專利名稱：低價(jià)位天線陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線陣列，更具體地針對低價(jià)位天線陣列和制造該天線陣列的方法，該天線陣列具有實(shí)質(zhì)上平面的和曲面的表面，可應(yīng)用于通信。
背景技術(shù)：
天線陣列的制造有各種各樣形式，在通信領(lǐng)域內(nèi)有許多不同的應(yīng)用。一種具體的應(yīng)用場合是具有高容積和著重低成本的天線陣列，它們使用于移動通信系統(tǒng)基站中，諸如美國的工作于約800MHz的蜂窩傳輸系統(tǒng)和工作于約1900MHz的個(gè)人通信業(yè)務(wù)(PCS)系統(tǒng)的基站中，以及使用于世界范圍內(nèi)的其他無線和移動通信應(yīng)用中。
基站天線陣列的形式上，采用著廣泛多樣的結(jié)構(gòu)，它們在尺寸、成本和可靠性方面有著明顯差異。通常的基礎(chǔ)天線陣列典型地包括兩個(gè)或多個(gè)各別的輻射器；一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，使來自天線接口端的射頻功率在各個(gè)輻射器之間進(jìn)行分配；一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，確保所有單元構(gòu)成一個(gè)組合體；以及一個(gè)天線罩。一種基本的基站天線陣列類型由周知的圓柱體偶極子陣列組成。此類天線陣列一般地有大量的部件，結(jié)構(gòu)上制造成本高，物理尺寸大，以及重量比較高。另一種基本的基站天線陣列類型使用金屬薄板偶極子輻射器組成，由分立的介質(zhì)隔離片支撐的金屬薄片組成微帶功率分配網(wǎng)。各個(gè)金屬零件通常由鋁材薄片沖壓成，然后依靠高強(qiáng)度的勞動予以組裝。另一種常規(guī)的基站天線陣列使用印刷電路板(PCB)構(gòu)成功率分配電路，使用同軸電纜連接金屬偶極子或配線輻射器。
又一種常規(guī)的基站天線陣列類型使用PCB構(gòu)成功率分配網(wǎng)絡(luò)，并使用分立的PCB構(gòu)成偶極子輻射器。對于具有高增益值和8個(gè)以上輻射器的基站天線來說，通常需應(yīng)用基于高性能聚四氟乙烯(PTFE)的PCB材料來構(gòu)成功率分配網(wǎng)絡(luò)，以保持低的網(wǎng)絡(luò)損耗，避免信號衰減。基于高性能PTFE的PCB材料比之其他類型的PCB材料成本高得多。就生產(chǎn)工具成本、加工、組裝方便性和有利實(shí)現(xiàn)較大的電路復(fù)雜性而言，應(yīng)用由PCB作為功率分配網(wǎng)絡(luò)和輻射器構(gòu)成的基站天線，其給出的優(yōu)點(diǎn)超過應(yīng)用金屬薄片構(gòu)成的類似天線。
已經(jīng)提出各種構(gòu)造的平面天線陣列，借以減低制造成本、減小物理尺寸和減輕總的天線陣列重量。這些天線陣列在組成上有各種樣的結(jié)構(gòu)，利用多樣的夾層類型布置，并利用多樣的材料作為天線輻射器和電路。通常，形成平面天線陣列時(shí)采用篩網(wǎng)印刷法或是物理切割金屬層法，諸如依靠沖壓出輻射器配線或切割金屬層的方法形成金屬層中的輻射器配線，并依靠蝕刻金屬層形成所需圖案。這些類型的天線內(nèi)包括有形成在很薄金屬層或金屬片上的一個(gè)或多個(gè)電路和輻射器，它們再支撐或安裝于一般地較結(jié)實(shí)的各種介質(zhì)底層上，諸如塑料、泡沫材料、StyrofoamTM、PVC樹脂、玻璃纖維、聚丙烯、聚酯、丙烯酸或聚乙烯等基底層。雖然，這些常規(guī)的陣列結(jié)構(gòu)改善了天線陣列的某些特性，諸如部件的數(shù)目小和重量輕，但在電性能，制造工藝成本和總的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面尚需改進(jìn)。
因此，需要一種天線陣列例如供基站場合應(yīng)用，能以降低的成本予以制造。還希望在達(dá)到降低所需陣列成本的同時(shí)，保持可接受的天線陣列的電性能。進(jìn)一步，希望形成一種靈活的天線陣列，能做成曲面結(jié)構(gòu)應(yīng)用于一定場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對低價(jià)位的天線陣列和制造此類陣列的方法，供通信應(yīng)用，諸如應(yīng)用作基站天線。按照本發(fā)明的天線陣列又可以設(shè)計(jì)成平面形式或者有靈活的結(jié)構(gòu)，或是某些應(yīng)用中希望的曲面陣列結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明實(shí)施例的天線陣列由多層組成，各層之間可取地互相粘合。天線陣列內(nèi)包括有在兩個(gè)或多個(gè)介質(zhì)層上形成的多個(gè)金屬輻射器單元，而介質(zhì)層依次地粘合至金屬基底層上。介質(zhì)層的厚度選擇為可提供所需的間隔供輻射器單元工作應(yīng)用。輻射器單元可取地形成于軟性的介質(zhì)載體層上，載體層可粘合至介質(zhì)泡沫核心層上，介質(zhì)核心層可以是軟性的，或者可以為模塑的或切割成平面形狀或非平面形狀的。陣列內(nèi)可包括一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)層，介質(zhì)層上可形成許多無源輻射器單元，其中，介質(zhì)層可取地粘合在金屬輻射器單元的頂部。介質(zhì)層和基底層封閉在包括天線罩的結(jié)構(gòu)內(nèi)，提供對外界環(huán)境的防護(hù)，并便利于使天線組件能在安全和堅(jiān)實(shí)的狀態(tài)下安裝到其他結(jié)構(gòu)上。
按照本發(fā)明實(shí)施例的陣列制造方法中，包括使各層互相粘合。輻射器單元的形成上，可取地是在使泡沫核心介質(zhì)層粘合至基底層上之前，先蝕刻金屬層。然后，使帶有無源輻射器單元的介質(zhì)層粘合至已經(jīng)形成的輻射器單元上。根據(jù)需要，基底層可以部分地或整體地彎曲。
按照本發(fā)明實(shí)施例的低價(jià)位天線陣列設(shè)計(jì)上，使用了適合印刷電路板制造技術(shù)的各種低價(jià)位部件，它們可以在短時(shí)間內(nèi)組裝一起，組裝后只需小量調(diào)整或不需調(diào)整便可得到所需性能。
因此，本發(fā)明提供一種具有多層結(jié)構(gòu)的天線陣列，它包括金屬層，上面形成有許多加電的天線輻射器單元和饋電單元；第一薄載體介質(zhì)層，金屬層形成于該所述第一薄載體介質(zhì)層上；泡沫核心層，它具有頂部表面和底部表面，其中，第一薄載體介質(zhì)層形成于泡沫核心層的頂部表面，膠粘層形成于泡沫核心層的底部表面，其中，膠粘層粘合至金屬基底層上。
結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說明，容易理解本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示明在基站環(huán)境內(nèi)應(yīng)用的按照本發(fā)明實(shí)施例的天線陣列；圖2為分解的透視圖，示明按照本發(fā)明實(shí)施例的天線陣列；圖3為分解的透視圖，示明具有天線罩單元的圖2的天線陣列，形成完整的天線結(jié)構(gòu)；圖4為放大的分解透視圖，部分地示明圖2的天線陣列；圖5為放大的分解圖端視圖，示明圖2的天線陣列；圖6的透視圖示明帶天線罩的圖2的天線陣列，形成部分的完整天線結(jié)構(gòu)；圖7是圖6上部分完整天線結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖8是分解的透視圖，示明按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的天線陣列；圖9為分解的透視圖，示明帶有天線罩單元的圖8的天線陣列實(shí)施例，形成完整的天線結(jié)構(gòu)；圖10為分解的透視圖，部分地示明圖8的天線陣列實(shí)施例；圖11為放大的分解圖側(cè)視圖，示明圖8的天線陣列實(shí)施例；圖12為部分的透視圖，示明帶有天線罩單元的圖8的天線陣列實(shí)施例，形成部分的完整天線結(jié)構(gòu)；圖13是圖12上部分完整天線結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖14A、14B和14C分別為安裝在天線罩單元內(nèi)完整天線陣列結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖、底視圖和頂視圖；圖15為沿圖14A中線條15-15剖開的完整天線陣列和天線罩結(jié)構(gòu)的截面圖；圖16是圖15上完整天線陣列結(jié)構(gòu)的透視圖；圖17是本發(fā)明的曲面天線陣列實(shí)施例的透視圖；圖18是圖17上天線陣列結(jié)構(gòu)放大的部分透視圖；圖19A和19B分別為本發(fā)明的另一個(gè)曲面天線陣列實(shí)施例的透視圖和頂視圖；圖20的概略圖示明在基站環(huán)境內(nèi)應(yīng)用本發(fā)明的曲面天線陣列；圖21示明制造本發(fā)明一種天線陣列實(shí)施例的工藝步驟；圖22示明制造本發(fā)明另一種天線陣列實(shí)施例的工藝步驟；圖23的部分透視圖示明本發(fā)明的天線陣列天線罩實(shí)施例，能夠支撐完整的天線結(jié)構(gòu)；圖24是圖23上天線罩的側(cè)視圖或端視圖，上面安裝有完整的天線結(jié)構(gòu)；以及圖25的部分透視圖示明圖23的天線罩單元，在其中安裝有天線結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參看圖1，基站或小區(qū)站點(diǎn)10可包括至少一個(gè)而通常為多個(gè)的本發(fā)明之天線陣列12，它們的實(shí)施詳細(xì)地公開了圖2至圖16上。這些圖中標(biāo)明的相同參考號指各附圖內(nèi)相同的或類似的部件。基站天線陣列12通常包容在實(shí)質(zhì)上密封的天線罩(示明于圖14至圖16)內(nèi)，它們再以常規(guī)方式安裝到基站塔桅14上。如這里的使用情況，天線陣列為具有一定尺寸、間隔和輻射序列的諸天線單元的組合體，使得各個(gè)輻射器單元組合一起的電場在特定方向上產(chǎn)生最大強(qiáng)度，而在其他方向上電場強(qiáng)度極小。描述此種組合體時(shí)，術(shù)語天線陣列可以與陣列天線互換地使用。
在諸如一個(gè)或多個(gè)覆蓋區(qū)16內(nèi)，基站天線陣列12中的每一個(gè)對移動或固定通信系統(tǒng)(未示出)的小區(qū)提供覆蓋，諸如是對于美國的工作在大約800MHz上的蜂窩傳輸系統(tǒng)和工作在大約1900MHz上的個(gè)人通信業(yè)務(wù)(PCS)系統(tǒng)提供覆蓋，或是對于具有固定或移動用戶系統(tǒng)的其他天線通信提供覆蓋。本發(fā)明的基站天線陣列在天線陣列12中示明為平面結(jié)構(gòu)，在曲面天線陳列18中示明為曲面結(jié)構(gòu)(曲面結(jié)構(gòu)的實(shí)例詳細(xì)地公開于圖17至圖20內(nèi))。曲面天線陣列18可安裝在第二基站塔桅14’上，能使基站10的通信覆蓋地點(diǎn)增大到覆蓋區(qū)16的上方，諸如到達(dá)山頭上或者飛機(jī)19上。
本發(fā)明的第一天線陣列實(shí)施例以分解圖示明于圖2，圖中各個(gè)單元未按尺寸比例繪制。天線陣列實(shí)施例20為雙極化天線，包含兩個(gè)正交的線極化，這里以16個(gè)各別的輻射器示明。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員知道，本發(fā)明并不限制于雙極化天線，也可應(yīng)用到單種極化特性的天線上，還能應(yīng)用到不同于所示實(shí)施例的各輻射器的數(shù)目上，陣列內(nèi)輻射器數(shù)目可以少些或多些。陣列20內(nèi)包括PCB堆疊或夾層22，堆疊22上包含許多形成于金屬層60上的(示明于圖5中)、沿堆疊22長度方向布置的輻射器單元或配線24，并按常規(guī)方式用所需的饋電電路26連接諸輻射器單元24?？扇〉?，首先借助于諸如膠粘層62(示明于圖5中)使金屬層60附裝或粘合到比較薄的載體介質(zhì)層27上，然后，諸如通過通常的化學(xué)蝕刻工藝沿堆疊22的長度方向形成許多輻射器單元或配線24，用所需的饋電電路26連接諸輻射器單元24。應(yīng)理解到，術(shù)語粘合可以包括用于粘合的常規(guī)技術(shù)，它包括但不限制于應(yīng)用膠粘劑或緊固件進(jìn)行接合。
然后，借助膠粘層30使PCB堆疊22粘合到比較厚的泡沫核心介質(zhì)層28上。天線陣列20的其余部分可取地包括膠粘和釋脫層32，它首先粘合至泡沫核心介質(zhì)層28底側(cè)上，當(dāng)各層粘合在一起時(shí)，便完成一個(gè)堆疊或夾層組合體34。諸如通過通常的化學(xué)蝕刻工藝，此時(shí)也可以在組合體上再形成帶有所需饋電電路26的許多個(gè)輻射器單元或配線24。諸輻射器單元24如所需的饋電電路26形成后，以常規(guī)方法修整堆疊34。然后，去掉層32的釋脫部分(諸如是聚酯材料或類似的剝脫層，圖中未示出)，再依靠其余的膠粘劑使堆疊34粘合到基底層或?qū)щ娡?5上。
堆疊22、介質(zhì)層28和導(dǎo)電托35之每一個(gè)各包括成對的中央孔徑組36，它們互相嚙合，應(yīng)用于對PCB堆疊22上的饋電電路26實(shí)現(xiàn)射頻信號連接。沿堆疊22、介質(zhì)層28和導(dǎo)電托35的邊緣形成有另外的多個(gè)嚙合孔徑組38，這些孔徑組38應(yīng)用于使安裝托架48安裝到導(dǎo)電托35上(如圖3中所示)。由導(dǎo)電托35內(nèi)的孔徑組38承納螺栓或螺釘或類似的器件(圖中未示出)，由堆疊22和介質(zhì)層28上的也是徑組38提供出用于螺栓頭的公差余隙。
堆疊34和導(dǎo)電托35安裝一起后形成天線結(jié)構(gòu)40的一部分，這些部件示明于圖3上。在天線結(jié)構(gòu)40上形成天線陣列20的殼套，以防護(hù)天線受環(huán)境情況的影響，諸如下雨、冰雹、降雪、灰塵和刮風(fēng)等。盡管天線陣列20通常安裝于基站上的暴露位置處，但在其他應(yīng)用場合下，天線陣列20安裝中可以帶有或不帶有其他類型的保護(hù)或殼套。天線結(jié)構(gòu)40中包括天線罩覆蓋構(gòu)件42，它可以安裝至底部的導(dǎo)電托35上。天線罩覆蓋42的兩端由一對端蓋44包封，它們由諸如螺釘(未示出)之類的緊固件固著到基底層35或天線罩覆蓋42上，構(gòu)成完整包封的天線結(jié)構(gòu)40。
天線罩覆蓋42在制造上可以用合適的室外品級的塑料材料進(jìn)行模壓，對于損耗應(yīng)確保適當(dāng)?shù)纳漕l性能，并具有合適的介電常數(shù)。塑料材料還應(yīng)有適宜的尺寸穩(wěn)定性，在低溫下不會變脆。天線罩材料可取地采用室外品級的聚氯乙烯(PVC)，它包含有抗紫外線(UV)的穩(wěn)定劑材料，可在室外環(huán)境下保持耐久性。采用PVC材料是一種良好的選擇，已經(jīng)證明，可用作基站的天線罩。
基底層35內(nèi)包含成對的中央孔徑組36，可與其他各層內(nèi)的孔徑組36進(jìn)行接合。孔徑組36供一對射頻連接件46使用，使射頻功率傳輸給PCB堆疊22上的饋電電路26。射頻連接件46形成供天線結(jié)構(gòu)40用的接口端口或端口連接件。由于直接的射頻信號路徑內(nèi)，天線結(jié)構(gòu)20或40中僅有的金屬對金屬的接觸是射頻連接件46處的焊點(diǎn)連接，所以最后形成的天線結(jié)構(gòu)20或40能提供良好的無源互調(diào)(PIM)性能。用每單音20W的兩個(gè)載波單音進(jìn)行測試時(shí)，PIM通常小于-150。
天線結(jié)構(gòu)40可取地又包括一對安裝托架48，借助于諸如螺栓或螺釘(未示出)之類的緊固件如前面所述地可通過孔徑組38固著到基底層35上。托架48應(yīng)用來將天線12安裝到任何希望的位置處，諸如安裝到小區(qū)塔桅14上。
堆疊34和基底層35在圖4中以放大的部分透視圖示明。它較清楚地示明帶有輻射器單元24和饋電電路26的PCB堆疊22。另外，至少介質(zhì)層28和基底層35之每一個(gè)都包含一對孔徑50，在它們上面安裝端蓋44。制造堆疊34以及安裝到導(dǎo)電托35上時(shí)，孔徑對50還可以應(yīng)用于堆疊22、各層22、28、30和32(需要時(shí)，它們每一層各包含孔徑對50)的對準(zhǔn)。一般地，可以在堆疊的各層內(nèi)都形成孔徑，借以確保緊固件周圍的公差余隙或凸出特征，否則，在不同的堆疊內(nèi)會有局部的凸出。
堆疊34和導(dǎo)電托35在圖5中又以放大的端視圖示明。同樣地，各單元未按尺寸比例示明。另外，比較薄的載體介質(zhì)層27與金屬層60在位置上間隔開，在金屬層60上已制作或者將制作上圖案，以形成輻射器24和饋電電路26。依靠膠粘層62使金屬層60粘合劑載體介質(zhì)層27上，形成堆疊22。導(dǎo)電托35可取地又包含一對相對的縱向邊沿槽隙，用于在將端蓋44安裝至導(dǎo)電托35上之前使天線罩覆蓋42先行滑入。
雖然，具體的材料和各層厚度并不十分嚴(yán)格，但下面列述某些典型的尺寸和材料。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬層60為薄的銅箔，經(jīng)蝕刻形成單元24和26。銅箔60可取地為電解淀積(ED)型銅箔，對于與載體介質(zhì)層27之上的膠粘層62表面相接觸處的銅箔，可進(jìn)行化學(xué)處理，該處理通常稱為反面處理銅箔。金屬層60每平方英尺面積重1盎司，相應(yīng)的厚度大約0.0014英寸。也可以應(yīng)用其他銅箔，包括一般較貴的輥軋銅箔以及在粘合面上具有減小的表面剖面的ED銅箔。銅箔有多樣的重量，諸如可應(yīng)用每平方英尺重0.5或2盎司的銅箔。從基站天線使用上的成本和信號電流容量看，1盎司銅箔是可取的。載體介質(zhì)層27可以是低損耗的聚酯薄膜，厚度大約為0.003至0.005英寸，也有厚到0.010英寸的。金屬層60和比較薄的載體介質(zhì)層27可以用比較薄的膠粘層62粘合一起。膠粘層62能結(jié)合濕涂敷工藝應(yīng)用于金屬層60與載體介質(zhì)層27之間，凝固后形成可處理的薄片，隨后加工成整體的組合體即堆疊22。得到的薄片組合體或即堆疊22通常是柔軟的，至少可以在一個(gè)平面內(nèi)做成彎曲的形狀。
泡沫核心層28可取地為封閉單元的泡沫，借以實(shí)質(zhì)上限止水分吸入天線環(huán)境內(nèi)，并容許泡沫核心層28經(jīng)受濕印刷電路板工藝，比較小量地吸收流體。泡沫核心層28可以是一種膨化的聚烯烴塑料材料，典型密度為每立方英尺重2、4、6、9或12磅。一種此類材料是膨化聚乙烯，它可取地能在制造中使用典型的輻射工藝形成交聯(lián)鍵，增強(qiáng)材料性能。在其他的塑型工藝中，可以使用熱激勵(lì)化學(xué)交聯(lián)鍵媒劑。應(yīng)用輻射工藝的一種交聯(lián)鍵封閉單元膨化聚乙烯泡沫周知的有由Vulcan公司、Tennessee公司和Vulcan國際公司的全資子公司及Delaware公司制造的VultraCellTM。第二種交聯(lián)鍵封閉單元膨化聚乙烯泡沫周知的是由Sekisui美國公司的分部Vlotek制造的VolaraTM。Valtek制造有多種品級的其他交聯(lián)鍵封閉單元聚烯烴泡沫材料，適合于本應(yīng)用場合。卷筒型聚烯烴泡沫材料為軟性的，通過粘合能形成其他目的用的形狀，應(yīng)用這里說明的部件和常規(guī)的工藝與組裝技術(shù)，能將天線制造成在一個(gè)或多個(gè)平面內(nèi)呈現(xiàn)彎曲形狀。
泡沫核心層28的介電常數(shù)取決于形成泡沫核心層28所用的膨化材料的密度和介電常數(shù)。在模塑方式下制造的諸如膨化聚苯乙烯(EPS)之類的硬性低密度泡沫，典型密度為每立方英尺重1.25至2.5磅。此類低密度泡沫的介電常數(shù)為1.02至1.04，接近空氣的介電常數(shù)。此之膨化聚苯乙烯泡沫，擠壓成形的聚苯乙烯泡沫更為可取，因?yàn)槔门菽w粒構(gòu)造成膨化型泡沫時(shí)會發(fā)生的小的空隙通道減小了，水分吸入隨之減少。盡管如此，對某此應(yīng)用來說EPS的水分吸入還是足夠低的。每立方英尺重6磅密度的擠壓型交聯(lián)鍵聚乙烯泡沫，介電常數(shù)的典型值為2.3。其他交聯(lián)鍵膨化聚烯烴泡沫的介電常數(shù)值為1.35。本發(fā)明中可應(yīng)用的一種泡沫核心層28厚度大約為0.090英寸。塑料材料的密度低，介電常數(shù)值小時(shí)通常地其損耗系數(shù)也低。
可應(yīng)用于泡沫核心介質(zhì)層28的硬性泡沫材料有英國諾里奇(Norwich)市EMKAY塑料有限公司制造的RohacellTM。RohacellTM是一種聚甲基丙烯酯(PMI)硬性泡沫，沒有CFC、溴和鹵素，據(jù)稱是100％密度單元和各向同性的。RohacellTM泡沫具有優(yōu)良的機(jī)械性能，在高溫下有高的尺寸穩(wěn)定性，耐溶劑，熱傳導(dǎo)系數(shù)特別低。它們強(qiáng)度值和彈性模量與剪切模量迄今沒有任一種其他的相同毛重密度的泡沫塑料能超過它。該RohacellTM泡沫可以有各種樣密度，包括每立方英尺為2、3.25、4.68和6.87磅。在相同的密度下，RohacellTM泡沫的介電常數(shù)通常小于軟性聚烯烴族泡沫的介電常數(shù)。例如，每立方英寸4.68磅的RohacellTM泡沫的介電常數(shù)在2GHz上大約為1.08。RohacellTM泡沫能變成熱彈性的。所以，在170℃-190℃溫度下能夠成形。所需的變形溫度取決于成形程度和密度。某些場合下，在加熱下通過機(jī)械方式或變形方式，可以得到曲面的泡沫形狀。
導(dǎo)電托35可以用鋁形成，厚度約為0.125英寸口本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員知道，示明的實(shí)施例中的號電托或基底層35也是一個(gè)關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)單元，所示明的相關(guān)厚度已具有所需的硬度和強(qiáng)度。也可以有其他實(shí)施例，包括依靠天線罩覆蓋42作為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)單元，而基底層35可以是比較薄的鋁或者其他合適的導(dǎo)電材料金屬層，厚度為0.003-0.010英寸量級。
圖5中包括由金屬層60、膠粘層62和比較薄的載體介質(zhì)層27構(gòu)成的堆疊22的一個(gè)實(shí)施例，可以從美國東普羅維登斯市羅得島的Arlon工程薄片和涂敷公部處得到，參見其敷銅聚酯薄片(CPL)的產(chǎn)品說明。Arlon CPL產(chǎn)品中的膠粘層62是一種有專利權(quán)的Arlon熱成形氨基甲酸乙酯膠粘體系。金屬化導(dǎo)電的堆疊22可以從軟性電路產(chǎn)業(yè)內(nèi)的大量供應(yīng)商那里得到，比較薄的載體介質(zhì)層27為聚酰亞胺材料的產(chǎn)品，已知的有杜邦公司的KaptonTM薄膜。Arlon CPL產(chǎn)品由于其較低的介電常數(shù)和低得多的吸水性，比之基于聚酰亞胺薄膜的薄片更為可取。
膠粘層30和62可以是聚丙烯壓敏轉(zhuǎn)移膠粘劑，諸如明尼蘇達(dá)州圣保羅市內(nèi)3M公司在商標(biāo)名VHBTM下制造一種產(chǎn)品類型，厚度值為0.002-0.005英寸量級。也能應(yīng)用其他聚丙烯膠粘劑體系，包括濕性應(yīng)用體系。雖然，聚丙烯膠粘劑體系是可取的，但本發(fā)明不限制于只應(yīng)用聚丙烯膠粘劑體系。對于膠粘層32，應(yīng)用壓敏膠粘劑(PSA)是可取的，易于使堆疊34組裝到基底層35上。
比較薄的載體介質(zhì)是27不限制于聚酯材料，可以應(yīng)用具有比較低的水分和射頻能量吸收性的任何合適的低價(jià)位塑料材料，它們在泡沫核心層28與銅箔60之間實(shí)質(zhì)上起阻止?jié)B透的聚合物膜片的作用。塑料材料還應(yīng)提供平滑表面以應(yīng)用于印刷和蝕刻，并進(jìn)一步起阻擋層的作用，防止在PCB產(chǎn)業(yè)內(nèi)典型的化學(xué)處理中穿透泡沫核心層28的表面。應(yīng)用比較薄的載體介質(zhì)層27是構(gòu)造低成本天線中的關(guān)鍵因素，它有助于在使得所需的饋電電路26連接至輻射器單元24上進(jìn)行導(dǎo)電圖案制造中，可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的PCB工藝，并易于應(yīng)用常規(guī)的聚丙烯膠粘劑體系粘合到泡沫核心層28上。泡沫核心層28可以是軟性的，或者可以用模塑或切割法制成所需的平面或非平面的構(gòu)造。
圖6和圖7示明天線結(jié)構(gòu)40部分組裝件的兩個(gè)視圖，包括組裝的堆疊22和34以及互相粘合的各層28、30和32，它們安裝于基底層35上，但沒有加上天線罩覆蓋42。
本發(fā)明的第二個(gè)天線陣列實(shí)施例70中，包括有與第一個(gè)天線陣列實(shí)施例20實(shí)質(zhì)上相同的堆疊34，圖8中示明實(shí)施例70的分解圖。除了堆疊34的各層外，上述的天線陣列70包括有類似于堆疊22的堆疊71，堆疊71上無源的輻射器單元或配線組72可取地形成于或借助膠粘層粘合于薄的載體介質(zhì)層74上(示明于圖11中)。無源輻射器單元或配線組72可通過輻射器單元或配線組24予以激勵(lì)，與沒有無源輻射器單元或配線組72的類似天線陣列設(shè)計(jì)相比較，它可增大天線陣列20的工作帶寬。薄的載體介質(zhì)層74可以與薄的載體介質(zhì)層27相同。輻射器單元72與相應(yīng)的輻射器單元24進(jìn)行無源耦合。輻射器單元72不包括任何饋電電路，而依靠再一個(gè)介質(zhì)層76使輻射器單元72與堆疊22間隔開預(yù)定的距離，介質(zhì)層76的厚度等于相關(guān)的輻射器單元24與72之間所需的無源耦合的預(yù)定距離。介質(zhì)層76通過膠粘層78連接或粘合到堆疊71上。輻射器單元72與可以直接連接到介質(zhì)層76上，不用介質(zhì)層74和膠粘層78。介質(zhì)層76可以由通常的膨化聚苯乙烯材料形成，可模塑或切割成所需的尺寸。介質(zhì)層的優(yōu)選實(shí)施例為單塊式的封閉單元泡沫結(jié)構(gòu)，具有比較小的密度值以及實(shí)質(zhì)上均勻的厚度值。然后，介質(zhì)層76借助于膠粘層80接合至堆疊22的頂部。其中包含附加的載體介質(zhì)層74及其上面的輻射器單元72、以及介質(zhì)層76的堆疊71，與堆疊34一起組成再一個(gè)多層組合體或堆疊82，使之如前面所述地安裝到導(dǎo)電托35上。
位于導(dǎo)電托35上的堆疊82又如圖9中所示地安裝入天線結(jié)構(gòu)40，它包含有先前對于圖3所示的那些相同的部件。除了附加的兩層74和76之外，兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)20和70可以相同。
圖10中的放大的部分透視圖示明堆疊或夾層結(jié)構(gòu)82。連同堆疊71和介質(zhì)76一起，較清楚地示明帶有輻射器單元24和饋電電路26的導(dǎo)電堆疊22。泡沫核心層28和基底層35每一個(gè)又包括一對孔徑50，端蓋44安裝于上面。在制造夾層結(jié)構(gòu)82以及將它安裝到導(dǎo)電托35上時(shí)，孔徑對50又能利用來使各層互相對準(zhǔn)。
圖11中又以放大的端視圖示明帶有導(dǎo)電托35的堆疊82。同樣地，各層未按尺寸比例示明。另外，圖中介質(zhì)層74與無源輻射器單元組72是間隔開的，后者已經(jīng)或?qū)⒁山饘賹又谱鞒鰣D案(未示出)。金屬層或形成的輻射器單元組72依靠膠粘層73接合到載體介質(zhì)層74上。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)電層72可以是類同于金屬層60的薄銅箔。載體介質(zhì)層74類同于載體介質(zhì)層27，也可以是比較薄的低損耗聚酯材料，厚度大約為0.003-0.005英寸。介質(zhì)層76可以是封閉單元的聚苯乙烯，損耗低，介電常數(shù)小，厚度約0.375英寸。膠粘層73、78和80同樣地為通常的壓敏膠粘劑，厚度大約為0.002-0.005英寸。另外的實(shí)施例中，導(dǎo)電層72可以是激光切割或沖壓切割的鋁、黃銅或紫銅薄片，厚度為0.05英寸量級。然后，各個(gè)輻射器配線72可以是各別的薄片件，再接合到載體介質(zhì)層74上，在那里能夠與介質(zhì)層76直接粘合。當(dāng)形成為各別的配線時(shí)，輻射器配線組72可以按特定的天線應(yīng)用的需要，以任何合適的厚度尺寸形成。
圖12和圖13示明部分的組裝天線結(jié)構(gòu)70的兩個(gè)視圖，包含組裝的堆疊82及互相接合的各層22、28、74和76，它們安裝于基底層35上，但沒有天線罩覆蓋42。
圖14A、14B、14C、15和16示明在形成天線陣列70中天線結(jié)構(gòu)40的天線罩內(nèi)，組裝的堆疊82的各個(gè)視圖。
圖17至圖20示明的天線陣列實(shí)施例是非平面式的，天線陣列的各部分都是非平面形的。在這些設(shè)計(jì)的實(shí)施中，對于泡沫核心層28可取地采用軟性的或者可以由平面薄片熱成形的材料。
圖17示明本發(fā)明的曲面天線陣列實(shí)施例90的透視圖。介質(zhì)層27和28可以由軟性材料形成，諸如可壓縮和可順應(yīng)的泡沫材料，或是如前面所述地可通過模塑或切割制成。作為一個(gè)天線陣列的例子，天線陣列90形成于圓柱形襯底或基底層92上，包含兩個(gè)堆疊34，它們形成一對具有許多輻射器單元24的天線20。通過在圓柱形或曲面襯底92上形成天線20，天線20可給出實(shí)質(zhì)上360°的覆蓋。天線罩結(jié)構(gòu)類同于天線結(jié)構(gòu)40中的那樣(未示出)，可以安裝在天線陣列90上以形成一種天線結(jié)構(gòu)，它具有減小的尺寸和重量，在審美角度上較令人滿意。然后，天線陣列90可以按所需進(jìn)行安裝，諸如安裝于小區(qū)塔桅14上面或是其上方(未示出)。
圖18是天線陣列90放大的部分透視圖，包含圖17中天線20之一的一部分。天線陣列90在使用中也可以不加天線罩，但若特定在應(yīng)用中有需要，可包括一個(gè)保護(hù)涂敷層或其他型式的覆蓋。
圖17和圖18上所示實(shí)施例中，圍繞圓柱體92上天線20的彎曲方向，是在沿圓柱體長度方向上天線陣列90平面的橫截方向內(nèi)。天線陣列90筆直地沿天線陣列的主尺寸方向。在該具體的、具有曲面的天線陣列90的實(shí)施例中，各個(gè)天線陣列輻射器單元24的指向?yàn)橥环较?。這種布置在估算遠(yuǎn)場輻射圖特性時(shí)能提供一種條件，使各別的輻射器的貢獻(xiàn)與天線陣列的貢獻(xiàn)可區(qū)分開。圖17和圖18的這類特定實(shí)施例中，曲面目的的達(dá)到是在陣列平面的橫截面內(nèi)形成一種圖案，用圍繞中央安裝結(jié)構(gòu)提供出多個(gè)天線陣列的緊湊布置。對于兩個(gè)或多個(gè)天線陣列，用于每一個(gè)陣列的信號接口可以是獨(dú)立的，以給出扇區(qū)覆蓋；或者，對應(yīng)于每個(gè)陣列的信號可以進(jìn)一步組合，以給出寬闊的扇區(qū)覆蓋或全方向覆蓋。
圖19A和19B示明沿陣列方向彎曲的天線陣列100的透視圖。圖19A示明的實(shí)施例100中，天線陣列順應(yīng)圓柱體襯底的形狀102。圖19B示明的實(shí)施例100’中，相對于上述的均勻曲率的圓柱體襯底102來說，其陣列具有不均勻的曲率。該特定的實(shí)施例中，每一個(gè)各別的陣列輻射器單元24指往不同的方向。這種總體情況有益于提供寬廣扇區(qū)的覆蓋或全方向覆蓋。所成形的圖案可做到將信號以不均一的幅度值和/或相對的相位值分配給各別的輻射器單元24。
圖20概略地示明在基站環(huán)境內(nèi)應(yīng)用一對本發(fā)明的曲面天線陣列110。圖20示明兩個(gè)陣列110，每個(gè)陣列有一個(gè)非平面的部分112。實(shí)施例110提供的覆蓋著重于安裝結(jié)構(gòu)的兩側(cè)區(qū)域，同時(shí)，提供一部分能量指向安裝結(jié)構(gòu)的上方。在提供成形的波來覆蓋上述這種做法顯得特別重要，因?yàn)橥Ｍ麖牡孛嫔贤w機(jī)進(jìn)行通信，這時(shí)要求最大的天線方向性近乎水平方向，同時(shí)又要求在安裝結(jié)構(gòu)的天頂方向上給出連續(xù)的覆蓋區(qū)。陣列110可安裝于小區(qū)塔桅14’的頂端，包括一個(gè)拱形的上端112，如圖1中的曲面天線18所示地可提供對小區(qū)塔桅14’上方目標(biāo)或高處的覆蓋。
現(xiàn)在，參看圖21，示明用于制造本發(fā)明天線陣列第一實(shí)施例的一種方法120。參考圖5，首先說明制造天線陣列20的實(shí)施例。步驟122上，首先利用膠粘層62使金屬層60接合到載體介質(zhì)層27上。然后，在步驟124上，利用膠粘層30使載體介質(zhì)層27接合到泡沫核心介質(zhì)層28上。介質(zhì)層27通常是一個(gè)薄的載體層供金屬層60應(yīng)用，而由介質(zhì)層28提供所需的介質(zhì)間隔或厚度，以便輻射器單元24正常地工作。
然后，在步驟126，使膠粘層32接合到介質(zhì)層28上以形成堆疊或夾層結(jié)構(gòu)34。膠粘層32可取地為一種雙面介質(zhì)帶，在膠粘層28的反面是釋脫層(未示出)。然后，在步驟128上，通過蝕刻出所需的輻射器圖案，可取地使得在金屬層60上形成天線加電單元即輻射器單元24和饋電電路26。工藝上，一般地包括在蝕刻步驟之后以常規(guī)方式修整堆疊34。然后，在步驟130上，通過去掉釋脫層、利用膠粘層使上面已形成輻射器單元24和饋電電路26的堆疊34接合到基底層35上。將射頻連接件46用機(jī)械方法附裝到導(dǎo)電托35上，再焊接到金屬層60上，以使它們有正常的電連接。如圖3中所示，需要時(shí)加上其余的機(jī)械單元以完成最后的保護(hù)覆蓋或天線罩組合件40，所以可添加上可選步驟132。如果需要，加電的單元24和電路26也可以在步驟122之后形成。
現(xiàn)在，參看圖22，示明一種方法用于制造本發(fā)明另一個(gè)天線陣列實(shí)施例。參考圖11，對制造天線陣列70的實(shí)施例進(jìn)行說明。在工藝處理140中，首先可重復(fù)方法120中的步驟122至步驟130。在步驟142上，利用膠粘層62使金屬層60接合到載體介質(zhì)層27上。然后，在步驟144上，利用膠粘層30使載體介質(zhì)層27接合到泡沫核心介質(zhì)層28上。然后，在步驟146上，可將膠粘層32接合到泡沫核心介質(zhì)層28上，以形成堆疊34。同樣地，膠粘層32可取地為雙面介質(zhì)帶，在泡沫核心層28的反面具有釋脫層(未示出)。然后，在步驟148上，通過蝕刻出所需的輻射器圖案，使天線導(dǎo)電單元即輻射器單元24和饋電電路26形成于金屬層60上；但是，也可以在步驟142之后形成加電的天線輻射器單元24和饋電電路26。然后，在步驟150上，利用膠粘層32可使上面已形成輻射器單元24和饋電電路26的堆疊34接合到導(dǎo)電托35上。
象第一個(gè)可選實(shí)施例那樣，在步驟152上，利用膠粘層73以使得到成無源輻射器單元72的金屬層接合到薄的載體介質(zhì)層74上，形成堆疊71。步驟154上，在金屬層上蝕刻出無源單元，以形成各個(gè)輻射器配線72。然后，在步驟156上，利用膠粘層78，使堆疊71中的載體介質(zhì)層74接合到介質(zhì)層76上。然后，在步驟158上，利用膠粘層80，通過將介質(zhì)層76接合到堆疊22中相應(yīng)輻射器單元24的頂部，使介質(zhì)層76接合到堆疊34上。同樣地，將射頻連接件46用機(jī)械方法附裝到導(dǎo)電托35上，再焊接到金屬層60上，以使它們有正常的電連接。象上面那樣，當(dāng)需要時(shí)，如圖9中所示地加上其余的機(jī)械單元以完成最后的保護(hù)覆蓋或天線罩組合件40，因此，添加上可選步驟160。
另一個(gè)可選實(shí)施例中，輻射器單元72也可以直接粘合到介質(zhì)層76上，這就不用載體介質(zhì)量74和蝕刻步驟154。該實(shí)施例中，步驟150之后，在步驟162中用激光或沖壓切割方法形成各個(gè)輻射器單元。然后，在步驟164上，將無源輻射器單元72一個(gè)個(gè)地粘合到介質(zhì)層76上。然后，其余步驟象前面說明的步驟那樣，是同樣的步驟158和可選步驟160。
上面的論述中，基底層就象金屬導(dǎo)電層60那樣只不過是另一個(gè)金屬薄片，它可以替代硬性的導(dǎo)電托35。該實(shí)施例中，如圖23至圖25上所示，帶有基底層薄片的堆疊34或82由諸如天線罩170之類的非導(dǎo)電體支撐。天線罩170可通過焊接或機(jī)械方式使多個(gè)部件組裝在一起，或者可以是一個(gè)整體的沖壓成形單元，又或者如圖所示地由一整片材料形成。在天線罩170形成中，可以使用象天線罩覆蓋42那樣相同或類似的材料。雖然，對堆疊34或82的支撐可采用任意數(shù)量的配置，但天線罩170上采用的是在天線罩170的相對側(cè)壁176和178上形成的一對相對槽隙172和174。側(cè)壁176和178與頂蓋186相鄰接或者與頂蓋180形成一體。頂蓋180在圖中示明為拱門形狀，但也可以為平面形狀或是按需要的其他形狀。側(cè)壁176和178又鄰接底蓋182或者與之形成一體。同樣地，底蓋182雖然示明為平面形狀，但也可以是按需要的其他形狀。圖中示明，堆疊82安裝于天線罩170的槽隙172和174內(nèi)?？扇〉?，堆疊34或82依靠金屬薄片背板35滑入天線罩170內(nèi)(示明于圖25)，然后，用類似于端蓋44的端蓋(未示出)將開口的兩端蓋住。需要時(shí)，在底蓋182上可包括一個(gè)或多個(gè)支撐184，它們形成或安裝在底蓋182內(nèi)(圖中示明為一對支撐184)，以幫助支撐堆疊34或82。
如上所述，本發(fā)明的低價(jià)位天線陣列設(shè)計(jì)中應(yīng)用適合于印刷電路板制造技術(shù)的各種低成本部件，它們能在短時(shí)間內(nèi)組裝一起，組裝后只需小量或不需調(diào)整便可得到所需的性能。
雖然，用幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例已說明了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員容易理解到，對說明的和公開的本發(fā)明可作出許多修改、增補(bǔ)和刪減，但它們不偏離本發(fā)明的精神和范圍。例如，雖然，對于天線陣列70，在輻射器單元72上只示明一但無源輻射器單元76，但需要時(shí)可以附加一組或多組無源輻射器單元到天線陣列70上。泡沫核心層28和泡沫層76示明為一體式結(jié)構(gòu)，但也可以是用加熱或超聲技術(shù)之類焊接形成的多層或疊片結(jié)構(gòu)，一起地可有兩個(gè)或多個(gè)泡沫核心層。另外，與曲面基底層相結(jié)合時(shí)，泡沫核心層28和泡沫層76可以用一片片線性或平面切塊拼裝成符合形狀或即“曲面”樣式，而不是連續(xù)彎曲的結(jié)構(gòu)形式。因此，對于實(shí)質(zhì)上連續(xù)彎曲的基底層部分，泡沫核心層28和泡沫層76可以做成小片式、線性或平面形的拼裝結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種具有多層結(jié)構(gòu)的天線陣列，包括金屬層，具有多個(gè)加電的天線輻射器單元，并在其中形成有饋電單元；第一薄載體介質(zhì)層，所述金屬層形成于所述第一薄載體介質(zhì)層上；泡沫核心層，具有頂部表面和底部表面，其中，所述第一薄載體介質(zhì)層形成于所述泡沫核心層的所述頂部表面上；以及膠粘層，形成于所述泡沫核心層的所述底部表面上，其中，所述膠粘層粘合到一個(gè)金屬基底層上。
2.權(quán)利要求1中的天線陣列，其中，所述金屬層以膠粘方式接合到所述第一薄載體介質(zhì)層上。
3.權(quán)利要求1的天線陣列，其中，所述第一薄載體介質(zhì)層以膠粘方式粘合到所述泡沫核心層上。
4.權(quán)利要求1的天線陣列，其中，所述金屬基底層是一個(gè)薄的金屬層。
5.權(quán)利要求4的天線陣列，進(jìn)一步包括一個(gè)不導(dǎo)電的天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層，并對所述各層提供支撐。
6.權(quán)利要求1的天線陣列，進(jìn)一步包括使所述天線各層以膠粘方式互相粘合。
7.權(quán)利要求1的天線陣列，進(jìn)一步包括一個(gè)天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層。
8.權(quán)利要求1的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層中至少一部分形成于曲面基底層上。
9.權(quán)利要求8的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層之每一層形成于曲面基底層上。
10.權(quán)利要求8的天線陣列，其中，所述泡沫核心層形成為曲面形狀，以適合所述曲面基底層。
11.權(quán)利要求1的天線陣列，其中，所述金屬基底層實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬性支撐的金屬層。
12.權(quán)利要求1的天線陣列，進(jìn)一步包括至少一個(gè)第二介質(zhì)層，形成于所述金屬層上，有多個(gè)無源輻射器單元形成于所述第二介質(zhì)層的頂部表面，其中，所述各無源輻射器單元與所述金屬層內(nèi)相應(yīng)的各輻射器單元之間有電耦合。
13.權(quán)利要求12的天線陣列，進(jìn)一步包括在第二薄載體介質(zhì)層頂部表面形成有所述多個(gè)無源輻射器單元，在所述第二介質(zhì)層上形成有所述第二薄載體介質(zhì)層。
14.權(quán)利要求12的天線陣列，進(jìn)一步包括使所述各層以膠粘方式互相粘合。
15.權(quán)利要求12的天線陣列，進(jìn)一步包括天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層。
16.權(quán)利要求12的天線陣列，其中，所述金屬基底層是一個(gè)薄的金屬層。
17.權(quán)利要求16的天線陣列，進(jìn)一步包括不導(dǎo)電的天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層，并提供對所述天線各層的支撐。
18.權(quán)利要求12的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層中至少一部分形成于曲面基底層上。
19.權(quán)利要求18的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層之每一層由軟性材料形成，以順應(yīng)于所述曲面基底層。
20.權(quán)利要求18的天線陣列，其中，所述泡沫核心層形成為曲面形狀，以適合所述曲面基底層。
21.權(quán)利要求12的天線陣列，其中，所述金屬基底層實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬性支撐的金屬層。
22.一種具有多個(gè)層的天線陣列，包括金屬層，具有多個(gè)加電的天線輻射器單元，并在其中形成有饋電單元；第一薄載體介質(zhì)層，所述金屬層形成于所述第一薄載體介質(zhì)層上；泡沫核心層，具有頂部表面和底部表面，其中，所述第一薄載體介質(zhì)層形成于所述泡沫核心層的所述頂部表面上；至少一個(gè)第二介質(zhì)層，形成于所述金屬層上；以及多個(gè)無源輻射器單元，形成于第二薄載體介質(zhì)層的頂部表面，其中，所述多個(gè)無源輻射器單元與所述金屬層內(nèi)相應(yīng)的各輻射器單元之間有電耦合，所述第二薄載體介質(zhì)層形成于所述第二介質(zhì)層上，其中，所述各層互相粘合而形成堆疊，膠粘層形成于所述堆疊中的所述泡沫核心層的底部表面上，并其中由膠粘層使所述堆疊粘合到一個(gè)金屬基底層上。
23.權(quán)利要求22的天線陣列，進(jìn)一步包括天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層。
24.權(quán)利要求22的天線陣列，其中，所述金屬基底層是一個(gè)薄的金屬層。
25.權(quán)利要求24的天線陣列，進(jìn)一步包括不導(dǎo)電的天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，包封住所述天線的各層，并提供對所述天線各層的支撐。
26.權(quán)利要求22的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層中至少一部分形成于曲面基底層上。
27.權(quán)利要求26的天線陣列，其中，所述多個(gè)天線層之每一層由軟性材料形成，以順應(yīng)于所述曲面基底層。
28.權(quán)利要求26的天線陣列，其中，所述泡沫核心層形成為曲面形狀，以合適所述曲面基底層。
29.權(quán)利要求22的天線陣列，其中，所述金屬基底層實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬性支撐的金屬層。
30.一種制造天線陣列的方法，包括步驟形成一個(gè)具有頂部和底部表面的泡沫核心層；在第一薄載體介質(zhì)層上粘合一個(gè)金屬層，并使所述第一薄載體介質(zhì)層粘合到所述泡沫核心層的所述頂部表面上；在所述泡沫核心層的所述底部表面上施加膠粘層；在所述金屬層上蝕刻出多個(gè)輻射器單元和饋電單元；以及形成金屬基底層，利用所述膠粘層使所述泡沫核心層，所述第一薄載體介質(zhì)層和所述金屬層與所述金屬基底層粘合。
31.權(quán)利要求30的方法，進(jìn)一步包括步驟，使所述天線各層包封入天線罩覆蓋內(nèi)。
32.權(quán)利要求30的方法，進(jìn)一步包括步驟，使一個(gè)薄的金屬層形成所述金屬基底層。
33.權(quán)利要求32的方法，進(jìn)一步包括步驟，形成一個(gè)不導(dǎo)電的天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)以提供對所述天線各層的支撐，并將所述天線各層包封和支撐于所述天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)。
34.權(quán)利要求30的方法，包括有使所這多個(gè)天線層中至少一部分形成于一個(gè)曲面基底層上的步驟。
35.權(quán)利要求34的方法，包括有使所述多個(gè)天線層之每一層形成自一種軟性材料、并使所述天線各層符合于所述曲面基底層形狀的步驟。
36.權(quán)利要求34的方法，包括有使所述泡沫核心層形成為曲面形狀以適合所述曲面基底層的步驟。
37.權(quán)利要求30的方法，包括有使所述金屬基底層形成為實(shí)質(zhì)上硬性支撐的金屬層以用于所述天線各層的步驟。
38.權(quán)利要求30的方法，進(jìn)一步包括步驟，使至少一個(gè)第二介質(zhì)層粘合到所述金屬層上，并在所述第二介質(zhì)層的頂部表面形成多個(gè)無源輻射器單元，它們與形成于所述金屬層內(nèi)各相應(yīng)的輻射器單元之間有電耦合。
39.權(quán)利要求38的方法，進(jìn)一步包括步驟，在第二薄載體介質(zhì)層的頂部表面形成所述的多個(gè)無源輻射器單元，并使所述第二薄載體介質(zhì)層粘合到所述第二介質(zhì)層上。
40.權(quán)利要求38的方法，進(jìn)一步包括使所述天線各層包封入天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)的步驟。
41.權(quán)利要求38的方法，包括有使所述多個(gè)天線層中至少一部分形成于一個(gè)曲面基底層上的步驟。
42.權(quán)利要求41的方法，包括有使所述多個(gè)天線層之每一層形成自一種軟性材料、并使所述天線各層符合于所述曲面基底層形狀的步驟。
43.權(quán)利要求41的方法，包括有使所述泡沫核心層形成為曲面形狀以適合所述曲面基底片的步驟。
44.權(quán)利要求38的方法，包括有使所述金屬基底層形成為實(shí)質(zhì)上硬性支撐的金屬層以用于所述天線各層的步驟。
45.一種制造天線陣列的方法，包括步驟形成一個(gè)具有頂部和底部表面的泡沫核心層；在第一薄載體介質(zhì)層上粘合一個(gè)金屬層，并使所述第一薄載體介質(zhì)層粘合到所述泡沫核心層的所述頂部表面上；在所述泡沫核心層的所述底部表面上施加膠粘層；在所述金屬層上蝕刻出多個(gè)輻射器單元和饋電單元；形成金屬基底層，利用所述膠粘層使所述泡沫核心層，所述第一薄載體介質(zhì)層和所述金屬層與所述金屬基底層粘合；使至少一個(gè)第二介質(zhì)層粘合到所述金屬層輻射器單元和饋電單元上；以及在所述第二介質(zhì)層的頂部表面形成多個(gè)無源輻射器單元。
46.權(quán)利要求45的方法，進(jìn)一步包括步驟，使所述天線陣列包封入天線罩覆蓋內(nèi)。
47.權(quán)利要求45的方法，進(jìn)一步包括步驟，所述金屬基底層形成自一個(gè)薄的金屬層。
48.權(quán)利要求45的方法，進(jìn)一步包括步驟，形成不導(dǎo)電的天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)，用以支撐和包封所述天線罩覆蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)所述天線的各層。
49.權(quán)利要求45的方法，包括有使所述多個(gè)天線層中至少一部分形成于一個(gè)曲面基底層上的步驟。
50.權(quán)利要求49的方法，包括有使所述多個(gè)天線層之每一層形成自一種軟性材料、并使所述天線的各層順應(yīng)所述曲面基底層形狀的步驟。
51.權(quán)利要求49的方法，包括有使所述泡沫核心層形成為曲面形狀的適合所述曲面基底層的步驟。
52.權(quán)利要求45的方法，包括有使所述金屬基底層形成為實(shí)質(zhì)上硬性支撐的金屬層以用于所述天線各層的步驟。
全文摘要
說明一種低價(jià)位天線陣列及制造該天線陣列的方法，陣列為平面形式或結(jié)構(gòu)上是靈活的，或者是曲面的陣列結(jié)構(gòu)。天線陣列中具有多個(gè)加電的金屬天線和輻射器單元，它們形成于粘合到金屬基底層上的泡沫核心層上。輻射器單元可取地形成于粘合到泡沫核心層上的一個(gè)薄的介質(zhì)層上。天線陣列中可包括一個(gè)多個(gè)附加的介質(zhì)層，其每一個(gè)的上面可形成多個(gè)無源輻射器單元，它們安裝于加電輻射器單元的頂上。制造該天線陣列時(shí)可取地包括使各層互相粘合。形成加電輻射器單元時(shí)，可取地在使泡沫核心層粘合到基底層上之前先進(jìn)行蝕刻。然后，使附加的介質(zhì)層和無源輻射器單元粘合到基底層上已經(jīng)形成的加電輻射器單元上。
文檔編號H01Q1/24GK1736000SQ03825885
公開日2006年2月15日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者詹姆斯·蒂勒里, 唐納德·L.·倫雍 申請人:Ems技術(shù)公司