專利名稱：制造波導通道的方法
技術領域：
本申請涉及為微波制造波導通道，特別是相互定位或在彼此的側面緊密排列的波導通道，的方法，并進一步涉及一個制造衰減微波的單元的方法。
背景在接收和傳送具有在例如GHZ范圍頻率的電磁輻射的波導天線中，該天線最大可能的表面部分應該由開放通道構成，該通道被密集地壓緊，也就是，很緊密地相互定位或位于彼此的側面。由于這個原因，通道之間的壁就變得又長又窄。使用現有的、用于大規模生產的技術不可能制造出這樣長的通道。具有這種通道的波導天線在例如已公布的國際專利申請WO94/11920中被公開。
用于微波的波導通道通常被制造為具有精確內部尺寸的金屬管。由于所需要的高精度使得制造成本很高，因此這樣的通道價格也很高。
發明概要本發明的目的是提供一種低成本的方法來制造用于微波等的電磁波的波導通道。
本發明的另一個目的是提供一種簡單的方法來制造對諸如微波的電磁波產生衰減的面板。
因此，主體可以由電磁波可滲透的材料制造，接下來被涂覆導電材料，諸如把它的多個表面金屬化。對于適當的主體形狀和適當選擇的金屬化表面，主體內部接著形成具有由導電金屬層的內表面組成的壁表面的波導通道。主體可以是適當的幾何形狀，使得能夠得到諸如簡單分離的通道、波導透鏡和過濾器等不同的波導裝置。
如果主體使用的材料有表面多孔性，適當地，主體表面就會先涂一層表面平滑或均勻的材料，它不會嚴重影響電磁波的傳播。這種材料既可以是永久性的，也可以在涂上導電材料之后蒸發掉。
表面多孔性也能夠被用到制造一種衰減電磁波特別是微波的結構中。一個板形的主體可以被制成在該主體的第一大表面上具有切口或凹口。之后，該第一大表面被涂上一層導電材料而形成一個導電表面層，在具有表面多孔性的可滲透或非衰減材料的延續部分有一個粗糙的下表面。導電材料的內表面得到如此的粗糙度以致于能夠強烈地衰減進入該主體的第二的、相對大表面的波。切口或凹口被適當地給出了這種形狀，使得在它們之間形成了突出的棒，在具有表面多孔性的材料中某處棒的橫截面尺寸比電磁波的波長的一半要大。除了由粗糙下表面產生的衰減影響之外，由于棒中形成的通道的橫截面尺寸，波仍然要受到干擾。
附圖簡述現在將結合附圖，通過無限制的實施方案來描述本發明，其中
圖1是一半波導天線的一部分的透視圖，圖2a是波導天線一部分的橫截面視圖，圖2b是在一個較大的比例上，對應于圖2a的橫截面視圖，圖3是一個天線側面被移去一半的波導天線的透視圖，圖4是位于彼此的側面、有著特定的橫截面的波導的透視圖，以及圖5是一個衰減面板的視圖。
詳細描述有一些材料對電磁波具有低衰減，使得它們幾乎可以被當作空氣，盡管實際上它們在其它方面具有固體的特性。這種材料的一個實例是EPS(膨脹性聚苯乙烯)，其衰減系數比0.1dB/dm還要小。這種材料能夠很容易地被用來制造具有非常不定的形狀的主體。圖1的透視圖中，顯示了由這種對電磁輻射的衰減可忽略不計的材料制成的一個波導天線，也可以從圖2a的局部橫截面看到。波導天線由棒1形成，棒1從例如平底板3伸向一側，該底板使天線共同形成一個單元。棒1的側表面被涂上一層導電層，在下文的描述中會看到。棒的端表面5沒有這樣的涂層，但相反，位于棒1之間的底板的自由表面部分7有導電涂層。因此，棒的內部，也就是它們里面的區域，導電表面層的內部，是波導通道。此外，棒1具有適合波導天線的折射功能的幾何形狀，使得波導通道共同給出需要的透鏡功能。這樣棒就會沿著離開底板3的方向逐漸變細，如圖所示。
當根據上面所描述的，使用上面提到的材料EPS以及諸如膨脹性聚氨脂的類似的膨脹性聚合體材料來制造波導通道時，材料體可以首先通過適當加熱而引起的膨脹制成，該加熱是對放在一個封閉模腔中的適當數量的非膨脹性材料進行的。接著，制成的主體被涂上一層導電涂料以制成該導電表面層。然而，通過那種方式制造出來的主體材料同時經常是多孔性的，以及如果從中制成的主體被直接涂上一層導電涂料，則主體表面的孔隙9就會被填滿該導電涂料。這些孔可以延伸相當的距離進入膨脹性聚合體主體中，見圖2b。有這種被填充了導電材料的孔的表面是粗糙的，可以衰減電磁波在主體內部的傳播。結果就是-特別是在材料的主體所包含的孔隙從表面很深地延伸的情況下-主體內部不包含任何相對于電磁波的波導特性，因此就不能作為波導來工作，原因是主體內部具有金屬壁，能對主體內的電磁波產生強烈地衰減。
為了避免這種衰減影響，所使用的結構材料的主體，例如EPS，首先涂上一層或幾層不會嚴重衰減電磁波的非導電涂漆，它既能夠填充表面的孔隙又能夠平滑主體表面。之后，導電涂漆被施加，并在主體上形成了一層完全平滑的最外層，特別地，主體具有平滑的內部表面，在這里這種涂漆繼續進到非衰減涂漆的下一基礎層。非導電涂漆層可以通過沾或浸入或通過內模方法加到主體上。
可選地，主體首先被涂上一層非導電液體，它既可以填充主體的表面孔隙，又能平滑主體表面。選擇液體以阻止導電涂漆滲透進主體，并在使用導電涂漆之后該液體被蒸發或消失。這種液體可以包括例如水的一種完全不和導電涂漆混合的液體。
為了大批量制造用于例如天線功能的波導結構，經常需要多個模具，例如一個模具用于一側，另一個用于相對側。圖3中顯示了波導天線，其中天線側的一半被移去了。使用這種制造方法，就有可能使通道有一個共同的相鄰側和一個更窄的內部部分。在這種情況下，正如以上參考圖1和2所描述的，與波導通道各部分對應的棒1的側面，以及兩個棒間的共同表面7被涂了一層導電材料，但表面5沒有，在那里兩個對分的部分被相互接合起來。之后，天線側的相對表面彼此接合起來，而得到了具有最佳入口和出口側的連續通道。
具有各類波導通道的裝置可以被制造。在圖4中，例如所顯示的波導從位于彼此側面并有T形橫截面的棒中得到。棒1通常根據所預定的應用具有各種形狀。因此，它們可以有基本上正方形的橫截面，例如用于通用的波導通道，或矩形的橫截面，諸如用于波導透鏡、過濾器和預定用于僅一束電磁波的偏振之一的平面/圓形旋轉陣列。
反射波導(沒有顯示)可以被制造出來，首先通過根據上面的描述生產出適當的棒形體，接著除了側表面外，該主體的端表面之一被涂上一層導電材料。這就形成了反射，使得一束進入的電磁波首先從棒的沒有被涂的末端進入由主體形成的通道，接著轉向和從同樣的通道離去。
如果適當的棒形體根據上面的描述首先被生產出來，而且接著該主體的僅兩個相對側的表面被涂上導電表面層，則由并行板形成的透鏡或過濾器就可以被得到，并可以預定用在具有單偏振的電磁波上。
棒通常應該具有比最大波長的一半還大一些的橫截面尺寸，這樣它們的波導功能就可以用于放大或過濾。
簡單波導通道(沒有顯示)可以用相似的方式制造。首先一個具有例如統一矩形橫截面的簡單的直主體被生產出來。該主體被彎成需要的形狀，并被涂上一層或幾層非導電涂漆，例如環氧聚合體，最后是一層導電材料。用涂漆，特別是聚合體材料涂覆后的結果是，主體將永久地保持它的形狀。
所提到被直接涂了一層導電涂漆的材料的主體的電磁波衰減特性可以被用來制造衰減的表面面板。這種面板的一個實例在圖5中顯示，且包括位于彼此側面并在另外的平面主體的其中一個大表面形成的多個圓錐形或金字塔形的凹口。因此，凹口就被直接涂上導電涂料。對于凹口的適當形狀，并假設涂漆已經很好地滲透進面板的表面孔隙里時，面板能夠衰減電磁波，該電磁波被入射到該面板的相對大表面，該表面是基本上平坦的，并且沒有涂導電層。如果封閉空間被加上這種面板，該面板的平坦表面指向空間內部，那么就可以得到一個有效衰減可能的電磁波的空間。根據以上所述，對應于波導通道，位于面板之間的凹口部分通常應該，例如在它們的入口或在中心部分的某處，橫截面尺寸比它們的衰減功能要被用上的最大波長的一半還大一些。
權利要求
1.一種制造用于電磁波，特別是微波的波導通道的方法，其特征在于，一個主體是由電磁波基本可滲透并/或不較大地衰減電磁波的材料制成，此材料具有對應于波導通道形狀的形狀，而且在于該主體的外表面涂了一層導電材料。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，該主體首先被涂至少一層的非導電涂漆或涂料，該涂漆或涂料是電磁波基本可滲透并/或不較大地衰減該電磁波的，且填充孔隙和平滑該主體表面，其后進行以導電材料的涂覆。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于，該主體首先被加上了一層填充孔隙并平滑該主體表面的非導電液體，其后進行以導電材料的涂覆，選擇該液體以阻止導電材料滲透進該主體，并在涂上該導電材料之后該液體被蒸發。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于，多個主體被生產為若干相互定位的棒形體。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于，多個主體被生產為從底板伸出的多個相互定位的棒形體。
6.根據權利要求1的方法，其特征在于，該主體是由膨脹性聚合體材料，尤其是膨脹性聚苯乙烯生產的。
7.根據權利要求1的方法，其特征在于，該主體是由具有表面多孔性的聚合體材料生產的。
8.根據權利要求1的方法，其特征在于，非導電涂漆層通過浸或內模方法應用到該主體上。
9.根據權利要求1的方法，其特征在于，波導通道被單獨生產，然后再彼此接合起來。
10.根據權利要求1的方法，其特征在于，至少兩個單獨的主體被生產，并且被涂覆導電材料，然后該主體被彼此接合起來。
11.根據權利要求1的方法，其特征在于，該主體的側表面和僅一個端表面被涂上一層導電材料而形成反射，使得進入的電磁波首先經過沒有被涂覆的端表面進入由主體形成的通道，接著轉向且從同樣的通道離去。
12.根據權利要求1的方法，其特征在于，僅主體的兩個相對側表面被涂上導電材料以得到預定用于僅一個單偏振的電磁波的透鏡或過濾器。
13.一種用于電磁波，特別是微波的波導通道，其特征為，具有符合波導通道形狀的形狀、有電磁波基本可滲透并/或不較大地衰減電磁波的材料的主體，該主體的外表面被涂覆一層導電材料。
14.一種制造衰減電磁波，特別是微波的結構的方法，其特征在于，一個板形主體可以由電磁波基本可滲透并/或對電磁波衰減忽略不計的材料來生產，它具有表面多孔性，包括在該主體的第一大表面上作出的切口或凹口，而且該第一大表面被涂上一層導電材料而形成一個導電表面層，在與可滲透或非衰減材料相連接處有一個粗糙下表面，使得該粗糙下表面對于進入該主體、到該主體的第二相對大表面的波產生衰減。
15.根據權利要求14的方法，其特征在于，在生產板形主體中，剪切或凹口被給出這樣的形狀，使得在其間形成伸出的棒，其橫截面尺寸在具有表面多孔性的材料中在某處比電磁波的波長的一半要大，使得除了由粗糙下表面產生的衰減影響之外，由于電磁波要透入的棒所形成的通道的橫截面尺寸，該電磁波也被阻止。
16.一種衰減電磁波，特別是微波的結構，其特征為，有電磁波基本可滲透并/或不較大衰減電磁波的材料并具有表面多孔性的板形主體，該主體在該主體的第一大表面上作出剪切或凹口，而且該第一大表面被涂上一層導電材料的導電表面層，在與可滲透和/或非衰減材料相連接處有一個下表面，它由于導電材料透入該主體的表面孔隙而是粗糙的，使得該粗糙的下表面對于進入該主體的第二相對大表面層的波產生衰減。
全文摘要
當制造用于諸如微波的電磁波的波導時，例如被密集地放置波導通道，該通道由波可滲透且不會對波產生較大衰減的材料的棒形體(1)產生。此棒形體可以從例如基底(3)伸出，它們的側面被涂了一層導電材料，而它們的自由端表面(5)卻沒有。該棒形體內部形成波導通道，它們的壁是由導電材料層形成。通過給出棒形體，比如波導天線的天線側面或一半等合適的形狀可以被制造。棒形體在加導電材料之前，可以先涂一層或幾層無衰減和非導電的涂漆來填充孔隙并平滑該棒形體表面。因此，導電材料層有了一個到給予通道好的波導特性的主體材料平滑過渡的表面。如果主體使用的材料有強的表面多孔性，那么由棒形體形成的通道就會對電磁波強烈衰減。一組放置在彼此側面的這種棒形體和該棒形體具有合適的尺寸，給出了一個單元，可以對電磁波產生強烈衰減地工作。
文檔編號H01Q3/26GK1440576SQ01812379
公開日2003年9月3日 申請日期2001年5月7日 優先權日2000年5月5日
發明者斯蒂格·安德斯·彼得森 申請人:斯蒂格·安德斯·彼得森