[发明专利]基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线

说明书

本发明公开了一种基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线，包括金属地板、SMA连接器和介质螺旋，所述金属地板上设置预留孔，所述SMA连接器穿过金属地板的预留孔，其金属内芯直接与介质螺旋一端相连，所述介质螺旋由陶瓷三维打印加工而成。本发明采用三维打印技术，加工简单，省时省材料；利用具有高介电常数的介质来实现金属螺旋的辐射特性，使该天线在较高的工作频率下，依然具有低损耗的特点。

技术领域

本发明涉及天线技术，具体涉及一种基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线。

背景技术

陶瓷螺旋天线加工复杂，随着加工技术的不断发展，而三维打印由于其具有快速成型，节省原材料，且适合加工复杂结构等特点，目前在天线加工领域得到了应用。

目前已经有关于三维打印天线的报道，但是受制于大部分可用材料的低介电常数，打印的介质并不能单独用来辐射，必须附加金属。例如，2017年，Y.Tawk,M.Chahoud,M.Fadous,J.Costantine and C.G.Christodoulou等人在IEEE Transactions onAntennas and Propagation(5043-5051 2017)上发表了“The miniaturization of apartially 3-D printed quadrifilar helix antenna”，文中先用普通树脂材料打印出螺旋的形状，然后在树脂表面电镀涂抹金属得到最终设计的螺旋天线。该设计本质上依然是金属螺旋天线，三维打印只是用来降低加工难度。由于金属的电导率是定值，随着频率的提高，在毫米波太赫兹领域，天线会面临更大的损耗，导致辐射效率降低，这是金属天线在高频应用中无法回避的问题。为此，介质螺旋天线被尝试提出，2017年，Z.Hu,S.Wang,Z.Shenand W.Wu等人在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters(1377-1380 2017)上发表了“Broadband polarization-reconfigurable water spiral antenna of lowprofile”，文中提出：利用高介电常数材料蒸馏水的表面波模式HE11模，使得介质螺旋也可以实现类似金属螺旋天线的性质。但是，水在高频的损耗角正切值很大，天线通常只能应用于2GHz以下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线，在高频应用中损耗较低。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线，包括金属地板、SMA连接器和介质螺旋，所述金属地板上设置预留孔，所述SMA连接器穿过金属地板的预留孔，其金属内芯直接与介质螺旋一端相连，所述介质螺旋由陶瓷三维打印加工而成。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明采用三维打印技术，加工简单，省时省材料；2)本发明利用具有高介电常数的介质来实现金属螺旋的辐射特性，使该天线在较高的工作频率下，依然具有低损耗的特点。

附图说明

图1是本发明基于三维打印技术的陶瓷螺旋天线的立体结构示意图。

图2是本发明介质螺旋的具体结构示意图。

图3是实施例1陶瓷螺旋天线的结构尺寸示意图。

图4是实施例1陶瓷螺旋天线的S₁₁参数仿真图。

图5是实施例1陶瓷螺旋天线的轴比参数仿真图。

图6是实施例1陶瓷螺旋天线在5.6GHz时xoz面上的天线辐射方向图。

图7是实施例1陶瓷螺旋天线在5.6GHz时yoz面上的天线辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。