CN1274061C - 制造天线构件的方法及根据所述方法制造的天线构件 - Google Patents

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Abstract

一种用于电磁微波信号的发射和处理的天线构件，通过在多块导电板(1-7)上利用机械或化学工艺打孔而制造，以便产生具有导电边缘表面的通孔(8-14)形式的切口。对于每一板来说，这些切口在每一板的主平面上具有确定的位置和长度，且具有从每一板的一侧到其另一侧的长度。这些有孔的板以确定的相对位置重叠，且板的侧面至少在形成的边缘表面周围互相固定。采用这种方式，许多孔(9、11、13)具有边缘表面和面向这些孔的包围板(1、3、5、7)侧面局部形式的导电限制表面。

Description

制造天线构件的方法及根据所述方法制造的天线构件
技术领域
本发明涉及一种制造用于电磁微波信号的发射和处理的天线构件的方法。
本发明还涉及一种包含一用于电磁微波信号的发射和处理的配送网络的天线构件。该天线构件构成为一板状结构，其中有切口且包含至少一块中间导电板，在每一中间板的每一侧上有包围导电板。这些包围板的侧面接触每一中间板的一侧或另一侧。
现有技术
最广泛使用的用于微波信号的天线构件是反射天线，它有一个三维的曲面反射器，通常为抛物面形状，有一位于其焦点处的馈送器。然而这种类型的天线占据较多的空间，尤其是由于其相对于其高度的较大深度。
在无线信息传输例如在无线通讯中，产生了对能更容易地适应环境的薄板构件的日益增加的需求。
以前，平板导体天线已经基于微波传输带技术而制造，虽然它是平面的，有较大的损失，且可导致复杂的解决方案，尤其是用于高频时。
美国专利US3925883示出了一波导器件，它通过弯曲一金属板并将其固定在另一板上而形成。该波导器件的一部分可以由一板状结构构成，该板状结构有许多具有互相铺设的孔的板，孔形成微波凸缘。然而板上的孔有相对近似的构造，其中中间板上的一个孔不被包围板限制于任何相当大的程度，因此，包围板不能在板的主平面上形成任何波导构件。波导体器件不是天线构件。
构造为板状结构的波导器装置从专利文件SE-C2-505504中可知。这种装置有一基板，其中切出波导体和波导体部件。在该装置中仅一块包围板形成一个上述孔的限制表面。这种波导装置也不构成天线构件。
发明概述
本发明的目的是采用简单的构造技术生产天线构件，即使在那些生产复杂结构的情况下。
所述目的通过根据本发明的方法和天线构件来实现。该方法包含在至少三块导电板上通过机械或化学工艺打孔，以便产生有导电边缘表面的通孔形式的切口。这些切口在每一板的主平面上有确定的位置和长度，而且有从每一板的一侧到其另一侧的长度。该方法还包含以使孔在确定的相对位置重叠板，并至少在形成的边缘表面周围将板侧面导电地互相固定在一起。通过这种方式，许多孔有了所述边缘表面和面向孔的包围板的部分侧面形式的导电限制表面。该天线构件中的切口由具有在每一孔中形成第一限制表面的导电边缘表面的通孔构成。这些通孔在每一板的主平面内以对每一板来说确定的位置和长度延伸，且从每一板的一侧延伸到其另一侧。至少两块包围板和它们的面向中间板的孔的侧面部分，形成用于至少一块中间板的所述孔的第二限制表面。
通过根据本发明的方法和天线构件，也可以制造复杂的结构，采用非常合理、节约成本的制造技术，其中每一板设有通孔且特定的包围板表面形成中间板或这些板的限制表面。
附图简要描述：
在下文中，将参照附图利用优选实施例的示例详细描述本发明，其中
图1示出了根据本发明的第一实施例中的天线构件的分解图；
图2示出了组装好的天线构件的横截面；
图3示出了根据本发明的第二实施例中的天线构件的分解图；
图4示出了根据本发明的第三实施例中的天线构件的分解图；
图5-9示出了用于根据本发明的天线构件的不同组装技术的变型的横截面；
图10示出了装有阻挡板的天线示例的横截面。
优选实施例的详细描述
如根据图1的实施例所示，根据本发明的天线构件由一板状结构组成，为清楚起见，以分解图的形式透视示出。该板状结构由多块板1-7构成，用于如图2所示互相重叠。每块板有一个或多个通孔或空腔形式的切口8-14。一块或多块板具有波导形式的孔，比如9、11、13，而一块或多块其他的板1、3、5、7有辐射隙缝形式的孔，比如第一块板1上的孔8，或者连接隙缝比如板3、5、7上的空腔10、12、14。辐射隙缝作为天线元件，而连接隙缝连接不同层或板之间的能量。某些板比如含有波导9、11、13的板2、4、6的厚度或高度加工成能为电磁微波信号提供良好条件的尺寸，其中微波信号通过波导传输。因此板2、4、6的高度决定了波导的高度。板的高度可与所示的示例中的波导的高度相同，或者两块或多块有同样的空腔，即相同的且在相同位置的空腔的板可放在一起，以便构成波导空腔。在具有连接隙缝，例如狭长切口形式的隙缝的板3、5中，板的厚度可以相当小。
板可由固体金属、有导电外层的非导电芯的形式的导电非金属材料等构成。空腔8-14通过机械或化学工艺制成，比如切割工艺，例如冲压，激光切割、水力切割、磨削或蚀刻(化学)等，提供较低的制造成本。这些工艺类型在每一板上形成了每一空腔的第一种类型的限制表面，在以与这些侧边成直角示出的示例中，该表面以绕空腔8-14延伸的边缘表面16的形式，垂直于每一板的主平面15延伸，其中空腔从板1-7的一侧17、19延伸到其另一侧18。在所示的示例中板是矩形的或者更准确地说是直角六面体，相对于宽度和长度有更小的厚度或高度。然而，板可有其他比例或其他形状，例如它们可以是圆的，例如环形。每一板的侧面17、18、19互相平行且大体上是平的。对大多数板来说，边缘表面16和空腔8-14有特定的位置和长度或构造。该天线构件具有馈送网络或者配送网络，用于供向或从并行馈送和串行馈送辐射元件的组件供应，藉此全部空腔互相直接或间接连通。该天线构件是可逆的，即它可用于微波的发送和接收。当板1-7以特定的材料比如铝或聚合物构成时，可以方便地进行表面处理，例如用银，至少在将固定在一起的侧面18、19上，从而固定剂比如胶或钎料将粘结。
根据本发明，板1-7以在相邻板之间得到良好导电接头23的这样一种方式固定在一起。该接头可例如通过在板被放置在一起之前在预定的空腔周围施加钎料而制成，板互相重叠，板的侧面互相接触，之后组装好的板构件放入钎焊炉中，以使钎料粘附到板的金属上。这种固定在一起可以其他能提供导电接头的方式进行，比如有较高金属成分的粘合剂薄膜或者薄金属层，而没有在板之间熔化的焊剂。
通过板的组装，空腔的最终限制由特定的位置和长度，即空腔8-14的构造决定。如在图2中更清楚地示出，包围一中间板的板的相邻侧面18、19，例如包围板2的板1和3，形成中间板2的孔9的另一种类型的限制表面，板2因此被边缘表面16以及周围板的部分侧面所限制。通过导向件例如孔21中的导向销，在制造过程中确保了板相互之间的位置。
除在示例中的基本上相等尺寸的板之外，还有一连接件22，用于与完成的装置中的其他部件例如微波发送器或接收器沟通。
图3示出了天线构件的第二示例，有多个辐射隙缝108的精确平行馈送。除了有第一配送波导113的连接件122外，还有三块板101、102、103，其中第一板103含有馈送隙缝110，第二板102含有多个相应于馈送隙缝110的数目的分支配送波导体109，该分支配送波导体109依次馈送全部辐射隙缝101。
制造波导装置的方法可以总结如下。多块板进行机械或化学加工，例如通过孔切割工艺，以便产生通孔形式的切口，对于每一板来说该通孔有选定的位置和构造。有孔的板以组合的确定相对位置重叠并通过导电固定剂固定在一起，至少在板的全部或部分表面上的孔周围固定，藉此孔被形成最终空腔的它们的限制表面最终确定。这确保了空腔的全部表面，即还有边缘平面16，是导电表面，在每一空腔内形成一连续的或者封闭的导电表面。
图4示出了更复杂的天线构件的一示例，其中有许多层的平行配送网络，配送网络为隙缝板301、303、305、307和波导板302、304、306、307’的组合形式。采用非常复杂的结构提供了高等级微波信号给非常大量的辐射隙缝308的配送，其中辐射隙缝形成外隙缝板301的天线元件。
图5-9示出了各种不同的波导511、611、711、811、911和一辐射隙缝908的构造示例。在根据图5的实施例中，波导511由两块有至少在横截面上相同的切口的波导板504a、504b，和两块包围板503、505构成。波导611类似地由两块波导板604a、604b构成，然而其中切口不相同，而是形成有在其底部的更宽波导。根据图7的波导711构成为一有一突出部分725的所谓“脊”波导，该突出部分可垂直于纸面延伸过波导长度的全部或局部。该突出部分可例如由波导板704b的一部分形成。在图8中波导811为相类似的“脊”型波导，其中突出部分825由包围板805之一的局部变形形成。以类似的方式，对波导体的发射特性的反射调整或其他变化可通过在某些板上局部变形而实现。在图9中辐射隙缝为锥形的，由多个波导板902a、902b、902c、902d构成，以尺寸逐步增加的方式对齐切口，从而隙缝开口在从天线构件朝外的方向上变宽。
图10示出了天线构件的一示例，在作为该构件的外板的隙缝板1001的辐射隙缝1008处有阻挡板1026、1027。该构件由多个波导板和中间隙缝板构成，它可以有和上述任何天线构件相同的结构。然而，为简化起见，除了外板上的辐射隙缝1008外，在图10中未示出孔。在示例中，阻挡板由成角度的导电材料或至少有导电表面的金属板构成，它们影响天线的辐射特性。通过特殊的成形部分1028，比如波纹，或朝外偏转的边缘部分1029，可以抵消不希望的边缘现象或可以变化电波的形式。
通过上述的构造方法，可以制造非常复杂的天线构件，该天线构件可用来提高带宽和/或增加合成馈送网络中的选项。例如，在切口波导天线中的狭长切口可以以更好的带宽平行馈送，结果可获得更好的带宽。通过平行馈送取代精确的串行馈送，有更大的机会来选择不同的激励，为不同的切口提供变化的振幅和/或相位。通过采用这种技术，天线的辐射特性可以以比从前的可能程度更大的程度被影响。这可用来减少副波束的级别，加宽波束，甚至提供所需要的波束形式。此外，这种构造方法提供了更低的交叉极化。
当制造垂直极化天线时，可获得本发明的构造方法的其他优点，在该天线中代替所谓的边缘切口，可以使用共用的平行切口，例如纵向切口，这意味着可以获得更好的交叉极化特性。
根据本发明的天线构件形成一波导构件，即有一连续或封闭轮廓的横截面，形成一连续或封闭的导电表面，确定了一基本上不导电的空间，形成一空腔，而没有包括任何其他的导电体。所述空腔可包括空气或其他各种气体，但也可完全或部分填充基本上不导电的材料。
本发明不仅仅限于上述的和附图中所示的实施例，而可在下述专利权利要求的范围内变化。例如，板可有不同的数目和组合，例如三块、四块、五块板或更多。例如，板可有不同的尺寸。此外，孔的构造和位置可非常不同地选择。
该天线构件适于多种应用，比如无线电通讯天线、机器人目标搜索电线、雷达天线、卫星通讯天线。由于其离散形状，该方案尤其适于天线必须适合周围环境的需求环境中。隙缝和波导形式的空腔可提供非常变化的形式和比例。例如，可给电绝缘板提供一有隙缝的导电层，其边缘部分有非常小的高度。

Claims (14)

1.一种制造用于电磁微波信号的发射和处理的天线构件的方法，其特征在于，它包括步骤：
a)在至少三块导电板(1-7/101-103)上通过机械或化学工艺打孔，以便产生具有导电边缘表面(16)的通孔形式的切口(8-14/108-110)，该切口对于每一板来说，在每一板的主平面(15)上有确定的位置和长度；并且有从每一板的一侧(18)到其另一侧(19)的长度，
b)以使孔在确定的相对位置将板重叠，并至少在形成的边缘表面周围将板的侧面导电地相互固定，其中多个孔(9、11、13)形成空腔，该空腔有所述边缘表面以及面向空腔的包围板(1、3、5、7)的侧面(18、19)部分形式的导电限制表面，并形成隙缝或空腔波导。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括至少在侧面(18、19)上进行板(1-7/101-103)的表面处理的步骤，该板被组装并通过在特定板(1-7/101-103)的至少一侧面上施加固定剂而固定在一起。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该固定在一起是通过施加钎料来进行的。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该固定在一起是通过施加胶来进行的。
5.一种天线构件，其包括一用于电磁微波信号的发射和处理的配送网络，构造为板状结构，其中设有切口，且该板状结构包括至少一块中间导电板和位于每一中间板的每一侧上的包围导电板(1-7/101-103)，包围板的侧面接触每一中间板的一侧或另一侧，其特征在于，切口由形成具有导电边缘表面(16)的空腔的通孔(8-14/108-110)构成，该边缘表面形成每一孔的第一限制表面，该切口在每一板的主平面上以对每一板来说确定的位置和长度延伸，且从每一板的一侧(18)延伸至其另一侧(19)，且至少两块包围板及其面向中间板空腔(9、11、13)的侧面(18、19)的一部分形成在至少一中间板上的所述空腔的第二限制表面，且这些板形成隙缝(8/108)和空腔波导(9/109)。
6.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，所述空腔(108-110)形成具有连续导电表面的波导，该表面限定了每一空腔。
7.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，板(1-7)为5块或更多。
8.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，一块或多块板(1、3、5、7/101、103)设有仅为隙缝形的空腔(8、10、12、14/108、110)，而其他的板(2、4、6/102)设有仅为波导形的空腔(9、11、13/109)。
9.如权利要求8所述的天线构件，其特征在于，至少两外板(1、7)具有仅为隙缝形的空腔(8、14)。
10.如权利要求9所述的天线构件，其特征在于，外板(1)之一具有辐射元件形式的隙缝(8)。
11.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，一块或多块波导(511/611/711)是由在两块或多块重叠的板(504a、504b/604a、604b/704b)上的空腔形成的。
12.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，至少一个空腔(711/811)具有一突出部分(725/825)，该突出部分给所述孔带来了“脊”波导特性。
13.如权利要求5所述的天线构件，其特征在于，至少一个空腔(711/811)具有一用于改变发射特性的局部突出部分(725/825)。
14.如权利要求10所述的天线构件，其特征在于，所述辐射隙缝(908)由两个或多个空腔形成。
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