CN1703804B - 制造波导微波天线的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造具有波纹天线(5)的波导微波天线的方法，该方法包括：在合成泡沫材料块的外表面上形成喇叭的波纹，接着使泡沫材料块金属化，以便生产天线。

Description

制造波导微波天线的方法
技术领域
本发明涉及利用波导技术的微波波纹喇叭天线的制造方法。
背景技术
这种类型的天线一般由几个模压部分(molded parts)组成。尤其是，为制造波纹喇叭，方法是模压相对于喇叭的轴平面对称的两个半部分。鉴于大量、低成本生产，限制了制造这种天线的各种部件所需的铸模的数量。而且，为防止电气不连续性而对天线各种部件进行的对准及互连操作产生了影响天线生产成本的制造约束条件。
图1显示了利用波导技术的包括波纹喇叭1的微波天线的例子的透视图，其中该波纹喇叭1具有频率分离器2。该波纹喇叭1是通过装配两个对称的半部分而形成的。
从文献“Foam technology for integration of microwave 3D functions”-ELECTRONICS LETTERS 14 October 1999-Vol.35 No.21获知诸如聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide)的合成泡沫材料块可以用于利用波导技术来构造微波器件。尤其是，该文献提出通过模压泡沫材料块来构造3D(三维)带通滤波器。根据日本专利JP-A-59107607的摘要的喇叭天线制造方法也是周知的，该方法在于将纤维增强塑料滚进锥形铸模的槽中、以便形成波纹被金属化的波纹喇叭。
从法国专利文献No.2780319，也获知将金属膜沉积到泡沫材料块上以便利用波导技术制造微波天线的方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用波导技术由合成泡沫材料块来制造微波波纹喇叭天线的方法，该方法被设计用于低成本批量生产，但是避免了上述的缺点。
本发明公开了一种利用波导技术制造微波波纹喇叭天线的方法，所述方法在于：a)在圆锥形合成泡沫材料块的第一部分的外表面上，通过热成型形成喇叭的波纹，b)在泡沫材料块的第二部分的外表面上，通过热成型形成圆形沟，以便形成阻抗适配器，c)在泡沫材料块的第三部分的外表面上，通过热成型形成了两个径向槽，以便形成偏振器，d)其中，利用单一铸模在单个步骤中执行对泡沫材料块的三个部分的热成型，以及e)使共形的泡沫材料块的所述三个部分的表面金属化，以便形成天线。
根据本发明的方法是，在合成泡沫材料块的外表面上形成喇叭的波纹，以及随后使共形的(conformal)泡沫材料块的表面金属化以形成天线。利用该方法，可以将波纹喇叭制造为单件，这将有助于消除天线中的电气不连续性。
优选地，通过依据热压模压技术的热成型方法来获得泡沫材料块的外表面的配合、以便形成喇叭的波纹。用于形成喇叭的泡沫材料块的预制坯优选地将基本上是锥形的。
优选地，通过喷射或利用刷子、或者作为选择地通过浸入金属池中，来执行泡沫材料块的表面金属化。
用于泡沫材料的合成材料优选地将是市场上销售的名为“ROHACELLHF”的聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide)泡沫材料，在其它优点之中，该聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料展示出在刚性、低介电常数和低损耗之间的良好折衷。
另外，可以通过在模压中进行热压来使相同泡沫材料块的几个部分的外表面共形，以便将接连包括波纹喇叭、阻抗适配器及偏振器的微波天线形成为单件。
可以通过将两个金属板(metal plate)插入圆形波导中来利用波导技术形成微波天线偏振器，这两个部件被布置成在圆形波导的轴平面中相对于彼此对称。以周知的方式来形成这些部件(长度、轮廓)，使得它们允许电场E位于金属板平面内的模式(mode)的相位相对于电场E垂直于金属板平面的模式延迟了90°，因而在偏振器的出瞳获得了圆偏振，该圆偏振从在与金属板平面成45°的平面中具有线偏振的入口处的场开始，反之亦然。
在通过热压形成有波纹喇叭的泡沫材料块的圆柱形部分上形成两个径向槽，然后使该圆柱形部分的表面金属化以便形成偏振器。在相同泡沫材料块的另一个圆柱形部分上，通过热压来形成在圆柱形部分的横截面中逐渐变窄的圆形沟，然后使该另一个圆柱形部分的表面金属化以便形成阻抗适配器。
单个铸模可用于通过热压将波纹喇叭、阻抗适配器及偏振器形成为单件这个事实有助于降低天线的制造成本。此外，利用该方法获得的微波天线的有点是这些不同部件之间完美的电气连续性，这有助于实现良好的性能，尤其是关于匹配。
附图说明
以下参考附图来描述根据本发明的方法。
图1显示了利用波导技术的包括波纹喇叭的微波天线的透视图。
图2图解显示了通过根据本发明对泡沫材料块进行热压以便利用波导技术将波纹喇叭形成为单件的模压操作。
图3显示了利用根据本发明的方法获得的波纹喇叭的轴向横截面。
图4图解显示了通过根据本发明对泡沫材料块进行热压以便利用波导技术形成偏振器的模压操作。
图5显示了利用根据本发明的方法获得的偏振器的轴向横截面。
图6显示了利用根据本发明的方法生产的微波天线的轴向横截面。
具体实施方式
图2显示了来自合成泡沫材料块3的基本上为锥形的预制坯。通过热压使该预制坯在铸模4中共形，以便形成图3所示的波纹喇叭5。在此，合成泡沫材料是市场上销售的名为“ROHACELL HF”的聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide)泡沫材料。通过热成型将喇叭的波纹6形成在泡沫材料块3的外表面上。然后使共形的泡沫材料块3的表面金属化，以便形成波纹喇叭。泡沫材料块3的外表面上的粗线表示泡沫材料块的金属涂层。
图4显示了来自合成泡沫材料块3’的基本上为圆柱形的预制坯。通过热压使该预制坯在铸模4’中共形，以便形成图5中所示的偏振器8。该共形过程是，在泡沫材料块3’中形成在圆柱形泡沫材料块的轴平面中对称的两个径向槽9和10。然后，使共形的泡沫材料块3’的表面金属化，如粗线11所示。
现在，图6显示了利用根据本发明的方法的波导技术生产的微波天线。该天线包括诸如5的波纹喇叭，该波纹喇叭由诸如8的圆形波导偏振器和阻抗适配器13一起来激励。由热成型的泡沫材料块将该天线形成为单件。尤其是，在圆锥形泡沫材料块的第一部分的外表面上，通过热成型形成了喇叭的波纹。在圆柱形泡沫材料块的第二部分的外表面上，通过热成型形成了圆形沟12，以便形成阻抗适配器。在圆柱形泡沫材料块的第三部分的外表面上，通过热成型形成了两个径向槽，以便形成偏振器。利用单一铸模在一个步骤中执行泡沫材料块的三个部分的热成型。
在使用聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide)泡沫材料的情况下，将预制坯预加热到大约150℃，以便使预制坯软化以插入铸模中。一旦将预制坯插入铸模中，就在渐进地施加压力的情况下，既相对于直到180℃的温度上升阶段也相对于温度下降，来应用合适的温度分布曲线。在室温下或者稍高于室温的温度下实现铸模的脱除。
随后，通过喷射银型金属涂料或银型衍生的金属涂料、或者作为选择地利用刷子或通过浸泡在金属池中，来使泡沫材料块的部分的表面金属化，如上所示。在图6中，泡沫材料块(以阴影表示)的表面上的金属涂层以粗线表示。

Claims (3)

1.一种利用波导技术制造微波波纹喇叭天线(5)的方法，所述方法在于
a)在圆锥形合成泡沫材料块(3，3’)的第一部分的外表面上，通过热成型形成喇叭的波纹，
b)在泡沫材料块(3，3’)的第二部分的外表面上，通过热成型形成圆形沟(12)，以便形成阻抗适配器(13)，
c)在泡沫材料块(3，3’)的第三部分的外表面上，通过热成型形成了两个径向槽(9，10)，以便形成偏振器(8)，
d)其中，利用单一铸模在单个步骤中执行对泡沫材料块(3，3’)的三个部分的热成型，以及
e)使共形的泡沫材料块(3，3’)的所述三个部分的表面金属化，以便形成天线(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在喷射、利用刷子、或者浸泡之中选择的方法，来执行对泡沫材料块(3，3’)的表面的金属化。
3.一种利用波导技术的微波波纹喇叭天线(5)，所述天线由热成型的合成泡沫材料块(3，3’)形成为单件，所述天线具有：
A)圆锥形泡沫材料块(3，3’)的第一部分的外表面上的喇叭的波纹，
B)泡沫材料块(3，3’)的第二部分的外表面上的圆形沟(12)，所述圆形沟(12)形成阻抗适配器(13)，以及
C)泡沫材料块(3，3’)的第三部分的外表面上的两个径向槽(9，10)，所述两个径向槽(9，10)形成偏振器(8)，
其中，使泡沫材料块(3，3’)的所述三个部分的表面金属化。
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