陶瓷天线罩的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种陶瓷天线罩，包括至少1个功能层，该功能层包括陶瓷基材和导电层，导电层包括多个不连通的十字型导电几何结构；其中所述陶瓷基材和导电层使得所述陶瓷天线罩具有这样的电磁特性：电磁波在通过该天线罩时，在工作频率范围内，电磁波穿透率大于90%。应用本实用新型的技术方案的天线罩，采用陶瓷基材料，可用于高温环境，并且在功能层中采用导电几何结构提高了透波率，从而在较宽的工作频率范围内具有高的透波率。
【专利说明】陶瓷天线罩
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子设备领域，具体而言，涉及一种陶瓷天线罩。
【背景技术】
[0002]天线通常置于露天工作，若是直接受到外部环境(日光、风雨雪等)的影响，会使得天线寿命缩短、电气性能降低，稳定性变差。因此，天线罩作为承载保护天线正常工作使命的部件被广泛使用。天线罩首先要具备的电磁性能就是高性能透波，因为天线接收和发射信号都要穿过天线罩这个外壳进行传输。为了保证高性能透波，常规天线罩在制作上往往采用的是介电常数低、损耗小的复合树脂材料。
[0003]但是对于某些特定环境的要求，如需要在高温环境下运行，采用树脂基材料将很难达到要求。因此有必要采用陶瓷基的天线罩。但是，现有技术中的陶瓷天线罩透波效果差，适应频带很窄，扫描角稳定性差。陶瓷基的天线罩要真正走上广泛应用的道路，突破窄带的限制非常重要。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在提供一种陶瓷天线罩，主要解决现有技术中陶瓷基天线罩透波效果差，适应频带窄，扫描角稳定性差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种陶瓷天线罩，包括至少I个功能层，
[0006]该功能层包括陶瓷基材和导电层，导电层包括多个不连通的十字型导电几何结构；
[0007]其中所述陶瓷基材和导电层使得所述陶瓷天线罩具有这样的电磁特性:电磁波在通过该天线罩时，在工作频率范围内，电磁波穿透率大于90%
[0008]应用本实用新型实施例提供的天线罩，采用陶瓷基材料，可用于高温环境，并且在功能层中采用导电几何结构提高了透波率，从而在较宽的频率范围内具有好的透波效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0010]图1示出了本实用新型第一实施例的陶瓷天线罩的纵截面图；
[0011]图2示出了本实用新型第一实施例的陶瓷天线罩的结构单元的平面图；
[0012]图3示出了本实用新型第一实施例的陶瓷天线罩的仿真测试结果图；
[0013]图4示出了本实用新型第二实施例的陶瓷天线罩的纵截面图；
[0014]图5示出了本实用新型第二实施例的陶瓷天线罩的结构单元的平面图；
[0015]图6示出了本实用新型第二实施例的陶瓷天线罩的仿真测试结果图；
[0016]图7示出了本实用新型第三实施例的陶瓷天线罩的纵截面图；
[0017]图8示出了本实用新型第三实施例的陶瓷天线罩的结构单元的平面图；以及
[0018]图9示出了本实用新型第三实施例的陶瓷天线罩的仿真测试结果图。
【具体实施方式】
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0020]为了使本领域技术人员更容易理解本实用新型，下面首先对本实用新型的技术方案进行简要介绍。
[0021]本实用新型利用超材料技术设计一种新型陶瓷天线罩。超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料，通过对导电几何结构的有序排列，改变了空间中每点的相对介电常数和磁导率。超材料是一种以人造导电几何结构为基本单元并以特定方式进行空间排布的具有特殊电磁响应的新型材料，其对电磁响应的特征往往不取决于其构成材料的本征性质，而是由其人造导电几何结构的特征所决定，并且超材料可以在一定范围内实现普通材料无法具备的介电常数、磁导率以及吸波极化性能，从而可以有效控制电磁波的传播特性。
[0022]本实用新型基于超材料技术设计一种陶瓷天线罩，由大量具有导电几何结构的功能层层叠而成。每个结构单元包括陶瓷基材和复合在陶瓷基材上的导电层，导电层包括多个不连通的十字型导电几何结构，该十字导电几何结构是由互相垂直的两条直线或者曲线构成。；其中陶瓷基材和导电层使得所述陶瓷天线罩具有这样的电磁特性:电磁波在通过该天线罩时，在工作频率范围内，电磁波穿透率大于90%。也就是说，在陶瓷中复合金属层，提供电磁波的透波通道。
[0023]通过本实施例中的上述材料，将导电几何结构排布在陶瓷基材中，因此提升了电磁波的透波效果。基于上述方式得到的材料，可以根据使用的需要设计满足更多应用场景的材料，并可以减轻材料的重量。
[0024]优选地，复合的陶瓷层和导电层可以是陶瓷层夹一层导电层，也可以多层导电层和多层陶瓷层复合在一起。
[0025]优选地，导电层为金属层，例如可以是铜或者银等高电导率金属。
[0026]导电几何结构在陶瓷基材上排布的方式有多种，可以是周期性排布的，也可以是非周期性排布的。
[0027]不同的导电几何结构会带来不同的透波效果，从而针对不同频率的电磁波，大大扩充了本实用新型的应用前景。以下举出三个实施例作为示例。
[0028]本实用新型第一实施例的天线罩的纵截面结构参见图1所示。功能层为夹层结构，陶瓷基材(石英增强二氧化硅或氮化硅等陶瓷材料)位于导电层的两侧，图1示出了左右两侧陶瓷基材是非对称结构的情况。图1中右侧的陶瓷层20厚11.4mm ;从外侧到中心依次为厚度约0.2mm的联结剂11，和厚度约0.15mm的流延片12，中心位置是导电层13，该导电层13的厚度为0.018mm。
[0029]优选地，功能层还可以包括保护层，图1中示出了功能层最左侧的一层是保护层30的情况，涂敷石英纤维，其目的用于保护陶瓷天线罩，厚度大约0.5mm，石英纤维层也可以是玻璃纤维，石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维等可以耐高温的纤维材料。
[0030]在具体的实施过程中，导电层只有一侧具有位于导电层与所述陶瓷基材之间的流延片；或者导电层与陶瓷基材之间通过加热的方式粘结，不用粘结剂。
[0031]若将功能层划分为多个结构单元，每个结构单元的平面结构如图2所示，该结构单元呈正方形，边长10.58mm,包括陶瓷基材40和导电层，导电层包括一个十字型导电几何结构，十字型导电几何结构的材质可以是铜或者银等高电导率金属，十字型长度大概与结构单元的长度相同，十字型的线宽为0.24mm。
[0032]本实用新型第一实施例的CST软件模拟仿真结果如图3所示，横坐标为电磁波频率(单位GHz，吉赫兹)，纵坐标为透波率指标(单位dB，信号衰减的值/分贝)，从图中可以看出在2-9GHz范围内陶瓷天线罩的透波率在90% (-1dB)以上。
[0033]本实用新型第二实施例的天线罩的纵截面结构参见图4所示。导电几何结构的厚度为0.018_，采用的基材为陶瓷(石英增强二氧化硅或氮化硅等陶瓷材料)。功能层为夹层结构，陶瓷基材位于导电层的两侧，导电层两侧的陶瓷是非对称结构，图中左边的第二陶瓷层厚2mm，右边的第一陶瓷层20厚8mm ;从外侧到中心均依次为联结剂11和流延片12，中心位置是导电层13，例如是铜或者银等高电导率金属。其中联结剂11的厚度约0.2mm，流延片12的厚度约0.15mm。
[0034]若将功能层划分为多个结构单元，每个结构单元的平面结构如图5所示，该结构单元呈正方形，边长6mm，包括陶瓷基材40和导电层，、导电层包括一个十字型的导电几何结构，以及与十字型导电几何结构电隔绝的至少I个导电片，导电片位于十字型导电几何结构形成的4个象限内。导电片的形状可以为三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、以及椭圆形中至少一种，图5中示出了导电片是4个四边形导电片的情况。十字型导电几何结构位于中心，4个四边形导电片分别位于结构单元的4个角。金属材质可以是铜或者银，两个导电片间距为3.6_，导电片边长约为1.2_，十字长度大概与结构单元的长度相同。
[0035]本实用新型第二实施例的CST软件模拟仿真结果如图6所示，横坐标为电磁波频率(单位GHz)，纵坐标为透波率指标(单位dB)，从图中可以看出在10-17GHZ范围内陶瓷天线罩的透波率在90% (-1dB)以上。
[0036]本实用新型第三实施例的天线罩的纵截面结构参见图7所示。导电几何结构的厚度为0.018_，采用的基材为陶瓷(石英增强二氧化硅或氮化硅等陶瓷材料)。整体结构如图7所示，功能层为夹层结构，陶瓷基材位于导电层的两侧，导电层两侧是对称结构，从两侧到中心依次为陶瓷材料20、联结剂11、流延片12，中心位置是导电层13，两侧的陶瓷层厚度均为 4.5mmο
[0037]若将功能层划分为多个结构单元，每个结构单元的平面结构如图8所示，该结构单元呈正方形，边长6mm，包括陶瓷基材和导电层，导电层包括相邻4个十字型导电几何结，以及至少I个导电片，至少I个导电片位于相邻4个十字型导电几何结构形成的开口环内。导电层的材质可以是铜或者银。十字型导电几何结构的线宽为0.2_，长度为4.2_，两个相邻十字型导电几何结构之间距离为4.2_，导电片边长为2.6_。
[0038]本实用新型第三实施例的CST软件模拟仿真结果如图9所示，横坐标为电磁波频率(单位GHz)，纵坐标为透波率指标(单位dB)。从图中可以看出在7-13GHZ范围内陶瓷天线罩的透波率在90% (-1dB)以上。
[0039]以上示出了部分实施例，根据实施时的具体情况，导电几何结构的厚度可以为I至50微米。优选地，导电几何结构的厚度为10至30微米。更加优选地，导电几何结构的厚度可以为16至20微米。导电几何结构的厚度为16至20微米。所述导电几何结构的宽度为2至6毫米。不同所述功能层之间的导电几何结构线宽不同，如导电几何结构的线宽为20至1000微米。优选地，导电几何结构的线宽为50至500微米。更加优选地，导电几何结构的线宽为100至200微米。不同导电几何结构层的导电几何结构的线宽不同，不同导电几何结构层的导电几何结构的线宽的比值范围可以介于O到0.2之间，优选地，不同导电几何结构层的导电几何结构的线宽的比值范围介于0.05到0.1之间。
[0040]从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果:
[0041 ] 1、本实用新型的超材料陶瓷天线罩采用陶瓷基材料，可用于高温环境。
[0042]2、本实用新型由于在结构单元中采用导电几何结构，从而在非常宽的频率范围内，有非常好的透波效果，在设计目标的频率范围内陶瓷天线罩的透波率在90% (-1dB)以上。
[0043]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种陶瓷天线罩，其特征在于，包括至少I个功能层，该功能层包括陶瓷基材和导电层，导电层包括多个不连通的十字型导电几何结构； 其中所述陶瓷基材和导电层使得所述陶瓷天线罩具有这样的电磁特性:电磁波在通过该天线罩时，在工作频率范围内，电磁波穿透率大于90%。
2.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述十字型导电几何结构是周期性排布的。
3.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述十字型导电几何结构是非周期性排布的。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电层还包括与所述十字型导电几何结构电隔 绝的导电片。
5.根据权利要求4所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电片的形状为三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、以及椭圆形中至少一种。
6.根据权利要求4所述的陶瓷天线罩，其特征在于，至少I个所述导电片位于相邻4个十字型导电几何结构形成的开口环内。
7.根据权利要求4所述的陶瓷天线罩，其特征在于，至少I个所述导电片位于十字型导电几何结构形成的4个象限内。
8.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述十字型导电几何结构是由互相垂直的两条直线或者曲线构成。
9.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述功能层为夹层结构，陶瓷基材位于导电层的两侧。
10.根据权利要求1或者9所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电层的至少一侧还包括位于导电层与所述陶瓷基材之间的流延片。
11.根据权利要求10所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电层的至少一侧还包括位于陶瓷基材与流延片之间还包括联结剂。
12.根据权利要求1或者9所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述功能层还包括位于陶瓷基材外侧的保护层。
13.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构层的厚度为I至50微米。
14.根据权利要求13所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构层的厚度为10至30微米。
15.根据权利要求14所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构层的厚度为16至20微米。
16.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构的宽度为2至6毫米。
17.根据权利要求16所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构的线宽为20至1000微米。
18.根据权利要求17所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构的线宽为50至500微米。
19.根据权利要求18所述的陶瓷天线罩，其特征在于，所述导电几何结构的线宽为100至200微米。
20.根据权利要求1所述的陶瓷天线罩，其特征在于，不同所述导电几何结构层的导电几何结构的线宽不同。
21.根据权利要20所述的陶瓷天线罩，其特征在于，不同导电几何结构层的导电几何结构的线宽的比值范围介于O到0.2之间。
22.根据权利要求21所述的陶瓷天线罩，其中于，不同导电几何结构层的导电几何结构的线宽的 比值范围介于0.05到0.1之间。
【文档编号】H01Q1/42GK203859221SQ201420123291
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司