CN103247851B - 天线罩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线罩，包括至少一层介质基板，所述介质基板的至少一侧表面附着有人造微结构层，还包括包覆所述介质基板和人造微结构层的保护层，所述保护层的介电常数呈梯度分布且向靠近所述保护层外表面的方向递减。本发明天线罩的介质基板及保护层均采用介电常数较低、损耗较小的材料制成，其保护层不仅增强了天线罩的力学性能，也充当了良好的空气阻抗匹配层，本发明天线罩封装工艺简单、质地轻薄、具有较好的空气阻抗匹配性和透波性能，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及天线罩领域，具体涉及一种有良好空气阻抗匹配性和透波性能、低介电常数、低介电损耗天线罩。
背景技术
天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。天线罩在电气上应具有良好的电磁辐射透过性能，且对不同频率波段的电磁波具有良好的选择性，天线罩通常在露天环境中工作，直接受到自然界中的暴风雨、冰雪、沙尘及太阳辐射等的侵袭，这使得天线精度降低、寿命缩短，因此天线罩在结构上应能经受自然界恶劣环境的侵袭。现有天线罩介电常数较高、介电损耗较大，与空气匹配性较差。公布号为CN101826657A的中国专利披露了一种双极化天线结构、天线罩及其设计方法，通过这种方法设计的双极化天线罩提升了天线的增益，同时降低了天线及天线罩的整体厚度。上述发明天线罩主要用于提高天线的增益，但存在着天线罩较厚重、空气阻抗匹配程度较差、介电常数较高的缺陷，亦未提及在天线罩结构中增加一层低介电常数、低损耗且具有良好空气匹配性的保护层，因此本发明主要探讨如何开发一种封装工艺简单、质地轻薄、具有良好空气匹配性能和透波性能的新型天线罩。
超材料一般由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成，超材料功能板包括介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构层，现有超材料的介质基板为均一材质的有机或无机基板，如FR4、TP1等等。阵列在介质基板上的多个人造微结构层具有特定的电磁特性，能对电场或磁场产生电磁响应，通过对人造微结构层的结构和排列规律进行精确设计和控制，可以使超材料呈现出各种一般材料所不具有的电磁特性，如能汇聚、发散和偏折电磁波等。将经过特殊设计、封装的超材料应用在传统天线罩中可以大大增加天线罩的透波率，使天线罩对特定频段电磁波选择性的透过。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种天线罩，这种天线罩的封装工艺简单，具有较低的介电常数和介电损耗，其介质基板的介电常数由基板自空气渐变分布，可以充当良好的空气匹配层，透波性能较好，具有良好的应用开发前景。
本发明实现发明目的采用的技术方案是，提供一种天线罩，包括至少一层介质基板，所述介质基板的至少一侧表面附着有人造微结构层，还包括包覆所述介质基板和人造微结构层的保护层，所述保护层的介电常数呈梯度分布且向靠近所述保护层外表面的方向递减。
在本发明优选实施方式中，所述保护层为以有机树脂为基材的玻璃微珠复合材料，所述玻璃微珠在所述有机树脂基材内的含量呈梯度分布，且所述含量向靠近所述保护层外表面的方向递减。
在本发明优选实施方式中，所述有机树脂为环氧树脂、溴化环氧树脂或环氧酚醛树脂。
在本发明优选实施方式中，所述介质基板的两侧均附着有人造微结构层。
在本发明优选实施方式中，所述介质基板可以使用F4B或FR4等级的基板、聚酰亚胺基板、聚苯乙烯基板、高密度聚乙烯基板、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物基板、硬聚氯乙烯基板。
在本发明优选实施方式中，所述保护层的厚度为1-5mm。
在本发明优选实施方式中，所述介质基板的厚度为16-20μm。
本发明也提供一种天线罩保护层的加工方法，具体包括如下步骤，a.将介质基板放入模具中固定，配制有机树脂-玻璃微珠混合物，将其搅拌得均匀、粘稠；b.将有机树脂-玻璃微珠混合物倒入模具，固化后脱模，得到一面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的板材；c.将板材翻转放入模具，重复以上步骤，得到双面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的保护层。
在本发明优选实施方式中，所述玻璃微珠的质量比为1％-25％。
在本发明优选实施方式中，所述玻璃微珠的粒径不小于100μm。
在本发明优选实施方式中，所述玻璃微珠为空心玻璃微珠。
在本发明优选实施方式中，所述模具包括底板、固定在底板上的垫片以及密封橡胶圈。
本发明的有益效果在于，将经过特殊设计、封装的超材料制成天线罩，明显降低了天线罩的介电常数和介电损耗，增加了天线罩的透波率，同时，本发明天线罩的介质基板及保护层均采用介电常数较低、损耗较小的材料制成，保护层采用特殊的加工工艺，介电常数由介质基板向外表面渐变分布，不仅增强了天线罩的力学性能，也使保护层充当良好的空气匹配层，制造工艺简单，具有良好的发展前景。
附图说明
图1是本发明一优选实施例天线罩结构示意图；
图2是本发明一优选实施例保护层加工方法流程图；
图3是本发明又一优选实施例天线罩结构示意图；
图4是本发明一优选实施例模具结构示意图；
图中，1人造微结构层，2介质基板，3保护层，4橡胶圈，5垫片，6底板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种天线罩，包括至少一层介质基板2，介质基板2的至少一侧表面附着有人造微结构层1，还包括包覆介质基板2和人造微结构层1的保护层3，保护层3的介电常数呈梯度分布且向靠近保护层3外表面的方向递减。如图2本发明一优选实施例天线罩结构示意图所示，包括一层介质基板2及两层人造微结构层1，外层包覆两层保护层3。而如图3本发明又一优选实施例天线罩结构示意图所示，包括三层介质基板2及四层人造微结构层1，外层包覆两层保护层3。
本发明中的人造微结构层1由周期性的阵列排布在介质基板2表面的若干人造微结构组成，其形状和排布方式均由计算机仿真的最优结果决定，人造微结构1通常为金属线，如铜线、银线、铜合金，甚至是金线，也可以是由至少两种金属制成的合金，甚至是非金属的导电材料，如导电塑料、ITO(铟锡氧化物)、碳纳米管、石墨等。
介质基板2可以使用F4B或FR4等级的基板、聚酰亚胺基板、聚苯乙烯基板、高密度聚乙烯基板、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物基板、硬聚氯乙烯基板，这几种材质的介质基板均为高分子基板，它们的介电常数较低，介电损耗较小。介质基板2的厚度应在16-20μm之间，本发明一优选实施例的介质基板2厚度为18μm。
覆盖两人造微结构层1的保护层3应为具有较低的介电常数和介电损耗的硬质基板，有较好的力学性能，可以起到支撑作用，并能作为良好的空气匹配层，保护层3的厚度应为1-5mm，本发明实施例的保护层3厚度为2mm，质地轻薄，制造工艺简单，基于以上特点，本发明保护层3采用以下加工工艺，如图2本发明一优选实施例保护层加工方法流程图所示，
a.将聚酰亚胺介质基板1放入模具中固定，配制机树脂-玻璃微珠混合物，有机树脂可以为环氧树脂、溴化环氧树脂或环氧酚醛树脂，本发明优选实施例选用环氧树脂，本发明优选实施例玻璃微珠的质量比为20％，该玻璃微珠为空心玻璃微珠，粒径为100μm，壁厚1μm，将两者用高速搅拌机搅拌成粘稠状。
b.将环氧树脂-空心玻璃微珠混合物倒入模具，在室温下静置24h以上，待完全固化后脱模，得到一面覆有环氧树脂-空心玻璃微珠树脂层的板材。
c.将一面覆有环氧树脂-空心玻璃微珠树脂层的板材翻转放入模具，重复以上步骤，得到双面覆有环氧树脂-玻璃微珠树脂层的保护层。
模具包括底板6、固定在底板上的垫片5以及密封橡胶圈4，三者之间可以通过螺丝固定，如图4所示，模具形状可以根据介质基板2的形状改变，例如圆形、多边形等，本发明模具为矩形。模具垫片的高度决定环氧树脂-玻璃微珠树脂层的厚度，为了达到本发明的效果，垫片高度应不小于1.5mm。玻璃微珠的质量比为1％-25％，玻璃微珠一般为空心玻璃微珠，空心玻璃微珠的粒径不小于100μm。
空心玻璃微珠质量较小，固化过程中会在环氧树脂-玻璃微珠混合物中上浮，固化完毕后，玻璃微珠在混合物中呈梯度分布，由此可知，靠近介质基板2的部分空心玻璃微珠的比例较低，靠近空气的部分空心微珠的比例较高，实现了保护层3的介电常数由介质基板到空气层的渐变分布，使保护层3不仅起到较好的支撑作用，更成为良好的空气匹配层。
综上所述，本发明将超材料应用于天线罩中，经过特殊的设计和封装的天线罩，介电常数和介电损耗较低，同时，具有较好的力学性能和空气匹配性，透波性较好，生产工艺简单，具有良好的发展前景。
本发明中的上述实施例仅作了示范性描述，本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (8)
1.一种天线罩，包括至少一层介质基板，所述介质基板的至少一侧表面附着有人造微结构层，其特征在于，还包括包覆所述介质基板和人造微结构层的保护层，所述保护层的介电常数呈梯度分布且向靠近所述保护层外表面的方向递减；
所述保护层由以下加工方法加工而成，所述加工方法包括如下步骤，a.将介质基板放入模具中固定，配制有机树脂-玻璃微珠混合物，将其搅拌得均匀、粘稠；b.将有机树脂-玻璃微珠混合物倒入模具，固化后脱模，得到一面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的板材，其中，在固化完毕后，所述玻璃微珠在混合物中呈梯度分布，所述模具包括底板、固定在底板上的垫片以及密封橡胶圈，所述垫片高度不小于1.5mm，所述玻璃微珠的质量比为1％-25％，所述玻璃微珠为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径不小于100μm；c.将板材翻转放入模具，重复以上步骤，得到双面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的保护层。
2.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述保护层为以有机树脂为基材的玻璃微珠复合材料，所述玻璃微珠在所述有机树脂基材内的含量呈梯度分布，且所述玻璃微珠的含量向靠近所述保护层外表面方向递减。
3.根据权利要求2所述的天线罩，其特征在于，所述有机树脂为环氧树脂、溴化环氧树脂或环氧酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述介质基板的两侧均附着有人造微结构层。
5.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述介质基板使用F4B或FR4等级的基板、聚酰亚胺基板、聚苯乙烯基板、高密度聚乙烯基板、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物基板、硬聚氯乙烯基板。
6.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述保护层的厚度为1-5mm。
7.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述介质基板的厚度为16-20μm。
8.一种保护层的加工方法，其特征在于，包括如下步骤，a.将介质基板放入模具中固定，配制有机树脂-玻璃微珠混合物，将其搅拌得均匀、粘稠；b.将有机树脂-玻璃微珠混合物倒入模具，固化后脱模，得到一面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的板材，其中，在固化完毕后，所述玻璃微珠在混合物中呈梯度分布，所述模具包括底板、固定在底板上的垫片以及密封橡胶圈，所述垫片高度不小于1.5mm，所述玻璃微珠的质量比为1％-25％，所述玻璃微珠为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径不小于100μm；c.将板材翻转放入模具，重复以上步骤，得到双面覆有有机树脂-玻璃微珠树脂层的保护层。
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