专利名称：一种介质埋藏天线的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备方法，具体涉及ー种介质埋藏天线的制备方法，属于电磁场与微波技术领域。
背景技术：
目前，天线主要可分为电小天线(如车载调幅垂直接收天线)、谐振天线(如半波振子天线)、宽带天线(如螺旋天线)和口径天线(如喇叭天线)等，而目前这些天线都是裸露于设备的表面，这些天线要么安装时不能与设备共形，要么大規模生产时受到一定限制，要么就是生产成本较高，要么裸露于空气中的天线金属部分受到氧化腐蚀等。介质埋藏天线，顾名思义就是将天线埋藏于介质中的ー类天线。根据结构特点对 介质埋藏天线作了如下规定介质埋藏天线是指将天线全部埋藏于介质中，并且规定天线各组成单元的任何边缘都应与埋藏介质基片相对应的任何边缘之间有一定的距离，即天线各组成单元的边缘到天线中心的距离都必须小干与其相对应的基片边缘到天线中心的距离(以保证从基片侧面看，天线各组成単元边缘不露在介质外面)，只有这样才能称作为介质埋藏微带天线。应该强调的是，这里规定的介质埋藏微带天线是不同于目前国内外学者们正在研究的介质覆盖天线，因为后者只将介质覆盖在天线的组成単元上，同时这种覆盖允许介质与天线单元之间有缝隙存在，而且也允许天线単元边缘与基片边缘相取齐，即允许天线単元的侧面外露；此外，还有ー种将天线的一部分插入介质中，虽然也有国外学者叫介质埋藏天线，但虽然不符合上述规定的含义，所以不是本发明所说的介质埋藏天线。虽然已经开始研究介质埋藏天线，但是还没有将天线完全埋藏在介质里并与介质加工成一体的比较成熟的理论与技术，尤其是还没有一种完整可行的制备方法，因为将天线与介质加工成一体エ艺难度大且成品率低，而且天线一般为铜片，其熔点较低，在介质的选材上在不影响天线性能的情况下，又要保证在烧结过程中不会导致铜片融化变形，因此难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了ー种介质埋藏天线的制备方法，通过将铜质天线整体全部埋藏于掺杂钇组稀土配方的陶瓷介质材料中，然后进行成型并在特定温度下烧结，人为控制温度逐步冷却后制得与介质无缝有机结合的介质埋藏天线。ー种介质埋藏天线的制备方法，其制备方法步骤如下步骤ー根据公式(1-1)求得电磁波在介质空间的波长；
n _几s~ I--( 1-1 )其中，入。为电磁波在自由空间中的波长，入E为电磁波在介质空间中的波长，し为介电常数；步骤ニ 根据步骤一求得的波长入E，再根据公式(2-1) (2-2)计算在介质空间中每个天线单元之间的距离dE和每个天线单元的长度In ；dE = k: A E ； (2-1)In = Knk2 A E ； (2-2)其中，も、k2、Kn均为系数，k:的取值范围为
, k2的取值范围为
, Kn = l-e+1), n取[I, m]中的整数，m为天线中的天线单元个数；步骤三选取I1的十分之一作为天线単元的宽度，从而确定了当前天线的尺寸；步骤四根据当前天线的尺寸进行仿真实验，并观察传输函数曲线，以判断当前天线的设计尺寸是否为最佳；步骤五若步骤三得到的尺寸不是最佳的，则重复步骤ニ 步骤四，即调整kp k2、Kn直到得到最佳天线的尺寸；
步骤六根据步骤五得到天线的最佳尺寸制作天线单元形成条形铜片，并用505快干胶将各天线单元固定在透明塑料板上；步骤七选取钇组稀土与铋酸钡基陶瓷材料以质量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏掺杂介质材料；步骤八将步骤六中制得的带有条形铜片的塑料板放置在模具的中心，并用步骤六制得的掺杂介质材料进行填充直至将条形铜片完全埋蔵；步骤九将步骤八中填充后的模具进行摇动，使介质填充均匀并压制成型，拆除模具后送入烧结炉中；步骤十控制烧结炉温度在850-880°C之间，烧结3_4h后逐步冷却得到介质埋藏天线。若埋藏的天线选用八木片状天线，则在步骤三之前需要确定引向阵子的数量。有益效果(1)本发明通过采用陶瓷介质经过烧结将天线埋藏与其中，使得天线与陶瓷介质能够无缝有机结合，使得介质埋藏天线性能更稳定；(2)本发明通过采用介质埋藏天线，使得天线金属部分不易受到腐蚀且还能减小环境对它的干扰；(3)本发明采用铋酸钡基陶瓷材料填充，由于铋酸钡基陶瓷材料的熔点低于铜片的熔点，不会导致在烧结过程中铜片融化变形，能较容易达到介质埋藏天线的设计要求，提高成品率；(4)由于陶瓷介质的介电常数大于4，使得介质中的电磁波波长缩短效应明显，而天线尺寸与波长有比例关系，即本发明通过陶瓷介质来埋藏天线能够减小天线的体积。
图I为本发明制备方法的流程2为本发明八木片状天线的结构图。
具体实施例方式下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。如附图I所示，本发明提供ー种介质埋藏天线的制备方法，其制备方法步骤如下步骤ー根据公式(1-1)求得电磁波在介质空间的波长；
A4 =-^=( 1-1 )
^￡r
其中，\为电磁波在自由空间中的波长(自由空间是指介质为空气)，A E为电磁波在介质空间中的波长，e r为介电常数；步骤ニ 天线一般是由若干个天线单元组成，每个天线单元之间有一定的距离；根据步骤一求得的波长入E，再根据公式(2-1) (2-2)计算在介质空间中每个天线单元之间的距离dE和每个天线单元的长度In ；dE = k: A E ； (2-1)ln = Knk2 入 E; (2-2)其中，も、k2、Kn均为系数，k:的取值范围为
，k2的取值范围为
, Kn= 1-eベ1取[l,m]中的整数，m为天线中的天线单元个数。一般来说m不会超过11。针对八木片状天线来说，如图2所示，其包括反射振子、激励振子、引向振子，每个 振子就是指每个天线単元。其中引向振子可以为多个，其数量根据天线増益的要求值(即需要电磁波的强度)来确定。图2示出了两个引向振子的情況，则m=4，反射振子的长度仁=I1,激励振子的长度21s = I2，第一引向振子的长度为I3，第二引向振子的长度为I4，均利用公式(2-2)计算。步骤三选取I1的十分之一作为天线単元的宽度，从而确定了当前天线的尺寸。步骤四根据当前天线的尺寸进行仿真实验，并观察传输函数曲线(其为天线输出电磁波的強度曲线)，以判断当前天线的设计尺寸是否为最佳。该判断为本领域常规技术手段，其通过传输函数曲线的波形来判断天线性能是否达到所需要的标准，如果是，则认为当前天线的尺寸为最佳。步骤五若步骤四得到的尺寸不是最佳的(通过输出电磁波的強度曲线来判断)，则重复步骤ニ 步骤四，即调整ki、k2、Kn直到得到天线的最佳尺寸。步骤六根据步骤五得到天线的最佳尺寸制作天线单元形成条形铜片，并用505快干胶将各天线单元固定在透明塑料板上。步骤七选取钇组稀土与铋酸钡基陶瓷材料以质量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏掺杂介质材料。由于铋酸钡基陶瓷材料的熔点低于铜片的熔点，不会导致在烧结过程中铜片融化变形，能较容易达到介质埋藏天线的设计要求，提高成品率，且增加钇组稀土可以提高天线的磁性和介质的硬度。步骤八将步骤六中制得的带有条形铜片的塑料板放置在模具的中心，并用步骤七制得的掺杂介质材料进行填充直至将条形铜片完全埋蔵，并充满模具；步骤九将步骤八中填充后的模具进行摇动，使介质填充均匀并压制成型(可以为正方体、长方体、圆柱体和球体)，拆除模具后送入烧结炉中；步骤十控制烧结炉温度在850_880°C之间，烧结3_4h后，人为控制温度逐步冷却得到介质埋藏天线。实施例一选取钇组稀土与铋酸钡基陶瓷材料的质量比为1/1000，控制烧结炉的温度为850°C且烧结3h后，人为控制温度逐步冷却得到介质埋藏天线。实施例ニ 选取钇组稀土与铋酸钡基陶瓷材料的质量比为3/1000，控制烧结炉的温度为860°C且烧结3. 5h后，人为控制温度逐步冷却得到介质埋藏天线。
实施例三选取乾组稀土与秘酸钡基陶瓷材料的质量比为5/1000,控制烧结炉的温度为880°C且烧结4h后，人为控制温度逐步冷却得到介质埋藏天线。上述实施例一 实施例三制得的介质埋藏天线，其天线与埋藏介质无缝有机的结合成一体，其体积小且性能良好。 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种介质埋藏天线的制备方法，其特征在于，其制备方法步骤如下 步骤一根据公式(1-1)求得电磁波在介质空间的波长； 又S ~ I--( 1-1 ) 其中，为电磁波在自由空间中的波长，、E为电磁波在介质空间中的波长，^为介电常数； 步骤二 根据步骤一求得的波长X E，再根据公式(2-1) (2-2)计算在介质空间中每个天线单元之间的距离dE和每个天线单元的长度In ；dE =^Ae ； (2-1)In = Knk2 A E ； (2-2) 其中，V k2、Kn均为系数，k:的取值范围为
，k2的取值范围为
，Kn=取[l,m]中的整数,m为天线中的天线单元个数； 步骤三选取I1的十分之一作为天线单元的宽度，从而确定了当前天线的尺寸；步骤四根据当前天线的尺寸进行仿真实验，并观察传输函数曲线，以判断当前天线的设计尺寸是否为最佳； 步骤五若步骤三得到的尺寸不是最佳的，则重复步骤二 步骤四，即调整kp k2、Kn直到得到最佳天线的尺寸； 步骤六根据步骤五得到天线的最佳尺寸制作天线单元形成条形铜片，并用505快干胶将各天线单元固定在透明塑料板上； 步骤七选取钇组稀土与铋酸钡基陶瓷材料以质量比1/100(T5/1000混合，形成埋藏掺杂介质材料； 步骤八将步骤六中制得的带有条形铜片的塑料板放置在模具的中心，并用步骤六制得的掺杂介质材料进行填充直至将条形铜片完全埋藏； 步骤九将步骤八中填充后的模具进行摇动，使介质填充均匀并压制成型，拆除模具后送入烧结炉中； 步骤十控制烧结炉温度在850-880°C之间，烧结3-4h后，人为控制温度逐步冷却得到介质埋藏天线。
2.如权利要求I所述的一种介质埋藏天线的制备方法，其特征在于，若埋藏的天线选用八木片状天线，则在步骤三之前需要确定引向阵子的数量。
全文摘要
本发明提供了一种介质埋藏天线的制备方法，属于电磁场与微波技术领域。其制备方法是先计算将自行设计好的铜质天线整体全部埋藏于掺杂钇组稀土配方的陶瓷介质材料中，需要保证天线金属部分不可外露，然后进行成型制作，并在特定温度下烧结、人控降温后就可制成天线金属部分与埋藏介质能无缝有机结合的介质埋藏天线。本发明通过采用陶瓷介质经过烧结将天线埋藏与其中，使得天线与陶瓷介质能够无缝有机结合，性能更稳定；还能使天线金属部分不易受到腐蚀并减小环境对它的干扰；且采用铋酸钡基陶瓷材料填充，由于铋酸钡基陶瓷材料的熔点低于铜片的熔点，不会导致在烧结过程中铜片融化变形，能较容易达到介质埋藏天线的设计要求，提高成品率。
文档编号H01Q1/36GK102810723SQ20121015635
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者倪国旗, 骆颖 申请人:中国人民解放军桂林空军学院