CN109728420A - 一种中空结构的振子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空结构的振子及其制造方法，振子内部为空心结构，采用可降解材料制作振子型芯，采用表面涂覆对表面进行金属化，对振子毛坯进行时效热处理，振子表面清理细化，对振子表面进行电镀，最后对振子型芯进行降解清除。本发明区别于传统天线振子的纯金属实体结构，中空结构的振子在保证振子辐射性能不明显降低的情况下，明显的降低了振子重量，因而在大规模MIMO天线上具有较好的应用前景。

Description

一种中空结构的振子及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种振子及其制造方法，特别是一种中空结构的振子及其制造方法。

背景技术

随着通讯行业发展，多系统共存，Massive MIMO逐渐成为主流选择。伴随着大规模的集成，天线的自重成为不可忽视的存在，天线不断的小型化与轻量化是其中的解决方案之一，进而对天线的结构与成型工艺提出了新的要求。

振子是天线内部最关键的元器件之一，起着高频电流与电磁波之间的转换的作用。传统生产工艺制造的振子有一体化压铸振子，钣金冲压振子，PCB振子，在重量与性能上各有差异，其中一体化压铸振子良好的综合性能成为各主流天线厂家的选择，但其面临着开模周期长，重量大，成本高等缺点。

目前较为成熟的是采用LDS工艺成型的塑料振子，其采用LDS塑料注塑成型，然后通过镭射使振子材料变性析出金属粒子，形成连续的金属组织，进而再电镀形成所需振子。或如专利CN201320522121.3，通过注塑成型具有预定结构的塑料振子，然后对其表面进行电镀形成所需振子。上述两种方案在保证振子性能的前提下一定程度上降低了振子的重量，但结构本身并未进行较为彻底的变化，且加工成本相对较高。因此，迫切需要开发新的轻量低成本的振子及其工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中空结构的振子及其制造方法，在具有压铸振子优益的增益及带宽的同时，又兼具PCB振子的轻量性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种中空结构的振子，其特征在于：振子内部为空心结构。

进一步地，包含振子底座、振子巴伦和振子辐射臂，振子巴伦倾斜于振子底座所在平面设置并且振子巴伦的一端固定在振子底座上侧，振子巴伦的空心内腔与底座空心内腔连通，若干振子巴伦沿底座周向分布，振子辐射臂固定设置在振子巴伦另一端，振子巴伦的空心内腔与振子辐射臂内腔连通。

进一步地，所述底座、振子巴伦和振子辐射臂的外侧面到内壁之间厚度为0.3-1mm。

进一步地，所述底座、振子巴伦和振子辐射臂的侧壁包含树脂混合层以及电镀层，电镀层设置在树脂混合层外侧。

进一步地，所述树脂混合层由金属粉末和树脂混合固化而成，并且树脂混合层由内向外分为若干层，位于外层的树脂混合层金属粉末含量逐渐增大。

进一步地，所述电镀层包含8μm铜镀层和8μm锡镀层，锡镀层设置在铜镀层外侧，电镀前采用气相沉积的工艺或化学镀的工艺在树脂基体表层形成电镀基底，基底材料为铜，基底厚度为1-2μm。

一种中空结构的振子的制造方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：选用可降解材料制作振子型芯；

步骤二：采用表面涂覆对表面进行金属化；

步骤三：对子毛坯进行时效热处理；

步骤四：振子表面清理细化；

步骤五：对振子表面进行电镀；

步骤六：对振子型芯进行降解清除。

进一步地，所述步骤一具体为选用可降解材料制作振子型芯，可降解材料为高温降解材料或光降解材料，振子型芯的尺寸通过振子原始模型尺寸缩放得到，两个尺寸相差一个壁厚，振子型芯采用简易模具成型或增材制造工艺成型。

进一步地，所述步骤二具体为

2.1采用金属粉末与树脂混合配制的涂料对振子型芯表面进行充分涂刷或浸渍，然后进行初步固化，从而使振子型芯表面形成一层坚硬的树脂金属外壳；金属粉末采用铜或镍；

2.2提高涂料中金属粒子占比，在所获得的毛坯基础上进行二次涂刷或浸渍并固化，从而使振子毛坯表面进一步强化，导电性能及金属附着性能增强。

进一步地，所述步骤五具体为对振子表面进行电镀以在振子表层形成细微致密的镀层组织，从而获得优异的导电导磁性能，镀层厚度不低于振子所对应频段趋肤深度的1.5倍，先镀铜8μm，再镀锡8μm。（为增加电镀层的附着力，可在电镀前采用气相沉积的工艺或化学镀的工艺在树脂基体表层形成电镀基底，基底材料为铜，一般为1-2μm）

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明区别于传统天线振子的纯金属实体结构，中空结构的振子在保证振子辐射性能不明显降低的情况下，明显的降低了振子重量，因而在大规模MIMO天线上具有较好的应用前景；

2、本发明振子型芯采用可降解材料，避免加工污染，振子壳体采用树脂加工，在保证结构强度的基础上，降低了振子物料成本；

3、本发明的加工制造工艺成本较低，且可基于现有技术加工制造。

附图说明

图1是本发明的一种中空结构的振子的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种中空结构的振子，振子内部为空心结构。中空结构的振子包含振子底座1、振子巴伦2和振子辐射臂3，振子巴伦2倾斜于振子底座1所在平面设置并且振子巴伦2的一端固定在振子底座1上侧，振子巴伦2的空心内腔与振子底座1空心内腔连通，若干振子巴伦2沿振子底座1周向分布，振子辐射臂3固定设置在振子巴伦2另一端，振子巴伦2的空心内腔与振子辐射臂3内腔连通。

振子底座1、振子巴伦2和振子辐射臂3的外侧面到内壁之间厚度为0.3-1mm。振子底座1、振子巴伦2和振子辐射臂3的侧壁包含树脂混合层以及电镀层，电镀层设置在树脂混合层外侧。树脂混合层由金属粉末和树脂混合固化而成，并且树脂混合层由内向外分为若干层，位于外层的树脂混合层金属粉末含量逐渐增大。电镀层包含8μm铜镀层和8μm锡镀层，锡镀层设置在铜镀层外侧。为增加电镀层的附着力，可在电镀前采用气相沉积的工艺或化学镀的工艺在树脂基体表层形成电镀基底，基底材料为铜，一般为1-2μm。

一种中空结构的振子的制造方法，包含以下步骤：

步骤一：选用可降解材料制作振子型芯；

采用可降解材料制作振子型芯，可降解的材料可选用高温降解材料如硬质泡沫等。也可选用光降解型塑料。振子型芯的尺寸通过振子原始模型尺寸缩放得到，两个尺寸相差一个壁厚。振子型芯可采用简易模具成型或使用增材制造（3D打印）的工艺成型。

步骤二：采用表面涂覆对表面进行金属化；

采用表面涂覆对表面进行初步金属化；采用金属粉末与树脂混合配制的涂料对所获得的振子型芯表面进行充分涂刷或浸渍，然后进行初步固化，从而使振子型芯表面形成一层坚硬的树脂金属外壳。金属粉末需具有与其它金属能形成稳定合金相的能力，以方便后期电镀，如铜或镍。

半成品进行二次金属化；提高涂料中金属粒子占比，对第2步所获得的毛坯基础上进行二次涂刷或浸渍并固化，从而使振子毛坯表面进一步强化，导电性能及金属附着性能增强。

步骤三：对子毛坯进行时效热处理；对步骤二所获得的振子毛坯进行时效热处理，以消除树脂涂层间的应力及微观孔隙，获得结构稳定性及强度，避免后期使用中开裂。

步骤四：振子表面清理细化；通过喷砂或机械打磨等手段对步骤三所获得的毛坯表面进行清理，去除表面毛刺尖角。

步骤五：对振子表面进行电镀；对振子表面进行电镀以在振子表层形成细微致密的镀层组织，从而获得优异的导电导磁性能，镀层厚度不低于振子所对应频段趋肤深度的1.5倍，常规的方案是先镀铜8μm，再镀锡8μm。为增加电镀层的附着力，可在电镀前采用气相沉积的工艺或化学镀的工艺在树脂基体表层形成电镀基底，基底材料为铜，一般为1-2μm。

步骤六：对振子型芯进行降解清除。通过高温或特定频率的光照使振子型芯材料降解，从而获得具有空心结构的振子。

本发明的中空结构振子的工作原理基于高频电磁波的趋肤效应。其具体为：高频电磁波只能存在于导体的表面层内，电磁波在导体中的幅度随着深度增加而不断下降，在幅度降低至1/e时，电磁波所传播的距离，称为趋肤深度：δ=1/√πfμσ，通过计算可知，常规振子的厚度尺寸远大于趋肤深度，即对于振子而言，在实际工作过程仅表层金属层起到承载高频电流的作用，振子内部组织对于振子的影响可以忽略。

基于以上原理，本发明提出了一种具有中空结构的振子，区别于常规金属压铸振子的整体实心结构，本发明采用中空结构，以树脂纤维涂料制作中空的振子壳体，并对其表面进行金属化，从而获得具有中空结构的振子，根据振子外形及承载高频电流的频率不同，振子壳体壁厚可设计为0.3-1mm，重量仅有常规压铸振子的1/10左右。

因此，本发明区别于传统天线振子的纯金属实体结构，中空结构的振子在保证振子辐射性能不明显降低的情况下，明显的降低了振子重量，因而在大规模MIMO天线上具有较好的应用前景。振子型芯采用可降解材料，避免加工污染，振子壳体采用树脂加工，在保证结构强度的基础上，降低了振子物料成本。加工制造工艺成本较低，且可基于现有技术加工制造。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中空结构的振子，其特征在于：振子内部为空心结构。

2.按照权利要求1所述的一种中空结构的振子，其特征在于：包含振子底座、振子巴伦和振子辐射臂，振子巴伦倾斜于振子底座所在平面设置并且振子巴伦的一端固定在振子底座上侧，振子巴伦的空心内腔与底座空心内腔连通，若干振子巴伦沿底座周向分布，振子辐射臂固定设置在振子巴伦另一端，振子巴伦的空心内腔与振子辐射臂内腔连通。

3.按照权利要求2所述的一种中空结构的振子，其特征在于：所述底座、振子巴伦和振子辐射臂的外侧面到内壁之间厚度为0.3-1mm。

4.按照权利要求2所述的一种中空结构的振子，其特征在于：所述底座、振子巴伦和振子辐射臂的侧壁包含树脂混合层以及电镀层，电镀层设置在树脂混合层外侧。

5.按照权利要求2所述的一种中空结构的振子，其特征在于：所述树脂混合层由金属粉末和树脂混合固化而成，并且树脂混合层由内向外分为若干层，位于外层的树脂混合层金属粉末含量逐渐增大。

6.按照权利要求2所述的一种中空结构的振子，其特征在于：所述电镀层包含8μm铜镀层和8μm锡镀层，锡镀层设置在铜镀层外侧，电镀前采用气相沉积的工艺或化学镀的工艺在树脂基体表层形成电镀基底，基底材料为铜，基底厚度为1-2μm。

7.一种中空结构的振子的制造方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：选用可降解材料制作振子型芯；

步骤二：采用表面涂覆对表面进行金属化；

步骤三：对子毛坯进行时效热处理；

步骤四：振子表面清理细化；

步骤五：对振子表面进行电镀；

步骤六：对振子型芯进行降解清除。

8.按照权利要求7所述的一种中空结构的振子的制造方法，其特征在于：所述步骤一具体为选用可降解材料制作振子型芯，可降解材料为高温降解材料或光降解材料，振子型芯的尺寸通过振子原始模型尺寸缩放得到，两个尺寸相差一个壁厚，振子型芯采用简易模具成型或增材制造工艺成型。

9.按照权利要求7所述的一种中空结构的振子的制造方法，其特征在于：所述步骤二具体为

2.1采用金属粉末与树脂混合配制的涂料对振子型芯表面进行充分涂刷或浸渍，然后进行初步固化，从而使振子型芯表面形成一层坚硬的树脂金属外壳；金属粉末采用铜或镍；

2.2提高涂料中金属粒子占比，在所获得的毛坯基础上进行二次涂刷或浸渍并固化，从而使振子毛坯表面进一步强化，导电性能及金属附着性能增强。

10.按照权利要求7所述的一种中空结构的振子的制造方法，其特征在于：所述步骤五具体为对振子表面进行电镀以在振子表层形成细微致密的镀层组织，从而获得优异的导电导磁性能，镀层厚度不低于振子所对应频段趋肤深度的1.5倍，先镀铜8μm，再镀锡8μm。