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(gè)帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個(gè)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(gè)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(chǎng)的幅值分布，得到更加均勻的電場(chǎng)分布，從而獲得更高的增益。
【專利說(shuō)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(shuō)，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(kāi)成喇叭狀的天線，由于喇叭天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiàn)的是用作反射面的饋源；喇叭天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、增益高等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)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(wèn)題是，針對(duì)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(jiǎn)單的喇機(jī)天線。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)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(gè)帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個(gè)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(gè)人造微結(jié)構(gòu)。
[0005]進(jìn)一步地，所述階梯喇叭的每一階在軸向上具有相同的長(zhǎng)度。
[0006]進(jìn)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(zhǎng)度。
[0007]進(jìn)一步地，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對(duì)兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)帶狀超材料。
[0008]進(jìn)一步地，所述階梯喇叭內(nèi)壁上的相對(duì)兩側(cè)成對(duì)設(shè)置有多個(gè)帶狀超材料。
[0009]進(jìn)一步地,所述帶狀超材料由一個(gè)超材料片層構(gòu)成。
[0010]進(jìn)一步地，所述超材料片層呈長(zhǎng)方形，每一超材料片層在寬度上只具有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，同一超材料片層上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)形狀尺寸相同。
[0011]進(jìn)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(gè)人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻、電鍍、鉆亥IJ、光刻、電子刻或離子刻的方法得到。
[0012]進(jìn)一步地，所述基板上的多個(gè)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(zhǎng)度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個(gè)第一金屬分支的中點(diǎn)上，所述第二金屬線兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個(gè)第二金屬分支的中點(diǎn)上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長(zhǎng)度相等。
[0013]進(jìn)一步地，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)還包括多個(gè)與第一金屬線垂直相交的第一漸變分支及多個(gè)與第二金屬線垂直相交的第二漸變分支，所述多個(gè)第一漸變分支及多個(gè)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(gè)第一漸變分支以第二金屬線為對(duì)稱軸對(duì)稱排布，靠近第一金屬分支的第一漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第一漸變分支的長(zhǎng)度依次減小，所述多個(gè)第二漸變分支以第一金屬線為對(duì)稱軸對(duì)稱排布,靠近第二金屬分支的第二漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第二漸變分支的長(zhǎng)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(chǎng)的幅值分布，得到更加均勻的電場(chǎng)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(lái)調(diào)整相位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明第一實(shí)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(shí)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(gè)帶狀超材料2，所述帶狀超材料2包括至少一個(gè)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(gè)人造微結(jié)構(gòu)22。所述帶狀超材料2可以通過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)度。
[0023]本發(fā)明中，所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對(duì)兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)帶狀超材料2，或者所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對(duì)兩側(cè)成對(duì)設(shè)置有多個(gè)帶狀超材料2。
[0024]本發(fā)明中，所述帶狀超材料由一個(gè)超材料片層20構(gòu)成或者由多個(gè)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(zhǎng)方形，每一超材料片層20在寬度上只具有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)22，同一超材料片層20上的多個(gè)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(huì)對(duì)電磁波的電場(chǎng)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(zhǎng)。
[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(gè)人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)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(guò)如下方法制得:
[0030]( I)在基板的外側(cè)表面覆銅膜；
[0031](2)通過(guò)蝕刻等工藝去掉不需要的部分銅膜，即得到了多個(gè)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(gè)超材料片層；
[0032](3)根據(jù)需要，由一個(gè)超材料片層形成帶狀超材料，或者將多個(gè)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(gè)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(zhǎng)度相同，所述第一金屬線Jl兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第一金屬分支F1，所述第一金屬線Jl兩端連接在兩個(gè)第一金屬分支Fl的中點(diǎn)上，所述第二金屬線J2兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第二金屬分支F2，所述第二金屬線J2兩端連接在兩個(gè)第二金屬分支F2的中點(diǎn)上，所述第一金屬分支Fl與第二金屬分支F2的長(zhǎng)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(gè)與第一金屬線Jl垂直相交的第一漸變分支JZl及多個(gè)與第二金屬線J2垂直相交的第二漸變分支JZ2，所述多個(gè)第一漸變分支JZl及多個(gè)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(gè)第一漸變分支JZl以第二金屬線J2為對(duì)稱軸對(duì)稱排布，靠近第一金屬分支Fl的第一漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第一漸變分支JZl的長(zhǎng)度依次減小，所述多個(gè)第二漸變分支JZ2以第一金屬線Jl為對(duì)稱軸對(duì)稱排布，靠近第二金屬分支F2的第二漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第二漸變分支JZ2的長(zhǎng)度依次減小。
[0036]如圖1至圖2所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例的喇叭天線。本實(shí)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(zhǎng)度。
[0037]本實(shí)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(zhǎng)度。
[0038]本實(shí)施例中，所述帶狀超材料2由一個(gè)超材料片層20構(gòu)成。
[0039]本實(shí)施例中，所述階梯喇叭I內(nèi)壁上的相對(duì)兩側(cè)成對(duì)設(shè)置有6個(gè)帶狀超材料，所有6個(gè)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(zhǎng)度，因此在軸向上相鄰兩個(gè)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(gè)帶狀超材料2的間隔相同。
[0040]本實(shí)施例中，所述超材料片層20呈長(zhǎng)方形，每一超材料片層20在寬度上只具有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)22，同一超材料片層20上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)22形狀尺寸相同。
[0041]本實(shí)施例的人造微結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0042]通過(guò)對(duì)階梯喇叭進(jìn)行測(cè)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(chǎng)增益能夠增加0.2-ldb。
[0043]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H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(hù)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(hù)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(gè)帶狀超材料，所述帶狀超材料包括至少一個(gè)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)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(duì)兩側(cè)成對(duì)設(shè)置有多個(gè)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(gè)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(zhǎng)方形，每一超材料片層在寬度上只具有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，同一超材料片層上的多個(gè)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(gè)人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)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(gè)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(zhǎng)度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個(gè)第一金屬分支的中點(diǎn)上，所述第二金屬線兩端連接有相同長(zhǎng)度的兩個(gè)第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個(gè)第二金屬分支的中點(diǎn)上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長(zhǎng)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(gè)與第一金屬線垂直相交的第一漸變分支及多個(gè)與第二金屬線垂直相交的第二漸變分支，所述多個(gè)第一漸變分支及多個(gè)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(gè)第一漸變分支以第二金屬線為對(duì)稱軸對(duì)稱排布，靠近第一金屬分支的第一漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第一漸變分支的長(zhǎng)度依次減小，所述多個(gè)第二漸變分支以第一金屬線為對(duì)稱軸對(duì)稱排布，靠近第二金屬分支的第二漸變分支長(zhǎng)度最大，向人造微結(jié)構(gòu)中心方向多個(gè)第二漸變分支的長(zhǎng)度依次減小。
【文檔編號(hào)】H01Q19/00GK103682648SQ201210316846
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司