一種介質埋藏天線的製備方法

2023-06-13 07:46:21 1

專利名稱：一種介質埋藏天線的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備方法，具體涉及ー種介質埋藏天線的製備方法，屬於電磁場與微波技術領域。
背景技術：
目前，天線主要可分為電小天線(如車載調幅垂直接收天線)、諧振天線(如半波振子天線)、寬帶天線(如螺旋天線)和口徑天線(如喇叭天線)等，而目前這些天線都是裸露於設備的表面，這些天線要麼安裝時不能與設備共形，要麼大規模生產時受到一定限制，要麼就是生產成本較高，要麼裸露於空氣中的天線金屬部分受到氧化腐蝕等。介質埋藏天線，顧名思義就是將天線埋藏於介質中的ー類天線。根據結構特點對 介質埋藏天線作了如下規定介質埋藏天線是指將天線全部埋藏於介質中，並且規定天線各組成單元的任何邊緣都應與埋藏介質基片相對應的任何邊緣之間有一定的距離，即天線各組成單元的邊緣到天線中心的距離都必須小幹與其相對應的基片邊緣到天線中心的距離(以保證從基片側面看，天線各組成単元邊緣不露在介質外面)，只有這樣才能稱作為介質埋藏微帶天線。應該強調的是，這裡規定的介質埋藏微帶天線是不同於目前國內外學者們正在研究的介質覆蓋天線，因為後者只將介質覆蓋在天線的組成単元上，同時這種覆蓋允許介質與天線單元之間有縫隙存在，而且也允許天線単元邊緣與基片邊緣相取齊，即允許天線単元的側面外露；此外，還有ー種將天線的一部分插入介質中，雖然也有國外學者叫介質埋藏天線，但雖然不符合上述規定的含義，所以不是本發明所說的介質埋藏天線。雖然已經開始研究介質埋藏天線，但是還沒有將天線完全埋藏在介質裡並與介質加工成一體的比較成熟的理論與技術，尤其是還沒有一種完整可行的製備方法，因為將天線與介質加工成一體エ藝難度大且成品率低，而且天線一般為銅片，其熔點較低，在介質的選材上在不影響天線性能的情況下，又要保證在燒結過程中不會導致銅片融化變形，因此難度大。

發明內容
有鑑於此，本發明提供了ー種介質埋藏天線的製備方法，通過將銅質天線整體全部埋藏於摻雜釔組稀土配方的陶瓷介質材料中，然後進行成型並在特定溫度下燒結，人為控制溫度逐步冷卻後製得與介質無縫有機結合的介質埋藏天線。ー種介質埋藏天線的製備方法，其製備方法步驟如下步驟ー根據公式(1-1)求得電磁波在介質空間的波長；
n _幾s~ I--( 1-1 )其中，入。為電磁波在自由空間中的波長，入E為電磁波在介質空間中的波長，し為介電常數；步驟ニ 根據步驟一求得的波長入E，再根據公式(2-1) (2-2)計算在介質空間中每個天線單元之間的距離dE和每個天線單元的長度In ；dE = k: A E ； (2-1)In = Knk2 A E ； (2-2)其中，も、k2、Kn均為係數，k:的取值範圍為
, k2的取值範圍為
, Kn = l-e+1), n取[I, m]中的整數，m為天線中的天線單元個數；步驟三選取I1的十分之一作為天線単元的寬度，從而確定了當前天線的尺寸；步驟四根據當前天線的尺寸進行仿真實驗，並觀察傳輸函數曲線，以判斷當前天線的設計尺寸是否為最佳；步驟五若步驟三得到的尺寸不是最佳的，則重複步驟ニ 步驟四，即調整kp k2、Kn直到得到最佳天線的尺寸；

步驟六根據步驟五得到天線的最佳尺寸製作天線單元形成條形銅片，並用505快幹膠將各天線單元固定在透明塑料板上；步驟七選取釔組稀土與鉍酸鋇基陶瓷材料以質量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏摻雜介質材料；步驟八將步驟六中製得的帶有條形銅片的塑料板放置在模具的中心，並用步驟六製得的摻雜介質材料進行填充直至將條形銅片完全埋蔵；步驟九將步驟八中填充後的模具進行搖動，使介質填充均勻並壓製成型，拆除模具後送入燒結爐中；步驟十控制燒結爐溫度在850-880°C之間，燒結3_4h後逐步冷卻得到介質埋藏天線。若埋藏的天線選用八木片狀天線，則在步驟三之前需要確定引向陣子的數量。有益效果(1)本發明通過採用陶瓷介質經過燒結將天線埋藏與其中，使得天線與陶瓷介質能夠無縫有機結合，使得介質埋藏天線性能更穩定；(2)本發明通過採用介質埋藏天線，使得天線金屬部分不易受到腐蝕且還能減小環境對它的幹擾；(3)本發明採用鉍酸鋇基陶瓷材料填充，由於鉍酸鋇基陶瓷材料的熔點低於銅片的熔點，不會導致在燒結過程中銅片融化變形，能較容易達到介質埋藏天線的設計要求，提高成品率；(4)由於陶瓷介質的介電常數大於4，使得介質中的電磁波波長縮短效應明顯，而天線尺寸與波長有比例關係，即本發明通過陶瓷介質來埋藏天線能夠減小天線的體積。


圖I為本發明製備方法的流程2為本發明八木片狀天線的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖並舉實施例，對本發明進行詳細描述。如附圖I所示，本發明提供ー種介質埋藏天線的製備方法，其製備方法步驟如下步驟ー根據公式(1-1)求得電磁波在介質空間的波長；
A4 =-^=( 1-1 )
^￡r
其中，\為電磁波在自由空間中的波長(自由空間是指介質為空氣)，A E為電磁波在介質空間中的波長，e r為介電常數；步驟ニ 天線一般是由若干個天線單元組成，每個天線單元之間有一定的距離；根據步驟一求得的波長入E，再根據公式(2-1) (2-2)計算在介質空間中每個天線單元之間的距離dE和每個天線單元的長度In ；dE = k: A E ； (2-1)ln = Knk2 入 E; (2-2)其中，も、k2、Kn均為係數，k:的取值範圍為
，k2的取值範圍為
, Kn= 1-eベ1取[l,m]中的整數，m為天線中的天線單元個數。一般來說m不會超過11。針對八木片狀天線來說，如圖2所示，其包括反射振子、激勵振子、引向振子，每個 振子就是指每個天線単元。其中引向振子可以為多個，其數量根據天線増益的要求值(即需要電磁波的強度)來確定。圖2示出了兩個引向振子的情況，則m=4，反射振子的長度仁=I1,激勵振子的長度21s = I2，第一引向振子的長度為I3，第二引向振子的長度為I4，均利用公式(2-2)計算。步驟三選取I1的十分之一作為天線単元的寬度，從而確定了當前天線的尺寸。步驟四根據當前天線的尺寸進行仿真實驗，並觀察傳輸函數曲線(其為天線輸出電磁波的強度曲線)，以判斷當前天線的設計尺寸是否為最佳。該判斷為本領域常規技術手段，其通過傳輸函數曲線的波形來判斷天線性能是否達到所需要的標準，如果是，則認為當前天線的尺寸為最佳。步驟五若步驟四得到的尺寸不是最佳的(通過輸出電磁波的強度曲線來判斷)，則重複步驟ニ 步驟四，即調整ki、k2、Kn直到得到天線的最佳尺寸。步驟六根據步驟五得到天線的最佳尺寸製作天線單元形成條形銅片，並用505快幹膠將各天線單元固定在透明塑料板上。步驟七選取釔組稀土與鉍酸鋇基陶瓷材料以質量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏摻雜介質材料。由於鉍酸鋇基陶瓷材料的熔點低於銅片的熔點，不會導致在燒結過程中銅片融化變形，能較容易達到介質埋藏天線的設計要求，提高成品率，且增加釔組稀土可以提高天線的磁性和介質的硬度。步驟八將步驟六中製得的帶有條形銅片的塑料板放置在模具的中心，並用步驟七製得的摻雜介質材料進行填充直至將條形銅片完全埋蔵，並充滿模具；步驟九將步驟八中填充後的模具進行搖動，使介質填充均勻並壓製成型(可以為正方體、長方體、圓柱體和球體)，拆除模具後送入燒結爐中；步驟十控制燒結爐溫度在850_880°C之間，燒結3_4h後，人為控制溫度逐步冷卻得到介質埋藏天線。實施例一選取釔組稀土與鉍酸鋇基陶瓷材料的質量比為1/1000，控制燒結爐的溫度為850°C且燒結3h後，人為控制溫度逐步冷卻得到介質埋藏天線。實施例ニ 選取釔組稀土與鉍酸鋇基陶瓷材料的質量比為3/1000，控制燒結爐的溫度為860°C且燒結3. 5h後，人為控制溫度逐步冷卻得到介質埋藏天線。
實施例三選取乾組稀土與秘酸鋇基陶瓷材料的質量比為5/1000,控制燒結爐的溫度為880°C且燒結4h後，人為控制溫度逐步冷卻得到介質埋藏天線。上述實施例一 實施例三製得的介質埋藏天線，其天線與埋藏介質無縫有機的結合成一體，其體積小且性能良好。 綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種介質埋藏天線的製備方法，其特徵在於，其製備方法步驟如下 步驟一根據公式(1-1)求得電磁波在介質空間的波長； 又S ~ I--( 1-1 ) 其中，為電磁波在自由空間中的波長，、E為電磁波在介質空間中的波長，^為介電常數； 步驟二 根據步驟一求得的波長X E，再根據公式(2-1) (2-2)計算在介質空間中每個天線單元之間的距離dE和每個天線單元的長度In ；dE =^Ae ； (2-1)In = Knk2 A E ； (2-2) 其中，V k2、Kn均為係數，k:的取值範圍為
，k2的取值範圍為
，Kn=取[l,m]中的整數,m為天線中的天線單元個數； 步驟三選取I1的十分之一作為天線單元的寬度，從而確定了當前天線的尺寸；步驟四根據當前天線的尺寸進行仿真實驗，並觀察傳輸函數曲線，以判斷當前天線的設計尺寸是否為最佳； 步驟五若步驟三得到的尺寸不是最佳的，則重複步驟二 步驟四，即調整kp k2、Kn直到得到最佳天線的尺寸； 步驟六根據步驟五得到天線的最佳尺寸製作天線單元形成條形銅片，並用505快幹膠將各天線單元固定在透明塑料板上； 步驟七選取釔組稀土與鉍酸鋇基陶瓷材料以質量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏摻雜介質材料； 步驟八將步驟六中製得的帶有條形銅片的塑料板放置在模具的中心，並用步驟六製得的摻雜介質材料進行填充直至將條形銅片完全埋藏； 步驟九將步驟八中填充後的模具進行搖動，使介質填充均勻並壓製成型，拆除模具後送入燒結爐中； 步驟十控制燒結爐溫度在850-880°C之間，燒結3-4h後，人為控制溫度逐步冷卻得到介質埋藏天線。
2.如權利要求I所述的一種介質埋藏天線的製備方法，其特徵在於，若埋藏的天線選用八木片狀天線，則在步驟三之前需要確定引向陣子的數量。
全文摘要
本發明提供了一種介質埋藏天線的製備方法，屬於電磁場與微波技術領域。其製備方法是先計算將自行設計好的銅質天線整體全部埋藏於摻雜釔組稀土配方的陶瓷介質材料中，需要保證天線金屬部分不可外露，然後進行成型製作，並在特定溫度下燒結、人控降溫後就可製成天線金屬部分與埋藏介質能無縫有機結合的介質埋藏天線。本發明通過採用陶瓷介質經過燒結將天線埋藏與其中，使得天線與陶瓷介質能夠無縫有機結合，性能更穩定；還能使天線金屬部分不易受到腐蝕並減小環境對它的幹擾；且採用鉍酸鋇基陶瓷材料填充，由於鉍酸鋇基陶瓷材料的熔點低於銅片的熔點，不會導致在燒結過程中銅片融化變形，能較容易達到介質埋藏天線的設計要求，提高成品率。
文檔編號H01Q1/36GK102810723SQ20121015635
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者倪國旗, 駱穎 申請人:中國人民解放軍桂林空軍學院