柔性可共形的微带天线阵列及其制备方法与流程

本公开涉及天线，具体涉及柔性可共形的微带天线阵列及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代通信技术的发展，飞行器可实现的功能如导航、测距、探物等功能越来越多，与此同时所需搭载的天线也更多，这对天线的小型化，便携化提出了更高的要求，而共形天线以其独特的设计理念可以很好的适应当今日趋复杂的系统。相比于以往的天线，共形天线可以贴合载体的表面，极大程度地减小了天线对载体空气动力学特性和机械结构的影响，同时可以节省载体内部空间。

2、传统天线以铜作为金属导体，而共形天线需要将天线与载体的表面贴合，这个表面通常是曲面或是不规则的，因此传统的导体材料和刚性介质基板不再适用于共形天线，因此需要使用柔性介质基板和能较好附着于柔性介质基板的导体材料。目前柔性天线主要使用液晶高分子聚合物(lcp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚亚酰胺(pi)等做介质基板，用纳米银浆、石墨烯、铜浆等作为导电材料，然而它们也存在一些缺点，如制作工艺较为复杂、导电材料和介质基板附着力差，且弯折拉伸时介质板上印刷的导电材料易发生断裂。

3、现如今，人们对天线波束扫描提出了更高的要求，传统的相控阵天线采用移相器，改变阵列天线各个单元的相位差，从而实现波束扫描。移相器具有精度高，响应快的特点，但是它成本较高，且重量较大，无法与天线一起弯折共形，因此，探究一种新的柔性可共形的微带天线阵列尤为重要。

技术实现思路

1、本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、体积小、便于批量加工生产的柔性可共形的微带天线阵列及其制备方法。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种柔性可共形的微带天线阵列，所述微带天线阵列包括若干子阵列天线，每个所述子阵列天线均包括介质基板；

3、所述介质基板的正面印刷有金属图案层，所述介质基板的背面印刷有接地层，所述金属图案层的顶面设置有第一封装层，所述接地层的底面设置有第二封装层；

4、所述介质基板、第一封装层和第二封装层均采用柔性材料制作。

5、在一个实施例中，所述金属图案层包括馈电端口和若干间隔设置的辐射贴片，每个所述辐射贴片两侧均设置有寄生贴片，每个所述辐射贴片之间均通过设置微带馈线连接，所述微带馈线的末端设置有与所述微带馈线连接的阻抗变换器；

6、所述阻抗变换器和接地层均与所述馈电端口连接。

7、在一个实施例中，所述金属图案层通过设置于所述介质基板正面的第一掩膜板印刷于所述介质基板正面，所述接地层通过设置于所述介质基板背面的第二掩膜板印刷于所述介质基板背面。

8、在一个实施例中，所述第一掩膜板上设置有与所述金属图案层的金属图案相同的第一镂空，所述第二掩膜板上设置有与所述接地层的金属图案相同的第二镂空。

9、在一个实施例中，所述第一掩膜板的厚度与所述金属图案层的厚度相同，所述第二掩膜板的厚度与所述接地层的厚度相同。

10、在一个实施例中，所述介质基板、第一封装层和第二封装层均采用聚二甲基硅氧烷制作。

11、根据本公开实施例的第二方面，提供一种制备上述所述的柔性可共形的微带天线阵列的方法，所述方法包括如下步骤：

12、s1、制作介质基板；

13、s2、在所述在介质基板的正面放置第一掩膜板，所述第一掩膜板上设置有第一镂空，所述第一镂空的形状与金属图案层上的金属图案相同；

14、s3、在所述第一掩膜板上滴加金属液滴，并用非金属材质滚筒滚动按压所述金属液滴，使所述金属液滴附着于所述介质基板正面上未被所述第一掩膜板覆盖的位置；

15、s4、在所述金属图案层上制作第一封装层；

16、s5、在所述介质基板背面放置第二掩膜板，所述第二掩膜板上设置有第二镂空，所述第二镂空的形状与接地层上的金属图案相同；

17、s6、在所述第二掩膜板上滴加金属液滴，并用非金属材质滚筒滚动按压所述金属液滴，使所述金属液滴附着于所述介质基板背面上未被所述第二掩膜板覆盖的位置；

18、s7、在所述接地层上制作第二封装层。

19、在一个实施例中，所述第一掩膜板和第二掩膜板的四个边角处均设置有定位刻度线，所述定位刻度线用于指示所述第一掩膜板和第二掩膜板分别与所述介质基板对齐。

20、在一个实施例中，在步骤s1中，所述制作介质基板包括：

21、s11、将预聚物与固化剂按照预设比例混合后加入试管，并搅拌均匀后放入超声波清洗机中除去液体气泡；

22、s12、将试管中的部分液体倒入第一金属模具中，静置第一预设时间后，将所述第一金属模具放置在加热台上加热第二预设时间后静置固化，形成所述介质基板；

23、在步骤s4中，所述在所述金属图案层上制作第一封装层包括：

24、s41、在所述金属图案层上放置第二金属模具，并将s11中制作的试管中的部分液体倒入所述第二金属模具中，静置第三预设时间后，将所述第二金属模具放置在加热台上加热第四预设时间后静置固化，形成所述第一封装层；

25、在步骤s7中，所述在所述接地层上制作第二封装层包括：

26、s71、在所述接地层上放置第三金属模具，并将s11中制作的试管中的部分液体倒入所述第三金属模具中，静置第五预设时间后，将所述第三金属模具放置在加热台上加热第六预设时间后静置固化，形成所述第二封装层。

27、在一个实施例中，所述金属液滴为镓、铟、锡三种金属的合金，其中，镓占65-75％，铟占15-25％，锡占5-15％。

28、本公开的实施包括以下技术效果：

29、本公开实施例中，将金属图案层和接地层均通过液态金属印刷的方法分别印刷于介质基板的正面和背面，以在解决导电材料和柔性衬底附着力差的问题的同时能够降低加工成本，减少加工工艺；通过在金属图案层和接地层上分别浇注第一封装层和第二封装层，以在保护天线的金属图案层和接地层的同时，能够将天线的工作频段向低频偏移，从而减少了相同频率下所需要天线的尺寸；通过将介质基板、第一封装层和第二封装层均采用柔性材料制作，以保证本公开中的微带天线阵列能够与异形载体共形。

技术特征：

1.一种柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述微带天线阵列包括若干子阵列天线，每个所述子阵列天线均包括介质基板；

2.根据权利要求1所述的柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述金属图案层包括馈电端口和若干间隔设置的辐射贴片，每个所述辐射贴片两侧均设置有寄生贴片，每个所述辐射贴片之间均通过设置微带馈线连接，所述微带馈线的末端设置有与所述微带馈线连接的阻抗变换器；

3.根据权利要求1所述的柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述金属图案层通过设置于所述介质基板正面的第一掩膜板印刷于所述介质基板正面，所述接地层通过设置于所述介质基板背面的第二掩膜板印刷于所述介质基板背面。

4.根据权利要求3所述的柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述第一掩膜板上设置有与所述金属图案层的金属图案相同的第一镂空，所述第二掩膜板上设置有与所述接地层的金属图案相同的第二镂空。

5.根据权利要求4所述的柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述第一掩膜板的厚度与所述金属图案层的厚度相同，所述第二掩膜板的厚度与所述接地层的厚度相同。

6.根据权利要求1至5任一项所述的柔性可共形的微带天线阵列，其特征在于，所述介质基板、第一封装层和第二封装层均采用聚二甲基硅氧烷制作。

7.一种制备权利要求1至6任一项所述的柔性可共形的微带天线阵列的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜板和第二掩膜板的四个边角处均设置有定位刻度线。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述制作介质基板包括：

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述金属液滴为镓、铟、锡三种金属的合金，其中，镓占65-75％，铟占15-25％，锡占5-15％。

技术总结
本公开提供的柔性可共形的微带天线阵列及其制备方法，涉及天线技术领域。该柔性可共形的微带天线阵列包括若干子阵列天线，每个所述子阵列天线均包括介质基板；所述介质基板的正面印刷有金属图案层，所述介质基板的背面印刷有接地层，所述金属图案层的顶面设置有第一封装层，所述接地层的底面设置有第二封装层；所述介质基板、第一封装层和第二封装层均采用柔性材料制作。本公开实施例提供的柔性可共形的微带天线阵列，通过在金属图案层和接地层上分别浇注第一封装层和第二封装层，以在保护天线的金属图案层和接地层的同时，能够将天线的工作频段向低频偏移，从而减少了相同频率下所需要天线的尺寸。

技术研发人员：于映,陆东阳,李若舟,李雁,蒋赟昱
受保护的技术使用者：江苏鼎汇智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13