一种薄膜天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种薄膜天线。

背景技术

薄膜天线作为天线重要的发展方向，可以大幅度降低天线的重量及收纳体积，在星载、机载以及艇载领域具有很好的应用前景。

薄膜天线一般是将天线辐射单元、馈电网络及相关元器件通过一定的加工方法成型在多层柔性的薄膜上，多层柔性薄膜之间通过一定结构方法，保持相应的层间距。薄膜层之间的距离精度、对位精度等形位公差将会直接影响天线的电气指标，这给薄膜天线的结构设计提出了较高的要求。

目前，薄膜天线主要采用层间填充介质或弹性层间隔件的方法来保证薄膜天线的层间精度，但是填充介质会影响薄膜天线的收纳，同时增加天线的重量；采用弹性层间隔件虽可以解决一定的层间精度保持问题，但是层间隔件的数量及分布直接影响天线的精度，当要求的隔件数量较多时，对天线的重量及安装都带来了较大挑战。

基于此，需要研发一种新的薄膜天线，以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜天线，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种薄膜天线，包括多层上下间隔分布的天线薄膜，相邻两层上述天线薄膜之间设有可充放气的气囊支撑结构，上述气囊支撑结构膨开后用以保持相邻两层上述天线薄膜之间的层间距，上述天线薄膜表面设有天线辐射单元、元器件。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述气囊支撑结构包括多根气囊柱。

进一步，上述气囊柱截面为圆形、椭圆形、方形的一种。

进一步，多根上述气囊柱纵横交错分布，且相互连通。

进一步，上述气囊柱沿上述天线薄膜的两端延伸，且多根上述气囊柱在上述天线薄膜的两侧之间间隔分布。

进一步，上述气囊柱为直条型或曲线型，多层上述天线薄膜相互平行。

进一步，上述气囊柱为刚化材料制成的囊体，上述刚化材料为热固化热固性复合材料、紫外固化复合材料、二级相转变刚化技术和形状记忆聚合物复合材料、增塑剂或溶剂挥发复合材料、铝/聚合物薄膜。

进一步，最下层的上述天线薄膜的下表面设有上述元器件，余下的上述天线薄膜的上表面设有上述天线辐射单元。

进一步，最下层的上述天线薄膜的厚度大于余下的上述天线薄膜的厚度。

本发明的有益效果是：结构设计简单、合理，通过在薄膜天线的层间增加气囊支撑结构的方法，来保持薄膜天线的层间精度，从而达到降低薄膜天线重量，提高薄膜天线形面精度的目的。

附图说明

图1为本发明的薄膜天线展开后的结构示意图；

图2为本发明的薄膜天线收纳折叠后的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、天线薄膜；2、气囊支撑结构；21、气囊柱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1和2所示，本实施例的薄膜天线包括多层上下间隔分布的天线薄膜1，相邻两层上述天线薄膜1之间设有可充放气的气囊支撑结构2，上述气囊支撑结构2膨开后用以保持相邻两层上述天线薄膜1之间的层间距，上述天线薄膜1表面设有天线辐射单元、元器件。

本实施例中，天线薄膜1一般为聚酰亚胺薄膜、柔性PCB电路板等柔性材料构成，通过一定的加工方法成型(现有技术，在此不做赘述)，将天线辐射单元、馈电网络及相关的元器件成型在柔性材料上。

本实施例的薄膜天线可以对气囊支撑结构2充气使得其膨开，从而使得相邻两层天线薄膜1之间保持特定的间距尺寸。该间距尺寸取决于气囊支撑结构2膨开后的厚度，膨开后，相邻两层天线薄膜1之间保持平行。气囊支撑结构2也可以在薄膜天线需要收纳时放气，整个薄膜天线即可收纳折叠。该气囊支撑结构2由于是充放气的柔性结构，因此，薄膜天线整体重量轻，可以增加天线薄膜1的层数，收纳后整体体积小，膨开后厚度特定，使得天线薄膜1之间的层间距精度高。

作为一种优选的实施方式，上述气囊支撑结构2包括多根气囊柱21。

上述实施方案中，每一层的气囊支撑结构2均采用膨开后厚度一致的多根气囊柱21，以此来确保相邻两层天线薄膜1之间的层间距，同时，保证二者之间的结构稳固。

作为一种优选的实施方式，上述气囊柱21截面为圆形、椭圆形、方形的一种。

上述实施方案中气囊柱21的形状可以设计为以上的多种，确保相邻两层天线薄膜1之间的所有的气囊柱21的截面的高度相同即可。

本实施例中，气囊支撑结构2至少包括以下两种结构设计：

1)多根上述气囊柱21纵横交错分布，且相互连通。

上述方案1)适于面积较大的天线薄膜1之间的连接，确保相邻两层天线薄膜1之间具有较好的支撑，并且，在气囊支撑结构2充气膨开后保持两层天线薄膜1平行，层间距也保持设定参数。

2)上述气囊柱21沿上述天线薄膜1的两端延伸，且多根上述气囊柱21在上述天线薄膜1的两侧之间间隔分布。

上述方案2)的气囊柱21分布比较简单，可以适用于小面积的天线薄膜1之间的连接，多根气囊柱21在相邻两层天线薄膜1之间平行间隔分布，起到较好的支撑，并保持设定层间距。

本实施例中，气囊柱21的形状根据实际需要可以设计为以下两种：

①上述气囊柱21设计为直条型，多层上述天线薄膜1相互平行，也就是每层天线薄膜1在展开使用时处于水平。

②上述气囊柱21设计为曲线型，多层上述天线薄膜1相互平行，也就是天线薄膜1在展开使用时呈现弯曲的状态，该弯曲状态根据薄膜天线所负载的载体表面的形状适配，如：载体为弯弧型，则气囊柱21也设计为与之适配的弯弧型，使得天线薄膜1的形状与载体表面适配，完成较好的安装使用。

本实施例中，薄膜天线在使用时分为展开后需要收纳，和展开后不需要收纳两种方式，具体如下：

⑴若展开后需要收纳，则气囊柱21设计为一般的充放气的柔性囊体即可。气囊柱21在薄膜天线折叠状态不充气，可以与天线一起折叠收纳；气囊柱21随天线展开或在天线完全展开后开始充气，天线薄膜1的层间距离开始增大，当间层尺寸满足设计要求后，停止充气，并保持气压；当薄膜天线需要折叠收纳时，气囊柱21可以放气，然后随天线一起折叠。

⑵若薄膜天线展开后不需要再收纳，则气囊柱21设计为充气膨开后能够在一定条件下固化的结构，这样使得在展开使用后，气囊柱21不会因为破损漏气而变形，影响薄膜天线的正常使用。其中，气囊柱21设计为在一定条件下能够固化的具体方案如下：

上述气囊柱21为刚化材料制成的囊体，上述刚化材料为热固化热固性复合材料、紫外固化复合材料、二级相转变刚化技术和形状记忆聚合物复合材料、增塑剂或溶剂挥发复合材料、铝/聚合物薄膜。上述几种材料均属于现有技术的材料，具体可以参考《空间充气展开结构用刚化材料和刚化技术的研究现状》(哈尔滨工业大学，哈尔滨150001)的文献，在此不做赘述。

作为一种优选的实施方式，最下层的上述天线薄膜1的下表面设有上述元器件(图中A指代)，余下的上述天线薄膜1的上表面设有上述天线辐射单元(图中B指代)。

上述实施方案中，在薄膜天线设计时，最下层天线薄膜1为基层薄膜，在其下表面设置元器件，上方的其他的天线薄膜1为功能性薄膜，在其表面配置天线辐射单元。其中，多层天线薄膜1上的天线辐射单元可以是不同种频段的辐射单元，也可以是采用相同种的辐射单元，也可以是其中几个频段相同，余下的频段不同的设计。

更具体地，由于最下层的天线薄膜1一般设计为基层薄膜，因此，其厚度是大于上层的其余的天线薄膜1的厚度。天线薄膜1的层数根据实际使用需求灵活的配置即可。

此外，需要特别说明的是：相邻两层天线薄膜1之间的厚度可以相同，也可以不同，具体根据实际使用需求灵活适配，只需调整相应层的气囊支撑结构2充气膨开后的高度即可，也就是调节单个气囊柱21膨开后截面的高度。

本实施例中，气囊柱21与天线薄膜1表面连接位置通过热固化胶膜或其他形式连接。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。