一种喇叭天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种喇叭天线，包括阶梯喇叭及设置在阶梯喇叭内壁上的至少一个带状超材料，所述带状超材料包括至少一个超材料片层，所述超材料片层包括基板及附着在基板一侧表面上的多个人造微结构。根据本发明的喇叭天线，在阶梯喇叭内壁上设置带状超材料，从而改善喇叭天线波前电场的幅值分布，得到更加均匀的电场分布，从而获得更高的增益。
【专利说明】一种喇叭天线
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种喇叭天线。
【背景技术】
[0002]喇叭天线，即波导终端张开成喇叭状的天线，由于喇叭天线结构简单和方向图易于控制，通常用作中等方向性天线，如标准喇叭，最常见的是用作反射面的馈源；喇叭天线具有结构简单、成本低、增益高等优点，在工程上有广泛应用，但是在某些特殊领域，由于工作环境、搭载设备等条件限制，往往要求进一步改善增益性能，传统的做法是加上校正相位的反射面或透镜，但是这些结构都是曲面结构，在加工、安装上有很多不便。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是，针对现有的喇叭天线加工难度大、成本高的缺陷，提供一种结构简单的喇机天线。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种喇叭天线，包括阶梯喇叭及设置在阶梯喇叭内壁上的至少一个带状超材料，所述带状超材料包括至少一个超材料片层，所述超材料片层包括基板及附着在基板一侧表面上的多个人造微结构。
[0005]进一步地，所述阶梯喇叭的每一阶在轴向上具有相同的长度。
[0006]进一步地，所述带状超材料的厚度小于等于阶梯喇叭的每一阶的轴向长度。
[0007]进一步地，所述阶梯喇叭内壁上的相对两侧各设置有一个带状超材料。
[0008]进一步地，所述阶梯喇叭内壁上的相对两侧成对设置有多个带状超材料。
[0009]进一步地,所述带状超材料由一个超材料片层构成。
[0010]进一步地，所述超材料片层呈长方形，每一超材料片层在宽度上只具有一个人造微结构，同一超材料片层上的多个人造微结构形状尺寸相同。
[0011]进一步地，所述人造微结构为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金属线组成，所述金属线为铜线、银线或者铝线，所述基板上的多个人造微结构通过蚀刻、电镀、钻亥IJ、光刻、电子刻或离子刻的方法得到。
[0012]进一步地，所述基板上的多个人造微结构呈平面雪花状，其具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。
[0013]进一步地，所述呈平面雪花状的金属微结构还包括多个与第一金属线垂直相交的第一渐变分支及多个与第二金属线垂直相交的第二渐变分支，所述多个第一渐变分支及多个第二渐变分支分别被第一金属线及第二金属线平分，所述多个第一渐变分支以第二金属线为对称轴对称排布，靠近第一金属分支的第一渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第一渐变分支的长度依次减小，所述多个第二渐变分支以第一金属线为对称轴对称排布,靠近第二金属分支的第二渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第二渐变分支的长度依次减小。
[0014]根据本发明的喇叭天线，在阶梯喇叭内壁上设置带状超材料，从而改善喇叭天线波前电场的幅值分布，得到更加均匀的电场分布，从而获得更高的增益。另外不需要例如透镜等曲面元件来调整相位，结构简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0016]图1是本发明第一实施例的喇叭天线的结构示意图；
[0017]图2是图1所示的喇叭天线其带状超材料的结构示意图；
[0018]图3是本发明的平面雪花状的金属微结构的结构示意图；
[0019]图4是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。
【具体实施方式】
[0020]如图1至图4所示，根据本发明的喇叭天线包括阶梯喇叭I及设置在阶梯喇叭I内壁上的至少一个带状超材料2，所述带状超材料2包括至少一个超材料片层20，所述超材料片层20包括基板21及附着在基板21 —侧表面上的多个人造微结构22。所述带状超材料2可以通过胶水粘接在喇叭内壁。
[0021]本发明中，所述阶梯喇叭I的每一阶JT在轴向上具有相同的长度。
[0022]本发明中，所述带状超材料2的厚度小于等于阶梯喇叭I的每一阶的轴向长度。
[0023]本发明中，所述阶梯喇叭I内壁上的相对两侧各设置有一个带状超材料2，或者所述阶梯喇叭I内壁上的相对两侧成对设置有多个带状超材料2。
[0024]本发明中，所述带状超材料由一个超材料片层20构成或者由多个超材料片层20叠加形成。
[0025]本发明中，所述超材料片层20呈长方形，每一超材料片层20在宽度上只具有一个人造微结构22，同一超材料片层20上的多个人造微结构22形状尺寸相同。
[0026]本发明中，所述基板I由F4B复合材料、FR-4复合材料、聚四氟乙烯或聚苯乙烯制成。例如，聚四氟乙烯的电绝缘性非常好，因此不会对电磁波的电场产生干扰，并且具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，使用寿命长。
[0027]本发明中，所述基板的厚度为0.所述人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。例如，基板的厚度为1mm，人造微结构的厚度为0.018mm。
[0028]本发明中，优选地，所述人造微结构22为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金属线组成，所述金属线为铜线、银线或者铝线，所述基板I上的多个人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法得到。
[0029]本发明的带状超材料，例如可以通过如下方法制得:
[0030]( I)在基板的外侧表面覆铜膜；
[0031](2)通过蚀刻等工艺去掉不需要的部分铜膜，即得到了多个人造微结构在基板外侧表面的平面排布，也即形成了一个超材料片层；
[0032](3)根据需要，由一个超材料片层形成带状超材料，或者将多个超材料片层用热熔胶粘接得到多层的带状超材料。热熔胶的材料最好与超材料片层的材料保持一致。
[0033]本发明中，优选地，所述基板I上的多个人造微结构为图3所示的呈平面雪花状的金属微结构。
[0034]如图3所示，所述呈平面雪花状的金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线Jl及第二金属线J2，所述第一金属线Jl与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线Jl两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线Jl两端连接在两个第一金属分支Fl的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支Fl与第二金属分支F2的长度相等。
[0035]图4是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。其还包括多个与第一金属线Jl垂直相交的第一渐变分支JZl及多个与第二金属线J2垂直相交的第二渐变分支JZ2，所述多个第一渐变分支JZl及多个第二渐变分支JZ2分别被第一金属线Jl及第二金属线J2平分，所述多个第一渐变分支JZl以第二金属线J2为对称轴对称排布，靠近第一金属分支Fl的第一渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第一渐变分支JZl的长度依次减小，所述多个第二渐变分支JZ2以第一金属线Jl为对称轴对称排布，靠近第二金属分支F2的第二渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第二渐变分支JZ2的长度依次减小。
[0036]如图1至图2所示，为本发明第一实施例的喇叭天线。本实施例中，所述阶梯喇叭I的每一阶JT在轴向上具有相同的长度。
[0037]本实施例中，所述带状超材料2的厚度小于阶梯喇叭I的每一阶的轴向长度。
[0038]本实施例中，所述带状超材料2由一个超材料片层20构成。
[0039]本实施例中，所述阶梯喇叭I内壁上的相对两侧成对设置有6个带状超材料，所有6个带状超材料具有同样的结构，由于所述带状超材料2的厚度小于阶梯喇叭I的每一阶的轴向长度，因此在轴向上相邻两个带状超材料2是间隔设置的。优选地，轴向上任意相邻的两个带状超材料2的间隔相同。
[0040]本实施例中，所述超材料片层20呈长方形，每一超材料片层20在宽度上只具有一个人造微结构22，同一超材料片层20上的多个人造微结构22形状尺寸相同。
[0041]本实施例的人造微结构如图4所示。
[0042]通过对阶梯喇叭进行测试，发现在其它条件相同的情况下，加了超材料的喇叭天线远场增益能够增加0.2-ldb。
[0043]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种喇叭天线，其特征在于，包括阶梯喇叭及设置在阶梯喇叭内壁上的至少一个带状超材料，所述带状超材料包括至少一个超材料片层，所述超材料片层包括基板及附着在基板一侧表面上的多个人造微结构。
2.根据权利要求1所述的喇叭天线，其特征在于，所述阶梯喇叭的每一阶在轴向上具有相同的长度。
3.根据权利要求2所述的喇叭天线，其特征在于，所述带状超材料的厚度小于等于阶梯喇叭的每一阶的轴向长度。
4.根据权利要求3所述的喇叭天线，其特征在于，所述阶梯喇叭内壁上的相对两侧各设置有一个带状超材料。
5.根据权利要求3所述的喇叭天线，其特征在于，所述阶梯喇叭内壁上的相对两侧成对设置有多个带状超材料。
6.根据权利要求4或5所述的喇叭天线，其特征在于，所述带状超材料由一个超材料片层构成。
7.根据权利要求4或5所述的喇叭天线，其特征在于，所述超材料片层呈长方形，每一超材料片层在宽度上只具有一个人造微结构，同一超材料片层上的多个人造微结构形状尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的喇叭天线，其特征在于，所述人造微结构为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金属线组成，所述金属线为铜线、银线或者铝线，所述基板上的多个人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法得到。
9.根据权利要求8所述的喇叭天线，其特征在于，所述基板上的多个人造微结构呈平面雪花状，其具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。
10.根据权利要求9所述的喇叭天线，其特征在于，所述呈平面雪花状的金属微结构还包括多个与第一金属线垂直相交的第一渐变分支及多个与第二金属线垂直相交的第二渐变分支，所述多个第一渐变分支及多个第二渐变分支分别被第一金属线及第二金属线平分，所述多个第一渐变分支以第二金属线为对称轴对称排布，靠近第一金属分支的第一渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第一渐变分支的长度依次减小，所述多个第二渐变分支以第一金属线为对称轴对称排布，靠近第二金属分支的第二渐变分支长度最大，向人造微结构中心方向多个第二渐变分支的长度依次减小。
【文档编号】H01Q19/00GK103682648SQ201210316846
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 刘豫青, 郭洁 申请人:深圳光启创新技术有限公司