从连接端口14传输至传输区域11a，会通过第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a激励电磁偶极子132产生信号的辐射，从而实现信号的转接或传输。
97.也即通过第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a激励电磁偶极子132，电磁偶极子132的两种辐射单元(电偶极子和磁偶极子)都可以向外辐射信号，且电偶极子和磁偶极子的工作频带不同，可以实现信号的叠加和互补，从而实现本技术提供的宽带射频结构。
98.而该射频结构10通过缝隙激励电磁偶极子便可以实现宽带信号的传输或辐射，也并未额外引入金属结构件，简化了介质层的结构和数量，降低了射频结构10的成本和加工复杂度。同时也有效的减小了射频结构10的体积，该射频结构10扩展性强，可以根据实际需要灵活设计缝隙、电磁偶极子、以及介质层数。
99.可选的，如图5中所示，贴片单元132a1和贴片单元132a2可以与第二缝隙112的第一端112a相对应设置，贴片单元132a3和贴片单元132a4可以与第一缝隙111的第一端111a相对应设置。
100.可选的，电磁偶极子132可以通过第二接地孔122与接地层13连接，请参考图6，贴片单元132a通过第二接地孔122与接地层13连接，以实现电磁偶极子132接地。示例地，第二接地孔122为介质层12内的金属化通孔。可选的，接地区域11b可以通过第一接地孔121与接地层13连接，以实现接地区域11b接地。示例地，第一接地孔121为介质层12内的金属化通孔。
101.其中，一个贴片单元132a可以通过一个第二接地孔122与接地区域11b电连接。或者，也可以使相邻的两个或多个贴片单元132a通过一个接地孔实现与接地区域11b的电连接。或者，也可以一个贴片单元132a通过两个或多个第二接地孔122实现与接地区域11b的电连接。
102.可选的，相邻两个贴片单元132a之间的第三缝隙的宽度，如第三缝隙132b1、第三缝隙132b2、第三缝隙132b3或第三缝隙132b4，示例的为八分之一倍的该射频结构工作的中心波长，一个磁偶极子臂，也即是第三缝隙132b1和第三缝隙132b2的长度之和，为四分之一波长，第三缝隙132b3和第三缝隙132b4的长度之和为四分之一波长。
103.可选的，相邻两个贴片单元132a之间的第三缝隙的宽度可以相同也可以不同，如第三缝隙132b1、第三缝隙132b2、第三缝隙132b3或第三缝隙132b4的缝隙宽度均相同。或者第三缝隙132b1和第三缝隙132b2宽度相同，第三缝隙132b3和第三缝隙132b4宽度相同，且第三缝隙132b1和第三缝隙132b3宽度不同。
104.可选的，金属层11上的第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a中至少一个的延伸方向可以与第三缝隙132b1、第三缝隙132b2、第三缝隙132b3或第三缝隙132b4中的至少一个第三缝隙的延伸方向一致，这样能够提升第一端111a和/或第一端112a对电磁偶极子132的激励效果，有利于信号的传输，进一步提升射频结构的工作带宽。
105.可选的，当信号从第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a辐射传输至电磁偶极子132时，也即传输至贴片单元132a以及贴片单元之间的第三缝隙132b时，信号除了激励电磁偶极子132发生辐射外，还可以从贴片单元132a与通口131侧壁之间形成的缝隙进行辐射，从而进一步提升该射频结构的辐射或者传输效率。
106.图7为本技术实施例提供的另一种射频结构的主视透视图。
107.可选的，电磁偶极子132中的贴片单元的形状除了可以是如图5中所示的矩形外，还可以是如图7所示椭圆形。
108.或者，贴片单元132a的形状也可以是以下一种形状，或者多种形状间的组合：三角形、梯形、圆形或者其他多边形。贴片单元的形状也可以是其他规则形状，或者也可以是不规则形状，本技术对贴片单元的形状不做限制。
109.可选的，本技术提供的射频结构的互补辐射结构除了以上所示的电磁偶极子，还可以为以下形式的互补辐射结构，请参考图8至图11，其为本技术提供的互补辐射结构示意图。
110.图8为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图。
111.在一种可能的实施方式中，参见图8所示，互补辐射结构可以由一对贴片单元132a组成，即在通口131内仅设置有一对贴片单元132a，两个贴片单元132a并列设置，两个贴片单元132a的延伸方向可以与第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a的延伸方向一致，两个贴片单元132a之间具有第三缝隙132b，也即第三缝隙132b与第一端111a和第一端112a的延伸方向一致，贴片单元132a的两端可以分别延伸至与第一端111a和第一端112a对应的位置处。
112.其中，两个贴片单元132a可以作为一种辐射单元工作在第一频带。位于两个贴片单元132a之间的第三缝隙132b可以作为一种辐射单元，工作在第二频带。两种辐射单元工作在不同频段，形成互补辐射结构132，实现信号的叠加和互补，从而实现本技术实施例提供的射频结构的宽带化。
113.可选的，互补辐射结构可以通过接地孔与接地层13连接，请参考图6和图8，贴片单元132a可以通过第二接地孔122与接地层13连接，以实现互补辐射结构的接地。示例地，第二接地孔122为介质层12内的金属化通孔。可选的，接地区域11b可以通过第一接地孔121与接地层13连接，以实现接地区域11b接地。示例地，第一接地孔121为介质层12内的金属化通孔。
114.图9为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图。
115.参见图9所示，互补辐射结构132由一对贴片单元132a组成时，两个贴片单元132a并列设置，两个贴片单元132a的延伸方向可以与第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a的延伸方向呈角度，如垂直。
116.一对贴片单元132a具体为贴片单元132a1和贴片单元132a2，其中，贴片单元132a1可以对应第一缝隙111的第一端111a，贴片单元132a2可以对应第二缝隙112的第一端112a，即两个贴片单元132a分别对应设置在第一端111a和第一端112a上方。
117.同样的，两个贴片单元132a之间具有第三缝隙132b，两个贴片单元132a可以作为一种辐射单元工作在第一频段，第三缝隙132b可以作为一种辐射单元工作在第二频段，两种辐射单元工作在不同频段，形成互补辐射结构132，也可以实现信号的叠加和互补，从而实现本技术实施例提供的射频结构的宽带化。
118.其中，互补辐射结构132的接地描述同上述图1至图8所述，此处不再赘述。
119.图10为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图。
120.参见图10所示，互补辐射结构132由一对贴片单元132a组成时，贴片单元132a的延
伸方向可以与第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a的延伸方向一致，两个贴片单元132a可以分别与第一端111a和第一端112a对应。
121.其中，贴片单元132a2可以设置在第二缝隙112的第一端112a的一侧，如图中的左侧。贴片单元132a1可以设置在其中第一缝隙111的第一端111a的一侧，如图中的右侧。两个贴片单元132a之间具有第三缝隙132b，同样的，两个贴片单元132a可以作为一种辐射单元工作在第一频段，第三缝隙132b可以作为一种辐射单元工作在第二频段，两个辐射单元工作在不同频段，形成互补辐射结构132，也可以实现信号的叠加和互补，从而实现本技术实施例提供的射频结构的宽带化。
122.其中，两个贴片单元132a可以位于同一侧，如分别位于第一端112a和第一端111a的左侧或右侧，或者，两个贴片单元132a也可以位于不同侧，如图10中，贴片单元132a2位于第一端112a的左侧，贴片单元132a1位于第一端111a的右侧。
123.其中，互补辐射结构132的接地描述同上述图1至图8所述，此处不再赘述。
124.图11为本技术实施例提供的又一种射频结构的主视透视图。
125.在一种可能的实施方式中，参见图11所示，互补辐射结构132可以由四个贴片单元132a组成，四个贴片单元132a可以在一个方向(如沿着第一端112a和第一端111a延伸的方向)上依次排列。
126.其中，四个贴片单元132a从上而下，具体为贴片单元132a1、贴片单元132a2、贴片单元132a3、贴片单元132a4，以贴片单元132a1、贴片单元132a2为一组，贴片单元132a1、贴片单元132a2之间具有一个第三缝隙132b1。以贴片单元132a3、贴片单元132a4为一组，贴片单元132a3、贴片单元132a4之间具有一个第三缝隙132b2，两个贴片单元132a可以作为一种辐射单元工作在第一频段，两个第三缝隙132b可以作为一种辐射单元工作在第二频段，两种辐射单元工作在不同频段，形成一个互补辐射结构132，实现信号的叠加和互补。
127.其中，可以使贴片单元132a1、贴片单元132a2与第二缝隙112的第一端112a对应，贴片单元132a3、贴片单元132a4与第一缝隙111的第一端111a对应。
128.可选的，互补辐射结构可以通过第二接地孔122与接地层13连接，请参考图6和图10，贴片单元132a可以通过第二接地孔122与接地层13连接，以实现互补辐射结构的接地。示例地，第二接地孔122为介质层12内的金属化通孔。可选的，接地区域11b可以通过第一接地孔121与接地层13连接，以实现接地区域11b接地。示例地，第一接地孔121为介质层12内的金属化通孔。
129.本技术提供的射频结构除了互补辐射结构可以灵活设计，射频结构中的金属层上第一缝隙111和第二缝隙112也可以灵活设计。示例地，请参考图12至图16。
130.本技术实施例中，第一缝隙111和第二缝隙112的形状可以是规则的形状，或者也可以是不规则的形状。
131.可选的，第一缝隙111的形状可以与第二缝隙112的形状相同，方便加工，可以便于生产实现。
132.在一种可能的实施方式中，第一缝隙111和第二缝隙112可以是直线型缝隙，便于加工成型。
133.图12为本技术实施例提供的一种金属层的结构示意图。
134.参见图12所示，在另一种可能的实现方式中，第一缝隙111可以为曲线型缝隙，第
二缝隙112也可以是曲线型缝隙，这样第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙112的第一端112a也就为弧形曲线，可便于信号的辐射。可选的，第一缝隙111和第二缝隙112可以为不同的曲线型的缝隙。如第一缝隙111为弧线型的缝隙，第二缝隙112为锯齿形的缝隙。
135.图13为本技术实施例提供的另一种金属层的结构示意图。
136.参见图13所示，在又一种可能的实现方式中，第一缝隙111的第二端111b的延伸方向与第一缝隙111的第一端111a的延伸方向垂直，这样有利于信号从第一缝隙111的第一端111a进行辐射以激励互补辐射结构132，提升对互补辐射结构132的激励效果。
137.其中，第一缝隙111的第一端111a可以是直线型缝隙，第一缝隙111的第二端111b可以是直线型缝隙，以便于两者延伸方向的垂直设计。而第一缝隙111的其余部位可以是直线型缝隙，或者也可以是曲线、弧形等规则或不规则形状的缝隙。
138.相应的，第二缝隙112的第二端112b的延伸方向与第二缝隙112的第一端112a的延伸方向垂直。可选的，第一缝隙111和第二缝隙112的缝隙形状可以相同也可以不同。
139.图14为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图。
140.参见图14所示，在又一种可能的实现方式中，第一缝隙111为l型缝隙，第二缝隙112也可以为l型缝隙，也即第一缝隙111的第一端111a与第一缝隙的第二端111b的延伸方向垂直，第一缝隙111的其余部分为规则的直线型缝隙。这样可以更加有利于信号从第一端111a和第一端112a进行辐射以激励互补辐射结构132，提升对互补辐射结构132的激励效果，有助于提升转接信号的带宽。且l型缝隙可便于工程实现，便于生产。
141.图15为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图，图16为本技术实施例提供的又一种金属层的结构示意图。
142.第一缝隙111可以具有多个第一端111a，也即第一缝隙111背离连接端口14的一端可以延伸出多个端部，这样有助于更多的信号能够从第一端111a辐射并激励互补辐射结构132，提升对互补辐射结构132的激励效果，进而有利于信号的辐射转接。
143.其中，参见图15所示，多个第一端111a可以间隔设置，或者，参见图16所示，多个第一端111a也可以是从第一缝隙111的同一位置向不同方向延伸形成的，也即多个第一端111a的一端位于第一缝隙111的同一位置处，且多个第一端111a的另一端分别朝向不同方向延伸，时第一缝隙111背离连接端口14的一端形状类似爪型。
144.相应的，参见图15和图16所示，第二缝隙112也可以具有多个第一端112a。
145.下文以该射频结构10应用于通信系统如雷达系统中，实现与波导结构20之间的转接连接为例对射频结构10的应用进行说明。
146.图17为本技术实施例提供的一种射频结构和波导结构装配的示意图，图18为本技术实施例提供的一种射频结构和波导结构装配的局部拆分结构示意图。
147.参见图17所示，以波导结构20为矩形波导，互补辐射结构为电磁偶极子132为例，在雷达系统中，波导结构20与射频结构10连接，从而使信号可从射频结构10转接传输至波导结构20，实现信号在平面传输和波导结构20之间的转接。
148.具体的，当波导结构20与射频结构10装配连接时，波导结构20与射频结构10固定，可以使波导结构20与射频结构10的接地层13接触，也即波导结构20的腔体21与射频结构10的接地层13接触。
149.其中，该腔体21的端口与接地层13上的电磁偶极子132相对设置，且电磁偶极子
132位于腔体21端口在接地层13上的投影区域内。这样被激励的电磁偶极子132发生信号的辐射，信号可以通过端口进入波导结构20的腔体21内，从而实现了信号在射频结构10和波导结构20之间的转接。
150.结合图18所示，传输至传输区域11a的微波信号，经过第一端111a和第一端112a辐射并激励了电磁偶极子132，电磁偶极子132发生信号辐射从而将信号辐射至波导结构20的腔体21内，完成了信号在射频结构10和波导结构20之间的转接，也即实现了平面传输信号至波导结构20的转接。反之，微波信号从波导结构20到射频结构10的转接可通过反向的路径可以实现。
151.这样通过第一缝隙111的第一端111a和第二缝隙的第一端112a能够激励互补辐射结构132发生信号辐射，从而完成了射频结构10和波导结构20之间的转接，电磁偶极子132可以实现辐射信号的叠加和互补，提升信号转接的带宽，保证雷达系统的传输性能。而该射频结构10使用单层介质层，也并未额外引入金属结构件，具有结构简单、体积较小，且具有较低的加工成本和复杂度，有助于提升雷达系统的集成度。
152.其中，结合图17和图18所示，在实现射频结构10与波导结构20连接固定时，接地层13上的通口131可以位于腔体21端口在接地层13上的投影区域内，由于信号也可以从贴片单元132a与通口131侧壁之间的缝隙进行辐射，使通口131位于腔体21端口的接地层13上的投影区域内，可以使通过贴片单元132a与通口131侧壁之间的缝隙辐射的信号也能够进入波导结构20的腔体21内，便于信号的转接传输，有助于提升信号的传输效率。
153.图19为本技术实施例提供的一种射频结构的毫米波转接性能仿真效果图。具体的，为图5中的射频结构进行仿真模拟获得的效果图。
154.参见图19所示，本技术实施例提供的一种射频结构10，工作带宽(-10db阻抗带宽)为22.84％(69.92ghz-87.95ghz)，且该射频结构10采用单层介质层，未引入额外的金属结构件，在保证具有宽的转接带宽的同时，具有结构简单，体积较小、生产使用成本较低的优点，使用范围广泛，有助于降低通信系统以及雷达系统等的集成度。
155.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
156.本技术实施例的说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
157.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种射频结构，其特征在于，包括：金属层、介质层和接地层，所述金属层和所述接地层分别设置在所述介质层相对的两个侧面上；所述金属层上具有第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙的第一端和所述第二缝隙的第一端均位于所述金属层中，所述第一缝隙的第二端和所述第二缝隙的第二端设置在所述金属层的边缘，所述第一缝隙和所述第二缝隙将所述金属层分成接地区域和位于所述第一缝隙和所述第二缝隙之间的传输区域，所述接地区域与所述接地层电连接；所述接地层上开设有通口，所述通口内设置有互补辐射结构，所述互补辐射结构与所述接地区域电连接，所述互补辐射结构与所述第一缝隙的第一端相对应，和/或，所述互补辐射结构与所述第二缝隙的第一端相对应。2.根据权利要求1所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙为曲线型缝隙，和/或，所述第二缝隙为曲线型缝隙。3.根据权利要求1或2所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙为l型缝隙，和/或，所述第二缝隙为l型缝隙。4.根据权利要求1至3任一所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙的第二端的延伸方向与所述第一缝隙的第一端的延伸方向垂直，和/或，所述第二缝隙的第二端的延伸方向与所述第二缝隙的第一端的延伸方向垂直。5.根据权利要求1所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙和/或所述第二缝隙为直线型缝隙。6.根据权利要求1至5任一所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙具有多个第一端，和/或，所述第二缝隙具有多个第一端。7.根据权利要求1至6任一所述的射频结构，其特征在于，所述第一缝隙的形状与所述第二缝隙的形状相同。8.根据权利要求1至7任一所述的射频结构，其特征在于，所述互补辐射结构包括多个贴片单元，相邻两个贴片单元之间具有第三缝隙。9.根据权利要求1至8任一所述的射频结构，其特征在于，所述互补辐射结构为电磁偶极子。10.根据权利要求8所述的射频结构，其特征在于，所述贴片单元的形状包括矩形、圆形、椭圆形中的一种或几种组合。11.根据权利要求8所述的射频结构，其特征在于，所述介质层上设置有第一接地孔和第二接地孔；所述接地层和所述接地区域通过所述第一接地孔电连接，所述贴片单元通过所述第二接地孔与所述接地区域电连接。12.一种探测装置，其特征在于，包括波导天线和上述权利要求1-11任一所述的射频结构，所述波导天线与所述射频结构连接。13.一种通信系统，其特征在于，包括波导结构和上述权利要求1-11任一所述的射频结构，所述波导结构与所述射频结构连接。14.根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，所述波导结构包括腔体，所述腔体与所述射频结构的接地层接触，且所述腔体的端口与所述射频结构的互补辐射结构相对设置，所述互补辐射结构位于所述腔体的端口在所述接地层上的投影区域内。
15.根据权利要求14所述的通信系统，其特征在于，所述接地层上的通口位于所述腔体的端口在所述接地层上的投影区域内。16.根据权利要求13-15任一所述的通信系统，其特征在于，所述波导结构至少包括矩形波导。17.一种终端，其特征在于，包括上述权利要求12所述的探测装置。18.根据权利要求17所述的终端，其特征在于，所述终端为车辆。

技术总结

本申请实施例提供一种射频结构、探测装置及通信系统，该射频结构包括介质层和位于介质层相对两个侧面上的金属层和接地层，金属层上开设第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙将金属层分为接地区域和传输区域，在接地层上的通口内设有与第一缝隙的第一端和/或第二缝隙的第一端对应的互补辐射结构，传输至传输区域的信号可通过第一缝隙的第一端和第二缝隙的第一端发生辐射，进而激励互补辐射结构产生信号辐射，实现信号在平面传输与波导结构之间的转接，而互补辐射结构具有两个及以上的辐射单元，可实现信号的叠加互补，提升信号转接的带宽。该射频结构使用单层介质层，简化了结构设计，降低加工成本和复杂度，减小了体积，具有很好的适用性。很好的适用性。很好的适用性。