CN114465008A - 天线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了天线的制造方法,在覆于金属层的步骤之前实施旨在提高表面光滑度的表面处理,这样避免了在成型的天线胚体的表面不光滑导致之后金属层的光滑度,从而避免了因不光滑性引起的电磁波信号的损耗,由此在不需要单独增加降低对电磁波信号损耗的工序所带来的制造方法的繁琐性。不仅如此,上述制造方法所制作的天线重量只有同样结构铝合金材料天线的1/3左右,而对比铜材料的同种天线,其重量只有其1/8左右,通常情况下,成本也只有全金属天线的1/10到1/4左右。经过测试,其性能与钣金或者其他工艺制作的纯金属天线基本一致。
Description
技术领域
本申请涉及射频设备的技术领域,尤其涉及天线的制造方法。
背景技术
天线是射频系统中的重要部件,天线的类别有很多种,其制作方法和工艺也有很多种。现代通信以及雷达等射频系统中,采用高增益、定向天线的场合非常多,此时要求采用的天线一般具有体积大、重量大的特点,而为了保证性能,其设计、试制、批量的环节必不可少。
在制造天线的相关技术中,为了最大程度地降低成品天线对射频信号的损耗,在制造工艺中,通常会额外地增加相应工艺对天线进行处理,这样带来制造工艺的繁琐性。
发明内容
有鉴于此,本申请提供天线的制造方法,能够在降低对射频信号的损耗的同时有效简化工序。
一种天线的制造方法,包括:
成型天线主体,其中所述天线主体为参与对信号进行反射的部分:
对所述天线主体进行旨在提高表面光滑度的表面处理;
使经过所述表面处理的天线主体的表面覆于金属层;
在具有所述金属层的天线主体上装配非主体部分,其中所述非主体部分为非参与对信号进行反射的部分。
可选地,所述表面处理采用机械抛光和/或溶剂浸渍。
可选地,所述溶剂浸渍的溶剂为丙酮。
可选地,所述覆于金属层的方式为电镀、喷涂导电涂料或粘贴金属箔。
可选地,所述成型采用的材料为ABS、尼龙或光敏树脂。
可选地,所述非主体部分为射频端口和馈源。
以上提供的天线的制造方法,在覆于金属层的步骤之前实施旨在提高表面光滑度的表面处理,这样避免了在成型的天线胚体的表面不光滑导致之后金属层的光滑度,从而避免了因不光滑性引起的电磁波信号的损耗。由此在不需要单独增加降低对电磁波信号损耗的工序所带来的制造方法的繁琐性。
附图说明
下面结合附图,通过对本申请的具体实施方式详细描述,将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供制造方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供天线的一视角结构示意图。
图3为本申请实施例提供天线的又一视角结构示意图。
图4为本申请实施例粗糙表面对喇叭天线的性能影响的示意图。
其中,图中元件标识如下:
01-天线本体;02-SMA接口预留孔;03-线固定结构;11-1/4波长馈源;12-SMA接口本体;13-SMA接口螺纹。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
在介绍本申请的技术方案之前,有必要阐述下本申请的发明创造的创立背景。
已为普遍存在的的是,在制造天线的相关技术中,通常会额外地增加相应工艺对天线进行处理,例如通过对天线表面的阻抗或外形相关参数进行不断校正以达到降低带射频信号的损耗。
基于上述发明人创造性地意识到相关技术中在追求较小的射频信号损耗的同时难以避免带来整个制造工序的繁琐性,本发明人提出了天线的制造方法,在覆于金属层的步骤之前实施旨在提高表面光滑度的表面处理,这样避免了在成型的天线胚体的表面不光滑导致之后金属层的光滑度,从而避免了因不光滑性引起的电磁波信号的损耗。由此在不需要单独增加降低对电磁波信号损耗的工序所带来的制造方法的繁琐性。由此,创立了本发明创造。
请参阅图1,本申请实施例提供的天线的制造方法,包括:
S102,采用成型天线主体,其中上述天线主体为参与对信号进行反射的部分。
S104,对上述天线主体进行旨在提高表面光滑度的表面处理;
S106,使经过上述表面处理的天线主体的表面覆于金属层;
S108,在具有上述金属层的天线主体上装配非主体部分,其中上述非主体部分为非参与对信号进行反射的部分。
需要说明的是,上述“成型”的方式涵盖3D打印成型或者注塑成型等。
以3D打印成型为例,下面对3D成型的一些操作过程进行如下阐述。
在3D打印成型的操作之前还包括获取3D打印成型所需要的3D打印参数的工序。该工序可以示范地为,获取待制造天线的模型切片数据,以根据模型切片数据设置3D打印参数。
此处,模型切片数据可以包括:
获取待制造天线的三维数字模型,具体地将可利用计算机软件(例如HFSS,FEKO,COMSL等)制作待成型的天线的三维数字模型。在具体操作时,可采用计算机软件设计和验证天线的理论尺寸,此时的结果只有理论尺寸,无法投入生产,因此需要根据该尺寸,使用机械制图软件(例如ACAD、SolidWorks、Pro/E等),以理论尺寸为内尺寸,壁厚设为合适的厚度(例如2mm),设计生产图纸。
参阅图2,以波导-喇叭天线为例,应当注意的是,在天线设计时需要为天线设计固定结构03以及SMA接口预留孔02,天线设计固定结构03以及SMA接口预留孔02均位于天线主体上。
将上述三维数字模型进行切片处理,获得待制造天线的模型切片数据。具体地,可通过将三维数字模型转换为STL格式,然后再对STL格式进行切片处理,获得模型切片数据,并传送至3D打印平台。
关于3D打印,已属于本领域公知的技术,在此不再详尽。可示范地,为了提高3D打印的精度,可采用逐层打印。应当注意的是,天线接口处一般不要增加支撑结构,以免影响精度,导致接口无法安装,成为废品。
关于3D打印的设备,可示范地列举为SLA光固化3D打印机。
在一个实施例中,上述成型采用的材料可以为ABS、尼龙或光敏树脂。
作为一种示范,上述表面处理采用机械抛光和/或溶剂浸渍。
此处,打磨抛光可用手工或者机械打磨或者抛光装置,对3D打印的成果进行表面处理,这种对于有些内部细往往无法够到,此时可选用溶剂浸渍的方法,即使用某些化学溶剂(例如丙酮)浸润天线结构表面,将其表面溶解,自然流动平滑,待溶剂挥发后,即可保持平滑的外表。
作为一种示范,上述覆于金属层的方式为电镀、喷涂导电涂料或粘贴金属箔。
以喷涂导电涂料的方式为例,在具体的操作时对表面处理后的天线结构进行涂刷,从而实现金属面。在机械制图过程中,以理论尺寸作为内尺寸,因此实际上,只需要内部金属化即可,如果为了防潮、美观等效果,也可以采用全面金属化。这个步骤可以使用涂刷,也可使用喷涂,如果量大,还可以使用浸泡涂布。为了保证金属化层的厚度,通常来说,该步骤需要进行两次,待第一遍完全干透后再实施第二遍。第二遍干透后,用电阻表测量金属化膜的质量,合格的金属化,任意两点之间的直流电阻均小于0.1欧姆。
作为非主体部分的一种操作示范,上述非主体部分为射频端口和馈源。
具体的,参阅图3,用直径2mm的铜丝,截取为1/4波长(对于6GHz来说就是12.5毫米),焊接在sma接口的芯部,形成1/4波长馈源11,然后由预留接口02处,将sma接口的螺纹部分13伸出,并用相应的螺丝紧固。再次使用电阻表测量sma接口的外层(通常就是螺纹部分)与金属化膜之间的电阻,同样的,sma外层到金属化膜的任意部分的电阻都应该小于0.1欧姆。进一步的,采用网络分析仪等微波测试仪器对天线进行高频测试,合格后即可使用。
下面针对本申请上述制造方法进行如下测试,以喇叭天线为例。
1、测试内容
A、关于测试样品
测试使用了三个天线样品(命名为样品1、样品2、样品3),样品1、样品2尺寸(包括体积、外形等)完全一样,样品1是3D打印未经任何表面处理,样品2是3D打印经过表面平滑处理,样品3是3D打印未经任何表面处理并且其孔径面积是样品1的两倍。
B,测试过程
Ⅰ、近场测试
使用VNA测量全反射回波损耗(Full Reflector S11 Return Loss,简称FR S11),实验对象是:样品1、样品2。
通过近场测试结果的分析发现,在这个测试中,如果天线本身没有损耗,那么其FRS11应该是0dB。经过测试,未经表面处理后的天线FR S11为-1.1dB到-4.0dB之间,表面光滑处理之后的天线FR S11为-0.4dB到-2.1dB之间(中心频率正负250MHz),两者差异范围在0.2dB到2.1dB之间。多数频率的差异在1.0dB以上,这个差异正是由于表面光滑程度引起的,粗糙的表面形成了类似于吸波锥的效果。
Ⅱ、远场测试
使用信号发生器和场强仪,采用了三个天线,发射端采用铝合金精密制造的天线,接收端分别使用3D打印之后未经表面光滑处理和经过表面光滑处理的天线。实验对象是:分成二种情形:情形(1)为样品1、样品2,情形(2)为样品1、样品3。
针对情形(1),通过远场测试的结果分析发现,表面处理后样品天线增益较未处理的高出0到4dB,多数位置在2dB左右。由于没有微波暗室也没有转台,因此数据并不十分稳定,但是也可以明显看出差异;
针对情形(2),通过远场测试的结果分析发现,理论上大天线的增益应该是小天线的两倍左右,而经过测试,其增益竟然差不多。这说明随着天线面积的增大,表面不光滑造成的损耗更加明显,已经严重影响了性能。
请参阅图4,粗糙表面对喇叭天线的性能影响如下:
如所期望的,是图中A的情景,电波沿着反射方向传输,然而由于表面不平,电波的行程变成了图中B的情景,然后再次反射变成图中C的情景;经过多次反射进入了锥底被吸收。喇叭的反射面最终有一部分成了吸波体,造成了电磁波的损耗。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种天线的制造方法,其特征在于,包括:
成型天线主体,其中所述天线主体为参与对信号进行反射的部分:
对所述天线主体进行旨在提高表面光滑度的表面处理;
使经过所述表面处理的天线主体的表面覆于金属层;
在具有所述金属层的天线主体上装配非主体部分,其中所述非主体部分为非参与对信号进行反射的部分。
2.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于,所述表面处理采用机械抛光和/或溶剂浸渍。
3.根据权利要求2所述制造方法,其特征在于,所述溶剂浸渍的溶剂为丙酮。
4.根据权利要求3所述制造方法,其特征在于,所述覆于金属层的方式为电镀、喷涂导电涂料或粘贴金属箔。
5.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于,所述成型采用的材料为ABS、尼龙或光敏树脂。
6.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于,所述非主体部分为射频端口和馈源。
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