一种喇叭天线的制作方法

本实用新型属于无线信号传输设备技术领域，尤其涉及一种具有变频特性的喇叭天线。

背景技术：

喇叭天线是面天线，波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，是使用最广泛的一类微波天线。它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。其中，喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。如果喇叭的长度保持不变，口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大，但增益则不会随着口面尺寸变化。如果需要扩展喇叭的频带，则需要减小喇叭颈部与口面处的反射；反射会随着口面尺寸加大反而减小。喇叭天线的结构比较简单，方向图也比较简单而容易控制，一般作为中等方向性天线。频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。

传统的喇叭天线不具备变频的功能，而在另一类的变频喇叭天线中，主要是通过则刚性的金属天线金属物理折叠或展平实现变频，结构复杂，折叠处较易受到机械损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的一个目的是提出一种喇叭天线，以解决现有技术中的变频天线结构复杂的问题。

在一些说明性实施例中，所述喇叭天线，包括：喇叭状柔性基体；封装在所述喇叭状柔性基体内部的液态金属，其在所述喇叭状柔性基体内部呈一定的空间形状，作为喇叭天线的金属天线；通过在一个方向或多个方向上拉伸所述喇叭状柔性基体，调节所述喇叭天线的信号频段。

在一些可选地实施例中，所述喇叭状柔性基体由底面向其外围的多个方向延展的多个延伸面弯折组合而成；所述液态金属分布在所述底面和所述多个延伸面中的至少一个面中，处于所述喇叭状柔性基体内的液态金属呈连续一体结构。

在一些可选地实施例中，所述喇叭天线，还包括：维持所述喇叭天线在一个方向或多个方向上的拉伸状态的定型结构。

在一些可选地实施例中，所述定型结构，包括：至少一个用以在所述喇叭状柔性基体所形成的喇叭管口方向上提供拉伸力、且维持该拉伸状态的第一伸缩轴，所述第一伸缩轴设置在所述喇叭状柔性基体上。

在一些可选地实施例中，所述定型结构，包括：至少一个用以在所述喇叭状柔性基体所形成的喇叭管口方向的垂直方向提供拉伸力、且维持该拉伸状态的第二伸缩轴，所述第二伸缩轴设置在所述喇叭状柔性基体上。

在一些可选地实施例中，所述喇叭状柔性基体的底面为方型，方型底面的四边分别向外延展，形成该方向的所述延伸面；其中，每个所述延伸面向其延展方向的宽度逐渐变大，呈梯形结构；相对的两个所述延伸面的尺寸、形状一致。

在一些可选地实施例中，所述底面的四边分别设置有固定轴；相邻两个所述延伸面之间通过第一伸缩轴连接；所述延伸面形成喇叭口的边分别设置有第二伸缩轴。

在一些可选地实施例中，所述底面的四边分别设置有固定轴；所述延伸面之间的4个连接处中的相邻2个通过第一伸缩轴连接，另外2个通过固定轴连接；所述延伸面形成喇叭口的边分别设置有第二伸缩轴。

在一些可选地实施例中，所述喇叭天线，还包括：用于连接信号源与所述液态金属的连接器，所述连接器设置在所述底面上，与处于底面内部的液态金属连接。

在一些可选地实施例中，所述液态金属中混合有金属颗粒。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：

本实用新型利用柔性的基体和流体状态的金属制作喇叭天线，喇叭天线可通过拉伸等方式调节各面的尺寸与形状，从而实现喇叭天线的信号频段的调节，相比现有技术中的机械折叠，本实用新型的结构简单，且不易发生机械损坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例中喇叭天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中喇叭天线的柔性基体的结构示例；

图3是本实用新型实施例中喇叭天线的定型结构的结构示例；

图4是本实用新型实施例中喇叭天线的定型结构的结构示例；

图5是本实用新型实施例中喇叭天线的定型结构的结构示例。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。

如图1-2，本实用新型公开了一种通过拉伸实现变频的喇叭天线，包括：喇叭状柔性基体100；封装在所述喇叭状柔性基体100内部的液态金属200，其在所述喇叭状柔性基体100内部呈一定的空间形状，作为喇叭天线的金属天线；通过在一个方向或多个方向上拉伸所述喇叭状柔性基体100，调节所述喇叭天线的信号频段。

本实用新型利用柔性的基体和流体状态的金属制作喇叭天线，喇叭天线可通过拉伸等方式调节各面的尺寸与形状，从而实现喇叭天线的信号频段的调节，相比现有技术中的机械折叠，本实用新型的结构简单，且不易发生机械损坏。

在一些实施例中，喇叭天线为一体化结构，例如可通过弹性胶体灌注模具直接成型喇叭状的柔性基体100，又或是利用光解、化学分解的方式溶解弹性体的特定位置形成喇叭状的柔性基体100。

液态金属200可分布在喇叭状柔性基体100的底面内和喇叭管壁内，液态金属200在喇叭状柔性基体100的内部可呈相对独立的多个金属天线，也可以形成由不同面内的液态金属构成的连续的1条金属天线。优选地，喇叭状柔性基体100的底面内和喇叭管壁内均封装有特定形状的液态金属，并且处于管壁内的液态金属与处于底面内的液态金属连通。

在一些实施例中，所述喇叭天线，还包括：用于连接信号源与所述液态金属的连接器300，所述连接器300设置在所述底面上，与处于底面内部的液态金属200电气连接。其中，连接器300可在超带宽天线进行工作之前，通过穿透底面基体100与该部位的液态金属连接，也可以在喇叭天线制备完成时，与喇叭天线安装成一体结构。

再次参见图2，在一些实施例中，所述喇叭状柔性基体100可由特定形状的平面图形弯折围成的喇叭状结构，包括：喇叭状柔性基体100的底面101，以及由底面101向其外围的多个方向延展的多个延伸面102，多个延伸面102向同一方向弯折，边缘处连接构成喇叭状柔性基体100。该实施例中喇叭结构通过平面结构围成，相对于初始喇叭状结构而言，平面结构更便于封装液态金属。可通过首先制作上述形状的平面柔性基体的底层，在底层的上边面设置特定图案的凹槽，再将液态金属填充到凹槽中，最后通过滴胶的方式制作平面柔性基体的顶层，使其内部对液态金属形成密封。

该实施例中，液态金属可根据设计要求分布底面101和任意的延伸面102内，由于底面101与任意延伸面102在局部为一体结构，可实现处于各面中的液态金属200相互之间的连续，形成一体化的金属天线。

喇叭柔性基体100的材质可选用硅胶、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚乳酸等，硅胶、聚二甲基硅氧烷具有良好的弹性形变恢复能力，可在拉伸释放后，自然恢复其原本大小。优选地，在一些实施例中，喇叭柔性基体100的材质可选用聚氨酯、聚乳酸等热固化材料，在拉伸、弯折等变形后，通过给与固化条件，使其维持变形状态，保证天线变形后的稳定性。并且这种材料，在一定条件下还可恢复为原本形态，即可实现可逆的天线变形。

液态金属200又称为低熔点金属，其包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质或合金，合金成分包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种，其形式可以是金属单质、合金，也可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。具体地，流体分散剂优选为乙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

优选地，液态金属200包括汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。这类低熔点金属具有优秀的导电性和液相流动性，因此在新型电子结构制造领域有着独特的应用价值。

优选地，液态金属200可采用在常温下即呈液态的低熔点金属，例如镓铟合金，其具体镓铟配比为75.5％的镓和24.5％的铟，该合金熔点为15.5度，其在常温下基本呈液体形态。

在一些实施例中，液态金属200中可混合有粉末状的金属颗粒，可根据添加的金属颗粒的性质提升液态金属200的整体性质，例如在液态金属200中混合镍粉，则可提高金属天线整体的抗氧化能力，添加导磁性质的金属颗粒，则可提升金属天线的天线性能。

现在参照图3-5，在一些实施例中，所述喇叭天线，还包括：维持所述喇叭天线在一个方向或多个方向上的拉伸状态的定型结构400。其中，定型结构400可以是维持所述喇叭天线在一个方向或多个方向上的拉伸状态的任意定型结构，也可以是即提供喇叭天线的拉伸力，又向喇叭天线提供保持这种状态的维持力。

在一些实施例中，所述定型结构400，包括：至少一个用以在所述喇叭状柔性基体100所形成的喇叭管方向上提供拉伸力、且维持该拉伸状态的第一伸缩轴410，所述第一伸缩轴410设置在所述喇叭状柔性基体100上。

在一些实施例中，所述定型结构400，包括：至少一个用以在所述喇叭状柔性基体100所形成的喇叭管方向的垂直方向提供拉伸力、且维持该拉伸状态的第二伸缩轴420，所述第二伸缩轴420设置在所述喇叭状柔性基体100上。

在一些实施例中，所述定型结构400中可同时包括如上述的第一伸缩轴410和第二伸缩轴420。可使喇叭天线在两个方向上实现拉伸及维持，即可满足喇叭天线的变频，又可满足喇叭天线的辐射方向的调节。

基于上述说明，在此提出本实用新型中的一种喇叭天线的优选实施例，包括：具有底面101及延伸面102的特定形状的平面柔性基体100，底面101为方形结构，该底面101具有其四面方向的4个延伸面102，每个延伸面102向其延展方向(远离底面101的方向)的宽度逐渐变大，形成梯形结构；其中，相对的两个延伸面102的尺寸、形状一致，其存在一个对称轴使相对的两个延伸面102对称。液态金属200根据设计需要分布在每一个延伸面102内，并均汇聚到底面101，实现连续连通。在底面101的4个边上分别设置刚性的固定轴，使底面101的形状固定，并作为相应延伸面102与底面101之间的弯折处，将4个延伸面102向同一方向弯折，每个延伸面102与底面101之间形成的夹角在90°–145°之间，相邻的延伸面102之间则通过第一伸缩轴410连接，每个延伸面102远离底面的边缘处(形成喇叭口的边)则分别设置第二伸缩轴420。连接器设置在底面上，与该位置处的液态金属连接。

该实施例中，喇叭天线的底部固定，其余部分均可实现拉伸变形，实现喇叭天线的变频和方向调节。

上述实施例中，4个延伸面102之间的4个连接处中，相邻两个连接处通过设置第一伸缩轴410连接，其余两个则通过固定轴430连接。

该实施例中，即可满足喇叭天线的变频和方向调节，又尽可能的保证喇叭天线的结构的相对稳定。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。