CN110401039A - 一种龙伯透镜的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种龙伯透镜的生产方法，在室温、常压、低成本的条件下即可制造出指标稳定的高性能的龙伯透镜。包括以下步骤：通过粘合剂将第一种颗粒材料粘成球状而制成球核；在球核的表面喷涂粘合剂，放入到装有第二种颗粒材料的容器中并让球核滚动而让整个球核的表面粘附上第二种颗粒材料，直至第二种颗粒材料的厚度达到预定范围，由此构成一个包覆住球核的介质层；如此类推制作预定层数的介质层，即获得目标龙伯透镜成品。本发明的龙伯透镜的生产方法具有生产工艺简单、生产成本低、质量轻、透镜特性易于控制、透镜性能指标优良等优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备生产领域，更具体地说，涉及龙伯透镜的生产方法。
背景技术
龙伯透镜技术，由RKLuneberg于1944年基于几何光学法提出，用作天线和散射体的应用，主要用于快速扫描系统、卫星通信系统、5G通讯、汽车防撞雷达、雷达反射器。
理论上，用于龙伯透镜的介质材料的介电常数从球心到外径应该是从2到1遵从一定的数学规律连续变化。但自然界里不存在这样理想的介质，所以在实际设计中常用分层设计的离散球壳来代替。
为使龙伯透镜的实际性能接近理论性能，目前已经存在多种龙伯透镜的生产方案，如：
CN201510084764.8一种半球龙伯透镜天线的制作方法；
CN201510065135.0一种开孔结构形式龙伯透镜的生产方法；
CN201610015855.0基于新型介质填充方式的极低剖面柱面龙伯透镜天线；
CN201610393370.5龙伯透镜天线的制造方法；
CN201520112992.7一种龙伯透镜天线。
以上技术方案包括有：钻孔的方法，通过孔洞所占材料体积的比例，控制材料的介电常数，但这种方法钻孔密度和精度不易控制，结构复杂，制造难度高、重量大不适合批量生产。
还包括有逐层发泡的方法，以中间球核为基础，逐层包裹逐层发泡，这是目前最常用的获得阶梯介电常数泡沫材料的一种方法，但无论是物理发泡，还是化学发泡，都需要严格控制温度和压力，通常是在高温和高压下生产，由于发泡材料的导热率很低，会形成发泡不均匀的现象。该工艺技术复杂，需要专用设备，成品率低，成本非常高。
还包括有分层设计的方法，先独立地制作各层，然后再将这些层粘合在一起，但各层分界面明显，电磁材料层间的介电常数的不连续性，会增加透镜的电磁损耗，降低天线的辐射效率。
因此需要对现有的龙伯透镜生产方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供新的龙伯透镜的生产方法，在室温、常压、低成本的条件下即可制造出指标稳定的高性能的龙伯透镜。
采用以下的技术方案：
一种龙伯透镜的生产方法，包括以下步骤：
步骤1)：通过粘合剂将若干数量的第一种颗粒材料粘成球状而制成第一阶段的球，该第一阶段的球称为球核；
步骤2)：在球核的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将球核放入到装有第二种颗粒材料的容器中并让球核滚动而让整个球核的表面粘附上第二种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动球核，直至球核的表面粘附的第二种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第二种颗粒材料由此构成一个包覆住球核的介质层，该由第二种颗粒材料构成的介质层称为第一介质层，此时第一阶段的球即生长成为第二阶段的球；
步骤3)：在第一介质层的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将该第二阶段的球放入到装有第三种颗粒材料的容器中并让该第二阶段的球滚动而让整个第一介质层的表面上粘附上第三种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动该第二阶段的球，直至该第二阶段的球的表面粘附的第三种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第三种颗粒材料由此构成一个包覆住之前介质层的另一介质层，该另一介质层称为第二介质层，此时第二阶段的球即生长成为第三阶段的球；
如此类推，即制得具有预定介质层数的龙伯透镜；从最里面的球核至最外面的介质层，它们各自所用的颗粒材料的介电常数是按照由高到低的规律，且第一种颗粒材料的介电常数的目标值是2，最外面的介质层所用的颗粒材料的介电常数的目标值是1。
本龙伯透镜采用的是由内到外生长的方法，以上一阶段的球为基础粘附上不同的颗粒材料，从而生长成为直径更大的下一阶段的球，从而令最终的球在径向呈现多层的结构，这些多层的结构即为多层介质层的分层结构，然而这些介质层之间的界线却会由于颗粒间的相互嵌合，形成有两相复合部位，该两相复合部位的介电常数介于两种颗粒材料各自的介电常数之间，使这样的龙伯透镜其各介质层之间、介质层与球核之间的介电常数变化是平缓的，由此可降低龙伯透镜成品的电磁损耗。
本生产方法所制得的龙伯透镜，其轮廓形状可以是圆球或类圆球或椭球或类椭球等。
本生产方法，介质层的总数量最好在3～20之间。
本生产方法，各介质层以及球核所用颗粒材料的结构优选是：在非金属材料中混入颗粒状或纤维状的金属导体。
本生产方法，由球核至最外面的介质层，对应的颗粒材料的体积最好越来越大。
本生产方法，由球核至最外面的介质层，对应的颗粒材料的形状可以是立方体状或球状。
本生产方法，颗粒材料的体积最好在8mm3～250mm3范围内。
本发明的龙伯透镜的生产方法具有生产工艺简单、生产成本低、质量轻、透镜特性易于控制、透镜性能指标优良等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。
实施例1
本实施例以制作一个具有5层介质层的球形龙伯透镜为例。这样的龙伯透镜从内到外依次为球核、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层。球核以及这些介质层依次对应的材料为：第一种颗粒材料、第二种颗粒材料、第三种颗粒材料、第四种颗粒材料、第五种颗粒材料和第六种颗粒材料。其中，第一种颗粒材料至第六种颗粒材料各自的介电常数由高到低，其中，第一种颗粒材料的介电常数为2，第六种颗粒材料的介电常数为1。
其加工方法如下：
步骤1)：通过粘合剂将若干数量的第一种颗粒材料粘成圆球状而制成第一阶段的球，该第一阶段的球称为球核；
步骤2)：在球核的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将球核放入到装有第二种颗粒材料的容器中并让球核滚动而让整个球核的表面粘附上第二种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动球核，直至球核的表面粘附的第二种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第二种颗粒材料由此构成一个包覆住球核的介质层，该由第二种颗粒材料构成的介质层即为第一介质层，此时第一阶段的球即生长成为第二阶段的球；
步骤3)：在第一介质层的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将该第二阶段的球放入到装有第三种颗粒材料的容器中并让该第二阶段的球滚动而让整个第一介质层的表面上粘附上第三种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动该第二阶段的球，直至该第二阶段的球的表面粘附的第三种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第三种颗粒材料由此构成一个包覆住之前介质层的另一介质层，该另一介质层即为第二介质层，此时第二阶段的球即生长成为第三阶段的球；
如此类推，在第二介质层的表面制得第三介质层，在第三介质层的表面制得第四介质层，在第四介质层的表面制得第五介质层，至此制成具有5层介质层的球形龙伯透镜。
后续可以根据需要在龙伯透镜的表面覆膜和/或将龙伯透镜装在一壳体内，用于定形或保护龙伯透镜。
至此，完成球形龙伯透镜的生产。
本实施例中，各介质层以及球核所用颗粒材料都是预先制备好的，它们的结构是：在非金属的发泡而成的材料中混入纤维状的金属导体。只要控制单个颗粒中所混入的金属导体的数量或者直径大小，就可以控制这些颗粒材料的介电常数。如：混入更多的金属导体则介电常数将变大；混入更大的金属导体则介电常数也更大。其中一种颗粒材料的制作方法可参照名为“AN ARTIFICIAL DIELECTRIC MATERIAL AND A METHOD OF MANUFACTURINGTHE SAME”，公开号为WO2009078807，公开日为2009年6月25日的专利文献。
各颗粒材料的介电常数以及尺寸大小被进行良好设定的情况下，本实施例生产方法生产出来的龙伯透镜其具有质量轻、透镜特性易于控制、透镜性能指标优良等优点。
实施例2
本实施例以制作一个具有4层介质层的椭球龙伯透镜为例。
其与实施例1的区别在于：是通过粘合剂将若干数量的第一种颗粒材料粘成椭球而制成第一阶段的球，在第一阶段的球生长成为第二阶段的球的过程中，让第二阶段的球最终成为椭球形状，包括第三阶段的球以及第四阶段的球最终都是成为椭球形状。
本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1)：通过粘合剂将若干数量的第一种颗粒材料粘成球状而制成第一阶段的球，该第一阶段的球称为球核；
步骤2)：在球核的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将球核放入到装有第二种颗粒材料的容器中并让球核滚动而让整个球核的表面粘附上第二种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动球核，直至球核的表面粘附的第二种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第二种颗粒材料由此构成一个包覆住球核的介质层，该由第二种颗粒材料构成的介质层称为第一介质层，此时第一阶段的球即生长成为第二阶段的球；
步骤3)：在第一介质层的表面喷涂粘合剂，在粘合剂干固之前将该第二阶段的球放入到装有第三种颗粒材料的容器中并让该第二阶段的球滚动而让整个第一介质层的表面上粘附上第三种颗粒材料，期间根据需要补充喷涂粘合剂并继续滚动该第二阶段的球，直至该第二阶段的球的表面粘附的第三种颗粒材料的厚度达到预定范围，这些第三种颗粒材料由此构成一个包覆住之前介质层的另一介质层，该另一介质层称为第二介质层，此时第二阶段的球即生长成为第三阶段的球；
如此类推，即制得具有预定介质层数的龙伯透镜；从最里面的球核至最外面的介质层，它们各自所用的颗粒材料的介电常数是按照由高到低的规律。
2.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：第一种颗粒材料的介电常数的目标值是2，最外面的介质层所用的颗粒材料的介电常数的目标值是1。
3.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：龙伯透镜的轮廓形状是圆球或类圆球或椭球或类椭球。
4.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：介质层的总数量在3～20之间。
5.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：各介质层以及球核所用颗粒材料的结构是：在非金属材料中混入颗粒状或纤维状的金属导体。
6.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：由球核至最外面的介质层，对应的颗粒材料的体积越来越大。
7.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：由球核至最外面的介质层，对应的颗粒材料的形状是立方体状或球状。
8.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：颗粒材料的体积在8mm3～250mm3范围内。
9.如权利要求1所述的一种龙伯透镜的生产方法，其特征是：后续在龙伯透镜的表面覆膜和/或将龙伯透镜装在一壳体内。
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