CN111418113A - 天线罩结构、受保护辐射活性系统及其使用方法 - Google Patents

天线罩结构、受保护辐射活性系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本公开总体涉及一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的分层结构。本公开更特别地涉及用于天线罩的层结构，所述层结构具有芯，所述芯具有内侧表面和暴露外侧表面。所述芯包括具有至少2.3的第一相对介电常数的第一芯层和具有至少2.3的第二相对介电常数的第二芯层。所述第一芯层距离所述芯的所述外侧表面不超过0.75mm。内部结构设置在所述芯的所述内侧表面上并且具有至少一个层。所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者比所述内部结构中的任一层的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或大至少1.3)。

Description

天线罩结构、受保护辐射活性系统及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月30日提交的美国专利临时申请号62/566384的优先权权益，其全文据此以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及适用于例如封装天线的天线罩。本公开更特别地涉及具有宽带能力的轻量分层天线罩结构。
背景技术
天线罩是为辐射活性装置诸如天线提供保护罩以保护辐射活性装置免受天气和其他环境影响的结构元件。天线罩的主要设计约束包括以下两者：足以保护辐射活性装置免受恶劣环境条件影响的结构完整性，以及限制天线罩所引起的信号损耗以便防止对封装在其容积内的天线的电磁性能造成极大干扰的构造。形状也可能是重要特性，因为在形状也将影响天线罩的性能时，天线罩的位置可能要求某些形状约束。例如，当在航空器上安装天线罩时，空气动力学通常是考虑因素。
许多天线罩的基础构造是罩住受保护装置的壳体，其中薄壳体被构造为具有允许一种或多种期望频率的信号穿过天线罩去往和/或离开装置的电磁特性。壳体通常由层结构构成，所述层结构具有被选择以便限制信号穿过天线罩时的损耗的一个或多个电介质材料层。分层结构的性能是基于多种特性，包括层的相对介电常数、与信号的波长有关的层的厚度以及层的数量和组成。
具有宽带能力的分层天线罩结构的一种构造包括提供结构完整性的芯结构，以及增强天线罩的电气性能的位于芯结构的内侧和外侧两者上的匹配层。虽然这种结构具有有限的信号损耗并且对由辐射活性装置接收或发射的信号具有有限的干扰，但这些层可显著增加整个天线罩的重量。
所需的是轻量且具有宽带能力的有效天线罩结构。
发明内容
在一方面，本公开提供一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的层结构，所述层结构具有暴露的外表面和内表面，所述层结构包括：
芯，所述芯具有内侧表面和外侧表面，所述芯的所述外侧表面在所述天线罩的所述层结构的所述暴露的外侧表面的0.75mm内，所述芯包括具有至少2.3的第一相对介电常数的第一芯层和具有至少2.3的第二相对介电常数的第二芯层以及位于所述第一芯层与所述第二芯层之间的中间芯层，所述第一芯层限定所述芯的所述外侧表面并且所述第二芯层限定所述芯的所述内侧表面；以及
内部结构，所述内部结构设置在所述芯的所述内侧表面上，所述内部结构具有邻接所述芯的外侧表面和暴露的内侧表面，所述内部结构包括至少一个层，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者比所述内部结构中的任一层的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或甚至大至少1.3)。
在另一方面，本公开提供一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的层结构，所述层结构包括：
芯，所述芯具有内侧表面和外侧表面，所述芯包括具有至少2.3的第一相对介电常数的第一芯层和具有至少2.3的第二相对介电常数的第二芯层，所述第一芯层邻近所述芯的所述外侧表面并且所述第二芯层邻近所述芯的所述内侧表面；以及
内部结构，所述内部结构设置在所述芯的所述内侧表面上，所述内部结构具有邻接所述芯的外侧表面和暴露的内侧表面，所述内部结构包括至少一个层，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者比所述内部结构中的任一层的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或甚至大至少1.3)，
其中所述芯的所述外侧表面未设置具有至少0.75mm的厚度的层。
在另一方面，本公开提供一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩，所述天线罩包括具有暴露的凸出外表面和暴露的凹入内表面的封闭三维形状，所述封闭三维形状包括至少一个如本文所述的层结构。
在另一方面，本公开提供一种用于发射自由空间频率的辐射的方法，其包括：
定位如本文所述的天线罩以罩住辐射活性装置；以及
操作所述辐射活性装置以穿过所述层结构发射所述自由空间频率的辐射。
在另一方面，本公开提供提供一种用于接收自由空间频率的辐射的方法，其包括：
定位如本文所述的天线罩以罩住辐射活性装置；以及
由所述辐射活性装置穿过所述天线罩结构接收所述自由空间频率的辐射。
根据本文的公开内容，本公开的其他方面将是显而易见的。
附图简要说明
将附图包括在内以提供对本公开的方法和装置的进一步理解，并且附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，各种元件的尺寸可能会变形。附图示出了本公开的一个或更多个实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。
图1为根据本公开的一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；
图2为根据本公开的另一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；
图3为根据本公开的另一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；
图4为根据本公开的又一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；
图5为根据本公开的另一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；
图6为根据本公开的另一个实施例的用于天线罩的层结构的一部分的横截面示意图；并且
图7为根据本公开的一个实施例的设置在辐射活性装置之上的天线罩的示意性表示。
具体实施方式
本发明人已经指出，在天线罩的芯结构的内侧和外侧两者上使用匹配层可令人不期望地增加天线罩结构的重量。本发明人已经出乎意料地确定仅在芯结构的内侧上使用具有低相对介电常数的另外的层可在仍提供可接受的电磁性能的同时实现显著降低的重量。
因此，本公开的一方面是一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的层结构。层结构具有芯和内部结构，其中芯适用于放置在天线罩的外侧上并且内部结构设置在天线罩的内侧上。这种层结构的一个实施例在图1的横截面示意图中示出。层结构100包括暴露的外表面102和内表面104。当在罩住辐射活性装置的天线罩中使用时，如图7(下文所述)所示，内表面104面向辐射活性装置，而表面102背离辐射活性装置并且暴露于大气。层结构100由芯110和内部结构150构成。芯110具有在层结构的暴露的外表面102的0.75mm内的外侧表面112；在图1的实施例中，芯110的外侧表面112形成层结构的外表面102。芯还具有邻近内部结构150的内侧表面114。具体地，芯的内侧表面114邻接内侧结构150的外侧表面152。与芯110相反，内部结构150具有形成层结构的内表面104的内侧表面154。
本领域普通技术人员将理解，分层结构的外表面102和内表面104位于层结构100的横截面的尽头处。因此，这些表面适于形成天线罩最外侧和最内侧表面并且是暴露的表面。例如，在所构造的天线罩中，层结构的外表面可暴露于周遭空气或周围环境。同样地，层结构的内表面也可暴露于周围环境。另选地，如果天线罩是密封的，则内表面可暴露于封装在天线罩内的增压空气或另一种气体。
在图1所示的基础构造中，芯110由单个芯层120形成，并且内部结构150也由单个内层160形成。在此实施例中，芯层120具有至少2.3的相对介电常数，并且内层160具有小于芯层120的相对介电常数的相对介电常数。特别地，内层160可具有比芯层120的相对介电常数小至少0.4的相对介电常数。
在图1所示的示例性实施例中，芯110提供用于在天线罩中使用层结构的刚性和强度。为了提供这种结构完整性，芯内的至少一个层可具有比结构的其他层大的密度和强度。这里，在图1的实施例中，芯层120具有高相对介电常数并且还提供芯的结构完整性。这样，芯层120可比层结构100中的其他层更致密。
可用于芯层120的示例性材料包括包含树脂(例如，环氧树脂、聚酯或聚氰酸酯)的层压结构。任选地，树脂可包括增强组分，诸如E玻璃、S玻璃、D玻璃、spectra、Kevlar或Quartz。在某些实施例中，芯层120可包括多层树脂浸渍的织物。
本领域普通技术人员可理解，图1中的芯层120基于整个层内存在的材料的一致性以及层的跨其横截面相对统一的材料特性而被标识为单层。然而，本领域普通技术人员还应理解，芯层120可由用树脂浸渍的多层纤维或其他材料形成。因此，虽然当芯层120由层压物或类似材料形成时可将芯层120视为多层，但芯层120在这里可基于整个层内的材料特性的一致性(尤其当在辐射的波长的级别上进行考虑时)而被标识为单层。许多天线罩被构造来与所具有的波长在毫米级别上的辐射一起使用，并且因此在基本上小于毫米的级别上的介电常数的不均一性将不会被这种辐射感测到。其他层可类似地表征为单层，即使它们由多层特定材料形成也是如此。
如以上所陈述，内层160的相对介电常数小于芯层120的相对介电常数。内层160的可能材料包括蜂巢结构、具有高模量聚丙烯(HMPP)织物的层压物、具有聚乙烯织物的层压物以及间规立构膜(syntactic film)。内层160还可由包括介电常数降低材料的树脂形成，其中树脂具有高相对介电常数，所述高相对介电常数通过添加介电常数降低材料降低至期望值。例如，树脂可包括填充空气的微球以降低相对介电常数。广泛多种低介电常数材料是本领域中已知的。本领域普通技术人员将选择适当材料来用作天线罩的分层结构的低介电常数层。
除了具有比芯层120低的相对介电常数之外，内层160还可具有比芯层120低的密度。在芯结构110提供对应天线罩的结构完整性的情况下，内部结构150可不那么致密并且可依赖于芯结构110进行支撑。
如本领域普通技术人员将明白的，内层142可充当所谓的匹配层以便在天线罩中使用时提高层结构100的总体电磁性能。特别地，在某些期望实施例中，在内部结构150内包括内层142可提供提高的发射效率和/或具有更宽频带的操作范围。
在本公开的实施例中，层结构100被示出为在图7中的天线罩10内使用。这里，天线罩10封装辐射活性装置20，辐射活性装置20可以是例如雷达天线或其他天线。在这种位置中，辐射活性装置20被保护免受周遭环境50的影响，特别是任何灾害性天气或风力。在所示实施例中，天线罩10被形成为三维凹入形状。辐射活性装置20定位在凹入形状的内部之内，使得装置20封装在天线罩内，但信号30仍可在具有有限信号损耗的情况下从多种不同角度穿过天线罩。由于天线罩10的三维形状，层结构100的面向辐射活性装置20的内表面104是凹入表面。同样地，在所示构造中，背离辐射活性装置20的外表面102是凸出表面。另选地，在一些实施例(诸如平面天线罩)中，层结构100可以是平坦的。虽然图7中的天线罩呈现为形成三维天线罩形状的单层结构，但天线罩也可以由通过接点连接的多个层结构面板形成，如本领域普通技术人员所熟悉的。
当天线罩10具有三维凹入形状时，如图7所示，天线罩可包括封闭端部12和开放端部16。在这种实施例中，辐射活性装置20可穿过开放端部16延伸到天线罩10的凹入形状。为了确保对辐射活性装置或天线20的保护，天线罩10优选地附接到支撑结构40。例如，在静止辐射活性装置的情况下，支撑结构40可体现为地面或建筑物的屋顶。同样地，航空行业中使用的天线罩可附接到充当支撑结构的飞机的外皮。在一些实施例中，天线罩10通过围绕天线罩10的开放端部16处的开口的周边边缘14附接到支撑结构。在某些应用中，如果在天线罩开口的周边边缘14与支撑结构40之间形成密封18，则是特别有利的。此密封可由天线罩边缘14与支撑结构40之间的紧密连接形成，或者它可由设置在周边边缘14与支撑结构40之间的密封结构体现。
在图1的实施例中，芯的外侧表面形成分层结构的外表面，并且内部结构的内侧表面形成层结构的内表面。但是本领域普通技术人员将理解，在一些实施例中，这些表面可涂漆或以其他方式涂覆以提供例如环境保护或美感益处。图2示出根据本公开的用于天线罩的层结构的另一个示例性实施例。类似于层结构100，层结构200具有外表面202和内表面204，并且包括芯210和内部结构250。除了芯和内部结构之外，分层结构200还包括芯212的外侧表面上的薄涂层290。因此，芯上的涂层290形成整个层结构200的外表面202。
图2中的示例性实施例还包括设置在内部结构250的内侧表面254上的涂层290。这个内部涂层290因此形成内部结构250的内侧表面254。
涂层290可由涂覆在层结构的内表面和外表面上的涂料构成。涂层290还可包括其他涂层，包括常规涂层，例如底漆涂层、抗静电涂层、填充缺陷的表面涂层或减少天线罩表面中的缺陷的粘合膜。一些实施例可包括涂层的组合。本领域普通技术人员可在本公开的天线罩结构中使用常规涂层系统。
芯层的外侧表面上的一个或多个涂层不大于0.75mm厚(即，使得芯的外侧表面在分层结构的外表面的0.75mm内)。在某些实施例中，芯的外侧表面在分层结构的外表面的0.25mm内；在这类实施例中，涂层可不超过0.25mm厚。可设想到，涂层290仅设置在层结构200的外表面。例如，涂层在天线罩内的受保护且通常不可见的环境内可不是必要的，并且涂料可不是必要的，因为分层结构的内表面在安装时通常将是观察者不可见的。然而，在其他实施例中并且如图2所示，一个或多个涂层设置在分层结构的内表面处(即，在内部结构的内侧表面上)。在某些期望实施例中，内部结构的内侧表面在分层结构的内表面的0.75mm内或甚至在其0.25mm内。在这类实施例中，分层结构的内表面处的总涂层厚度受到类似限制。
尽管仅在附图的图2中示出，但涂层可设置在本公开的层结构的任何实施例(包括图3至图6所示的层结构)的外表面和内表面处。
内部结构可以多种厚度形成。例如，在某些实施例中，内部结构具有至少0.25mm、至少0.75mm或甚至至少1mm的厚度。在其他实施例中，内部结构具有至少2mm或甚至至少5mm的厚度。
分层结构在附图中被示出为具有与内部结构直接接触的芯。如本领域普通技术人员将理解，芯的材料和内部结构的整体可直接层压到彼此。但在其他实施例中，一层粘合剂可将内部结构粘结到芯；本领域普通技术人员将理解，粘合剂可被选择成具有足够低的介电常数和/或具有足够低的厚度以使得将它本身适当地认为是内部结构的一部分。在这种情况下，内部结构将包括设置在其外侧表面处并形成其外侧表面的粘合剂涂层。
本领域普通技术人员将理解，图1至图6所示的横截面中所使用的图案仅意图区分一层与下一层。用于示出从一幅图到下一幅图的层的图案的类似性并不指示这些层的材料特性的任何类似性。如果来自不同的所描绘实施例的层之间存在类似性，则此类类似性在文本中得以解释。
图3示出本公开的另一个实施例，其示出层结构300。类似于图1的实施例，层结构300包括具有单个芯层320的芯310。这里再次地，芯层320形成层结构的外表面302以及芯310的外侧表面312。此外，芯层320再次具有至少2.3的相对介电常数。层结构300的内部结构350包括第一内层360和第二内层370两者。第一内层360邻近芯310设置，并且第一内层360的外侧表面362抵靠芯层310的内侧表面314固定。进一步向内，第二内层370的外侧表面372抵靠第一内层360的内侧表面364固定，并且第二内层370的内侧表面374是暴露的，由此形成层结构300的内表面304。内层中的两者优选地由所具有的相对介电常数基本上低于芯层310的相对介电常数的材料形成。例如，两个内层(实际上，所有内层)的相对介电常数比芯层310的相对介电常数小至少0.4(例如，小至少0.7、小至少1或小至少1.3)。
这里，同样地，广泛多种低介电常数材料是本领域中已知的，并且本领域普通技术人员将选择适当材料来用作天线罩的内部结构的低介电常数层。因此，内层360和370的可能材料包括蜂巢结构、具有高模量聚丙烯(HMPP)织物的层压物、具有聚乙烯织物的层压物、间规立构膜或具有或不具有介电常数降低材料的树脂。在一个特定实施例中，第一内层360的相对介电常数高于第二内层370的相对介电常数。例如，第一内层的相对介电常数可比第二内层360的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.5)。优选地，内部结构350的两个层360、370的相对介电常数低于芯的相对介电常数。因此，层结构300的层的相对介电常数始终是从外侧表面302向内侧表面304减小。第一内层360的相对介电常数也可以低于第二内层370的相对介电常数。
图4示出本公开的另一个实施例，其包括芯410和内部结构450。在此实施例中，芯410包括层结构400的外表面402处的第一芯层420和邻近内部结构450的第二芯层440。另外的层，即中间芯层430，设置在第一芯层420与第二芯层440之间。优选地，第一芯层420和第二芯层440中的每一者具有至少2.3(例如，至少2.5，例如在2.5至5的范围内)的相对介电常数，并且内层460的相对介电常数小于第一芯层420和第二芯层440的相对介电常数(例如，小至少0.4或甚至小至少0.7、小至少1或小至少1.3)。用于在天线罩中使用的广泛多种高介电常数材料是本领域中已知的，并且本领域普通技术人员将选择适当高介电常数材料来在本文所述的结构中使用。例如，可用于第一芯层420和第二芯层440的材料包括树脂，例如环氧树脂、聚酯或聚氰酸酯。任选地，树脂可包括增强组分，诸如E玻璃、S玻璃、D玻璃、spectra、Kevlar和quartz。另选地，芯层420、440可包括一层或多层树脂浸渍的织物。在图4所示的实施例中，第一芯层和第二芯层具有相同的特性，并且因此具有相同的相对介电常数。
尽管图4中的内部结构被示出为仅具有单个层，但是内部结构450也可以包括多个层，类似于图3中的内部结构350。优选地，如果内部结构450包括一个或多个层，则第一芯层420和第二芯层440中的每一者的相对介电常数大于内部结构450中的任一层。特别地，如果第一芯层420和第二芯层440的相对介电常数比内部结构450的任一层大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或大至少1.3)，则是优选的。内层(内部结构450的这些层)的可能材料包括蜂巢结构、具有高模量聚丙烯(HMPP)织物的层压物、具有聚乙烯织物的层压物、间规立构膜以及具有或不具有介电常数降低材料的树脂；本领域普通技术人员将理解，可使用其他材料。
中间层430的相对介电常数可小于第一芯层420和第二芯层440的相对介电常数。特别地，图4所示的芯可被形成为围绕低介电常数芯(例如，430)具有高介电常数外皮(例如，层420和440)的所谓的A型夹层结构。这里，中间层430的相对介电常数显著小于第一芯层420和第二芯层440的相对介电常数，例如，小至少0.4或甚至小至少0.7、小至少1或小至少1.3。外皮令人期望地是相对薄的，例如小于1mm厚或甚至小于约0.5mm厚。为了实现尤其令人期望的性能，这种A型夹层芯的厚度可为要从辐射激活的装置接收或发射的特征信号的波长(即，与自由空间频率相关联的波长；本领域普通技术人员将考虑芯的材料在所述频率下的折射率以确定波长)的约0.25。例如，图4中的A型夹层低介电常数芯层的厚度可在要从对应辐射激活的装置接收或发射的特征信号的波长的3/16至5/16或7/32至9/32的范围内(即，在低介电常数芯层的材料内)。在某些实施例中，A型夹层芯的厚度为至少1mm，例如在1mm至100mm的范围内。
中间层430的相对介电常数可大于或小于内部结构450内的一个层(例如，460)或多个层的相对介电常数。这里，同样地，广泛多种低介电常数材料是本领域中已知的，并且本领域普通技术人员将选择适当材料来用作A型夹层的低介电常数芯。因此，中间层430的可能材料包括蜂巢结构、具有高模量聚丙烯(HMPP)织物的层压物、具有聚乙烯织物的层压物、(UHMWPE)、间规立构膜以及具有介电常数降低材料的树脂。
在图4所示的实施例中，第一芯层420形成层结构的暴露的外表面402。然而，第一芯层也可以在外表面402附近，并且例如由涂料或某种其他涂层覆盖。例如，第一芯层420可设置在距离外表面402不超过0.75mm处，或更优选地距离外表面402不超过0.25mm处，以便为覆盖第一芯层420的涂层提供空间。
图5示出与图4中的实施例类似的实施例。然而，图5中的第二芯层540不同于第一芯层520。例如，第二芯层540的相对介电常数可高于芯层520的相对介电常数。在这种情况下，第一芯层520和第二芯层540中的每一者的相对介电常数为至少2.3(例如，至少2.5或在2.5至5的范围内)，并且此外，大于内部结构550中的任一层的相对介电常数(例如，大至少0.4或甚至大至少0.7、大至少1或大至少1.3)。
图6示出本公开的另一个实施例，其包括具有包含子层636、638的中间芯层630的芯。在某些这样的实施例中，天线罩的芯可被构造为所谓的C型夹层。本领域普通技术人员将理解，C型夹层结构通常包括与低介电常数层交替的一系列高介电常数外皮；这类结构的广泛多种设计是本领域中已知的，并且本领域普通技术人员可对其进行调整以用于在本文所述的分层结构中使用。例如，层结构600包括芯610和内部结构650。芯610包括第一芯层620、第二芯层640和中间芯层630。此外，中间芯层630包括具有变化的相对介电常数的若干子层。例如，如图所示，中间芯层包括围绕具有相对高的相对介电常数的子层638的具有相对低的相对介电常数的两个子层636。在优选实施例中，高和低介电常数子层交替，例如在相邻子层之间具有至少0.4或至少0.7、至少1或甚至至少1.3的相对介电常数差异。然而，子层的其他布置也是可能的。C型夹层的厚度可在例如1mm至200mm的范围内变化。
在图6所示的实施例中，第一芯层620和第二芯层640具有与相对高的相对介电常数子层638相同的相对介电常数，并且两个相对低的相对介电常数子层636具有相同的相对介电常数。然而，芯的任何或所有层和子层的相对介电常数也可以是不同的。如上所述，多种低介电常数和高介电常数材料已知在天线罩中使用，如上所述，并且本领域普通技术人员将选择适当的低和高介电常数材料来在C型夹层结构中使用。
虽然图6所示的实施例包括具有单个层的内部结构，但应理解，内部结构650也可包括多个层，如图3所示。同样地，尽管在图6中不包括涂层，但是包括具有各种子层的芯的层结构可包括涂层，诸如图2所示的那些。
如上文所述以及图1至图6中的实例所示的层结构可体现为随后用于构造天线罩的片材或面板。另选地，层结构可被成形并合并到装备用于安装在辐射活性装置之上的天线罩中，或者层结构可合并到已经安装并罩住辐射活性装置的天线罩中。
如上文所述以及图1至图6中的实例所示的层结构可用于构造用于在多种不同应用中使用的天线罩。根据本公开构造的天线罩可用于保护多种类型的辐射活性装置，例如包括碟形天线和导线天线。此外，根据本公开构造的天线罩可用于各种不同设置，诸如静止天线以及航海、航空及军事应用。本公开的层结构的轻量设计在重量特别重要的航空应用中特别有利。根据本公开的层结构异常良好地适于在航空器上并且特别地在除了机身之外的航空器结构(诸如机翼和安定面)上形成的天线罩。根据可使用本公开的层结构的广泛多种应用，根据本公开构造的天线罩可具有多种不同形状中的任一种。例如，天线罩可呈网格球顶的形状，如图7所示，或者它可具有更适合特定应用的另一种形状，诸如细长球顶、泪滴、尖拱、扁平壳、平面或其他形状。
本公开的另一方面是一种用于发射自由空间频率的辐射的方法，所述方法包括：提供如本文所述的天线罩结构，以及操作辐射活性装置以穿过天线罩结构发射自由空间频率的辐射以减少损耗，从而获得适当天线功能。
类似地，本公开的另一方面是一种用于接收自由空间频率的辐射的方法，所述方法包括：提供如本文所述的天线罩结构，以及由辐射活性装置穿过天线罩结构接收自由空间频率的辐射以减少损耗，从而获得适当天线功能。
本领域普通技术人员将理解，相对介电常数是频率的函数，并且因此本文所述的相对介电常数是在天线罩要与之一起使用的辐射的自由空间频率处。在某些实施例中，辐射的自由空间频率在1GHz-32GHz的范围内。在其他实施例中，辐射自由空间频率在1GHz–94GHz的范围内，对应于Q/V或W带辐射。
本文描述多种高介电常数层(相对介电常数2.3或更大)和低介电常数层(比相邻高介电常数层的相对介电常数小的相对介电常数，例如小至少0.4或小至少0.7、小至少1或小至少1.3)。本领域普通技术人员将理解，在如本文另外描述的某些实施例中，每个高介电常数层具有至少2.5(例如在2.5至5的范围内或在3至5的范围内)的介电常数。并且在如本文另外描述的某些实施例中，每个低介电常数层具有不超过2.2(例如在1至2的范围内或在1.5-2.2的范围内)或不超过2的介电常数。
在如本文所述的层结构的一个实例中，层结构的芯被形成为使用围绕低密度内部的层压外皮的A型夹层结构。外皮由具有4.4的相对介电常数和110-120磅/平方英尺(PCF)的密度的E玻璃层压物构成。低密度内部由具有1.08相对介电常数和约4PCF密度的蜂巢构成。芯的内侧表面上是由具有1.8相对介电常数和36PCF的密度的间规立构膜构成的内部结构。
根据本公开的层结构的另一个实例在下表中示出。这种天线罩将适合用于在例如航空器中使用。
Figure BDA0002515007260000131
对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对这里描述的工艺和设备进行各种修改和变化。因此，本公开旨在覆盖本发明的这样的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (21)

1.一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的层结构，所述层结构具有暴露外表面和内表面，所述层结构包括：
芯，所述芯具有内侧表面和外侧表面，所述芯的所述外侧表面在所述天线罩的所述层结构的所述暴露外侧表面的0.75mm内，所述芯包括具有至少2.3的第一相对介电常数的第一芯层和具有至少2.3的第二相对介电常数的第二芯层以及位于所述第一芯层与所述第二芯层之间的中间芯层，所述第一芯层限定所述芯的所述外侧表面并且所述第二芯层限定所述芯的所述内侧表面；以及
内部结构，所述内部结构设置在所述芯的所述内侧表面上，所述内部结构具有邻接所述芯的外侧表面和暴露的内侧表面，所述内部结构包括至少一个层，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者比所述内部结构中的任一层的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或大至少1.3)。
2.根据权利要求1所述的天线罩的层结构，其中所述第一芯层的所述外侧表面距离所述层结构的所述外侧表面不超过0.25mm。
3.根据权利要求1或2所述的天线罩的层结构，进一步包括设置在所述芯的所述外侧表面上的涂料层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线罩的层结构，进一步包括设置在所述芯的所述外侧表面上的疏水层。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者为至少2.5，例如在2.5至5的范围内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述芯具有至少约1mm的厚度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述内部结构的第一内层具有不超过2.2，例如在1.5-2.2的范围内的相对介电常数。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述内部结构具有至少0.25mm，例如至少1mm或甚至至少2mm的厚度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述第一芯层和所述第二芯层中的至少一者是任选地填充的树脂的层。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述第一芯层和所述第二芯层中的至少一者由一层或多层树脂浸渍的织物形成。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述中间芯层具有在所述辐射在所述低介电常数芯层中的波长的3/16-5/16的范围内的厚度。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数比所述中间芯层的相对介电常数大至少0.4。
13.根据权利要求12所述的天线罩的层结构，其中所述中间芯层是间规立构膜、结构化材料诸如蜂巢材料，或低介电树脂。
14.根据权利要求12或13所述的天线罩的层结构，其中所述中间芯层具有在1至2的范围内的相对介电常数。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述中间芯层具有至少1mm的厚度。
16.根据权利要求1-11中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述中间芯层具有多个交替的相对高介电子层和相对低介电子层，其中邻近所述第一芯层和所述第二芯层的所述子层是相对低介电子层。
17.根据权利要求16所述的天线罩的层结构，其中所述芯在相邻层和子层之间具有至少0.4(例如，或至少0.7、或至少1、或至少1.3)的相对介电常数差异。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述辐射的所述自由空间频率在1GHz至32GHz的范围内。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的天线罩的层结构，其中所述内部结构的所述至少一个层包括第一内层和第二内层，所述第一内层邻近所述芯并且所述第二内层设置在所述第一内层的内侧，其中所述第二内层具有比所述第一内层的所述相对介电常数小至少0.4(例如，小至少0.5)的相对介电常数。
20.一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩的层结构，所述层结构包括：
芯，所述芯具有内侧表面和外侧表面，所述芯包括具有至少2.3的第一相对介电常数的第一芯层和具有至少2.3的第二相对介电常数的第二芯层，所述第一芯层邻近所述芯的所述外侧表面并且所述第二芯层邻近所述芯的所述内侧表面；
内部结构，所述内部结构设置在所述芯的所述内侧表面上，所述内部结构具有邻接所述芯的外侧表面和暴露的内侧表面，所述内部结构包括至少一个层，其中所述第一相对介电常数和所述第二相对介电常数中的每一者比所述内部结构中的任一层的相对介电常数大至少0.4(例如，大至少0.7、大至少1或大至少1.3)，
其中所述芯的所述外侧表面未设置具有至少0.75mm的厚度的层。
21.一种用于与自由空间频率的辐射一起使用的天线罩，所述天线罩包括具有暴露凸出外表面和暴露凹入内表面的封闭三维形状，所述封闭三维形状包括至少一个根据权利要求1-20中任一项所述的层结构，
其中所述至少一个层结构的所述芯的所述外侧表面形成所述天线罩的所述暴露凸出外表面，并且所述至少一个层结构的所述内部结构的所述内侧表面形成所述天线罩的所述暴露凹入内表面。
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