一种5G基站毫米波天线罩及其制造方法与流程

本发明涉及5g基站天线罩技术领域，具体而言，涉及一种5g基站毫米波天线罩及其制造方法。

背景技术：

毫米波调整通信技术已列为全球工程开发前沿，5g毫米波基站是实现毫米波调整通信的核心，随着通信技术的进步及通信容量需求，未来一个基站天线多频、宽频工作体制将得到广泛应用。

目前，5g基站天线罩大都采用玻璃钢复合材料或工程塑料，结构为单层实心壁结构，该类天线罩用于5g基站天线频率一般在6ghz以下，可以满足单频天线对天线罩的电性能要求，但用于5g基站毫米波单频、多频或宽频天线，该类天线罩透波率低，天线相位变化恶劣，严重影响了基站天线的性能；也有部分现有的天线罩采用蒙皮和夹心材料组成，但是受成型工艺影响，其产品表面和内部质量不均匀，影响天线罩的透波率均匀性，产品质量不佳；另外，如天线罩表面附着雨水，对低频天线来说，电性能影响不大，但对于毫米波天线来说，其影响是致命的。

因此，有必要开发一种新型5g基站毫米波天线罩，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种5g基站毫米波天线罩及其制造方法，该5g基站毫米波天线罩透波率高、相位一致性好、透波率均匀性好。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种5g基站毫米波天线罩的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：根据5g基站毫米波天线罩的技术要求绘制5g基站毫米波天线罩的3d模型，根据5g基站毫米波天线罩的3d模型绘制5g基站毫米波天线罩模具的3d模型；

步骤二：根据所选泡沫夹芯材料的密度和在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压，计算所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比，根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比和泡沫夹芯层成型后的最终厚度确定所选泡沫夹芯材料的厚度；其中，所选泡沫夹芯材料的厚度等于泡沫夹芯层成型后的最终厚度加上所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变；

步骤三：根据5g基站毫米波天线罩的泡沫夹芯层的3d模型，使用雕刻机或数控铣床将所选泡沫夹芯材料加工成所需形状；根据5g基站毫米波天线罩的蒙皮和法兰实心区的3d模型，成型第一蒙皮、法兰实心区和第二蒙皮；

步骤四：依次铺叠第一蒙皮、泡沫夹芯材料、法兰实心区和第二蒙皮，并进行抽真空预压实；

步骤五：上下模合模后放入压机，通过模压共固化成型，根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压确定共固化成型的压力，模压共固化成型压力一般为0.2mpa-0.6mpa；

p内压＝p成型

其中：p内压为在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压，p成型为共固化成型的压力；

步骤六：对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行封边和表面处理。

进一步地，根据所选泡沫夹芯材料的密度和在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压，计算所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比，具体是指按照以下公式计算所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比：

其中：w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比；ρ为泡沫夹芯材料的密度，单位为kg/m³；c1、c2、c3、c4为压缩蠕变参数，且c1＞0，c3+1＞0。(根据成型温度和所需内压，用matlab对实验数据进行拟合，得到上式中的压缩蠕变参数c1、c2、c3、c4)。

进一步地，根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比和泡沫夹芯层成型后的最终厚度确定所选泡沫夹芯材料的厚度，具体是指按照以下公式计算所选泡沫夹芯材料的厚度：

δ终＝δ选×(1-w)

其中：δ终为泡沫夹芯层成型后的最终厚度，单位为mm；δ选为所选泡沫夹芯材料的厚度，单位为mm；w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比。

进一步地，对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行封边，具体是指：采用pva、pc、pp、pa、abs塑料或者与蒙皮同种材料的薄板通过胶接、卡扣连接或机械连接方式对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行封边。

进一步地，对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行表面处理，具体是指：在封边处理后的5g基站毫米波天线罩的表面刷涂聚四氟乙烯涂层。

进一步地，泡沫夹芯材料的密度为30kg/m³-110kg/m³，压缩蠕变百分比为1％-10％。

进一步地，模压共固化成型的固化温度为120℃-190℃，固化时间为2h-4h，加压压力为1mpa-3mpa，加压压力需大于或等于共固化成型压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种5g基站毫米波天线罩，包括第一蒙皮、泡沫夹芯层和第二蒙皮，第一蒙皮、泡沫夹芯层和第二蒙皮依次叠层设置，泡沫夹芯层的两端分别设有法兰实心区，法兰实心区的外侧设有封边，第一蒙皮和第二蒙皮的外侧均设有透波疏水涂层，5g基站毫米波天线罩通过上述的制造方法制造得到。

进一步地，第一蒙皮和第二蒙皮为纤维增强材料和树脂基体组成的纤维增强树脂基复合材料；纤维增强材料为d玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维中的一种；树脂基体为环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂中的一种。

进一步地，泡沫夹芯层为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇脂泡沫、聚氨酯泡沫中的一种；第一蒙皮和第二蒙皮的厚度均为0.1mm-0.5mm；泡沫夹芯层的厚度为2.5mm-4.5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)、本发明的制造方法，采用模压共固化成型；并且根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比和泡沫夹芯层成型后的最终厚度确定所选泡沫夹芯材料的初始厚度，根据泡沫夹芯材料的压缩蠕变调整成型压力；相比于传统的毫米波天线罩采用的热压罐固化工艺具有模具传热快、成型效率高(是热压罐成型效率的2-3倍)的优点；而且成型出来的产品表面和内部质量更好，天线罩内部材料均匀性更好，透波率均匀性更好。

(2)、本发明的天线罩采用纤维增强树脂基复合材料蒙皮与泡沫夹芯材料组成的三明治夹层结构，在保证天线罩的结构强度等力学性能的前提下，不仅大大降低了产品的重量，而且具有良好的透波性，低介电损耗，保证了天线罩的电性能裕度。

(3)、本发明的天线罩表面采用聚四氟乙烯等透波疏水涂层，在不影响天线罩透波性能的情况下，不仅解决了产品表面附着雨水引起天线罩性能变差进而导致基站传输性能变坏的问题，而且提高了天线罩的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的5g基站毫米波天线罩的制造方法的流程框图。

图2为本发明的5g基站毫米波天线罩的整体结构示意图。

图3为本发明的5g基站毫米波天线罩的截面结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一蒙皮；2、泡沫夹芯层；3、第二蒙皮；4、法兰实心区；5、封边；6、透波疏水涂层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

实施例1：

参见图2和图3，一种本发明实施例的5g基站毫米波天线罩，该5g基站毫米波天线罩主要包括第一蒙皮1、泡沫夹芯层2和第二蒙皮3。该第一蒙皮1、泡沫夹芯层2和第二蒙皮3依次叠层设置，在泡沫夹芯层2的两端分别设置有一个法兰实心区4，该法兰实心区4置于第一蒙皮1和第二蒙皮3之间，在法兰实心区4的外侧以及第一蒙皮1和第二蒙皮3的端部设置有封边5，在第一蒙皮1和第二蒙皮3的外侧均设置有透波疏水涂层6。

具体来说，在本实施例中，第一蒙皮1和第二蒙皮3均采用纤维增强材料和树脂基体组成的纤维增强树脂基复合材料；其中，纤维增强材料采用d玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维中的一种；树脂基体采用环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂中的一种；泡沫夹芯层2采用聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇脂(pet)泡沫、聚氨酯(pu)泡沫中的一种；第一蒙皮1和第二蒙皮3的厚度均为0.1mm-0.5mm；泡沫夹芯层2的厚度为2.5mm-4.5mm。

本发明的天线罩采用纤维增强树脂基复合材料蒙皮与泡沫夹芯材料组成的三明治夹层结构，在保证天线罩的结构强度等力学性能的前提下，不仅大大降低了产品的重量，而且具有良好的透波性，低介电损耗，保证了天线罩的电性能裕度。该天线罩表面采用聚四氟乙烯等透波疏水涂层，在不影响天线罩透波性能的情况下，不仅解决了产品表面附着雨水引起天线罩性能变差进而导致基站传输性能变坏的问题，而且提高了天线罩的使用寿命。该天线罩在24ghz-40ghz波段下距离天线10mm和17mm的面板透波率均＞98％；满足5g基站毫米波特别是28ghz以上单频天线、6ghz-90ghz宽频或其中频率范围的多频天线高透波、相位一致要求。

实施例2：

一种本发明实施例的5g基站毫米波天线罩的制造方法，该制造方法的工艺流程框图如图1所示。采用本实施例的制造方法制造实施例1中的一种5g基站毫米波天线罩(其中纤维增强材料采用d玻璃纤维，树脂基体采用环氧树脂，泡沫夹芯材料采用pu泡沫；封边5采用pc薄板)，其主要包括以下步骤：

步骤一：结构设计

根据5g基站毫米波天线罩的技术要求在计算机上绘制5g基站毫米波天线罩的3d模型，根据5g基站毫米波天线罩的3d模型绘制出5g基站毫米波天线罩模具的3d模型；

步骤二：泡沫夹芯材料厚度设计

所选pu泡沫夹芯材料的密度50±5kg/m³和压缩蠕变下可提供的内压0.2±0.05mpa，根据以下公式计算出所选泡沫夹芯材料的压缩蠕变百分比为5％；

上式中，w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比；ρ为泡沫夹芯材料的密度，单位为kg/m³；c1、c2、c3、c4为压缩蠕变参数，且c1＞0，c3+1＞0；根据成型温度135±5℃和所需内压0.2±0.05mpa，用matlab对实验数据进行拟合，得到上式中的压缩蠕变参数c1、c2、c3、c4；

根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比5％和泡沫夹芯层成型后的最终厚度2.5±0.1mm，通过以下公式确定所选泡沫夹芯材料的厚度为2.63±0.1mm；

δ终＝δ选×(1-w)

其中：δ终为泡沫夹芯层成型后的最终厚度，单位为mm；δ选为所选泡沫夹芯材料的厚度，单位为mm；w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比；

步骤三：下料

根据5g基站毫米波天线罩的泡沫夹芯层的3d模型，使用雕刻机或数控铣床将所选泡沫夹芯材料加工成所需形状；根据5g基站毫米波天线罩的蒙皮和法兰实心区的3d模型，成型第一蒙皮1、法兰实心区4和第二蒙皮3；

步骤四：铺叠

依次铺叠第一蒙皮1、泡沫夹芯材料、法兰实心区4和第二蒙皮3，并进行抽真空预压实10min，真空度不低于-0.085mpa；

步骤五：模压共固化成型

上下模合模后放入压机，通过模压共固化成型，根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压0.2±0.05mpa，确定共固化成型的压力为0.2±0.05mpa；模压共固化成型过程中，固化温度为135±5℃，固化时间为2.5h，压机加压1±0.1mpa；

步骤六：封边和表面处理

采用pc薄板通过卡扣连接的方式对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行封边；然后在5g基站毫米波天线罩的表面刷涂聚四氟乙烯涂层作为透波疏水涂层6。

本发明的制造方法，采用模压共固化成型；并且根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比和泡沫夹芯层成型后的最终厚度确定所选泡沫夹芯材料的初始厚度，根据泡沫夹芯材料的压缩蠕变调整成型压力；相比于传统的毫米波天线罩采用的热压罐固化工艺具有模具传热快、成型效率高(是热压罐成型效率的2-3倍)的优点；而且成型出来的产品表面和内部质量更好，天线罩内部材料均匀性更好，透波率均匀性更好。

实施例3：

一种本发明实施例的5g基站毫米波天线罩的制造方法，该制造方法的工艺流程框图如图1所示。采用本实施例的制造方法制造实施例1中的一种5g基站毫米波天线罩(其中纤维增强材料石英纤维，树脂基体采用氰酸酯树脂，泡沫夹芯材料采用pmi泡沫；封边5采用玄武岩纤维增强氰酸酯树脂复合材料做成的薄板)，其主要包括以下步骤：

步骤一：结构设计

根据5g基站毫米波天线罩的技术要求在计算机上绘制5g基站毫米波天线罩的3d模型，根据5g基站毫米波天线罩的3d模型绘制出5g基站毫米波天线罩模具的3d模型；

步骤二：泡沫夹芯材料厚度设计

根据所选pmi泡沫夹芯材料的密度75±5kg/m³和压缩蠕变下可提供的内压0.3±0.05mpa，根据以下公式计算所选泡沫夹芯材料的压缩蠕变百分比1.5％；

上式中，w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比；ρ为泡沫夹芯材料的密度，单位为kg/m³；c1、c2、c3、c4为压缩蠕变参数，且c1＞0，c3+1＞0；根据成型温度190±5℃和所需内压0.3±0.05mpa，用matlab对实验数据进行拟合，得到上式中的压缩蠕变参数c1、c2、c3、c4；

根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比1.5％和泡沫夹芯层成型后的最终厚度3±0.1mm，通过以下公式确定所选泡沫夹芯材料的厚度；

δ终＝δ选×(1-w)

其中：δ终为泡沫夹芯层成型后的最终厚度，单位为mm；δ选为所选泡沫夹芯材料的厚度，单位为mm；w为泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比；

步骤三：下料

根据5g基站毫米波天线罩的泡沫夹芯层的3d模型，使用雕刻机或数控铣床将所选泡沫夹芯材料加工成所需形状；根据5g基站毫米波天线罩的蒙皮和法兰实心区的3d模型，成型第一蒙皮1、法兰实心区4和第二蒙皮3；

步骤四：铺叠

依次铺叠第一蒙皮1、泡沫夹芯材料、法兰实心区4和第二蒙皮3，并进行抽真空预压实15min，真空度不低于-0.085mpa；

步骤五：模压共固化成型

上下模合模后放入压机，通过模压共固化成型，根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变下可提供的内压0.3±0.05mpa，确定共固化成型的压力0.3±0.05mpa；共固化成型过程中，固化温度为190℃，固化时间为4h，压机加压2±0.1mpa(加压压力需大于或等于共固化成型压力)；

步骤六：封边和表面处理

采用玄武岩纤维增强氰酸酯树脂复合材料做成的薄板通过卡扣连接的方式对模压共固化成型后的5g基站毫米波天线罩进行封边；然后在5g基站毫米波天线罩的表面刷涂聚四氟乙烯涂层作为透波疏水涂层6。

本发明的制造方法，采用模压共固化成型；并且根据所选泡沫夹芯材料在成型温度下的压缩蠕变百分比和泡沫夹芯层成型后的最终厚度确定所选泡沫夹芯材料的初始厚度，根据泡沫夹芯材料的压缩蠕变调整成型压力；相比于传统的毫米波天线罩采用的热压罐固化工艺具有模具传热快、成型效率高(是热压罐成型效率的2-3倍)的优点；而且成型出来的产品表面和内部质量更好，天线罩内部材料均匀性更好，透波率均匀性更好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。