一种基于塑胶电镀工艺的双极化天线的制作方法

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于塑胶电镀工艺的双极化天线、移动通信系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着移动通信近几年爆炸式的发展，从2g、3g、4g一直发展到即将到来的5g技术，说明人们越来越不满足于低层次的移动通信需求，对通信的速度、质量和服务的要求也是越来越高，而天线作为无线通讯中电信号和电磁波转换的装置，其电性能直接影响到无线通讯系统的总体性能，高性能的天线对无线通讯系统整体指标的贡献是十分重要的。随着移动通信的容量不断增加，基站天线不仅需要支持单一频点或双频点，甚至在很宽的多个频带内都要有良好的性能，同时为了减少多个天线之间的互相影响及安装、租赁的费用，多个频段的要求集中在一个天线上成为必然。传统天线的各个部件需要单独加工装配，压铸工艺是传统天线部件常用的成形方法，压铸模具具有结构复杂、设计及制造工作量大、准备周期长的特点。在金属部件加工过中，很多因素会影响金属液的填充成型，其中主要有压射压力、充型速度、浇注温度和压铸模温度等，这些因素是相互影响和相互制约的，调整一个因素会引起相应的工艺因素变化，导致压铸件中容易出现异常气孔、冷隔、浇不足、缩孔等铸造缺陷。塑胶电镀工艺是现代加工工艺中典型的新材料和新工艺结合的技术，经过多年的研究和发展，已成为一项成熟的工艺技术。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统天线的加工工艺生产周期长、成本高，另外由于天线的各个部件独立加工，从而导致装配过程繁琐、耗时长。

解决上述技术问题的难度和意义：由于塑胶表面直接电镀的技术综合了非金属材料和金属材料两方面的优点，采用塑胶电镀工艺易实现本发明天线的一体化设计，同时节约机械加工工时、简化加工工艺、改善零件外观、提高生产效率、减轻产品重量、降低产品成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于塑胶电镀工艺的双极化天线、移动通信系统。

本发明是这样实现的，一种基于塑胶电镀工艺的双极化天线，所述基于塑胶电镀工艺的双极化天线设置有：

一体化介质；

辐射片和馈电结构采用选择性塑胶电镀工艺印制在一体化介质上；

选择性电镀工艺流程包括除油、粗化、还原、预浸、活化、加速、化学镍、预镀镍、电镀。

寄生金属片放置在一体化介质顶部的四个十字形介质柱上；

耦合馈电线附着在底部圆筒形介质外侧和中部方形介质板下表面，呈弯曲的箭头形状；辐射贴片附着在中部方形介质板上表面，四个十字形介质柱底部周围，外边沿与方形介质板四边平行。

进一步，所述馈电结构包括四条正交的馈电线，用于对辐射片进行耦合馈电。

进一步，所述一体化介质底部为圆筒形，中部为方形介质板，正中位置开圆形孔，顶部为四个十字形介质柱，起支撑作用。

进一步，所述耦合馈电线附着在底部圆筒形介质外则和中部方形介质板下表面，呈弯曲的箭头形状。

进一步，所述耦合馈电线沿着方形介质对角线两两一组进行馈电，用于产生±45°方向上的双线极化波；沿着对角线方向的两个耦合馈电线的馈电相位差为180°。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于塑胶电镀工艺的双极化天线的移动通信系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：塑胶电镀在一定程度上能够替代金属制品，还能节约机械加工工时、简化加工工艺、改善零件外观、提高劳动生产率、减轻产品重量和降低产品成本。相比于传统的天线形式，采用“塑胶电镀”工艺可以容易的实现整个天线的一体化加工，无需繁琐的加工装配过程。

本发明可以实现正交的双线极化特性，同时具有良好的定向辐射特性，是一种适用于无线通信系统的基站天线。“塑胶电镀”指的是以电镀和化学镀相互结合的形式，涂附金属镀层于塑胶材料表面的一种加工办法。经此加工，可以保留其生产效率高、价格低廉、重量轻的好处，从而使之具备导热抗老化、导电、金属外观等特点。塑胶电镀是现代加工工艺中典型的新材料和新工艺结合技术，它拓宽了传统电镀应用的范围，为电镀行业的发展开辟了全新的领域。尤其对于天线设计来说，采用选择性塑胶电镀加工工艺具有非常重要的作用。所谓选择性塑胶电镀，主要指的是在塑胶制品中，有选择的进行电镀，也常被人们称为局部电镀。相比于传统的天线形式，采用选择性“塑胶电镀”工艺无需繁琐的装配过程，可以容易地实现天线阵的一体化设计。本发明采用塑胶电镀工艺进行天线的一体化设计避免了传统天线复杂的装配过程，提高了生产加工的效率，降低了天线成本。本发明通过采用介质加载的方式使得天线体积缩小，实现了基站天线的小型化。本发明通过耦合馈电以及增加寄生单元的方式展宽了天线的工作带宽，保证了基站天线所需的宽带特性。移动通信系统中基站天线多为线极化天线，而双极化天线是一种组合的天线技术，它利用电磁波垂直极化的非相干性和移动通信系统电波多径传输等特点，使同一天线产生一组正交的双线极化，其有利于节省基站天线的数量，另外双极化天线可运用极化分集、频率复用等技术，有助于通信系统的扩容，具有广泛的应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线的一体化介质结构示意图；

图3是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线辐射贴片和寄生金属片的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线馈电结构示意图；

图5是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线四个端口的仿真驻波比示意图；

图6是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线端口5-1和端口5-3同时馈电时的辐射方向图；

图7是本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线端口5-2和端口5-4同时馈电时的辐射方向图；

图中：1、一体化介质；1-1、圆筒形介质；1-2、方形介质板；1-3、十字形介质柱；2、辐射贴片；2-1、h形缝隙；3、馈电结构；3-1、第一馈电线；3-2、第二馈电线；3-3、第三馈电线；3-4、第四馈电线；4、寄生金属片；4-1、h型卡槽；5、馈电口；5-1、第一馈电口；5-2、第二馈电口；5-3、第三馈电口；5-4、第四馈电口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明适用于移动通信系统的基站天线，具有小型化、宽频带和定向辐射的特性，并且采用塑胶电镀工艺实现了天线的一体化设计，省去了传统天线繁琐的装配过程。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于塑胶电镀工艺的双极化天线包括：一体化介质1、辐射贴片2、馈电结构3、寄生金属片4、馈电口5。

如图2-图4所示，所述基于塑胶电镀工艺的双极化天线采用局部电镀工艺进行一体化设计，电镀部分包括辐射贴片2和馈电结构3。

一体化介质1、十字正交的耦合馈电线3-1、馈电线3-2、馈电线3-3、馈电线3-4、以及寄生金属片4一体化加工。一体化介质1包括底部圆筒形介质1-1，中部方形介质板1-2，其正中位置开圆形孔；顶部分为四个十字形介质柱1-3，起支撑作用。天线寄生金属片4上开有四个h型卡槽4-1，通过这四个h型卡槽4-1卡在十字形介质柱1-3顶部，装配简单且可靠性高。耦合馈电线3采用选择性“塑胶电镀”工艺，印制在圆筒形介质1-1外表面和方形介质板1-2下表面，呈箭头状，当端口5-1和5-3同时馈电时可产生一个线极化，端口5-2和5-4同时馈电时可产生与之正交的另一个线极化，形成一组正交的双线极化。辐射贴片2印制在方形介质板上表面四个十字形介质柱1-3以外空余的部分。

本发明采用耦合馈电方式及顶部加载寄生金属片的方式展宽了天线的带宽，并且其介质加载使天线体积缩小。

下面结合仿真对本发明的应用效果做详细的描述。

利用电磁仿真软件hfss13.0对实施例一种基于塑胶电镀工艺的双极化天线进行仿真分析。如图5所示，当四个端口分别进行馈电时，该天线在3.3ghz-3.7ghz范围内vswr≤1.5，实现了良好的宽带匹配特性；图6为端口5-1和5-3同时馈电时该天线的e面和h面的辐射方向图，可以看出该天线具有良好的定向辐射特性，天线增益为8dbi，e面半功率波瓣宽度为66°，实现了一个对角方向的线极化特性。图6为端口5-2和5-4同时馈电时该天线的e面和h面的辐射方向图，可以看出该天线具有良好的定向辐射特性，天线增益为8dbi，e面半功率波瓣宽度为66°，实现了另一个对角方向的线极化特性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。