透波結構及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透波結構及其制備方法，其中，該透波結構包括：至少一個第一材料層；以及至少兩個第二材料層，每一第一材料層均設置在兩個第二材料層之間，其中，所述第一材料層的設計參數、以及所述第二材料層的厚度通過預設的電磁透波率和機械強度，分別對所述第一材料層和所述第二材料層的厚度進行仿真來確定。在本發(fā)明的技術方案中，根據預設的電磁透波率和機械強度可以自由地設計第二材料層的厚度、以及第一材料層的設計參數，從而使得本發(fā)明的透波結構能夠適用于各種要求電磁透射的場合。
【專利說明】透波結構及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及透波材料，更具體地，涉及一種具有夾層配置的透波結構及其制備方 法。

【背景技術】
[0002] 透波材料是指對某一頻段電磁波具有較高透過率的一類材料，通常用于制備天線 罩或某些電磁波窗口。夾層結構的透波材料具有較好的力學性能和較好的寬頻電磁波透過 性，可設計性強。最簡單的夾層結構的透波材料是三層對稱的夾層結構，即"ABA"型疊層結 構。具體如圖1所示，上下是由材料A構成的蒙皮，中間為材料B構成的芯層。A通常為致 密、高強度、高模量的材料，B通常為密度小、力學性能較差的材料，且芯層材料的介電常數 通常低于表面蒙皮材料的介電常數。此外，蒙皮材料A與芯層材料B通常由粘結劑粘接在 一起。
[0003] 在專利申請?zhí)枮?01110189540. 5和201010618765. 3的現(xiàn)有透波結構的設計中， 蒙皮材料A通常為纖維增強樹脂，芯層材料通常為塑料泡沫或蜂窩，加工蒙皮和芯層涉及 到的原材料通常較昂貴。而且，由于蒙皮和芯層屬于不同的材料體系，通常需要各自分開或 分步驟制備，使得工藝較復雜，制備成本較高，同時蒙皮與芯層之間的粘結強度還會制約整 個夾層結構的機械強度。由于以上因素，目前獲得應用的夾層結構透波材料其加工效率低， 成本昂貴，大多僅在軍工行業(yè)內獲得應用。
[0004] 因此，需要一種成本低廉、容易加工的透波結構。


【發(fā)明內容】

[0005] 針對相關技術中的問題，本發(fā)明提出一種透波結構，其能夠實現(xiàn)成本的降低和加 工復雜度的改進。
[0006] 根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種透波結構，包括：至少一個第一材料層；以及 至少兩個第二材料層，每一所述第一材料層均設置在兩個所述第二材料層之間，其中，其 中，所述第一材料層的設計參數、以及所述第二材料層的厚度通過預設的電磁透波率和機 械強度，分別對所述第一材料層和所述第二材料層的厚度進行仿真來確定。
[0007] 優(yōu)選地，設計參數包括厚度、介電常數、以及介電損耗正切。
[0008] 優(yōu)選地，第一材料層是經過發(fā)泡的材料層。
[0009] 優(yōu)選地，第一材料層為PVC和/或UPVC，所述第二材料層為PVC和/或UPVC;或者 第一材料層和第二材料層為ABS。
[0010] 更優(yōu)選地，透波結構包括一個所述第一材料層和兩個所述第二材料層。
[0011] 優(yōu)選地，第一材料層的厚度在2mm至20mm的范圍內。
[0012] 優(yōu)選地，第一材料層的介電損耗正切在0. 005至0. 03的范圍內。
[0013]更優(yōu)選地，第一材料層的介電損耗正切為〇. 01。
[0014] 優(yōu)選地，第一材料層的介電常數在1. 5至3. 3的范圍內。
[0015] 優(yōu)選地，第二材料層的厚度在0. 5mm至1mm的范圍內。
[0016] 優(yōu)選地，第二材料層的介電損耗正切在0. 02至0. 05的范圍內。
[0017] 更優(yōu)選地，第二材料層的介電損耗正切為0. 03。
[0018] 優(yōu)選地，第二材料層的介電常數在3. 1至3. 5的范圍內。
[0019] 更優(yōu)選地，第二材料層的介電常數在為3. 3。
[0020] 更優(yōu)選地，第一材料層的厚度為8mm，所述第二材料層的厚度為0? 6mm，所述第一 材料層的介電常數為1. 5,所述第二材料層的介電常數為3. 3,所述第一材料層的介電損耗 正切為〇. 01，所述第二材料層的介電損耗正切為〇. 03。
[0021] 更優(yōu)選地，第一材料層的厚度為3mm，所述第二材料層的厚度為0? 6mm，所述第一 材料層的介電常數為1. 5,所述第二材料層的介電常數為3. 3,所述第一材料層的介電損耗 正切為〇. 01，所述第二材料層的介電損耗正切為〇. 03。
[0022] 優(yōu)選地，透波結構被應用于天線罩。其中，天線罩的各個部位的厚度根據預設的電 磁波透射率的不同而不同。
[0023] 優(yōu)選地，透波結構應用于通信系統(tǒng)、飛行器、或者運輸工具。
[0024] 根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種上述透波結構的制備方法，其中，上述透波結 構通過共擠、發(fā)泡的工藝進行制備，其中，第一材料層的設計參數通過調節(jié)第一材料層的發(fā) 泡率來確定。
[0025] 優(yōu)選地，上述工藝包括以下步驟：混配所述第一材料層和所述第二材料層的物料； 分別形成所述第一材料層和所述第二材料層；以及將所述第一材料層和所述第二材料層結 合到一起形成所述透波結構。
[0026] 優(yōu)選地，第一材料層的組分按重量份計算為：UPVC或PVC或ABS100份，三鹽基硫 酸鉛3份，復合穩(wěn)定劑4份，二鹽基亞磷酸鉛2份，硬脂酸鉛1. 2份，硬脂酸鎘0. 8份，AC發(fā) 泡劑0?0. 4份，硬脂酸0. 6份。
[0027] 更優(yōu)選地，第一材料層的組分還包括：氯化聚乙烯0?10份，石蠟0. 8份，加工助 劑0?4份，CaC03成核劑0?10份，CaC03&nbsp0?30份。
[0028] 優(yōu)選地，第二材料層的組分按重量份計算為：UPVC或PVC或ABS100份，復合穩(wěn)定 齊U5份，增塑劑5份，普通CaC03或改性CaC0320份。
[0029] 優(yōu)選地，在所述第一材料層和所述第二材料層成型且處于粘流態(tài)下將所述第一材 料層和所述第二材料層結合到一起。
[0030] 根據本發(fā)明的又一方面，提供了 一種采用上述透波結構的透波罩。
[0031] 根據本發(fā)明的又一方面，上述方案中的透波罩設置于飛行器、機動車或船上的通 信設備的外殼上。
[0032] 在本發(fā)明的技術方案中，使材料層的厚度、介電常數、介電損耗正切等設計參數取 決于預設的電磁透波率和機械強度，從而使得在將本發(fā)明的透波結構應用于諸如天線罩等 的結構時，可以自由地根據需求設計不同位置的不同厚度，并且還能夠獲得期望的電磁波 透射率且能夠滿足期望的機械強度，從而使得本發(fā)明的透波結構能夠適用于各種要求電磁 透射的場合。
[0033] 此外，本發(fā)明通過采用UPVC或PVC或ABS樹脂來制備透波結構，大大降低了制備 成本，通過采用共擠、發(fā)泡這樣的制備工藝，從而消除了粘合劑的需求，并且還容易進行批 量化生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其他的附圖。
[0035] 圖1是示出透波結構的一般結構的示意圖；
[0036] 圖2是示出根據本發(fā)明的透波結構的實例1-4的仿真結構的曲線圖；
[0037] 圖3是示出根據本發(fā)明的透波結構的實例5-8的仿真結構的曲線圖；
[0038] 圖4是示出根據本發(fā)明的透波結構的實例9-10的仿真結構的曲線圖；以及
[0039] 圖5是示出制備本發(fā)明的透波結構的工藝流程的示意圖。

【具體實施方式】
[0040] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的 范圍。
[0041] 以下參照附圖詳細描述本發(fā)明。
[0042]根據本發(fā)明實施例的透波結構包括：至少一個第一材料層；以及至少兩個第二材 料層，每一個第一材料層均設置在兩個第二材料層之間。第一材料層的設計參數、以及第二 材料層的厚度通過預設的電磁透波率和機械強度，分別對第一材料層和第二材料層的厚度 進行仿真來確定。
[0043]其中，上文所述的設計參數包括厚度、介電常數、介電損耗正切。
[0044]此外，第一材料層是經過發(fā)泡的材料層。優(yōu)選地，第一材料層為PVC和/或UPVC，第 二材料層為PVC和/或UPVC?；蛘叩谝徊牧蠈雍偷诙牧蠈訛锳BS(丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯共聚物）。UPVC也叫PVC-U，是指在制備聚氯乙烯（PVC)原料時未加塑化劑。UPVC高分 子材料的物化性能優(yōu)良，耐化學腐蝕，抗沖強度高，耐老化，使用壽命長，可在戶外環(huán)境下連 續(xù)使用50年以上，價格也便宜。通過采用廉價的PVC和UPVC，可以大大降低透波材料的成 本。ABS是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料，其具有與PVC或UPVC 相似的特性。
[0045] 以下將以具有一個第一材料層（下文稱為芯層）和兩個第二材料層（下文稱為蒙 皮）為例來詳細描述本發(fā)明。但應該注意，本發(fā)明并不限于這種情況，而是可以包括多于一 個的芯層和多于兩個的蒙皮，只要每一個芯層都夾置在兩個蒙皮之間即可。
[0046] 本發(fā)明的優(yōu)選實施例的透波結構可以如圖1所示包括一個第一材料層和兩個第 二材料層。即，包括兩層蒙皮A和一層芯層B。在這種情況下，蒙皮為普通、致密的PVC或 UPVC塑料、或ABS樹脂，芯層為經過發(fā)泡的PVC或UPVC材料、或ABS樹脂。優(yōu)選使用UPVC 材料或ABS樹脂，因為UPVC和ABS樹脂較PVC物化性能好，耐候性好。
[0047] 以下具體對本發(fā)明的透波結構的設計參數進行描述。需要注意的是，在確定蒙皮 的材料之后，只能調整蒙皮的厚度，而芯層的設計參數（包括厚度、介電常數、介電損耗正 切等）可以通過調整芯層的發(fā)泡率來確定。
[0048] 具體地，發(fā)泡芯層的厚度在2mm至20mm的范圍內，發(fā)泡芯層的介電損耗正切在 0. 005至0. 03的范圍內（優(yōu)選為0. 01)，以及發(fā)泡芯層的介電常數在1. 5至3. 3的范圍內。
[0049] 蒙皮的厚度在0.5mm至1mm的范圍內，蒙皮的介電損耗正切在0.02至0.05的范 圍內（優(yōu)選為〇. 03)，以及蒙皮的介電常數在3. 1至3. 5的范圍內（優(yōu)選為3. 3)。
[0050] 本申請的發(fā)明人對發(fā)泡芯層和蒙皮的厚度、介電常數、介電損耗正切進行了大量 的實驗，下表示出了其中的10個實例。
[0051]

【權利要求】
1. 一種透波結構，其特征在于，所述透波結構包括： 至少一個第一材料層；W及 至少兩個第二材料層，每一所述第一材料層均設置在兩個所述第二材料層之間， 其中，所述第一材料層的設計參數、W及所述第二材料層的厚度通過預設的電磁透波 率和機械強度，分別對所述第一材料層和所述第二材料層的厚度進行仿真來確定。
2. 根據權利要求1所述的透波結構，其特征在于，所述設計參數包括厚度、介電常數、 W及介電損耗正切。
3. 根據權利要求1所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層是經過發(fā)泡的材料 層。
4. 根據權利要求3所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層為PVC和/或UPVC， 所述第二材料層為PVC和/或UPVC ;或者 所述第一材料層和所述第二材料層為ABS。
5. 根據權利要求4所述的透波結構，其特征在于，所述透波結構包括一個所述第一材 料層和兩個所述第二材料層。
6. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的厚度在2mm至 20mm的范圍內。
7. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的介電損耗正切在 0.005至0.03的范圍內。
8. 根據權利要求7所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的介電損耗正切為 0. 01。
9. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的介電常數在1. 5至 3. 3的范圍內。
10. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第二材料層的厚度在0. 5mm至 1mm的范圍內。
11. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第二材料層的介電損耗正切在 0.02至0.05的范圍內。
12. 根據權利要求11所述的透波結構，其特征在于，所述第二材料層的介電損耗正切 為 0. 03。
13. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第二材料層的介電常數在3. 1 至3. 5的范圍內。
14. 根據權利要求13所述的透波結構，其特征在于，所述第二材料層的介電常數在為 3. 3。
15. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的厚度為8mm，所 述第二材料層的厚度為0. 6mm，所述第一材料層的介電常數為1. 5,所述第二材料層的介電 常數為3. 3,所述第一材料層的介電損耗正切為0. 01，所述第二材料層的介電損耗正切為 0. 03。
16. 根據權利要求5所述的透波結構，其特征在于，所述第一材料層的厚度為3mm，所 述第二材料層的厚度為0. 6mm，所述第一材料層的介電常數為1. 5,所述第二材料層的介電 常數為3. 3,所述第一材料層的介電損耗正切為0. 01，所述第二材料層的介電損耗正切為 0. 03。
17. 根據權利要求1至16中任一項所述的透波結構，其特征在于，所述透波結構應用于 天線罩。
18. 根據權利要求17所述的透波結構，其特征在于，所述天線罩的各個部位的厚度根 據預設的電磁波透射率的不同而不同。
19. 根據權利要求1至16中任一項所述的透波結構，其特征在于，所述透波結構應用于 通信系統(tǒng)、飛行器、或者運輸工具。
20. -種透波結構的制備方法，其特征在于，權利要求1至19中任意一項所述的透波結 構，通過共擠、發(fā)泡的工藝進行制備；其中，第一材料層的設計參數通過調節(jié)所述第一材料 層的發(fā)泡率來確定。
21. 根據權利要求20所述的透波結構的制備方法，其特征在于，所述工藝包括W下步 驟： 混配所述第一材料層和所述第二材料層的物料； 分別形成所述第一材料層和所述第二材料層；W及 將所述第一材料層和所述第二材料層結合到一起形成所述透波結構。
22. 根據權利要求21所述的透波結構的制備方法，其特征在于，所述第一材料層的組 分按重量份計算為；UPVC或PVC或ABS98?102份，H鹽基硫酸鉛2?4份，復合穩(wěn)定劑 5?6份，二鹽基亞磯酸鉛1?3份，硬脂酸鉛1. 0?1. 3份，硬脂酸領0. 7?0. 9份，AC發(fā) 泡劑0?0. 4份，硬脂酸0. 5?0. 7份。
23. 根據權利要求22所述的透波結構的制備方法，其特征在于，所述第一材料層的組 分還包括；氯化聚己帰0?10份，石蠟0. 8?1. 2份，加工助劑0?4份，化C〇3成核劑0? 10 份，CaC〇3&nbspO ?30 份。
24. 根據權利要求21所述的透波結構的制備方法，其特征在于，所述第二材料層的組 分按重量份計算為；UPVC或PVC或ABS98?102份，復合穩(wěn)定劑4?6份，增塑劑4?6份， 普通化CA或改性化CO3I8?22份。
25. 根據權利要求21所述的透波結構的制備方法，其特征在于，在所述第一材料層和 所述第二材料層成型且處于粘流態(tài)下將所述第一材料層和所述第二材料層結合到一起。
26. -種透波罩，其特征在于，采用權利要求1至16中任一項所述的透波結構。
27. 根據權利要求26所述的透波罩，其特征在于，所述透波罩設置于飛行器、機動車或 船上的通信設備的外殼上。
【文檔編號】H01Q15/08GK104347956SQ201310332680
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權日:2013年8月1日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司