天线及其天线罩以及该天线罩的模具和成型工艺的制作方法与工艺

本发明涉及一种通信天线，进一步涉及其所采用的天线罩，以及该用于成型该天线罩的模具和成型工艺。

背景技术：
众所周知，移动通信天线是电磁波信号的接收和发射设备，所有移动通信天线通常都需要配备天线罩，而天线罩因材料特性的不同，对天线的辐射指标和电路指标影响也会不同。天线罩对天线电性能影响主要体现为两个参数：天线罩的介电常数和损耗角正切。有效减小这两个参数特别是介电常数的值将有利于减小天线罩对天线电性能的不良影响。然而，现有技术中用于移动通信天线罩材料的介电常数普遍在3法拉/米(F/m)以上，虽然，军用的雷达天线罩采用三明治结构的蜂窝材料或发泡材料，可以使介电常数降到较低的水平，但是，这些材料普遍因成型工艺复杂且成本高昂而不适合于大批量生产的民用产品。申请人京信通信系统(中国)有限公司，公告日为2012年3月7日，公告号为CN202156083U的实用新型专利中，针对上述更早的现有技术进行了缺陷分析的基础上，进一步披露了一种用于制造天线罩的片材，其具体公开一种用于制造天线罩的玻纤(玻璃纤维)中空织物片材，由玻璃纤维、空气、树脂构成，该材料具有超低的介电常数等电性指标，由此成型的天线罩可大幅改善移动通信基站天线的电路和辐射特性。不可忽视的现象是，本领域内技术人员对于天线罩的认知，为了便于加工和组装，主要停留在分体组装结构上，也即，天线罩一般被分为两个部分进行相组装。业内也曾提出共型结构的天线罩解决方案，但采用缠绕工艺实现为主，不适于前述片材的应用。对于前述CN202156083U号专利所披露的片材而言，出于成本、简便性等综合因素考虑，本领域技术人员受此认知的局限，仍惯于采用手糊成型工艺，而手糊成型工艺对于具有复杂截面的天线罩有其先天不足性，重点表现在无法标准化实现温度控制、纤维含量控制、制品厚度控制等，而这些因素均会影响产品一致性。由此可见，CN202156083U号专利所披露的片材对于本领域技术人员而言，限于其借助手糊成型工艺和天线罩分体简化制造的惯性思维而言，不能满足大批量生产的需要。现有技术中，也存在拉挤成型的天线罩，众所周知，拉挤成型主要仅适用于实体壁结构的材料成型，不适用于前述的玻纤中空织物片材。理论上本领域技术人员可以寻求模压成型方案对采用玻纤中空织物片材的天线罩进行加工，但是，常用的模压成型方式主要用于开放式结构的产品成型。综合上述的分析可知，利用玻璃纤维中空织物片材制成的天线罩，需要突破本领域的惯性认知，对现有技术进行重新有机整合。

技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种天线罩模具，以便于形成封闭式异型材结构的天线罩。本发明要第二目的在于提供一种天线罩成型工艺，以利用相同或不同材质制备具有封闭式异型材结构的天线罩。本发明的第三目的在于提供一种具有封闭式异型材结构的天线罩。本发明的第四目的在于提供一种天线，以应用第三目的所提供的天线罩。为达到上述的第一目的，本发明所提供的天线罩模具所采用的技术方案为：该模具包括均呈纵长状的上模、下模以及模芯，所述模芯为横截面均匀的一体成型件，所述下模和上模设有相对向的纵长型凹槽，下模和上模相对向并罩设所述模芯以与模芯合模形成筒状的模腔，所述模腔以一虚设纵剖面为界包括有用于形成具有中空材质结构的上罩的型腔和用于形成与所述上罩一体成型却具有密实材质结构的下罩的型腔，所述模芯在其纵长方向两端设有固定轴，所述下模和上模在其纵长方向两端设有用于支撑所述固定轴以形成所述模腔的固定槽。为达到本发明的第二目的，本发明第二目的所称的天线罩成型工艺，包括如下步骤：(1)预备适于至少填充如权利要求1所述的上罩型腔的用于形成具有中空材质结构的上罩的片材，和适于至少填充如权利要求1所述的下罩型腔的用于形成具有密实材质结构的下罩的片材，将片材与树脂预浸成型为预浸料片材；(2)预备所述的模具并将之加温预热，检测所述模具温度直至其达到预设值时，对应上罩型腔与下罩型腔，将相应的预浸料片材附着在模芯的相应位置上；(3)将附着有所述预浸料片材的模芯与下模和上模合模，以使上模与下模闭合以实施模压，并对模具进行保温，通过模压和保温使所述上罩具有中空材质结构，使所述下罩具有密实材质结构；(4)经过预设时间长度的保温后，脱模卸下已成型的天线罩。其中，步骤(1)和步骤(2)同步进行或顺序互换。较佳的，所述步骤(1)中，采用单片的具有中空材质结构的片材的不同部分用做所述上罩和下罩的片材。所述单片的具有中空材质结构的片材采用玻璃纤维中空织物为胚料裁剪而得。所述步骤(1)中，所述下罩还采用一块或多块具有中空材质的辅助片材与所述单片的具有中空材质结构的片材层叠，并在步骤(3)中通过模压成型为具有密实材质结构的下罩。所述辅助片材采用玻璃纤维中空织物或为普通玻璃纤维布为胚料裁剪而得。所述步骤(4)中，其脱模过程具体为：分离上模和下模，取出模芯及其上形成的天线罩，将模芯纵长方向的一端固定，采用工装夹具沿所述模芯纵长方向的另一端顶出该天线罩。为达成本发明的第三目的，采用如下技术方案：所述的天线罩，呈一体成型的筒状结构，其包括具有中空材质结构的上罩和具有密实材质结构的下罩，所述上罩和下罩一体模压成型。灵活的，一种方式中，所述上罩包括一层经树脂预浸的玻璃纤维中空织物，所述下罩包括多层经树脂预浸后被模压成型的玻璃纤维中空织物。另一种方式中，所述上罩包括一层经树脂预浸的玻璃纤维中空织物，所述下罩包括一层经树脂预浸后被模压成型的玻璃纤维中空织物和至少一层经树脂预浸后被模压成型的普通玻璃纤维布。较佳的，所述上罩和下罩的由玻璃纤维中空织物制得的层为结构上一体化的片材。所述天线罩可由如前所述的成型工艺制备而得。为达成本发明的第四目的，本发明所提供的一种天线，具有金属反射板和安装在金属反射板上的辐射单元，该天线还具有如第三目的所述的天线罩，所述天线的金属反射板置于所述天线罩所形成的筒状内部空间中。与现有技术相比较，本发明具有如下优点：首先，本发明改变了天线罩传统业内手糊成型的生产方式，能以更高效、更机械化且更自动化的方式生产一体化成型的封闭式异型材结构的天线罩，以本发明的方式批量生产的天线罩能获得稳定的质量和保持性能参数的一致性。其次，本发明的模具结构简单，便于实现，成本低廉，又因生产工艺具体步骤也较为简易，因而，容易实施。再者，本发明制备的天线罩，具有封闭式异型材结构，自然形成适于信号穿透的中空材质结构即上罩和用于固定安装的密实材质结构即下罩，如前所述，其产品一致性佳，质量稳定，因此，其在电磁透波性和力学性能方面获得了合理平衡，可以在天线中广泛使用。附图说明图1是本发明的天线罩的横剖面示意图；图2是本发明的天线罩模具的结构分解图；图3是本发明的天线罩模具的横剖面示意图；图4是本发明的天线罩成型工艺的放料过程示意图；图5是本发明的天线罩成型工艺的合模保温过程示意图；图6是本发明的天线罩成型工艺的脱模过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。请参阅图1所示的本发明的一种天线罩1的横截面示意图，由该图可以清楚揭示，本发明的天线罩1作为制成品，为一体成型件，整体呈纵长状，采用后续的成型工艺压制而成。该天线罩1以一虚设纵剖面(参阅图1截面界线OO’，为该界线所在的虚设剖面)为界，分为上罩11和下罩12，所述上罩11具有中空材质结构，采用单层玻璃纤维中空织物胚料为主体，与树脂预浸，必要时添加其它公知的常用添加剂，由此制得预浸料片材4(参阅图4)，由此片材进一步模压制得。由于玻璃纤维中空织物具有上下两个表层，在表层之间设有纵向连接的连接纤维线，因此能形成网状中空结构，实现中空效果。所述的下罩12则具有密实材质结构，下罩12的结构，既可以由多层所述的玻璃纤维中空织物经模压达成密实效果，也可以是在一层玻璃纤维中空织物的基础上，层叠一层或多层普通玻璃纤维布(毡)，然后经本发明的成型工艺模压成型，以获得玻璃钢的效果。所述的上罩11由于具有中空结构，故其电磁透波性能较佳，介电常数能达到2F/m以下，所述的下罩12由于具有玻璃钢的机械性能，故可用做天线的安装背板，整副天线罩1的密度为传统采用普通玻璃钢时的密度的1/3。需要指出的是，所述的玻璃纤维中空织物，为本领域技术人员所熟知，而由玻璃纤维中空织物与树脂甚至进一步灵活添加各知常用添加剂进行预浸这一工艺，也为本领域技术人员所熟知，因此，本发明所指的玻璃中空纤维织物及由此而制得用于模压的片材，实为本领域技术人员所熟知，故在此不行细述。较佳的，所述的上罩11和下罩12均有一层由所述的玻璃纤维中空织物混树脂制得的预浸料片材4，且该片材为同一片材，所述上罩11和下罩12仅是占据该预浸料片材4的不同部分，如此，更有利于上罩11和下罩12的一体成型。本发明的天线罩1，整体大致呈筒状，故其形成一筒状内部空间10，在该空间10置入装设有一个或多个辐射单元(未图示)的金属反射板(未图示)，即可构成本发明所提供的天线(未图示)。至于该天线的电气构造，因属公知技术，恕不详述。为了制造本发明的天线罩1，本发明进一步提供一天线罩模具2。请结合图2和图3，本发明的模具2包括均呈纵长状的上模21、下模22以及模芯23，所述模芯23为横截面均匀的一体成型件，其截面即与所述天线罩1的筒状内部空间10截面等大。所述下模22和上模21设有相对向的纵长型凹槽20，凹槽20的形状显然也与所述天线罩1的相应部位相对应适配。下模22和上模21相对向并罩设所述模芯23以与模芯23合模形成筒状的模腔28，较佳的，所述模腔28任意一处的厚度均维持同一数值，由此制备的天线罩1质地便非常均匀，且有利于保持其性能的一致性。所述模腔28以一虚设纵剖面(参阅图1中的标号OO’)为界包括有用于形成所述天线罩1的上罩11的型腔281和用于形成所述的天线罩1的下罩12的型腔282，此处所称的虚设纵剖面与前述天线罩1所称的虚设纵剖面为位置相对应的纵剖面，在成型过程中即为同一纵剖面，其可以居于任意高度处，以将所述天线罩1的横截面一分为二即可。为便于固定操作，所述模芯23在其纵长方向两端设有固定轴27，所述下模22和上模21在其纵长方向两端设有用于支撑所述固定轴27以形成所述模腔28的固定槽(未标号)。结合上述关于天线罩1和天线的揭示可知，所述模腔28中，一部分型腔281用于形成加工所述上罩11，剩余部分型腔282则用于加工形成所述的下罩12，所不同的是两处型腔281、282所填充的材料有关参数应有所区别。为了揭示利用所述模具2制备所述的天线罩1的原理，以下请参阅图4、图5及图6配合下述步骤以便共同揭示本发明的天线罩1成型工艺：步骤(1)为预备过程，在该过程中，预备一具有中空材质结构的片材，即前述优选的玻璃纤维中空织物片材，本发明优选实施例中，裁剪该片材至刚好完全填充所述型腔的大小，意味着所述的上罩11型腔与下罩12型腔的填料均已被考虑，也意味着所述的上罩11和下罩12均将由该胚料(片材)的不同部分形成，此外，采用玻璃纤维中空织物裁剪成一层或多层足可填充所述下罩12型腔的辅助片材(未图示)，将这些片材(胚料)或辅助片材与树脂进行预浸，成型为预浸料片材4。本发明中，作为一种替换手段，所述的一层或多层辅助片材可以被替换为公知的普通玻璃纤维布(毡)，因玻璃纤维中空织物成本高于普通玻璃纤维布(毡)，以此种替换方式便可进一步节省成本。步骤(2)主要实现预温和放料。首先，对本发明所提供的模具2进行加温预热；当检测该模具2的温度达到预设值时，将所述的预浸料片材4附着在模芯23上。附着预浸料片材4时，应当对应所述上罩型腔281与下罩型腔282的位置进行，也即如图4所示，先将最大的预浸料片材4，也即可同时用于构成上罩11和下罩12的玻璃纤维中空织物制成的预浸料片材4的中部先附着于模芯23顶面，两边下折、内收，最终环绕到模芯23底面并包裹整个模芯23。当有一层或多层辅助片材制成的预浸料片材4时，将这些预浸料片材4铺设于图4中的模芯23底层，多层层叠设置，即告完成。步骤(3)为其合模保温过程。参阅图5，图5示出的机床，从开合状态变化到闭合状态。该机床具有底部固定台51和顶部推压机构52，所述下模22固定在底部固定台51上，所述上模21则固定在顶部推压机构52底侧的压板53上，上模21和下模22位置相对准，前一步骤中附着有预浸料片材4的模芯23被安放到图5所示的上模21的相应位置上，模芯23两端的固定轴27自然外露。继而，所述推压机构52受驱动执行运作，将其底侧压板53下行，直接上模21与下模22紧密闭合实现合模以对模腔28中的预浸料片材4实施模压，有多层片材结构的下罩型腔282将被模压密实，而上罩型腔281的片材则可大致保持原来的中空结构。继续保持下模22与上模21的合模状态直至预设的时间长度，在该时间长度范围内对模具2进行持续保温以便将之固化。步骤(4)为脱模过程。经过前一步骤的保温，到达预设的时间长度后，天线罩固化，可进行脱模。脱模时，机械推压机构52驱动其前端压板53带动上模21上行，将上模21和下模22相分离，即可取出模芯23及其上形成的天线罩1。如图6所示，可将模芯23纵长方向的一端固定，采用工装夹具沿所述模芯23纵长方向的另一端顶出以卸下该天线罩1。综上可见，本发明围绕天线罩的改进而提出的模具、成型工艺等，均基于同一思想，由此思想所获得的天线罩具有封闭式异型材结构，其电磁透波性能良好，机械性能也较佳，均如前所示有实测数据支持，且工艺简单，成本低廉，利于大批量生产并推广应用到天线中。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。