专利名称：一种电磁带隙结构的喇叭天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喇叭天线，特别涉及一种具有高增益和高方向性的电磁带隙结构的喇 叭天线。
背景技术：
喇叭天线是一种波导管终端渐渐张开的圆形或矩形截面的微波天线，分别称为圆锥喇 叭和角锥喇叭。喇叭天线的功能是在比波导更大的口径上产生均匀的相位波前，从而获得 较高的定向性。喇叭天线的结构简单，方向易于控制，其辐射场可以根据惠更斯原理准确 计算出来，计算结果与实际情况符合得很好，喇叭天线广泛用于天文、通信、军事等领域。
为了减少喇叭天线中电磁波的边缘绕射、降低旁瓣、改善波瓣图对称性并减少交叉极 化，通常采用两种方法 一种是将隔膜板黏接于喇叭四壁，实现E面内电磁波的阶梯幅度 分布而降低副瓣还有一种是在喇叭内壁上制作一系列复杂的皱纹防止表面电流绕过边缘 流到喇叭外侧；但是这些方法都存在工艺复杂、对喇叭本身结构改变较大、很难做到小型 化、轻型化， 一定程度上限制了其用途。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上皱纹喇叭或隔膜喇叭的不足之处，提出一种电 磁带隙结构喇叭天线，该结构天线是利用电磁带隙结构抑制表面波的原理，防止喇叭内壁 的表面电流绕过边缘，以解决减小喇叭天线的边缘绕射问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种电磁带隙结构的喇叭天线，其特征 在于以下步骤
(1) 首先确定所制作的喇叭天线的工作频率，回波损耗、增益、波瓣图各参数；
(2) 选择一个现有的普通喇叭天线，在其馈源的E面方向对称焊接两块合适大小的金 属法兰盘作为支撑结构；
(3) 根据步骤(1)所要求的各参数，采用FDTD软件优化设计电磁带隙结构；
(4) 将所设计的电磁带隙结构用高性能导电胶粘贴在法兰盘表面并固化； 一种电磁带 隙结构喇叭天线制作完成。
所述步骤(2)中所选取的普通喇叭天线为矩形截面或圆形截面的喇叭天线。
所述步骤(2)中的金属法兰盘位于喇叭口端面处与其口面方向平行，且保证法兰盘与喇叭口侧壁无缝结合，导电性能好，以保证喇叭内壁的表面波能够传播到法兰盘表面。
所述步骤(3)中所设计的电磁带隙结构的宏观大小与法兰盘的大小相一致。
所述步骤(3)中电磁带隙结构是采用双面覆铜的印制电路版材料作为原材料，通过印 制电路版技术制作而成。
所述步骤(3)中的电磁带隙结构为蘑菇伞形结构，上层为金属贴片，金属贴片中央有一 金属过孔与底层金属板相连，金属过孔周围填充介质基板。
所述步骤(3)中的电磁带隙结构的特征尺寸金属贴片尺寸大小、金属过孔大小、覆铜板 厚度及贴片周期排布，均与所制作喇叭天线的工作频率范围、回波损耗、增益有关。
所述步骤(4)中的固化方法为置入烘箱内烘干，烘箱内的温度为70度到90度。
本发明与现有技术的相比所具有的优点是本发明所设计的电磁带隙结构喇叭不需要 对喇叭内部结构进行改变，损耗低、重量轻、结构简单、便于设计；其中电磁带隙结构材 料采用高频双面覆铜PCB板制成，厚度薄，尺寸小；同时电磁带隙结构材料制作工艺可以 与IC大规模集成电路板制造技术相兼容，精度高、可通过批量生产降低制作成本；本发明 所设计的在的电磁带隙喇叭天线在喇叭口端面处加装金属良导体的法兰盘，电磁带隙结构 制作在法兰盘上，将表面电流引向法兰盘使其在法兰盘表面传播，同时利用电磁带隙结构 来抑制其在法兰盘表面传播，达到减少边缘绕射，改善波瓣图的对称性并减小交叉极化， 提高了天线的方向性和最大增益。
图1是本发明实施例所制作的电磁带隙结构的示意图2是本发明实施例所选择的现有的抛物面天线馈源的矩形喇叭天线，并在其端口焊 接金属法兰盘以及粘贴电磁带隙结构后的俯视图3是本发明实施例中将电磁带隙结构用高性能导电胶粘贴在金属法兰盘上并固化后 所得结构的剖面图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施方式
对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限 于下面实施例，应包括权利要求书中的全部内容。
通过本发明的方法，来制作一个电磁带隙结构的喇叭天线，其具体过程如下
(1) 确定所制作的喇叭天线的工作频率为12.5GHz，回波损耗小于1.5、增益大于12dB、 波瓣图小于30度；
(2) 选择一个普通的矩形截面的喇叭天线，在矩形截面的喇叭天线馈源的E面方向对 称焊接两块合适大小的金属法兰盘，法兰盘口面方向与喇叭口端面平行，且使得法兰盘与喇叭口侧壁无缝结合，导电性能好，以保证喇叭内壁的表面波能够传播到法兰盘表面；
(3) 根据步骤(1)所要求的天线参数，设计一个大小与法兰盘大小相一致的电磁带 隙结构，并利用FDTD软件优化设计并计算得到电磁带隙结构的各个参数，选择型号Rogers 5880的双面覆铜高频PCB板作为原材料，其介电常数为2.2,厚度为1.575mm，采用现有 的印制版技术制作电磁带隙结构，该电磁带隙结构为蘑菇伞形结构，由底层金属铜板、金 属过孔、金属贴片组成，优化设计的底层金属铜板厚度为17um;金属过孔的直径为0.5mm， 正方形结构的金属贴片的边长为2.5mm，金属贴片之间的间隔为0.6mm，金属贴片的厚度 为17um，如图1所示；
(4) 将所制作的电磁带隙结构用高性能导电胶粘贴在金属法兰盘上，如图2所示；
(5) 将附有电磁带隙结构的喇叭天线置入温度为80度的烘箱内烘干， 一种工作频率 为12.5GHz，回波损耗小于L5、增益大于12dB、波瓣图小于30度的电磁带隙结构喇叭天 线制作完成，其剖面图如图3。
权利要求
1、一种电磁带隙结构的喇叭天线，其特征在于以下步骤(1)首先确定所制作的喇叭天线的工作频率，回波损耗、增益、波瓣图各参数；(2)选择一个现有的普通喇叭天线，在其馈源的E面方向对称焊接两块合适大小的金属法兰盘作为支撑结构；(3)根据步骤(1)所要求的各参数，采用FDTD软件优化设计电磁带隙结构；(4)将所设计的电磁带隙结构用高性能导电胶粘贴在法兰盘表面并固化；一种电磁带隙结构喇叭天线制作完成。
2、 根据权利要求1所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(2)中所 选取的普通喇叭天线为矩形截面或圆形截面的喇叭天线。
3、 根据权利要求l所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(2)中的 金属法兰盘位于喇叭口端面处与其口面方向平行，且保证法兰盘与喇叭口侧壁无缝结合， 导电性能好，以保证喇叭内壁的表面波能够传播到法兰盘表面。
4、 根据权利要求I所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(3)中所设计的电磁带隙结构的宏观大小与法兰盘的大小相一致。
5、 根据权利要求1所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(3)中电磁带隙结构是采用双面覆铜的印制电路版材料作为原材料，通过印制电路版技术制作而成。
6、 根据权利要求l所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(3)中的电磁带隙结构为蘑菇伞形结构，上层为金属贴片，金属贴片中央有一金属过孔与底层金属 板相连，金属过孔周围填充介质基板。
7、 根据权利要求1或5或6所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步 骤(3)中的电磁带隙结构的特征尺寸金属贴片尺寸大小、金属过孔大小、覆铜板厚度及贴片周期排布，均与所制作喇叭天线的工作频率范围、回波损耗、增益有关。
8、 根据权利要求1所述的一种电磁带隙结构喇叭天线，其特征在于所述步骤(4)中的 固化方法为置入烘箱内烘干，烘箱内的温度可以为70度到90度。
全文摘要
一种电磁带隙结构的喇叭天线，其特征在于首先确定所制作喇叭天线的工作频率、回波损耗、增益、波瓣图等参数，选择一个现有普通喇叭天线，在其馈源的E面方向对称焊接两块合适大小的金属法兰盘作为支撑结构；根据已知参数，利用FDTD软件来设计一个与法兰盘的大小相一致的电磁带隙结构的各个参数，并采用现有技术对电磁带隙结构进行制作；将电磁带隙结构用高性能导电胶粘贴在法兰盘表面并固化；一种电磁带隙结构喇叭天线设计完成；本发明通过在喇叭端口面处设计法兰盘和电磁带隙结构，减少了边缘绕射，提高了天线的方向性和最大增益；同时本发明所设计的喇叭天线重量轻、体积小、性能稳定、结构简单等优点，在国防和民用领域具有广泛的应用。
文档编号H01Q13/02GK101202379SQ20071017972
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者杜春雷, 罗先刚, 赵泽宇 申请人:中国科学院光电技术研究所