CN111391220B - 一种半波振子的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半波振子的制备方法，包括向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体；实心塑料介质半波振子本体包括实心塑料介质巴伦和与实心塑料介质巴伦一体化的实心塑料介质振子臂；馈电体嵌入实心塑料介质巴伦；在实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体的金属壁。通过金属壁包覆实心塑料介质的结构作为半波振子中电磁波传递的载体，由于电磁波在塑料介质内传播的波长会明显小于电磁波在空气中的波长，从而可以实现波导缝隙天线体积的减少，而半波振子的几何尺寸需要与传递电磁波辐射性能相对应，实现波导缝隙天线的辐射性能。

Description

一种半波振子的制备方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种半波振子的制备方法。

背景技术

在现阶段，随着移动通信技术的发展，多制式、多频段通信系统的融合使用，基站天馈面资源越发紧缺，对天线系统的多频段、小型化、轻量化设计也提出更高的要求。

最近十几年，随着移动通信频率向高频的发展，频率越高对天线辐射单元的结构尺寸及加工精度要求也越来越高，对天线的材质及加工工艺也提出了新的要求。而半波振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。

随着对天线系统的多频段、小型化、轻量化更高的要求，如何提供一种更小型的半波振子是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种半波振子的制备方法，可以制备出具有更小的体积、重量的半波振子。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半波振子的制备方法，包括：

向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；

固化所述模具内的所述塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体；所述实心塑料介质半波振子本体包括实心塑料介质巴伦和与所述实心塑料介质巴伦一体化的实心塑料介质振子臂；所述馈电体嵌入所述实心塑料介质巴伦；

在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁；

设置与所述相对的两个所述实心塑料介质振子臂电连接的馈电片，以制成所述半波振子。

可选的，所述向放置有馈电体的模具内注入塑料介质包括：

向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；所述塑料介质为以PEI、PPO或PPS为基础材质的改性塑料。

可选的，所述在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过塑料电镀工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面电镀包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

可选的，所述在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过化学气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

可选的，所述在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过物理气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

可选的，所述在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁；所述金属壁厚度的取值范围为10μm至20μm，包括端点值。

可选的，所述设置与所述相对的两个所述实心塑料介质振子臂电连接的馈电片包括：

将馈电片的一端焊接于所述馈电体中裸露于所述实心塑料介质振子臂表面的端部；所述馈电体的一端裸露于一所述实心塑料介质振子臂表面；

将所述馈电片的另一端焊接于覆盖另一所述实心塑料介质振子臂表面预设凸起的金属壁。

本发明所提供的一种半波振子的制备方法，包括向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体；实心塑料介质半波振子本体包括实心塑料介质巴伦和与实心塑料介质巴伦一体化的实心塑料介质振子臂；馈电体嵌入实心塑料介质巴伦；在实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体的金属壁；设置与相对的两个实心塑料介质振子臂电连接的馈电片，以制成半波振子。

通过金属壁包覆实心塑料介质的结构作为半波振子中电磁波传递的载体，由于电磁波在塑料介质内传播的波长会明显小于电磁波在空气中的波长，而半波振子的尺寸需要与传递电磁波波长相对应，从而可以实现半波振子体积的减少；而半波振子的几何尺寸需要与传递电磁波辐射性能相对应，实现波导缝隙天线的辐射性能。通过使用塑料介质表面镀金属的方式替代纯金属材质的半波振子，可以有效降低半波振子的重量以及用料成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1至图4为本发明实施例所提供的一种半波振子制备方法的工艺流程图；

图5为本发明实施例所提供的一种半波振子的结构示意图；

图6为本发明实施例所提供的一种具体的半波振子制备方法的流程图；

图7为本发明实施例所提供的一种具体的半波振子的结构示意图；

图8为图7的剖视图；

图9为本发明实施例所提供的另一种具体的半波振子的结构示意图；

图10为图9的俯视图。

图中：1.实心塑料介质半波振子本体、11.实心塑料介质巴伦、12.实心塑料介质振子臂、2.馈电体、3.金属壁、4.馈电片。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种半波振子的制备方法。在现有技术中，半波振子通常是纯金属材质，而电磁波会在半波振子附近的空气中进行传播，这将导致现有技术中半波振子的体积较大，重量较重且成本较高。

而本发明所提供的一种半波振子的制备方法，包括向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体；实心塑料介质半波振子本体包括实心塑料介质巴伦和与实心塑料介质巴伦一体化的实心塑料介质振子臂；馈电体嵌入实心塑料介质巴伦；在实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体的金属壁；设置与相对的两个实心塑料介质振子臂电连接的馈电片，以制成半波振子。

通过金属壁包覆实心塑料介质的结构作为半波振子中电磁波传递的载体，由于电磁波在塑料介质内传播的波长会明显小于电磁波在空气中的波长，而半波振子的尺寸需要与传递电磁波波长相对应，从而可以实现半波振子体积的减少；而半波振子的几何尺寸需要与传递电磁波辐射性能相对应，实现波导缝隙天线的辐射性能。通过使用塑料介质表面镀金属的方式替代纯金属材质的半波振子，可以有效降低半波振子的重量以及用料成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图5，图1至图4为本发明实施例所提供的一种半波振子制备方法的工艺流程图；图5为本发明实施例所提供的一种半波振子的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，半波振子的制备方法包括：

S101：向放置有馈电体的模具内注入塑料介质。

在本发明实施例中，会预先制作好对应半波振子总体结构的模具。而在本步骤中，会向模具内注入塑料介质，以便再后续步骤中制备出用于传递电磁波的实心塑料介质半波振子本体1具体的，在本发明实施例中，会同时在模具内放置馈电体2，使得馈电体2与实心塑料介质半波振子本体1可以一体化成型，并且在馈电体2与实心塑料介质半波振子本体1之间不留有缝隙，保证电磁波在实心塑料介质半波振子本体1内传输。

具体的，上述塑料介质可以为具有耐高温、稳定介电常数的以PEI、PPO或PPS为基础材质的改性塑料。即上述实心塑料介质半波振子本体1的材质可以为以PEI、PPO或PPS为基础材质的改性塑料。当然，在本发明实施例中也可以选用其他塑料介质来制作实心塑料介质半波振子本体1，在本发明实施例中不做具体限定。

S102：固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体。

参见图2，在本发明实施例中，所述实心塑料介质半波振子本体1包括实心塑料介质巴伦11和与所述实心塑料介质巴伦11一体化的实心塑料介质振子臂12；所述馈电体2嵌入所述实心塑料介质巴伦11。

在本步骤中，会将模具内填充的塑料介质进行固化，以形成实心塑料介质半波振子本体1，同时该实心塑料介质半波振子本体1内嵌有馈电体2。有关塑料介质固化的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。上述实心塑料介质半波振子本体1包括一体化成型的实心塑料介质巴伦11以及实心塑料介质振子臂12，所述馈电体2具体嵌入实心塑料介质巴伦11。有关实心塑料介质半波振子本体1，以及馈电体2的具体形状可以参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

S103：在实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

参见图3，在本步骤中，会在实心塑料介质半波振子本体1表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体1的金属壁3，以构造出波导腔，该金属壁3可以在使用过程中限制电磁波的传输范围，使得电磁波仅仅能在实心塑料介质半波振子本体1内传播。有关金属壁3的具体材质可以参考现有技术中纯金属半波振子的材质，在本发明实施例中不做具体限定。

具体的，在本发明实施例中，上述金属壁3厚度的取值范围通常为10μm至20μm，包括端点值。将金属壁3的厚度限制在上述范围内，可以在有效限制电磁波传输范围的同时，保证半波振子足够的轻量化。当然，在本发明实施例中对于金属壁3厚度的取值范围并不做具体限定，视具体情况而定。

在本发明实施例中，电磁波在实心塑料介质半波振子本体1内传播时的波长可以由下式得出：

λg＝λ0/(ε_r×μ)^1/2；

其中λg为电磁波在实心塑料介质半波振子本体1内传播的波长，λ0为电磁波在空气中传播的波长，ε_r为所使用塑料介质的相对介电常数，μ为所使用塑料介质的磁导率。由于电磁波的频率一致，相比于在空气中传输，电磁波在塑料介质中传输时的波长更短。而半波振子整体形状的参数与其内传输电磁波波长相关，所以使电磁波传输时的波长更短可以使半波振子整体形状更加小型化。

在本步骤中，具体提供三种设置金属壁3的方法。第一种：通过塑料电镀工艺设置金属壁3。相应的本步骤可以具体为：通过塑料电镀工艺在所述实心塑料介质半波振子本体1表面电镀包覆所述实心塑料介质半波振子本体1的金属壁3。有关塑料电镀工艺的具体内容请参考现有技术，在此不再进行赘述。

第二种：通过化学气相沉积工艺设置金属壁3。相应的本步骤可以具体为：通过化学气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体1表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体1的金属壁3。有关化学气相沉积工艺的具体内容请参考现有技术，在此不再进行赘述。

第三种：通过物理气相沉积工艺设置金属壁3。相应的本步骤可以具体为：通过物理气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体1表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体1的金属壁3。有关物理气相沉积工艺的具体内容请参考现有技术，在此不再进行赘述。

S104：设置与相对的两个所述实心塑料介质振子臂电连接的馈电片，以制成半波振子。

参见图4以及图5，在本步骤中，会设置馈电片4，该馈电片4具体会电连接相对的两个实心塑料介质振子臂12，以形成半波振子。有关馈电片4具体的结构以及具体的功能可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种半波振子的制备方法，包括向放置有馈电体2的模具内注入塑料介质；固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体1；实心塑料介质半波振子本体1包括实心塑料介质巴伦11和与实心塑料介质巴伦11一体化的实心塑料介质振子臂12；馈电体2嵌入实心塑料介质巴伦11；在实心塑料介质半波振子本体1表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体1的金属壁3；设置与相对的两个实心塑料介质振子臂12电连接的馈电片4，以制成半波振子。

通过金属壁3包覆实心塑料介质的结构作为半波振子中电磁波传递的载体，由于电磁波在塑料介质内传播的波长会明显小于电磁波在空气中的波长，而半波振子的尺寸需要与传递电磁波波长相对应，从而可以实现半波振子体积的减少；而半波振子的几何尺寸需要与传递电磁波辐射性能相对应，实现波导缝隙天线的辐射性能。通过使用塑料介质表面镀金属的方式替代纯金属材质的半波振子，可以有效降低半波振子的重量以及用料成本。

有关本发明所提供的一种半波振子制备方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图6，图7，图8，图9以及图10，图6为本发明实施例所提供的一种具体的半波振子制备方法的流程图；图7为本发明实施例所提供的一种具体的半波振子的结构示意图；图8为图7的剖视图；图9为本发明实施例所提供的另一种具体的半波振子的结构示意图；图10为图9的俯视图。

参见图6，在本发明实施例中，半波振子的制备方法包括：

S201：向放置有馈电体的模具内注入塑料介质。

S202：固化模具内的塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体。

上述S201至S202与上述发明实施例中S101至S102基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

在本发明实施例中，具体提供两种半波振子的具体结构，可以对半波振子的结构进行优化。

第一种，参见图7以及图8，在本发明实施例中，所述馈电体2包括多段子馈电体，相邻所述子馈电体具有预设的半径差；所述实心塑料介质巴伦11中对应所述子馈电体的介质的半径与所述子馈电体的半径相对应。

具体的，在本发明实施例中，馈电体2设置为多段子馈电体的结构，并且每段子馈电体的半径可以不尽相同，从而改变馈电体2的电阻，可以实现馈电体2的阻抗匹配。相应的，上述实心塑料介质巴伦11中对应各段子馈电体的介质的半径，即包裹各段子馈电体的介质的半径，需要与被包裹的子馈电体的半径相对应，以实现阻抗匹配，满足振子端口阻抗要求。

具体的，在本发明实施例中，每段子馈电体以及包覆该子馈电体的等效阻抗Z₀具体数值可以参考下述公式：

Z₀＝(μ/ε_r)^1/2×ln(b/a)/2π；

其中ε_r为所使用塑料介质的相对介电常数，μ为所使用塑料介质的磁导率；b为塑料介质截面的等效半径；a为子馈电体的半径。在本发明实施例中，通过设置具有不同半径的子馈电体，以及相应的实心塑料介质巴伦11，可以实现阻抗匹配，满足振子端口阻抗要求。

第二种，参见图9以及图10，在本发明实施例中，所述实心塑料介质半波振子本体1包括四个所述实心塑料介质振子臂12，相邻所述实心塑料介质振子臂12之间夹角呈90°。

在本发明实施例中，是将上述发明实施例所提供的两个单极化振子做正交分布，以形成双极化振子。具体的，在制作双极化振子时，会将上述两个单极化振子做成一体化结构，即本发明实施例中实心塑料介质巴伦11呈四瓣结构，而实心塑料介质巴伦11的每一个端部均设置有一体化成型的实心塑料介质振子臂12，一共设置有四个实心塑料介质振子臂12。上述相邻实心塑料介质振子臂12之间呈90°，相对的两个实心塑料介质振子臂12属于同一单极化半波振子，相对的两个实心塑料介质振子臂12之间设置有上述馈电片4，一共设置有两个馈电片4呈正交分布。

S203：在实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

本步骤与上述发明实施例中S103基本一致，详细内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

S204：将馈电片的一端焊接于馈电体中裸露于实心塑料介质振子臂表面的端部。

在本发明实施例中，所述馈电体2的一端裸露于一所述实心塑料介质振子臂12表面。上述实心塑料介质巴伦11内嵌入有馈电体2，该馈电体2通常会沿厚度方向贯穿该实心塑料介质巴伦11，即该馈电体2的两段通常会延伸出实心塑料介质巴伦11已形成与其他部件连接的触点。该馈电体2用于引导高频电流进出半波振子，并与馈电网络连接。有关馈电体2的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

在本步骤中，具体会将馈电片4的一端具体焊接的在馈电体2裸露出某一实心塑料介质振子臂12表面的端部，以使馈电片4与一实心塑料介质振子臂12电连接。

S205：将馈电片的另一端焊接于覆盖另一实心塑料介质振子臂表面预设凸起的金属壁。

在本发明实施例中，未嵌入有馈电体2的实心塑料介质振子臂12表面设置有一凸起，该凸起的表面在上述本步骤中同样会覆盖有金属壁3。在本步骤中，具体会将馈电片4与该凸起表面的金属壁3相互焊接，使得馈电片4与该设置有凸起的实心塑料介质振子臂12相互电连接，从而使馈电片4将两个相对的实心塑料介质振子臂12相互电连接，以形成半波振子。

本发明实施例所提供的一种半波振子的制备方法，通过金属壁3包覆实心塑料介质的结构作为半波振子中电磁波传递的载体，由于电磁波在塑料介质内传播的波长会明显小于电磁波在空气中的波长，而半波振子的尺寸需要与传递电磁波波长相对应，从而可以实现半波振子体积的减少；通过使用塑料介质表面镀金属的方式替代纯金属材质的半波振子，可以有效降低半波振子的重量以及用料成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种半波振子的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种半波振子的制备方法，其特征在于，包括：

向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；

固化所述模具内的所述塑料介质以形成实心塑料介质半波振子本体；所述实心塑料介质半波振子本体包括实心塑料介质巴伦和与所述实心塑料介质巴伦一体化的实心塑料介质振子臂；所述馈电体嵌入所述实心塑料介质巴伦；

在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁；

设置与相对的两个所述实心塑料介质振子臂电连接的馈电片，以制成所述半波振子；

所述馈电体与实心塑料介质的所述半波振子本体一体化成型，并且在所述馈电体与实心塑料介质的所述半波振子本体之间不留有缝隙；

所述馈电体包括多段子馈电体，相邻所述子馈电体具有预设的半径差；所述实心塑料介质巴伦中对应所述子馈电体的介质的半径与所述子馈电体的半径相对应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向放置有馈电体的模具内注入塑料介质包括：

向放置有馈电体的模具内注入塑料介质；所述塑料介质为以PEI、PPO或PPS为基础材质的改性塑料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过塑料电镀工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面电镀包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过化学气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

通过物理气相沉积工艺在所述实心塑料介质半波振子本体表面沉积包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁。

6.根据权利要求3至5任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁包括：

在所述实心塑料介质半波振子本体表面设置包覆所述实心塑料介质半波振子本体的金属壁；所述金属壁厚度的取值范围为10μm至20μm，包括端点值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置与相对的两个所述实心塑料介质振子臂电连接的馈电片包括：

将馈电片的一端焊接于所述馈电体中裸露于所述实心塑料介质振子臂表面的端部；所述馈电体的一端裸露于一所述实心塑料介质振子臂表面；

将所述馈电片的另一端焊接于覆盖另一所述实心塑料介质振子臂表面预设凸起的金属壁。

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