专利名称：天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可灵活伸缩的天线。
根据实际使用需要和其工作波长要求，天线可以制成多种结构形式。最常用的两种天线类型是端部馈入的多波段式天线(或长线式)，以及垂直天线。天线系统的一个共同的特征是采用导电金属材料构成接收和/或传输元件。例如，垂直天线可由磷铜或不锈钢制成。
棒式车载天线一般由多个可伸缩的中空金属管制成。这种天线的制造，通常在管件之间具有一个“裕”度，以便在天线使用中允许一定的变形，使天线仍可伸长或回缩。天线的伸长和缩短操纵既可手动实现，也可由电动机完成。
伸缩式车载天线具有一些不足之处，例如易于永久性弯曲变形和损坏，或者严重变形以致不再起伸缩作用。因此本发明的目的是消除或减轻上述现有天线的缺陷。
人们期望提供一种伸缩式天线，它能容易地恢复到原有形状，并且防止发生永久性弯曲变形。因此本发明试图提供一种天线，它易于存储伸缩式天线，并且具有灵活性，可防止鞭状天线的损坏。
因此，本发明提供了一种易于伸缩的天线，它具有多个天线组件，其中每个天线组件包括一个由聚合材料构成的主要部件，该聚合材料与纤维状和颗粒状的导电物质相结合或浸渍在导电物质中，形成一个基质，每个天线组件的结构应使纤维和/或微粒为该天线组件提供所要求的表面电阻率大小。
下面参照附图来描述本发明天线的一个实例，其中
图1(a)是五组件伸缩式天线的纵向截面图;
图1(b)至1(e)是该天线的第一(最下端)到第四组件的各横截面图;和图2是第五个组件(最顶部)的纵截面图。
导电微粒和纤维中任一个或二者最好是具有高导电性的碳。
对于定向有机聚合纤维，例如聚丙烯腈，聚丙烯酸脂，包括人造纤维或纤维素，在1500℃或以上温度下进行高温分解，则可以获得强碳(石墨)纤维。这类纤维也可由石油沥青制成。如果将这些纤维结合到结构组件内，则这些组件被赋予高的强度。各种类型的石墨纤维具有不同的特性，例如，它们可能具有不定形的结构，或具有多晶体结构。这些纤维的合适的尺寸范围是0.2mm至13mm长。某些形式的石墨可以比其它形式具有更高的导电性，而这些形式的石墨正是我们主要关心的。某些工业上用的碳纤维的电阻率(电导率的倒数)是变化的，例如可以从18.0μΩ/m至2.2μΩ/m或更低。
这些纤维可以是单纤维，具有如上所述的长度，但在另一个实施例中，这些纤维可以采用长纤维形式，既可以为分开的多纤维，也可以为粗纱形式。
最好采用碳颗粒作为导电性粒子。这种碳颗粒可以由如上所述的任一适当方式得到，例如将如石油沥青的碳材料高温分解。这些颗粒可采用任一合适的方法制成任何所需的尺寸，并且与纤维的情况相同，最好选择这些颗粒具有尽可以高的导电率。
碳颗粒有助于增强组件的表面电阻率，在其上它们形成一个部分，从而改善了伸缩天线各组件之间的电接触。
所选择的碳纤维一般可通过将碳纤维与环氧化合物或聚酯树脂混合制成棒或管。可以将各种填充物加到所述组分中，以便改善如拉伸强度及划痕硬度能力等特性。纤维棒可用于制成鞭状天线，管则用于制成伸缩式天线，本发明采用棒作为伸缩式天线的一部分。
棒或管的制造可以通过添加如玻璃纤维和Kevlar的增强纤维而变换。例如根据所采用的纤维工艺，可以将玻璃纤维以短纤维的形式添加到碳纤维基质内，也可绕扎或在碳纤维管内加入适当的树脂。进一步地，本发明的伸缩式管天线的部件可以更换为具有适当的导电性的金属元件，这与含有碳纤维和颗粒的鞭状天线一样，导电性组件是用来连接天线的部件或作为一个负载线圈。天线的外部可以镀铬或上色。
应该注意的是，所添加的增强材料本身是导电的，例如可以使用金属丝，如不锈钢丝。一种适用的金属丝的例子是BEKI-SHIELD不锈钢丝。大约8微米直径的BEKI-SHIELD纤维可以用作包含大约1000根纱的粗纱。
众所周知，电流可以集聚在导体表面上或其附近，因此，导电粒子和/或纤维可预期根据上述集肤效应作用到基质上，它们或相互接触，或互相相邻，使电流直接出现，或通过电子“隧道”效应而出现，并流过聚合材料。
形成树脂的聚合物质是任何适用的树脂，例如那些用于形成聚酯管和棒的聚酯或乙烯树脂。
适于作为基质的聚合物质是LURANS，它由BASF(一种丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸混合物，也称为ASA)混合一种如聚(乙烯)或聚(丁烯)对苯二甲酸酯的热塑性聚酯。
也可以采用其自身导电的聚合物作为聚合的基质。
本发明的伸缩式管状天线可以制成紧公差，避免了由“裕”度引起的问题，并减少了灰和水份的侵入。灰尘和水份的侵入会损坏通常的天线。
自伸展天线的电机可以由连接到发动机上的压力/真空来取代，因此天线的伸展程度可以不需用电机控制。
本发明一般所指的天线比常规的天线更轻便和更灵活，并且不会腐蚀。因此本发明的天线可以增加其长度，比通常的金属天线具有更大的灵活性，它可应用到交通工具上，也可用于便携式收音机和电视方面。
天线的组件一般为管式，只有上部(内部)的组件可以换成棒式。管或棒的横截面最好大致为圆形，但也可采用任何其它合适的形状。附加的增强材料可以用于硼纤维到Kevlar纤维的范围，并且该增强材料可以相对于聚合基质而定向。该增强材料也可施加到聚合基质的外面，例如以带的形式连接到聚合基质上。
人们希望增大表面电阻率，这可通过在表面上施加导电的金属覆膜或涂膜来实现。
将导电物质引入聚合基质内或覆盖在其表面上的适用方法是采用引拉捆扎(Pultrusion)或牵引卷绕工艺。
虽然上述引拉捆扎工艺(Pultrusion)用于制造管式元件比例有益，可以提供良好的环向强度和光滑的内部和外部表面光洁度，不过其它制造工艺也可以使用。例如，管状元件的制造可以采用喷射模制和/或挤压工艺。
在本说明书中“灵活性”一词意指天线返回或从其拉伸状态弹回到其原有状态的能力。
在一个实施例中，采用挤压合成法来制备ULTRABLEND(在这种情况下ASA加上聚(丁烯对苯二甲酸酯))与20%垂直的碳纤维及4%重量的碳颗粒的混合物。
得出下列试验结果抗弯强度18.5MPa挠曲系数10，141MPa抗拉强度127.9MPa延伸率3.3%切口冲击强度58.5J/m反向切口冲击强度319.5J/m热反射温度219.7℃根据本发明在一个或每个天线管状组件内可插入一个或多个金属衬套，以便进一步改善环向强度。另外，位于各组件一端的金属衬套有助于接纳相邻的组件。
现在结合附图描述，“碳纤维”、“碳纤维管状元件”指的是包含如前所述的纤维和微粒的导电材料。
标号1表示本发明的伸缩式天线，标号2表示实心碳纤维的端部棒体，标号3表示具有窄内孔的碳纤维管件，标号4、5和6表示逐渐增大直径的碳纤维管件。
标号7表示在端部棒体2的第一端上的端部按钮，最好由碳纤维制成，标号8是棒2的第二端部区，和标号9是直接套在第二端部8外面的金属衬套，它与直接设在管件3第一端内侧的衬套9A协同操作，因此防止棒2从管件3上拔出，接着一个表面改道的弹簧凸缘装置10，它位于管件3的第2端部附近，它与在管件4第一端附近的内侧导向套10A协同工作。类似地，凸缘装置11，衬套11A，凸缘装置12和衬套12A以类似的方式相对于各自所属的管件起作用，用于接纳各组件4和5，使天线具有伸缩功能。最后，较大内孔的弹簧凸缘装置13提供与交通工具车体天线的电气和/或机械连接。标号14表示啮合尼龙纤维、推/拉装置的一端，它是用于拉出和收回本发明伸缩式天线时所选择的机械机构。
串连接触(未示出)也可与各弹簧凸缘装置相结合，这些凸缘装置提供了在天线的各元件间的电气连接，每个接触区均连接相邻组件的内侧。
权利要求
1.一种易伸缩的天线，它具有多个天线组件，其中每个天线组件包括一个由聚合材料构成的主要结构部件，所述聚合材料加有或浸渍有导电材料，这些导电材料为纤维和颗粒形式以形成一基质，每个天线组件应这样制造，使纤维和/或微粒提供相应于该天线组件所要求的表面电阻率大小。
2.根据权利要求1所述的天线，其中导电纤维和微粒的一个或二者是高电导率的碳。
3.根据权利要求1或2的天线，其中可向基质中添加填充物，用以增强所需的物理特性。
4.根据权利要求1至3中的任一个的天线，其中可向基质中添加增强纤维。
5.根据权利要求1至4中的任一个的天线，其中在每个天线组件的表面施加一层导电的金属涂层或覆膜，以提供增大的表面电阻率。
6.根据权利要求1至5中的任一个的天线，其中导电纤维和/或导电粒子是以一定浓度存在于基质中，从而使它们彼此相互接触或相邻，使得电流可直接地或通过电子隧道效应而出现并流过聚合材料。
7.根据权利要求1至6中的任一个的天线，其中聚合材料是一种混有热塑性聚酯的丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸聚合物。
8.根据权利要求7的天线，其中添加有约20%重量的碳纤维和约4%重量的碳粒子。
9.根据权利要求1至8中的任一个的天线，其中每个天线组件包括一个衬套或凸缘元件，其位于各个天线组件的相对端，所述衬套或凸缘元件直接按下述方式设置，即相邻的天线组件相互匹配地接纳，并且可相互进行伸缩运动。
10.根据权利要求9的天线，其中在每个天线组件中的凸缘元件是这样构成使得形成一个完整的弹簧装置。
全文摘要
本发明提供一种易于伸缩的天线(1)，它具有多个天线组件(2，3，4，5，6)，它们包括一个由聚合材料制成的主要结构部件，该聚合物材料混合有或浸渍有纤维和/或颗粒形式的导电材料以形成一基体，每个天线组件应如此构成，使得纤维和/或颗粒为天线组件提供所需的表面电阻率大小。
文档编号H01Q1/10GK1083976SQ9310903
公开日1994年3月16日 申请日期1993年6月15日 优先权日1992年6月15日
发明者罗伯特·林斯·马修斯 申请人:罗伯特·林斯·马修斯