CN1440576A - 制造波导通道的方法 - Google Patents

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Abstract

当制造用于诸如微波的电磁波的波导时，例如被密集地放置波导通道，该通道由波可渗透且不会对波产生较大衰减的材料的棒形体(1)产生。此棒形体可以从例如基底(3)伸出，它们的侧面被涂了一层导电材料，而它们的自由端表面(5)却没有。该棒形体内部形成波导通道，它们的壁是由导电材料层形成。通过给出棒形体，比如波导天线的天线侧面或一半等合适的形状可以被制造。棒形体在加导电材料之前，可以先涂一层或几层无衰减和非导电的涂漆来填充孔隙并平滑该棒形体表面。因此，导电材料层有了一个到给予通道好的波导特性的主体材料平滑过渡的表面。如果主体使用的材料有强的表面多孔性，那么由棒形体形成的通道就会对电磁波强烈衰减。一组放置在彼此侧面的这种棒形体和该棒形体具有合适的尺寸，给出了一个单元，可以对电磁波产生强烈衰减地工作。

Description

制造波导通道的方法
技术领域
本申请涉及为微波制造波导通道，特别是相互定位或在彼此的侧面紧密排列的波导通道，的方法，并进一步涉及一个制造衰减微波的单元的方法。
背景
在接收和传送具有在例如GHZ范围频率的电磁辐射的波导天线中，该天线最大可能的表面部分应该由开放通道构成，该通道被密集地压紧，也就是，很紧密地相互定位或位于彼此的侧面。由于这个原因，通道之间的壁就变得又长又窄。使用现有的、用于大规模生产的技术不可能制造出这样长的通道。具有这种通道的波导天线在例如已公布的国际专利申请WO94/11920中被公开。
用于微波的波导通道通常被制造为具有精确内部尺寸的金属管。由于所需要的高精度使得制造成本很高，因此这样的通道价格也很高。
发明概要
本发明的目的是提供一种低成本的方法来制造用于微波等的电磁波的波导通道。
本发明的另一个目的是提供一种简单的方法来制造对诸如微波的电磁波产生衰减的面板。
因此，主体可以由电磁波可渗透的材料制造，接下来被涂覆导电材料，诸如把它的多个表面金属化。对于适当的主体形状和适当选择的金属化表面，主体内部接着形成具有由导电金属层的内表面组成的壁表面的波导通道。主体可以是适当的几何形状，使得能够得到诸如简单分离的通道、波导透镜和过滤器等不同的波导装置。
如果主体使用的材料有表面多孔性，适当地，主体表面就会先涂一层表面平滑或均匀的材料，它不会严重影响电磁波的传播。这种材料既可以是永久性的，也可以在涂上导电材料之后蒸发掉。
表面多孔性也能够被用到制造一种衰减电磁波特别是微波的结构中。一个板形的主体可以被制成在该主体的第一大表面上具有切口或凹口。之后，该第一大表面被涂上一层导电材料而形成一个导电表面层，在具有表面多孔性的可渗透或非衰减材料的延续部分有一个粗糙的下表面。导电材料的内表面得到如此的粗糙度以致于能够强烈地衰减进入该主体的第二的、相对大表面的波。切口或凹口被适当地给出了这种形状，使得在它们之间形成了突出的棒，在具有表面多孔性的材料中某处棒的横截面尺寸比电磁波的波长的一半要大。除了由粗糙下表面产生的衰减影响之外，由于棒中形成的通道的横截面尺寸，波仍然要受到干扰。
附图简述
现在将结合附图，通过无限制的实施方案来描述本发明，其中：
图1是一半波导天线的一部分的透视图，
图2a是波导天线一部分的横截面视图，
图2b是在一个较大的比例上，对应于图2a的横截面视图，
图3是一个天线侧面被移去一半的波导天线的透视图，
图4是位于彼此的侧面、有着特定的横截面的波导的透视图，以及
图5是一个衰减面板的视图。
详细描述
有一些材料对电磁波具有低衰减，使得它们几乎可以被当作空气，尽管实际上它们在其它方面具有固体的特性。这种材料的一个实例是EPS(膨胀性聚苯乙烯)，其衰减系数比0.1dB/dm还要小。这种材料能够很容易地被用来制造具有非常不定的形状的主体。图1的透视图中，显示了由这种对电磁辐射的衰减可忽略不计的材料制成的一个波导天线，也可以从图2a的局部横截面看到。波导天线由棒1形成，棒1从例如平底板3伸向一侧，该底板使天线共同形成一个单元。棒1的侧表面被涂上一层导电层，在下文的描述中会看到。棒的端表面5没有这样的涂层，但相反，位于棒1之间的底板的自由表面部分7有导电涂层。因此，棒的内部，也就是它们里面的区域，导电表面层的内部，是波导通道。此外，棒1具有适合波导天线的折射功能的几何形状，使得波导通道共同给出需要的透镜功能。这样棒就会沿着离开底板3的方向逐渐变细，如图所示。
当根据上面所描述的，使用上面提到的材料EPS以及诸如膨胀性聚氨脂的类似的膨胀性聚合体材料来制造波导通道时，材料体可以首先通过适当加热而引起的膨胀制成，该加热是对放在一个封闭模腔中的适当数量的非膨胀性材料进行的。接着，制成的主体被涂上一层导电涂料以制成该导电表面层。然而，通过那种方式制造出来的主体材料同时经常是多孔性的，以及如果从中制成的主体被直接涂上一层导电涂料，则主体表面的孔隙9就会被填满该导电涂料。这些孔可以延伸相当的距离进入膨胀性聚合体主体中，见图2b。有这种被填充了导电材料的孔的表面是粗糙的，可以衰减电磁波在主体内部的传播。结果就是-特别是在材料的主体所包含的孔隙从表面很深地延伸的情况下-主体内部不包含任何相对于电磁波的波导特性，因此就不能作为波导来工作，原因是主体内部具有金属壁，能对主体内的电磁波产生强烈地衰减。
为了避免这种衰减影响，所使用的结构材料的主体，例如EPS，首先涂上一层或几层不会严重衰减电磁波的非导电涂漆，它既能够填充表面的孔隙又能够平滑主体表面。之后，导电涂漆被施加，并在主体上形成了一层完全平滑的最外层，特别地，主体具有平滑的内部表面，在这里这种涂漆继续进到非衰减涂漆的下一基础层。非导电涂漆层可以通过沾或浸入或通过内模方法加到主体上。
可选地，主体首先被涂上一层非导电液体，它既可以填充主体的表面孔隙，又能平滑主体表面。选择液体以阻止导电涂漆渗透进主体，并在使用导电涂漆之后该液体被蒸发或消失。这种液体可以包括例如水的一种完全不和导电涂漆混合的液体。
为了大批量制造用于例如天线功能的波导结构，经常需要多个模具，例如一个模具用于一侧，另一个用于相对侧。图3中显示了波导天线，其中天线侧的一半被移去了。使用这种制造方法，就有可能使通道有一个共同的相邻侧和一个更窄的内部部分。在这种情况下，正如以上参考图1和2所描述的，与波导通道各部分对应的棒1的侧面，以及两个棒间的共同表面7被涂了一层导电材料，但表面5没有，在那里两个对分的部分被相互接合起来。之后，天线侧的相对表面彼此接合起来，而得到了具有最佳入口和出口侧的连续通道。
具有各类波导通道的装置可以被制造。在图4中，例如所显示的波导从位于彼此侧面并有T形横截面的棒中得到。棒1通常根据所预定的应用具有各种形状。因此，它们可以有基本上正方形的横截面，例如用于通用的波导通道，或矩形的横截面，诸如用于波导透镜、过滤器和预定用于仅一束电磁波的偏振之一的平面/圆形旋转阵列。
反射波导(没有显示)可以被制造出来，首先通过根据上面的描述生产出适当的棒形体，接着除了侧表面外，该主体的端表面之一被涂上一层导电材料。这就形成了反射，使得一束进入的电磁波首先从棒的没有被涂的末端进入由主体形成的通道，接着转向和从同样的通道离去。
如果适当的棒形体根据上面的描述首先被生产出来，而且接着该主体的仅两个相对侧的表面被涂上导电表面层，则由并行板形成的透镜或过滤器就可以被得到，并可以预定用在具有单偏振的电磁波上。
棒通常应该具有比最大波长的一半还大一些的横截面尺寸，这样它们的波导功能就可以用于放大或过滤。
简单波导通道(没有显示)可以用相似的方式制造。首先一个具有例如统一矩形横截面的简单的直主体被生产出来。该主体被弯成需要的形状，并被涂上一层或几层非导电涂漆，例如环氧聚合体，最后是一层导电材料。用涂漆，特别是聚合体材料涂覆后的结果是，主体将永久地保持它的形状。
所提到被直接涂了一层导电涂漆的材料的主体的电磁波衰减特性可以被用来制造衰减的表面面板。这种面板的一个实例在图5中显示，且包括位于彼此侧面并在另外的平面主体的其中一个大表面形成的多个圆锥形或金字塔形的凹口。因此，凹口就被直接涂上导电涂料。对于凹口的适当形状，并假设涂漆已经很好地渗透进面板的表面孔隙里时，面板能够衰减电磁波，该电磁波被入射到该面板的相对大表面，该表面是基本上平坦的，并且没有涂导电层。如果封闭空间被加上这种面板，该面板的平坦表面指向空间内部，那么就可以得到一个有效衰减可能的电磁波的空间。根据以上所述，对应于波导通道，位于面板之间的凹口部分通常应该，例如在它们的入口或在中心部分的某处，横截面尺寸比它们的衰减功能要被用上的最大波长的一半还大一些。

Claims (16)

1.一种制造用于电磁波，特别是微波的波导通道的方法，其特征在于，一个主体是由电磁波基本可渗透并/或不较大地衰减电磁波的材料制成，此材料具有对应于波导通道形状的形状，而且在于该主体的外表面涂了一层导电材料。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该主体首先被涂至少一层的非导电涂漆或涂料，该涂漆或涂料是电磁波基本可渗透并/或不较大地衰减该电磁波的，且填充孔隙和平滑该主体表面，其后进行以导电材料的涂覆。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，该主体首先被加上了一层填充孔隙并平滑该主体表面的非导电液体，其后进行以导电材料的涂覆，选择该液体以阻止导电材料渗透进该主体，并在涂上该导电材料之后该液体被蒸发。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，多个主体被生产为若干相互定位的棒形体。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，多个主体被生产为从底板伸出的多个相互定位的棒形体。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，该主体是由膨胀性聚合体材料，尤其是膨胀性聚苯乙烯生产的。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，该主体是由具有表面多孔性的聚合体材料生产的。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，非导电涂漆层通过浸或内模方法应用到该主体上。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，波导通道被单独生产，然后再彼此接合起来。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少两个单独的主体被生产，并且被涂覆导电材料，然后该主体被彼此接合起来。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，该主体的侧表面和仅一个端表面被涂上一层导电材料而形成反射，使得进入的电磁波首先经过没有被涂覆的端表面进入由主体形成的通道，接着转向且从同样的通道离去。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，仅主体的两个相对侧表面被涂上导电材料以得到预定用于仅一个单偏振的电磁波的透镜或过滤器。
13.一种用于电磁波，特别是微波的波导通道，其特征为，具有符合波导通道形状的形状、有电磁波基本可渗透并/或不较大地衰减电磁波的材料的主体，该主体的外表面被涂覆一层导电材料。
14.一种制造衰减电磁波，特别是微波的结构的方法，其特征在于，一个板形主体可以由电磁波基本可渗透并/或对电磁波衰减忽略不计的材料来生产，它具有表面多孔性，包括在该主体的第一大表面上作出的切口或凹口，而且该第一大表面被涂上一层导电材料而形成一个导电表面层，在与可渗透或非衰减材料相连接处有一个粗糙下表面，使得该粗糙下表面对于进入该主体、到该主体的第二相对大表面的波产生衰减。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，在生产板形主体中，剪切或凹口被给出这样的形状，使得在其间形成伸出的棒，其横截面尺寸在具有表面多孔性的材料中在某处比电磁波的波长的一半要大，使得除了由粗糙下表面产生的衰减影响之外，由于电磁波要透入的棒所形成的通道的横截面尺寸，该电磁波也被阻止。
16.一种衰减电磁波，特别是微波的结构，其特征为，有电磁波基本可渗透并/或不较大衰减电磁波的材料并具有表面多孔性的板形主体，该主体在该主体的第一大表面上作出剪切或凹口，而且该第一大表面被涂上一层导电材料的导电表面层，在与可渗透和/或非衰减材料相连接处有一个下表面，它由于导电材料透入该主体的表面孔隙而是粗糙的，使得该粗糙的下表面对于进入该主体的第二相对大表面层的波产生衰减。
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