專利名稱：一種電磁帶隙結構的喇叭天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種喇叭天線，特別涉及一種具有高增益和高方向性的電磁帶隙結構的喇 叭天線。
背景技術：
喇叭天線是一種波導管終端漸漸張開的圓形或矩形截面的微波天線，分別稱為圓錐喇 叭和角錐喇叭。喇叭天線的功能是在比波導更大的口徑上產生均勻的相位波前，從而獲得 較高的定向性。喇叭天線的結構簡單，方向易于控制，其輻射場可以根據(jù)惠更斯原理準確 計算出來，計算結果與實際情況符合得很好，喇叭天線廣泛用于天文、通信、軍事等領域。
為了減少喇叭天線中電磁波的邊緣繞射、降低旁瓣、改善波瓣圖對稱性并減少交叉極 化，通常采用兩種方法 一種是將隔膜板黏接于喇叭四壁，實現(xiàn)E面內電磁波的階梯幅度 分布而降低副瓣還有一種是在喇叭內壁上制作一系列復雜的皺紋防止表面電流繞過邊緣 流到喇叭外側；但是這些方法都存在工藝復雜、對喇叭本身結構改變較大、很難做到小型 化、輕型化， 一定程度上限制了其用途。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對以上皺紋喇叭或隔膜喇叭的不足之處，提出一種電 磁帶隙結構喇叭天線，該結構天線是利用電磁帶隙結構抑制表面波的原理，防止喇叭內壁 的表面電流繞過邊緣，以解決減小喇叭天線的邊緣繞射問題。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種電磁帶隙結構的喇叭天線，其特征 在于以下步驟
(1) 首先確定所制作的喇叭天線的工作頻率，回波損耗、增益、波瓣圖各參數(shù)；
(2) 選擇一個現(xiàn)有的普通喇叭天線，在其饋源的E面方向對稱焊接兩塊合適大小的金 屬法蘭盤作為支撐結構；
(3) 根據(jù)步驟(1)所要求的各參數(shù)，采用FDTD軟件優(yōu)化設計電磁帶隙結構；
(4) 將所設計的電磁帶隙結構用高性能導電膠粘貼在法蘭盤表面并固化； 一種電磁帶 隙結構喇叭天線制作完成。
所述步驟(2)中所選取的普通喇叭天線為矩形截面或圓形截面的喇叭天線。
所述步驟(2)中的金屬法蘭盤位于喇叭口端面處與其口面方向平行，且保證法蘭盤與喇叭口側壁無縫結合，導電性能好，以保證喇叭內壁的表面波能夠傳播到法蘭盤表面。
所述步驟(3)中所設計的電磁帶隙結構的宏觀大小與法蘭盤的大小相一致。
所述步驟(3)中電磁帶隙結構是采用雙面覆銅的印制電路版材料作為原材料，通過印 制電路版技術制作而成。
所述步驟(3)中的電磁帶隙結構為蘑菇傘形結構，上層為金屬貼片，金屬貼片中央有一 金屬過孔與底層金屬板相連，金屬過孔周圍填充介質基板。
所述步驟(3)中的電磁帶隙結構的特征尺寸金屬貼片尺寸大小、金屬過孔大小、覆銅板 厚度及貼片周期排布，均與所制作喇叭天線的工作頻率范圍、回波損耗、增益有關。
所述步驟(4)中的固化方法為置入烘箱內烘干，烘箱內的溫度為70度到90度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術的相比所具有的優(yōu)點是本發(fā)明所設計的電磁帶隙結構喇叭不需要 對喇叭內部結構進行改變，損耗低、重量輕、結構簡單、便于設計；其中電磁帶隙結構材 料采用高頻雙面覆銅PCB板制成，厚度薄，尺寸??；同時電磁帶隙結構材料制作工藝可以 與IC大規(guī)模集成電路板制造技術相兼容，精度高、可通過批量生產降低制作成本；本發(fā)明 所設計的在的電磁帶隙喇叭天線在喇叭口端面處加裝金屬良導體的法蘭盤，電磁帶隙結構 制作在法蘭盤上，將表面電流引向法蘭盤使其在法蘭盤表面?zhèn)鞑?，同時利用電磁帶隙結構 來抑制其在法蘭盤表面?zhèn)鞑?，達到減少邊緣繞射，改善波瓣圖的對稱性并減小交叉極化， 提高了天線的方向性和最大增益。


圖1是本發(fā)明實施例所制作的電磁帶隙結構的示意圖2是本發(fā)明實施例所選擇的現(xiàn)有的拋物面天線饋源的矩形喇叭天線，并在其端口焊 接金屬法蘭盤以及粘貼電磁帶隙結構后的俯視圖3是本發(fā)明實施例中將電磁帶隙結構用高性能導電膠粘貼在金屬法蘭盤上并固化后 所得結構的剖面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限 于下面實施例，應包括權利要求書中的全部內容。
通過本發(fā)明的方法，來制作一個電磁帶隙結構的喇叭天線，其具體過程如下
(1) 確定所制作的喇叭天線的工作頻率為12.5GHz，回波損耗小于1.5、增益大于12dB、 波瓣圖小于30度；
(2) 選擇一個普通的矩形截面的喇叭天線，在矩形截面的喇叭天線饋源的E面方向對 稱焊接兩塊合適大小的金屬法蘭盤，法蘭盤口面方向與喇叭口端面平行，且使得法蘭盤與喇叭口側壁無縫結合，導電性能好，以保證喇叭內壁的表面波能夠傳播到法蘭盤表面；
(3) 根據(jù)步驟(1)所要求的天線參數(shù)，設計一個大小與法蘭盤大小相一致的電磁帶 隙結構，并利用FDTD軟件優(yōu)化設計并計算得到電磁帶隙結構的各個參數(shù)，選擇型號Rogers 5880的雙面覆銅高頻PCB板作為原材料，其介電常數(shù)為2.2,厚度為1.575mm，采用現(xiàn)有 的印制版技術制作電磁帶隙結構，該電磁帶隙結構為蘑菇傘形結構，由底層金屬銅板、金 屬過孔、金屬貼片組成，優(yōu)化設計的底層金屬銅板厚度為17um;金屬過孔的直徑為0.5mm， 正方形結構的金屬貼片的邊長為2.5mm，金屬貼片之間的間隔為0.6mm，金屬貼片的厚度 為17um，如圖1所示；
(4) 將所制作的電磁帶隙結構用高性能導電膠粘貼在金屬法蘭盤上，如圖2所示；
(5) 將附有電磁帶隙結構的喇叭天線置入溫度為80度的烘箱內烘干， 一種工作頻率 為12.5GHz，回波損耗小于L5、增益大于12dB、波瓣圖小于30度的電磁帶隙結構喇叭天 線制作完成，其剖面圖如圖3。
權利要求
1、一種電磁帶隙結構的喇叭天線，其特征在于以下步驟(1)首先確定所制作的喇叭天線的工作頻率，回波損耗、增益、波瓣圖各參數(shù)；(2)選擇一個現(xiàn)有的普通喇叭天線，在其饋源的E面方向對稱焊接兩塊合適大小的金屬法蘭盤作為支撐結構；(3)根據(jù)步驟(1)所要求的各參數(shù)，采用FDTD軟件優(yōu)化設計電磁帶隙結構；(4)將所設計的電磁帶隙結構用高性能導電膠粘貼在法蘭盤表面并固化；一種電磁帶隙結構喇叭天線制作完成。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(2)中所 選取的普通喇叭天線為矩形截面或圓形截面的喇叭天線。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(2)中的 金屬法蘭盤位于喇叭口端面處與其口面方向平行，且保證法蘭盤與喇叭口側壁無縫結合， 導電性能好，以保證喇叭內壁的表面波能夠傳播到法蘭盤表面。
4、 根據(jù)權利要求I所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(3)中所設計的電磁帶隙結構的宏觀大小與法蘭盤的大小相一致。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(3)中電磁帶隙結構是采用雙面覆銅的印制電路版材料作為原材料，通過印制電路版技術制作而成。
6、 根據(jù)權利要求l所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(3)中的電磁帶隙結構為蘑菇傘形結構，上層為金屬貼片，金屬貼片中央有一金屬過孔與底層金屬 板相連，金屬過孔周圍填充介質基板。
7、 根據(jù)權利要求1或5或6所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步 驟(3)中的電磁帶隙結構的特征尺寸金屬貼片尺寸大小、金屬過孔大小、覆銅板厚度及貼片周期排布，均與所制作喇叭天線的工作頻率范圍、回波損耗、增益有關。
8、 根據(jù)權利要求1所述的一種電磁帶隙結構喇叭天線，其特征在于所述步驟(4)中的 固化方法為置入烘箱內烘干，烘箱內的溫度可以為70度到90度。
全文摘要
一種電磁帶隙結構的喇叭天線，其特征在于首先確定所制作喇叭天線的工作頻率、回波損耗、增益、波瓣圖等參數(shù)，選擇一個現(xiàn)有普通喇叭天線，在其饋源的E面方向對稱焊接兩塊合適大小的金屬法蘭盤作為支撐結構；根據(jù)已知參數(shù)，利用FDTD軟件來設計一個與法蘭盤的大小相一致的電磁帶隙結構的各個參數(shù)，并采用現(xiàn)有技術對電磁帶隙結構進行制作；將電磁帶隙結構用高性能導電膠粘貼在法蘭盤表面并固化；一種電磁帶隙結構喇叭天線設計完成；本發(fā)明通過在喇叭端口面處設計法蘭盤和電磁帶隙結構，減少了邊緣繞射，提高了天線的方向性和最大增益；同時本發(fā)明所設計的喇叭天線重量輕、體積小、性能穩(wěn)定、結構簡單等優(yōu)點，在國防和民用領域具有廣泛的應用。
文檔編號H01Q13/02GK101202379SQ20071017972
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權日2007年12月17日
發(fā)明者杜春雷, 羅先剛, 趙澤宇 申請人:中國科學院光電技術研究所