專利名稱：欏勃透鏡及使用其的天線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種欏勃透鏡，用于向廣播和通訊衛(wèi)星等發(fā)送或從其接收無線電波，以及使用其的天線設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為以通過介電材料形成的球作為基本形式且按照透鏡每一部分的相對(duì)介電常數(shù)εr大致服從公式εr＝2-(r/R)2，假設(shè)球的半徑為R而距球中心的距離為r，的方式設(shè)計(jì)的無線電波透鏡的欏勃透鏡已知作為一種多對(duì)應(yīng)無線電波透鏡，通過其可以同時(shí)與多個(gè)其它通話方通訊。
同時(shí)，作為現(xiàn)有技術(shù)的此欏勃透鏡，在以下專利文獻(xiàn)1至3等等中顯示出一些問題，但這些文獻(xiàn)并沒有關(guān)于透鏡的處理和防潮的介紹。
專利文獻(xiàn)1未審查日本專利申請(qǐng)公開No.Sho50-116259。
專利文獻(xiàn)2未審查日本專利申請(qǐng)公開No.Hei7-22834。
專利文獻(xiàn)3已審查日本實(shí)用新型申請(qǐng)公開No.Sho55-6177。
如專利文獻(xiàn)1中所示，欏勃透鏡按照具有不同的相對(duì)介電常數(shù)的多個(gè)透鏡部分(一個(gè)球心和多個(gè)球殼)組合從而形成多層結(jié)構(gòu)的方式構(gòu)造，但例如，在其中無線電波反射板(以下簡稱作反射板)相組合從而形成等效于球的條件的半球形透鏡的情況下，必須形成與反射板光滑(平坦)結(jié)合的透鏡面，但在通過組合透鏡和反射板等形成天線前的時(shí)間段期間，存在組裝的透鏡的相對(duì)位置發(fā)生偏差的情況，從而導(dǎo)致降低透鏡電學(xué)性能和在與反射板的結(jié)合表面處與反射板的連結(jié)穩(wěn)定性的凹面和凸面。另外，在透鏡尺寸較大的情況下，存在中心球心和周邊的球殼通過組合多個(gè)分開的部分來構(gòu)造的情況，在此情況下，存在部件未對(duì)齊而在部分的球心和球殼的配合部分處產(chǎn)生降低透鏡電學(xué)性能的縫隙的情況。
關(guān)于此缺陷，其發(fā)生率在欏勃透鏡成型和組裝后和其建造在天線結(jié)構(gòu)中后移動(dòng)到另一工廠的情況下進(jìn)一步升高，因?yàn)槠渲胁暹M(jìn)了運(yùn)輸?shù)冗^程。在此問題出現(xiàn)時(shí)，必須進(jìn)行平滑接合面和校正偏差從而消除部件間的間隙的處理，而這導(dǎo)致了成本提高。
另外，在欏勃透鏡通過圓珠泡沫成形體構(gòu)造的情況下，存在在組裝工件成為天線的過程、運(yùn)輸透鏡的過程等期間，單個(gè)或多個(gè)珠子滴落的情況，且電學(xué)特性降低。
另一方面，為了消除透鏡部件移動(dòng)的問題，例如，已經(jīng)考慮了通過粘結(jié)劑固定透鏡部件的中間層的方法，但在此方法中，會(huì)發(fā)生在無線電波發(fā)送時(shí)反復(fù)反射，因?yàn)橄鄬?duì)介電常數(shù)為2或更大的粘結(jié)劑層形成在相對(duì)介電常數(shù)為2或更小的各個(gè)透鏡部件之間，而透鏡的電學(xué)特性相當(dāng)大的降低，另外，工藝相當(dāng)大的增加，由此導(dǎo)致成本增加。
另外，如專利文獻(xiàn)1和2所示，使用欏勃透鏡的傳統(tǒng)天線和無線電波反射體通過在透鏡的表面覆蓋由塑料和塑料的復(fù)合材料(FRP等)形成的覆蓋層(天線屏蔽器)來保持透鏡的氣候耐受性、沖擊耐受性、以及防潮性，但為了確保防潮性，需要在覆蓋層(天線屏蔽器)與平板之間、或者在覆蓋層(天線屏蔽器)的分開表面之間，跨過相當(dāng)長的距離(例如，對(duì)于φ500mm的透鏡的情況，為1.5m或更大的長度)，應(yīng)用高性能的密封(防潮)處理，且其工時(shí)和成本變得不可忽略。
對(duì)于球形透鏡，通過完全利用FRP覆蓋對(duì)于確保對(duì)氣候的耐受性、耐沖擊性和防潮性有一定的效果，而球形FRP覆層的制造需要工時(shí)和成本，而對(duì)于制造便宜的一般用途產(chǎn)品而言是個(gè)問題。在半球形透鏡的情況下，由于存在反射板，密封處理更加困難，另外，在反射板與蓋層的邊界表面處進(jìn)行密封時(shí)，可想在強(qiáng)風(fēng)等的影響下，反射板和蓋層變扭曲，密封部分無法有效地起作用。
由于會(huì)發(fā)生無線電波傳輸損失，期望用于覆蓋和保護(hù)透鏡表面的蓋層的盡可能的減薄，但在薄蓋層的情況下，容易產(chǎn)生諸如針孔的孔。針孔易于在蓋層由多種不同材料構(gòu)成的FRP制成的情況下產(chǎn)生。另外，薄的蓋層易于由于風(fēng)壓等的負(fù)荷而變形，在對(duì)反射板等進(jìn)行密封時(shí)，易于削弱密封的功能。
另外，在已經(jīng)使用了多年的情況下，由于紫外線等造成的劣化加強(qiáng)，特別是在薄的蓋層的情況下，存在在蓋層中產(chǎn)生裂縫的情況，且在由暴風(fēng)吹動(dòng)的物體敲擊在其上時(shí)裂開和損壞，而雨水等從所產(chǎn)生的裂縫和損壞部分流入透鏡部分中，明顯降低透鏡的電學(xué)性能，這也成為了問題。對(duì)于由樹脂泡沫珠熔結(jié)在一起的材料形成的欏勃透鏡，在雨水進(jìn)入表面的珠之間的間隙或中間層的間隙中時(shí)，水長時(shí)間無法去除而保留下來，導(dǎo)致了電學(xué)性能明顯降低很長一段時(shí)間的情況。
同時(shí)，在所制造的欏勃透鏡運(yùn)輸?shù)搅硪还S而在那里建造天線的情況下，可想在運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間透鏡吸收濕氣，且存在天線的電學(xué)特性降低的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題如上所述，傳統(tǒng)的欏勃透鏡具有保持透鏡部件組合條件和確保良好防潮性的問題。因此，本發(fā)明作為問題提出實(shí)現(xiàn)可以通過簡單和便宜的方法保持透鏡部件組合條件和確保良好的防潮性。
解決問題的方法為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種欏勃透鏡，包括通過組合球形芯和球形殼形狀的樹脂泡沫體透鏡部件構(gòu)造的透鏡，其中透鏡通過沿著透鏡表面形成且厚度為100μm或更小而相對(duì)介電常數(shù)比透鏡最外層的相對(duì)介電常數(shù)高的合成樹脂薄膜密封。
期望合成樹脂膜具有50μm或更小的厚度。另外，對(duì)于此合成樹脂膜，其類型并非特別關(guān)注的，但期望其是通過諸如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的烯烴系列樹脂，諸如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸脂共聚物(EEA)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯和聚四氟乙烯(PTFE)的含氟樹脂，或其衍生物的聚烯烴系列樹脂，或其中的兩種或更多種的混合物形成的薄膜。另外，即使使用其中兩層或多層這樣的膜重疊或這些膜彼此疊置或這些膜和其它膜(例如，尼龍)疊置的多層膜也是可以的。
另外，期望合成樹脂膜為收縮薄膜(具有熱縮性的拉伸薄膜)。即使此合成樹脂膜與透鏡熔結(jié)或與透鏡分開也是可以的。
另外，在使用收縮薄膜時(shí)，需要在薄膜中設(shè)置用于在熱收縮時(shí)釋放內(nèi)部空氣的小孔，且此孔通過對(duì)此種薄膜進(jìn)行熔結(jié)而封閉，通過在熱收縮后使用片膜密封。
同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種天線設(shè)備，包括半球形欏勃透鏡；連接于此透鏡球面的兩等分截面的反射板；設(shè)置在透鏡的焦點(diǎn)部分處的主饋源；以及此主饋源的固定單元，其中上述半球形欏勃透鏡通過本發(fā)明的上述欏勃透鏡而構(gòu)造，以及一種天線設(shè)備，其具有表面通過合成樹脂制成的蓋層密封的欏勃透鏡；設(shè)置在透鏡的焦點(diǎn)部分處的主饋源；以及此主饋源的固定單元，其中上述半球形欏勃透鏡通過本發(fā)明的上述欏勃透鏡而構(gòu)造，以及上述蓋層具有2mm或更小的厚度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的欏勃透鏡通過合成樹脂膜密封，且可以通過使用由于合成樹脂膜導(dǎo)致的拉力保持各個(gè)透鏡部件的組裝條件來消除部件的位移。另外，潮氣和濕氣向透鏡表面上氣泡之間的間隙、泡沫珠、以及透鏡部件之間的間隙中流動(dòng)通過合成樹脂膜來阻擋，因此，充分改善了防潮性。
因此，可以輕易保持較高的電學(xué)性質(zhì)來建造天線，另外，即使是在進(jìn)行長時(shí)間的儲(chǔ)存和天線制造前的運(yùn)輸時(shí)，可以保持電學(xué)性能不出問題，還可以獲得降低制造工藝數(shù)量和降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
另外，由于阻擋了透鏡內(nèi)進(jìn)入潮氣和濕氣，還可以長時(shí)間保持透鏡良好的電學(xué)特性。
另外，通過諸如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的烯烴系列樹脂，諸如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸脂共聚物(EEA)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯和聚四氟乙烯(PTFE)的含氟樹脂，或其衍生物的聚烯烴系列樹脂，或其中的兩種或更多種的混合物形成的薄膜，或者其中兩層或多層這樣的膜重疊或這些膜彼此疊置或這些膜和其它膜(例如，尼龍)疊置的多層膜是透濕系數(shù)和吸濕率都很低的，在透鏡通過由這些樹脂形成的膜密封時(shí)，充分改善了防潮性。
另外，對(duì)于通過收縮薄膜密封的透鏡，可以輕易在透鏡表面上配合薄膜，且多余的薄膜不會(huì)隨著起皺和卷曲而存在，因此，可以獲得其中電學(xué)特性極好的透鏡。
另外，在本發(fā)明的天線設(shè)備中，通過合成樹脂膜確保了透鏡的防潮性，因此，即使蓋層裂開，蓋層與反射板的交界面的密封不充分，也可以獲得出色的防潮性，且可以抑制由于長時(shí)間使用導(dǎo)致的電學(xué)性能下降。
另外，還可以降低蓋層的厚度，還可以通過降低由于蓋層導(dǎo)致的無線電波傳輸損失來提高天線的電學(xué)性能。


圖1示出了使用本發(fā)明的欏勃透鏡的天線設(shè)備的截面圖；圖2示出了在圖1的天線設(shè)備中使用的欏勃透鏡的截面的細(xì)節(jié)圖；圖3示出了通過使用薄膜進(jìn)行的密封處理的說明圖；以及圖4示出了通過使用薄膜進(jìn)行的密封處理的說明圖。
附圖標(biāo)記1 欏勃透鏡2透鏡2a 半球形芯2b 半球形殼3 通過使用合成樹脂形成的密封膜4 反射板 5蓋層6 密封7臂8 主饋源 9密封部分具體實(shí)施方式
以下，將基于

實(shí)施本發(fā)明的欏勃透鏡的方式。圖1的欏勃透鏡1按照?qǐng)D2所示的多層結(jié)構(gòu)的透鏡2通過合成樹脂膜密封的方式構(gòu)造。透鏡2按照n件(圖中，n＝7)不同直徑的半球形殼2b按疊置方式放置在半球形芯2a外側(cè)的方式構(gòu)造。由芯2a和n件半球形殼2b形成的層的相對(duì)介電常數(shù)按照階梯的方式從內(nèi)側(cè)朝向外直徑側(cè)逐漸變化。
在沿著此透鏡2的表面的位置，設(shè)置密封層3，其中厚度為100μm或更小，更加優(yōu)選地，為50μm或更小，且其通過本身的相對(duì)介電常數(shù)高于透鏡2的最外層(從內(nèi)側(cè)數(shù)起的第8層)的相對(duì)介電常數(shù)的合成樹脂薄膜形成，而具有此密封層3的透鏡2設(shè)置在反射板4上，且密封層3的外側(cè)以蓋層(天線屏蔽器)5覆蓋，且蓋層5的邊緣部分與反射板4之間的間隙通過密封6來密封。
另外，連接用于從由反射板4支撐的臂7接收和向其發(fā)送無線電波的主饋源(LNB)8從而構(gòu)造天線設(shè)備。主饋源8按照其位置可以調(diào)節(jié)且可以在透鏡球形表面的任意位置進(jìn)行其設(shè)置的方式保持。
本發(fā)明還可以應(yīng)用于兩件圖2所示的透鏡2相對(duì)并組合的球形欏勃透鏡。在球形欏勃透鏡中，完成為球形形狀的透鏡外側(cè)通過合成樹脂膜密封。
期望合成樹脂膜是通過諸如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的烯烴系列樹脂，諸如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸脂共聚物(EEA)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯和聚四氟乙烯的含氟樹脂，或其衍生物的聚烯烴系列樹脂，或其中的兩種或更多種的混合物，且更加期望其為收縮薄膜。另外，即使使用其中兩層或多層這樣的膜重疊或這些膜彼此疊置或這些膜和其它膜(例如，尼龍)疊置的多層膜也是可以的。期望膜的厚度為100μm或更小，若可以，為50μm或更小。這是因?yàn)椋谄涑^100μm時(shí)，表現(xiàn)出的區(qū)域電學(xué)性能受到影響，在薄膜重疊時(shí)，例如薄膜熔結(jié)部分和折線，以及此外，在膜過厚時(shí)，從工藝性的角度考慮也存在一定的問題。
期望，蓋層5通過在對(duì)氣候的耐受性方面出色的樹脂形成，例如，聚烯烴，ABS、AES、AAS、丙烯或PC(聚碳酸酯)或氟樹脂諸如PTFE。對(duì)于蓋層5，可以使其厚度為2mm或更小，從而降低無線電波的傳輸損失，因?yàn)橥ㄟ^合成樹脂膜形成的密封層3設(shè)置在透鏡2的表面上。
實(shí)施例1如圖3所示，直徑45cm的半球形透鏡2放置在圓柱形PP收縮薄膜3(由Gunze有限公司生產(chǎn)的神奇包裹PP PA(30μm厚))中，且收縮薄膜3的上側(cè)和下側(cè)熔結(jié)從而在透鏡的平坦端面(與反射板相接的表面)外側(cè)近似10mm的位置拉成圓，且密封(圖4中的9表示密封部分)，并且切掉多余的邊緣。接著，在透鏡2平坦端面一側(cè)的中心部分上通過針形成用于釋放收縮薄膜3內(nèi)部的空氣的小孔，其后，通過溫度調(diào)節(jié)至近似100℃的干燥機(jī)加熱薄膜的整個(gè)區(qū)域，且隨后，獲得了薄膜密封型的欏勃透鏡，其收縮薄膜3緊密配合于透鏡2的表面。
接著，在封閉用于釋放空氣的孔之后，對(duì)此透鏡進(jìn)行防潮測試。測試遵循JIS CO920安全等級(jí)3(防雨型)，而在向其施加10升/分鐘的水后，干凈地擦去水滴，并將其設(shè)置在反射板上，測量并比較測試前后的增益。結(jié)果，測試前后的增益都是33.5dB，且由于漏水導(dǎo)致的影響未發(fā)現(xiàn)。
對(duì)比示例1對(duì)直徑45cm的半球形透鏡2就其原樣進(jìn)行類似的防潮測試。按照與實(shí)施例1相同的方式，其遵循JIS CO920安全等級(jí)3(防雨型)，在向其施加10升/分鐘的水后，干凈地擦去水滴，并將其設(shè)置在反射板上，測量并比較測試前后的增益，而結(jié)果，測試前33.5dB的增益在測試后下降至28.6dB。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1中制得的薄膜密封半球形欏勃透鏡在暗處(溫度近似20℃的倉庫)存儲(chǔ)一個(gè)月，其后，將其放置在反射板上，且測量并比較存儲(chǔ)前后的增益。結(jié)果，存儲(chǔ)前后的增益都是33.5dB，而由于吸潮導(dǎo)致的影響未發(fā)現(xiàn)。
對(duì)比示例2類似地，對(duì)直徑45cm的半球形透鏡2就其原樣在暗處(溫度近似20℃的倉庫)存儲(chǔ)一個(gè)月，其后，將其放置在反射板上，且測量并比較存儲(chǔ)前后的增益。結(jié)果，存儲(chǔ)前33.5dB的增益在一個(gè)月的存儲(chǔ)后變?yōu)?3.3dB，發(fā)現(xiàn)增益降低了0.2dB。
實(shí)施例3直徑45cm的半球形透鏡2放置在圓柱形EVA收縮薄膜(SUNTEC S CF100(10μm厚，由Asahi Kasei公司生產(chǎn)))中，按照與實(shí)施例1相同的方式，收縮薄膜上側(cè)和下側(cè)密封從而在透鏡的球面兩等分的截面(與反射板相接的表面)外側(cè)近似10mm的位置拉成圓，并且切掉多余的邊緣。接著，在透鏡2平坦端面一側(cè)的中心部分上通過針形成用于釋放內(nèi)部的空氣到收縮薄膜3的小孔，其后，通過溫度調(diào)節(jié)至近似100℃的干燥機(jī)加熱薄膜的整個(gè)區(qū)域，且隨后，獲得了薄膜密封型的欏勃透鏡，其收縮薄膜緊密配合于透鏡的表面。
接著，將此透鏡放置在反射板上，并且利用緊密配合在其外側(cè)的蓋層覆蓋，而密封此蓋層的邊緣與反射板之間的間隙。隨后，將向其加入主饋源的天線留在室外的位置近似三個(gè)月，測量并比較留下前后的增益。結(jié)果，測試前后的增益都是33.5dB，且由于例如水導(dǎo)致的影響未發(fā)現(xiàn)。
對(duì)比示例3未對(duì)其進(jìn)行使用薄膜的密封處理的直徑45cm的半球形欏勃透鏡放置在反射板上，并以緊密配合其外側(cè)的蓋層覆蓋，且密封此蓋層的邊緣與反射板之間的間隙。隨后，將向其加入主饋源的天線留在室外的位置近似三個(gè)月，測量并比較留下前后的增益。結(jié)果，測試前后的增益都是33.3dB，發(fā)現(xiàn)了性能的輕微下降。
實(shí)施例4使用50件在實(shí)施例1中制得的薄膜緊密半球形欏勃透鏡建造天線結(jié)構(gòu)時(shí)，獲得了其中整體數(shù)量沒有凹度、凸度、折斷位置的透鏡天線。
對(duì)比示例4
使用50件未對(duì)其通過薄膜進(jìn)行密封處理的半球形欏勃透鏡(尺寸與實(shí)施例4相同)建造天線結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于兩件，透鏡與反射板結(jié)合表面上保留有凹度和凸度，另外，對(duì)于四件，在于反射板的結(jié)合表面上，存在可以認(rèn)為在該表面上產(chǎn)生的凹度和凸度的磨平處理工作時(shí)產(chǎn)生的缺珠的位置，顯然這會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生不良的影響。
權(quán)利要求
1.一種欏勃透鏡，包括通過組合球形芯和球形殼形狀的樹脂泡沫體透鏡部件構(gòu)造的透鏡，其中透鏡通過沿著透鏡表面形成且厚度為100μm或更小而相對(duì)介電常數(shù)比透鏡最外層的相對(duì)介電常數(shù)高的合成樹脂薄膜密封。
2.如權(quán)利要求1所述的欏勃透鏡，其中合成樹脂薄膜為收縮薄膜。
3.一種天線設(shè)備，包括半球形欏勃透鏡；連接于此透鏡球形的兩等分截面的反射板；設(shè)置在透鏡的焦點(diǎn)部分處的主饋源；以及此主饋源的固定單元，其中半球形欏勃透鏡通過如權(quán)利要求1或2中所述的欏勃透鏡構(gòu)造。
4.一種天線設(shè)備，包括表面通過合成樹脂制成的蓋層密封的欏勃透鏡；設(shè)置在透鏡的焦點(diǎn)部分處的主饋源；以及此主饋源的固定單元，其中半球形欏勃透鏡通過如權(quán)利要求1或2中所述的欏勃透鏡構(gòu)造，以及蓋層具有2mm或更小的厚度。
全文摘要
通過組合多個(gè)透鏡部件構(gòu)造的欏勃透鏡，具有保持透鏡部件組合條件和確保良好防潮性的問題，且透鏡部件的位移不僅成為了成本上升的原因，還對(duì)電學(xué)性能產(chǎn)生不良影響，另外，潮氣和濕氣的進(jìn)入劣化了電學(xué)性能，因此，這些問題要通過簡單且便宜的方法來解決。通過組合球形芯和球形殼形狀的樹脂泡沫體的透鏡部件構(gòu)造的透鏡部分2通過利用沿著透鏡部分2的表面且厚度為100μm或更小而相對(duì)介電常數(shù)比上述透鏡部分最外層的相對(duì)介電常數(shù)高的合成樹脂膜3密封的欏勃透鏡來構(gòu)造。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK1864304SQ20048002865
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者黑田昌利, 木村功一 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社