一種喇叭天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種喇叭天線，包括階梯喇叭及設(shè)置在階梯喇叭內(nèi)壁上的至少一個帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個超材料片層，所述超材料片層包括基板及附著在基板一側(cè)表面上的多個人造微結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的喇叭天線，在階梯喇叭內(nèi)壁上設(shè)置帶狀超材料，從而改善喇叭天線波前電場的幅值分布，得到更加均勻的電場分布，從而獲得更高的增益。
【專利說明】一種喇叭天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種喇叭天線。
【背景技術(shù)】
[0002]喇叭天線，即波導(dǎo)終端張開成喇叭狀的天線，由于喇叭天線結(jié)構(gòu)簡單和方向圖易于控制，通常用作中等方向性天線，如標(biāo)準(zhǔn)喇叭，最常見的是用作反射面的饋源；喇叭天線具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、增益高等優(yōu)點，在工程上有廣泛應(yīng)用，但是在某些特殊領(lǐng)域，由于工作環(huán)境、搭載設(shè)備等條件限制，往往要求進一步改善增益性能，傳統(tǒng)的做法是加上校正相位的反射面或透鏡，但是這些結(jié)構(gòu)都是曲面結(jié)構(gòu)，在加工、安裝上有很多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有的喇叭天線加工難度大、成本高的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的喇機天線。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種喇叭天線，包括階梯喇叭及設(shè)置在階梯喇叭內(nèi)壁上的至少一個帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個超材料片層，所述超材料片層包括基板及附著在基板一側(cè)表面上的多個人造微結(jié)構(gòu)。
[0005]進一步地，所述階梯喇叭的每一階在軸向上具有相同的長度。
[0006]進一步地，所述帶狀超材料的厚度小于等于階梯喇叭的每一階的軸向長度。
[0007]進一步地，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對兩側(cè)各設(shè)置有一個帶狀超材料。
[0008]進一步地，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對兩側(cè)成對設(shè)置有多個帶狀超材料。
[0009]進一步地,所述帶狀超材料由一個超材料片層構(gòu)成。
[0010]進一步地，所述超材料片層呈長方形，每一超材料片層在寬度上只具有一個人造微結(jié)構(gòu)，同一超材料片層上的多個人造微結(jié)構(gòu)形狀尺寸相同。
[0011]進一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)為金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)由一條或多條金屬線組成，所述金屬線為銅線、銀線或者鋁線，所述基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆亥IJ、光刻、電子刻或離子刻的方法得到。
[0012]進一步地，所述基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)呈平面雪花狀，其具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。
[0013]進一步地，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)還包括多個與第一金屬線垂直相交的第一漸變分支及多個與第二金屬線垂直相交的第二漸變分支，所述多個第一漸變分支及多個第二漸變分支分別被第一金屬線及第二金屬線平分，所述多個第一漸變分支以第二金屬線為對稱軸對稱排布，靠近第一金屬分支的第一漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第一漸變分支的長度依次減小，所述多個第二漸變分支以第一金屬線為對稱軸對稱排布,靠近第二金屬分支的第二漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第二漸變分支的長度依次減小。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的喇叭天線，在階梯喇叭內(nèi)壁上設(shè)置帶狀超材料，從而改善喇叭天線波前電場的幅值分布，得到更加均勻的電場分布，從而獲得更高的增益。另外不需要例如透鏡等曲面元件來調(diào)整相位，結(jié)構(gòu)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明第一實施例的喇叭天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1所示的喇叭天線其帶狀超材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是圖3所示的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的一種衍生結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的喇叭天線包括階梯喇叭I及設(shè)置在階梯喇叭I內(nèi)壁上的至少一個帶狀超材料2，所述帶狀超材料2包括至少一個超材料片層20，所述超材料片層20包括基板21及附著在基板21 —側(cè)表面上的多個人造微結(jié)構(gòu)22。所述帶狀超材料2可以通過膠水粘接在喇叭內(nèi)壁。
[0021]本發(fā)明中，所述階梯喇叭I的每一階JT在軸向上具有相同的長度。
[0022]本發(fā)明中，所述帶狀超材料2的厚度小于等于階梯喇叭I的每一階的軸向長度。
[0023]本發(fā)明中，所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對兩側(cè)各設(shè)置有一個帶狀超材料2，或者所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對兩側(cè)成對設(shè)置有多個帶狀超材料2。
[0024]本發(fā)明中，所述帶狀超材料由一個超材料片層20構(gòu)成或者由多個超材料片層20疊加形成。
[0025]本發(fā)明中，所述超材料片層20呈長方形，每一超材料片層20在寬度上只具有一個人造微結(jié)構(gòu)22，同一超材料片層20上的多個人造微結(jié)構(gòu)22形狀尺寸相同。
[0026]本發(fā)明中，所述基板I由F4B復(fù)合材料、FR-4復(fù)合材料、聚四氟乙烯或聚苯乙烯制成。例如，聚四氟乙烯的電絕緣性非常好，因此不會對電磁波的電場產(chǎn)生干擾，并且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，使用壽命長。
[0027]本發(fā)明中，所述基板的厚度為0.所述人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0.01-0.5mm。例如，基板的厚度為1mm，人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0.018mm。
[0028]本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述人造微結(jié)構(gòu)22為金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)由一條或多條金屬線組成，所述金屬線為銅線、銀線或者鋁線，所述基板I上的多個人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法得到。
[0029]本發(fā)明的帶狀超材料，例如可以通過如下方法制得:
[0030]( I)在基板的外側(cè)表面覆銅膜；
[0031](2)通過蝕刻等工藝去掉不需要的部分銅膜，即得到了多個人造微結(jié)構(gòu)在基板外側(cè)表面的平面排布，也即形成了一個超材料片層；
[0032](3)根據(jù)需要，由一個超材料片層形成帶狀超材料，或者將多個超材料片層用熱熔膠粘接得到多層的帶狀超材料。熱熔膠的材料最好與超材料片層的材料保持一致。
[0033]本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述基板I上的多個人造微結(jié)構(gòu)為圖3所示的呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)。
[0034]如圖3所示，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)具有相互垂直平分的第一金屬線Jl及第二金屬線J2，所述第一金屬線Jl與第二金屬線J2的長度相同，所述第一金屬線Jl兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支F1，所述第一金屬線Jl兩端連接在兩個第一金屬分支Fl的中點上，所述第二金屬線J2兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支F2，所述第二金屬線J2兩端連接在兩個第二金屬分支F2的中點上，所述第一金屬分支Fl與第二金屬分支F2的長度相等。
[0035]圖4是圖3所示的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的一種衍生結(jié)構(gòu)。其還包括多個與第一金屬線Jl垂直相交的第一漸變分支JZl及多個與第二金屬線J2垂直相交的第二漸變分支JZ2，所述多個第一漸變分支JZl及多個第二漸變分支JZ2分別被第一金屬線Jl及第二金屬線J2平分，所述多個第一漸變分支JZl以第二金屬線J2為對稱軸對稱排布，靠近第一金屬分支Fl的第一漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第一漸變分支JZl的長度依次減小，所述多個第二漸變分支JZ2以第一金屬線Jl為對稱軸對稱排布，靠近第二金屬分支F2的第二漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第二漸變分支JZ2的長度依次減小。
[0036]如圖1至圖2所示，為本發(fā)明第一實施例的喇叭天線。本實施例中，所述階梯喇叭I的每一階JT在軸向上具有相同的長度。
[0037]本實施例中，所述帶狀超材料2的厚度小于階梯喇叭I的每一階的軸向長度。
[0038]本實施例中，所述帶狀超材料2由一個超材料片層20構(gòu)成。
[0039]本實施例中，所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對兩側(cè)成對設(shè)置有6個帶狀超材料，所有6個帶狀超材料具有同樣的結(jié)構(gòu)，由于所述帶狀超材料2的厚度小于階梯喇叭I的每一階的軸向長度，因此在軸向上相鄰兩個帶狀超材料2是間隔設(shè)置的。優(yōu)選地，軸向上任意相鄰的兩個帶狀超材料2的間隔相同。
[0040]本實施例中，所述超材料片層20呈長方形，每一超材料片層20在寬度上只具有一個人造微結(jié)構(gòu)22，同一超材料片層20上的多個人造微結(jié)構(gòu)22形狀尺寸相同。
[0041]本實施例的人造微結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0042]通過對階梯喇叭進行測試，發(fā)現(xiàn)在其它條件相同的情況下，加了超材料的喇叭天線遠(yuǎn)場增益能夠增加0.2-ldb。
[0043]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種喇叭天線，其特征在于，包括階梯喇叭及設(shè)置在階梯喇叭內(nèi)壁上的至少一個帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個超材料片層，所述超材料片層包括基板及附著在基板一側(cè)表面上的多個人造微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喇叭天線，其特征在于，所述階梯喇叭的每一階在軸向上具有相同的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的喇叭天線，其特征在于，所述帶狀超材料的厚度小于等于階梯喇叭的每一階的軸向長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的喇叭天線，其特征在于，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對兩側(cè)各設(shè)置有一個帶狀超材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的喇叭天線，其特征在于，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對兩側(cè)成對設(shè)置有多個帶狀超材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的喇叭天線，其特征在于，所述帶狀超材料由一個超材料片層構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的喇叭天線，其特征在于，所述超材料片層呈長方形，每一超材料片層在寬度上只具有一個人造微結(jié)構(gòu)，同一超材料片層上的多個人造微結(jié)構(gòu)形狀尺寸相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喇叭天線，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)由一條或多條金屬線組成，所述金屬線為銅線、銀線或者鋁線，所述基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的喇叭天線，其特征在于，所述基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)呈平面雪花狀，其具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的喇叭天線，其特征在于，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)還包括多個與第一金屬線垂直相交的第一漸變分支及多個與第二金屬線垂直相交的第二漸變分支，所述多個第一漸變分支及多個第二漸變分支分別被第一金屬線及第二金屬線平分，所述多個第一漸變分支以第二金屬線為對稱軸對稱排布，靠近第一金屬分支的第一漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第一漸變分支的長度依次減小，所述多個第二漸變分支以第一金屬線為對稱軸對稱排布，靠近第二金屬分支的第二漸變分支長度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個第二漸變分支的長度依次減小。
【文檔編號】H01Q19/00GK103682648SQ201210316846
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 劉豫青, 郭潔 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司