发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题,针对现有球形、半球形龙伯存在的加工复杂,重量较大的问题提供了一种制备极其简单、质量超轻、频率超宽的新型的人工介质多层球透镜生产方法。
本发明提供了一种新型的人工介质多层球透镜生产方法,包括如下步骤:
S1:将单面胶泡棉制作形成n件基材,其中,1≤n≤1000,所述基材为正方形;
S2:将步骤S1中第1件基材平铺在工作台上,胶面朝上展开;
S3:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S2中胶面朝上的第1件基材上,并保持胶面朝上,形成第一颗粒层;
S4:将步骤S1中第2件基材胶面朝上展开,粘连在步骤S3中形成的第一颗粒层上;
S5:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S4中胶面朝上的第二件基材上,并保持胶面朝上,形成第二颗粒层;
S6:比照步骤S4至步骤S5,类推制作形成第n层颗粒层,n>2;
S7:将步骤S6得到的n层颗粒层,放入对应尺寸的模具中,利用热压设备,制备成外径为R1的半球形壳体,作为第一半球形壳体;
S8:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R2的半球形壳体,作为第二半球形壳体;
S9:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R3的半球形壳体,其中R1<R2<R3,作为第三半球形壳体;
S10:比照步骤S1至步骤S7,制备出外径为Rm的半球形壳体,其中4≤m≤100,作为第n半球形壳体;
S11:将外径为R1,R2,R3......Rm的半球形壳体,按大小顺序进行套装;再将直径为R0的模芯放入外径为R1的半球形壳体内,形成一个半球体;其中R0<R1;
S12:将两个直径相同的半球体合成,制备形成初制的人工介质多层球透镜;
S13:将初制的人工介质多层球透镜与天线结合,在测量天线性能的微波暗室检验,测试天线的增益、方向图、各项电指标和重量,并与预定值比较,调整各层的介电常数值或各个半球形壳体尺寸,直至符合设计要求,形成人工介质多层球透镜。
优选地,所述基材宽度H范围为10mm<H<10000mm,厚度t范围为0<t<10mm。
优选地,所述基材的介电常数为1.0<ε<2.0,所述高介电常数颗粒材料的介电常数为1.0<ε≤3.0。
优选地,直径为R0的模芯的介电常数为2。
优选地,所述高介电常数颗粒材料为金属粉、陶瓷粉、印刷导电线或绝缘扁金属线中的一种或几种。
优选地,所述基材为轻型发泡介质材料,所述轻型发泡介质材料为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚氯乙烯中的一种或几种,所述轻型发泡介质材料密度为0.01-0.1g/cm3。
优选地,所述第n层颗粒层中高介电常数颗粒材料相同或不同。
优选地,所述第n层颗粒层中的每层颗粒层从第一层开始逐渐变小。
优选地,所述人工介质多层球透镜用于+/-45°双极化单天线龙伯球透镜。
优选地,将步骤S6得到的n层颗粒层,通过高温150℃-180℃加热5-10分钟后,放入对应尺寸的模具中。
与现有技术相对比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明先将基材剪切成需要的尺寸,然后在按不同的配方比例将等效的介电常数材料均匀的分布在基材上,再通过多层叠加,叠加到所需要的尺寸后,再通过高温150℃-180℃加热5-10分钟后,把材料放进相应的磨具内通过热压成型,通过多层不同大小的尺寸磨具热压成型后形成不同的半球形壳体,再根据不同配方把大小不同的球体套在一起,达到相应的尺寸大小,就可以制成完整的介质球体。
(2)采用高温加热热压成型后的多层介质材料,结构更稳定,性能指标的一致性更好。
(3)采用此方法制备的人工介质多层球,可以进一步改善透镜天线的技术指标,得到性能更优的辐射方向图,如图4所示,+/-45°双极化的两个极化方向图一致性提高;副瓣抑制提高,+/-45°双极化均可满足<-18dB;前后比指标大幅提升,+/-45°双极化均可满足>28dB。
(4)本发明提供的方法制成的人工介质多层球透镜重量超轻,频率超宽,能够满足单波束,双波束及多波束天线的应用需求,因为采用模具生产,产品的一致性高,性能稳定,且特别适用于移动通信5G、4G、WIFI、MIMO甚至毫米波基站天线。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作详细的说明。
本发明提供了一种新型的人工介质多层球透镜生产方法,包括如下步骤:
S1:将单面胶泡棉制作形成n件基材,其中,1≤n≤1000,所述基材为正方形;
S2:将步骤S1中第1件基材平铺在工作台上,胶面朝上展开;
S3:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S2中胶面朝上的第1件基材上,并保持胶面朝上,形成第一颗粒层;
S4:将步骤S1中第2件基材胶面朝上展开,粘连在步骤S3中形成的第一颗粒层上;
S5:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S4中胶面朝上的第二件基材上,并保持胶面朝上,形成第二颗粒层;
S6:比照步骤S4至步骤S5,类推制作形成第n层颗粒层,n>2;
S7:将步骤S6得到的n层颗粒层,放入对应尺寸的模具中,利用热压设备,制备成外径为R1的半球形壳体,作为第一半球形壳体;
S8:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R2的半球形壳体,作为第二半球形壳体;
S9:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R3的半球形壳体,其中R1<R2<R3,作为第三半球形壳体;
S10:比照步骤S1至步骤S7,制备出外径为Rm的半球形壳体,其中4≤m≤100,作为第n半球形壳体;
S11:将外径为R1,R2,R3......Rm的半球形壳体,按大小顺序进行套装;再将直径为R0的模芯放入外径为R1的半球形壳体内,形成一个半球体;其中R0<R1;
S12:将两个直径相同的半球体合成,制备形成初制的人工介质多层球透镜;
S13:将初制的人工介质多层球透镜与天线结合,在测量天线性能的微波暗室检验,测试天线的增益、方向图、各项电指标和重量,并与预定值比较,调整各层的介电常数值或各个半球形壳体尺寸,直至符合设计要求,形成人工介质多层球透镜。
作为优选实施方式,本发明提供的所述基材宽度H范围为10mm<H<10000mm,厚度t范围为0<t<10mm。其中,基材的介电常数为1.0<ε<2.0,所述高介电常数颗粒材料的介电常数为1.0<ε≤3.0。直径为R0的模芯的介电常数为2。
作为优选实施方式,本发明提供的高介电常数颗粒材料为金属粉、陶瓷粉、印刷导电线或绝缘扁金属线中的一种或几种。
作为优选实施方式,本发明提供的基材为轻型发泡介质材料,所述轻型发泡介质材料为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚氯乙烯中的一种或几种,所述轻型发泡介质材料密度为0.01-0.1g/cm3。
作为优选实施方式,本发明提供的所述第n层颗粒层中高介电常数颗粒材料相同或不同。
作为优选实施方式,本发明提供的第n层颗粒层中的每层颗粒层从第一层开始逐渐变小。
作为优选实施方式,本发明提供的人工介质多层球透镜用于+/-45°双极化单天线龙伯球透镜。
附图说明:
实施例1:
本发明提供了一种新型的人工介质层球透镜生产方法,包括如下步骤:
S1:将单面胶泡棉制作形成n件基材,其中,1≤n≤1000,所述基材为正方形;
S2:将步骤S1中第1件基材平铺在工作台上,胶面朝上展开;
S3:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S2中胶面朝上的第1件基材上,并保持胶面朝上,形成第一颗粒层;
S4:将步骤S1中第2件基材胶面朝上展开,粘连在步骤S3中形成的第一颗粒层上;
S5:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S4中胶面朝上的第二件基材上,并保持胶面朝上,形成第二颗粒层;
S6:比照步骤S4至步骤S5,类推制作形成第n层颗粒层,n>2;
S7:将步骤S6得到的n层颗粒层,放入对应尺寸的模具中,利用热压设备,制备成外径为R1的半球形壳体,作为第一半球形壳体;
S8:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R2的半球形壳体,作为第二半球形壳体;
S9:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R3的半球形壳体,作为第三半球形壳体;
S10:比照步骤S1至步骤S7,制备出外径为R5的半球形壳体,其中4≤m≤100,作为第五半球形壳体;
S11:将外径为R1,R2,R3......R5的半球形壳体,按大小顺序进行套装;再将直径为R0的模芯放入外径为R1的半球形壳体内,形成一个半球体;其中R0<R1;
S12:将两个直径相同的半球体合成,制备形成初制的人工介质多层球透镜;
S13:将初制的人工介质多层球透镜与天线结合,在测量天线性能的微波暗室检验,测试天线的增益、方向图、各项电指标和重量,并与预定值比较,调整各层的介电常数值或各个半球形壳体尺寸,直至符合设计要求,形成人工介质多层球透镜。
其中,基层宽度H为10mm<H<10000mm,厚度t为0<t<10mm,基材的介电常数为1.0<ε<2.0,所述高介电常数颗粒材料的介电常数为1.0<ε<3.0。直径为R0的模芯的介电常数为2。
其中R0为50mm,R1为112.5mm,R2为175mm,R3为238.5mm,R4为291mm,R5为350mm。
本实施例中形成的人工介质多层球透镜具体为5层。具体如下表所示:
层 |
模芯 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
介电常数 |
2.0 |
1.85 |
1.6 |
1.38 |
1.21 |
1.05 |
外径(mm) |
50 |
112.5 |
175 |
238.5 |
291 |
350 |
内径(mm) |
/ |
50 |
112.5 |
175 |
238.5 |
291 |
一方面,结合图1a-1d所示,本发明提供了一种多层球透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线,所述多层球透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线包括一组+/-45°双极化单天线和本发明提供的制备方法得到的一组多层球透镜,该多层球透镜尺寸为直径:300(±40)mm,将+/-45°双极化单天线作为所述多层球透镜的单馈源;所述单馈源的最大辐射方向射线指向所述多层球透镜的柱体轴线,所述单馈源中斜极化+/-45°偶极子的平面与所述多层球透镜球体的距离范围为30-50mm。
另一方面,该多层球透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线可实现30°左右的垂直半功率波瓣宽度,覆盖水平面60°左右单波束区域。
实施例2:
本发明提供了一种新型的人工介质层球透镜生产方法,包括如下步骤:
S1:将单面胶泡棉制作形成n件基材,其中,1≤n≤1000,所述基材为正方形;
S2:将步骤S1中第1件基材平铺在工作台上,胶面朝上展开;
S3:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S2中胶面朝上的第1件基材上,并保持胶面朝上,形成第一颗粒层;
S4:将步骤S1中第2件基材胶面朝上展开,粘连在步骤S3中形成的第一颗粒层上;
S5:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S4中胶面朝上的第二件基材上,并保持胶面朝上,形成第二颗粒层;
S6:比照步骤S4至步骤S5,类推制作形成第n层颗粒层,n>2;
S7:将步骤S6得到的n层颗粒层,放入对应尺寸的模具中,利用热压设备,制备成外径为R1的半球形壳体,作为第一半球形壳体;
S8:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R2的半球形壳体,作为第二半球形壳体;
S9:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R3的半球形壳体,其中R1<R2<R3,作为第三半球形壳体;
S10:比照步骤S1至步骤S7,制备出外径为R6的半球形壳体,作为第六半球形壳体;
S11:将外径为R1,R2,R3......R6的半球形壳体,按大小顺序进行套装;再将直径为R0的模芯放入外径为R1的半球形壳体内,形成一个半球体;其中R0<R1;
S12:将两个直径相同的半球体合成,制备形成初制的人工介质多层球透镜;
S13:将初制的人工介质多层球透镜与天线结合,在测量天线性能的微波暗室检验,测试天线的增益、方向图、各项电指标和重量,并与预定值比较,调整各层的介电常数值或各个半球形壳体尺寸,直至符合设计要求,形成人工介质多层球透镜。
其中,基层宽度H为10mm<H<10000mm,厚度t为0<t<10mm,基材的介电常数为1.0<ε<2.0,所述高介电常数颗粒材料的介电常数为1.0<ε<3.0。直径为R0的模芯的介电常数为2。
高介电常数颗粒材料具体为金属粉、陶瓷粉、印刷导电线或绝缘扁金属线中的一种或几种。
基材为轻型发泡介质材料,所述轻型发泡介质材料具体为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚氯乙烯中的一种或几种,所述轻型发泡介质材料密度为0.01-0.1g/cm3。
其中R0为50mm,R1为105.5mm,R2为159.5mm,R3为210mm,R4为268.5mm,R5为307.5mm,R6为350mm。
本实施例中形成的人工介质多层球透镜具体为6层。具体如下表所示:
一方面,结合图2a-2b所示,本发明还提供了一种多层球透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线,所述多层球透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线包括两组+/-45°双极化单天线和本发明提供的制备方法得到的一组多层球透镜,将两组水平分离的+/-45°双极化单天线作为所述多层球透镜的双馈源;所述双馈源中每个天线的最大辐射方向射线指向所述多层球透镜的球体轴线,所述双馈源中每个+/-45°偶极子的平面与所述多层球透镜球体的优选距离范围为10-30mm。
另一方面,单个多层球透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线可实现30°左右的垂直半功率波瓣宽度,覆盖水平面120°左右双波束区域。
实施例3:
本发明提供了一种新型的人工介质层球透镜生产方法,包括如下步骤:
S1:将单面胶泡棉制作形成n件基材,其中,1≤n≤1000,所述基材为正方形;
S2:将步骤S1中第1件基材平铺在工作台上,胶面朝上展开;
S3:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S2中胶面朝上的第1件基材上,并保持胶面朝上,形成第一颗粒层;
S4:将步骤S1中第2件基材胶面朝上展开,粘连在步骤S3中形成的第一颗粒层上;
S5:将设计的一种或多种高介电常数颗粒材料粘连在步骤S4中胶面朝上的第二件基材上,并保持胶面朝上,形成第二颗粒层;
S6:比照步骤S4至步骤S5,类推制作形成第n层颗粒层,n>2;
S7:将步骤S6得到的n层颗粒层,放入对应尺寸的模具中,利用热压设备,制备成外径为R1的半球形壳体,作为第一半球形壳体;
S8:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R2的半球形壳体,作为第二半球形壳体;
S9:比照步骤S1至步骤S7,类推制备出外径为R3的半球形壳体,其中R1<R2<R3,作为第三半球形壳体;
S10:比照步骤S1至步骤S7,制备出外径为R7的半球形壳体,作为第七半球形壳体;
S11:将外径为R1,R2,R3......R7的半球形壳体,按大小顺序进行套装;再将直径为R0的模芯放入外径为R1的半球形壳体内,形成一个半球体;其中R0<R1;
S12:将两个直径相同的半球体合成,制备形成初制的人工介质多层球透镜;
S13:将初制的人工介质多层球透镜与天线结合,在测量天线性能的微波暗室检验,测试天线的增益、方向图、各项电指标和重量,并与预定值比较,调整各层的介电常数值或各个半球形壳体尺寸,直至符合设计要求,形成人工介质多层球透镜。
其中,基层宽度H为10mm<H<10000mm,厚度t为0<t<10mm,基材的介电常数为1.0<ε<2.0,所述高介电常数颗粒材料的介电常数为1.0<ε<3.0。直径为R0的模芯的介电常数为2。
其中R0为50mm,R1为112.5mm,R2为173.8mm,R3为231.5mm,R4为288.9mm,R5为341mm,R6为394.5mm,R7为425mm。
本实施例中形成的人工介质多层球透镜具体为7层。具体如下表所示:
层 |
模芯 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
介电常数 |
2.0 |
1.85 |
1.74 |
1.6 |
1.49 |
1.35 |
1.22 |
1.05 |
外径(mm) |
50 |
112.5 |
173.8 |
231.5 |
288.9 |
341 |
394.5 |
425 |
内径(mm) |
/ |
50 |
112.5 |
173.8 |
231.5 |
288.9 |
341 |
394.5 |
一方面,结合图3a-3d所示,本发明还公开了一种多层球透镜+/-45°双极化(6端口6TR)三波束天线,所述多层球透镜+/-45°双极化(6端口6TR)三波束天线包括三组+/-45°双极化单天线和和本实施例提供的制备方法得到的一组多层球透镜,将三组水平分离的+/-45°双极化单天线作为所述多层球透镜的多馈源;所述多馈源中每个天线的最大辐射方向射线指向所述多层球透镜的球体轴线,所述多馈源中每个+/-45°偶极子的平面与所述多层球透镜球体的优选距离范围为10-30mm。
另一方面,单个多层球透镜+/-45°双极化(6端口6TR)三波束天线可实现20°左右的垂直半功率波瓣宽度,覆盖水平面120°左右三波束区域。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。