低密度人工介质龙伯透镜的制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010336837.9 (22)申请日 2020.04.26 (71)申请人 成都新光微波工程有限责任公司 地址 610041 四川省成都市高新区科韵路 368号 (72)发明人 余才文李正武陈祖云江鸥 汪长虹李荣张勇刘清兵 李纯阳连波 (74)专利代理机构 成都华风专利事务所(普通 合伙) 51223 代理人 张巨箭 (51)Int.Cl. H01Q 15/08(2006.01) H01Q 19/06(2006.01) (54)发明名称 一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方。

2、法 (57)摘要 本发明公开了一种低密度人工介质龙伯透 镜的制备方法， 所述制备方法包括： 采用复合高 介电常数添加剂制备介电常数不同的可发性聚 苯乙烯珠粒； 将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发 泡和熟化形成发泡珠； 将熟化的发泡珠进行模塑 成型； 将成型后的模塑制成球形。 本发明应用到 5G低频段(698-960MHz频段)中使用， 因此透镜天 线的电性能尺寸要求比较大， 解决了圆球形(椭 球形)透镜大尺寸(600mm)在实际应用中， 体积 大、 重量重、 不便于安装和使用的问题； 采用复合 高介电常数添加剂， 不仅实现高介电系数， 而且 可以实现低密度， 使得采用本示例性实施例中的 低密度人工。

3、介质龙伯透镜的制备方法制备得到 的龙伯透镜单人可以搬动， 方便安装和使用。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 111509398 A 2020.08.07 CN 111509398 A 1.一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述制备方法包括： 利用不同配方的复合高介电常数添加剂分别添加在聚苯乙烯原料中， 制备介电常数不 同的可发性聚苯乙烯珠粒； 将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化形成发泡珠； 将熟化的发泡珠进行模塑成型； 将成型后的模塑制成球形。 2.根据权利要求1所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 复合高介电常数添加剂用于将制备。

4、得到的透镜介质密度控制于0.04-0.06g/cm3。 3.根据权利要求1所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 复合高介电常数添加剂包括高介电常数添加剂和微量元素调节剂， 所述高介电常数添加剂 为钛酸锶钡或钛酸铜钡， 提高可发性聚苯乙烯珠粒的介电常数； 所述微量元素调节剂用于 在所述高介电常数添加剂的基础上进一步提高可发性聚苯乙烯珠粒的介电常数； 所述微量 元素调节剂为金属粉或导电非金属。 4.根据权利要求3所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 金属粉包括金粉、 银粉、 铜粉或铝银粉， 所述导电非金属包括石墨、 石墨烯或碳纳管。 5.根据。

5、权利要求4所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 高介电常数添加剂为钛酸铜钡， 所述微量元素调节剂为铝银粉。 6.根据权利要求14中任意一项所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其 特征在于： 所述采用复合高介电常数添加剂制备介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒包 括： 将聚苯乙烯单体、 复合高介电常数添加剂、 引发剂、 分散剂、 水和发泡剂加入反应釜中， 聚合后得到含发泡剂的树脂颗粒； 经洗涤、 离心分离和干燥， 制得介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒产品。 7.根据权利要求1所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 将所述可发性聚苯乙烯珠。

6、粒进行发泡和熟化形成发泡珠包括： 将所述可发性聚苯乙烯珠粒倒入间歇式预发泡机， 进行预发泡； 放置一段时间使得预发泡后的珠粒进行熟化； 将熟化后的发泡珠进行筛选， 使不同比例的复合材料的发泡珠的直径尽可能一致， 按 照设计分组存放。 8.根据权利要求1所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 将熟化的发泡珠粒进行模塑成型包括： 将已经熟化分组的发泡珠投放至泡塑成型机， 加热一段时间， 在材料膨胀的同时， 粒子 表面相互因热的作用融合成泡塑件； 经降温和脱模后， 送至烤箱中加热回火。 9.根据权利要求1所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所述 球形。

7、为圆球形或椭球形； 当球形为圆球或椭球时， 所述将成型后的模塑制成球形包括： 将发泡熟化后的不同介电常数的聚苯乙烯泡珠， 分别注入球核、 不同层别的正五边形、 不同层别的正六边形的磨具中， 按照层别分别成型； 将成型后的球核安装在磨具上， 再在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内层介 权利要求书 1/2 页 2 CN 111509398 A 2 质层安装完毕。 10.根据权利要求9所述的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 其特征在于： 所 述在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内层介质层安装完毕包括： 在球核或介质球上涂覆硅胶； 在球核或介质球的顶部粘贴第一个正五边形的圆弧。

8、介质块； 在第一个正五边形的圆弧介质块的各个直边粘贴第一圈五个正六边形的圆弧介质块； 在第一圈五个正六边形的圆弧介质块的缺口再依次间隔粘贴第二圈五个正五边形的 圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质块； 再依次间隔粘贴第三圈五个正五边形的圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质块； 在第三圈五个正五边形的圆弧介质块的缺口依次粘贴五个正六边形圆弧介质块； 将最后一块正五边形的圆弧介质块嵌入空缺部位， 组成一个整体的介质球； 放入半球壳模具挤压整形所述介质球。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111509398 A 3 一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及龙伯透镜制造领域，。

9、 尤其涉及一种基于人工介质的透镜及其制备方 法。 背景技术 0002 随着无线通信技术的发展， 无线网络的丰富应用带动了无线数据业务的迅速增 长。 据权威机构预测， 未来10年数据业务以每年1.6-2倍的速率增长， 这将给无线接入网络 带来了巨大的挑战， 因此这就需要未来通信系统设计能够更加高效地利用带宽资源， 大幅 度提升频谱效率。 中国移动、 中国广电的5G频率分布在3GHz以下的低频段， 中国广电的频率 分布在1GHz以下的700MHz频段， 虽然该频段适合远距离传输， 由于波长长、 体积大， 不利于 Massive MIMO波束赋型。 0003 Massive MIMO(又称large。

10、 scale MIMO)技术， 是指基站端采用大规模天线阵列， 天线数超过十根甚至上百根， 并且在同一时频资源内服务多个用户的多天线技术， 该技术 由贝尔实验室的Marzetta于2010年首次提出， 目前已成为5G无线通信领域最具潜力的研究 方向之一。 相控阵天线与龙伯透镜天线是目前最为主流的Massive MIMO多波束天线形式。 传统相控阵天线在进行波束赋型时只需改变各个单元的激励幅度与相位， 在移相器精度足 够的情况下可以使用较少的单元数目实现较高精度的赋型特性。 但在实际应用中， 32TR以 上波束赋型后， 天线互偶已经很严重， 天线性能指标严重下降。 在低频段(如700MHz频段)。

11、， 目前市场上仅有2TR和4TR的板状MIMO天线。 因该频段波长， 天线尺寸大， 重量重， 传统板状 MIMO天线无法实现8TR或16TR的Massive MIMO多波束天线， Massive MIMO难以在低频段5G 通信领域发挥作用。 而要实现相控阵天线与龙伯透镜天线的结合进而达到Massive MIMO多 波束天线形式， 龙伯透镜的制备是其中最重要的一环。 0004 理论上， 球形龙伯透镜其介电常数从内层到表面满足2到1的变化规律， 经过多年 研究， 提出了材料制作工艺的一些基本方法和准则， 其中最具代表性的有三种： 第一： 基于 塑料树脂材料的热发泡技术； 第二： 基于等效介质理论达。

12、到的较低介电常数技术， 主要通过 开孔结构、 渐削厚度结构、 渐削式金属结构等实现； 第三： 基于光子带隙结构或渐变折射率 超材料技术等。 0005 由于本发明的透镜天线主要应用在5G低频段使用， 因此天线的电性能尺寸要求比 较大， 后两种方式， 不适合电大尺寸天线(600mm)， 因此， 主要针对第一种的材料制作工艺 进行研究。 而对于第一种方式， 现有技术的龙伯透镜制备， 通常采用单高介电常数添加剂进 行制备， 使得直径为1000mm的大尺寸透镜很重， 在实际应用中， 体积大， 重量重， 不便于安装 和使用。 0006 因此， 如何解决现有发泡技术制备透镜存在的缺陷并能够适用于低频段(69。

13、8- 960MHz频段)5G Massive MIMO场景是现阶段需要解决的问题。 说明书 1/9 页 4 CN 111509398 A 4 发明内容 0007 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种基于人工介质的透镜及其制备 方法， 解决了现有通过发泡技术制备透镜存在的缺陷以及现有没有龙伯透镜应用到低频段 (698-960MHz频段)的问题。 0008 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 0009 本发明的第一方面， 提供一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 所述制备方 法包括： 0010 利用不同配方的复合高介电常数添加剂分别添加在聚苯乙烯原料中， 制备介电常 数不同的可发。

14、性聚苯乙烯珠粒； 0011 将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化形成发泡珠； 0012 将熟化的发泡珠进行模塑成型； 0013 将成型后的模塑制成球形。 0014 进一步地， 所述复合高介电常数添加剂用于将制备得到的透镜密度控制于0.04- 0.06g/cm3。 0015 进一步地， 所述复合高介电常数添加剂包括高介电常数添加剂和微量元素调节 剂， 所述高介电常数添加剂为钛酸锶钡或钛酸铜钡， 提高可发性聚苯乙烯珠粒的介电常数； 所述微量元素调节剂用于在所述高介电常数添加剂的基础上进一步降低可发性聚苯乙烯 珠粒的密度； 所述微量元素调节剂为金属粉或导电非金属。 0016 进一步地， 所述金属粉。

15、包括金粉、 银粉、 铜粉或铝银粉， 所述导电非金属包括石墨、 石墨烯或碳纳管。 0017 进一步地， 所述高介电常数添加剂为钛酸铜钡， 所述微量元素调节剂为铝银粉。 0018 进一步地， 所述采用复合高介电常数添加剂制备介电常数不同的可发性聚苯乙烯 珠粒包括： 0019 将聚苯乙烯单体、 复合高介电常数添加剂、 引发剂、 分散剂、 水和发泡剂加入反应 釜中， 聚合后得到含发泡剂的树脂颗粒； 0020 经洗涤、 离心分离和干燥， 制得介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒产品。 0021 进一步地， 所述将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化形成发泡珠包括： 0022 将所述可发性聚苯乙烯珠粒倒入间歇。

16、式预发泡机， 进行预发泡； 0023 放置一段时间使得预发泡后的珠粒进行熟化； 0024 将熟化后的发泡珠进行筛选， 使不同比例的复合材料的发泡珠的直径尽可能一 致， 按照设计分组存放。 0025 进一步地， 所述将熟化的发泡珠粒进行模塑成型包括： 0026 将已经熟化分组的发泡珠投放至泡塑成型机， 加热一段时间， 在材料膨胀的同时， 粒子表面相互因热的作用融合成泡塑件； 0027 经降温和脱模后， 送至烤箱中加热回火。 0028 进一步地， 所述球形为圆球形或椭球形； 当球形为圆球或椭球时， 所述将成型后的 模塑制成球形包括： 0029 将发泡熟化后的不同介电常数的聚苯乙烯泡珠， 分别注入球。

17、核、 不同层别的正五 边形、 不同层别的正六边形的磨具中， 按照层别分别成型； 说明书 2/9 页 5 CN 111509398 A 5 0030 将成型后的球核安装在磨具上， 再在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内 层介质层安装完毕。 0031 进一步地， 所述在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内层介质层安装完毕 包括： 0032 在球核或介质球上涂覆硅胶； 0033 在球核或介质球的顶部粘贴第一个正五边形的圆弧介质块； 0034 在第一个正五边形的圆弧介质块的各个直边粘贴第一圈五个正六边形的圆弧介 质块； 0035 在第一圈五个正六边形的圆弧介质块的缺口再依次间隔粘贴第。

18、二圈五个正五边 形的圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质块； 0036 再依次间隔粘贴第三圈五个正五边形的圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质 块； 0037 在第三圈五个正五边形的圆弧介质块的缺口依次粘贴五个正六边形圆弧介质块； 0038 将最后一块正五边形的圆弧介质块嵌入空缺部位， 组成一个整体的介质球； 0039 放入半球壳模具挤压整形所述介质球。 0040 本发明的有益效果是： 0041 本发明一示例性实施例公开的一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法， 应用到 5G低频段(698-960MHz频段)中使用， 因此透镜天线的电性能尺寸要求比较大， 解决了圆球 形(椭球形)透镜大尺寸(600m。

19、m)在实际应用中， 体积大、 重量重、 不便于安装和使用的问 题； 采用复合高介电常数添加剂， 不仅实现高介电系数， 而且可以实现低密度， 使得采用本 示例性实施例中的低密度人工介质龙伯透镜的制备方法制备得到的龙伯透镜单人可以搬 动， 方便安装和使用。 附图说明 0042 图1为本发明一示例性实施例公开的制备方法的流程图； 0043 图2为本发明一示例性实施例公开的球壳组装示意图。 具体实施方式 0044 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而。

20、不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 0045 因此， 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护 的本发明的范围， 而是仅仅表示本发明的选定实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0046 在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的， 而非旨在限制本申请。 在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的 “一种” 、“所述” 和 “该” 也旨在包括多数 形式， 除非上下文清楚地表示其他含义。 还应当理解， 本。

21、文中使用的术语 “和/或” 是指并包 说明书 3/9 页 6 CN 111509398 A 6 含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。 0047 应当理解， 尽管在本申请可能采用术语第一、 第二、 第三等来描述各种信息， 但这 些信息不应限于这些术语。 这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。 例如， 在不脱离 本申请范围的情况下， 第一信息也可以被称为第二信息， 类似地， 第二信息也可以被称为第 一信息。 取决于语境， 如在此所使用的词语 “如果” 可以被解释成为 “在时” 或 “当 时” 或 “响应于确定” 。 0048 参见图1， 图1示出了本发明一示例性实施例公开的一种低。

22、密度人工介质龙伯透镜 的制备方法， 所述制备方法包括： 0049 利用不同配方的复合高介电常数添加剂分别添加在聚苯乙烯原料中， 制备介电常 数不同的可发性聚苯乙烯珠粒； 0050 将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化形成发泡珠； 0051 将熟化的发泡珠进行模塑成型； 0052 将成型后的模塑制成球形。 0053 具体地， 在本申请中， 透镜的材料采用人工合成的介质材料， 主要包括物理发泡材 料和高介电常数添加剂。 0054 在该示例性实施例中， 选用的物理发泡材料采用发泡聚苯乙烯， 又称可发性聚苯 乙烯(expandable polystyrene,EPS)， 具有相对密度小(1.05g/。

23、cm3)、 热导率低、 吸水性小、 耐冲击振动、 隔热、 隔音、 防潮、 减振、 介电性能优良等优点， 广泛地用于机械设备、 仪器仪 表、 家用电气、 工艺品和其他易损坏贵重产品的防震包装材料以及快餐食品的包装。 因此， 选用EPS作为发泡材料， 具有成本低， 易获得， 有利于大批量生产， 同时具备介电常数低(本 专利的加工方法最小可达1.02)的特性。 0055 而对于高介电常数添加剂， 下述单种高介电常数添加剂， 例如钛酸钡、 钛酸锶钡或 钛酸铜钙， 具体地： 0056 钛酸钡是一种强介电化合物材料， 具有高介电常数和低介电损耗， 是电子陶瓷中 使用最广泛的材料之一。 性状： 白色粉末； 。

24、熔点： 1625； 相对密度： 6.017g/cm3； 介电常数： 7080。 由于本示例性实施例是为了解决5G透镜天线在低频段应用， 尺寸很大(直径800 1500mm)， 若采用钛酸钡， 介电常数仅有80左右， 与EPS混合后， 密度很大(查表表观密度为 0.33g/cm3)， 造成直径为1000mm的透镜很重(160Kg)， 在实际应用中， 体积大， 重量重， 不 便于安装和使用。 0057 钛酸铜钙CaCu3Ti4O12化合物(简称CCTO)为钙钛矿立方晶系结构。 最近文献 报道了CaCu3Ti4O12具有反常的巨介电常数( 104-105)和极低的损耗(tg 0.03),特别 是在很。

25、宽的温区范围内(100-400K)介电常数值几乎不变， 反映了介电响应的高热稳定性。 而钛酸铜钙与EPS的混合物的表观密度， 比钛酸钡虽有很大的降低， 平均表观密度仍高达 0.23g/cm3。 直径为1000mm的透镜重量120Kg， 单人仍无法搬动。 0058 钛酸锶钡电介质材料具有许多优异的介电性能。 该系材料具有很高的介电常数, 较低的介质损耗,通过改变Ba/Sr比或掺杂改性,可以在很宽的范围内改变材料的居里温度 和介电常数,并且可以大幅改善材料的介电常数一温度特性。 1250烧结的样品的室温介 电常数达到3568,介质损耗为0.0093,在-1250温区内,介电常数的容温变化率为 14。

26、.1,耐压强度为5.6KV/mm,可满足高压陶瓷器件基体瓷料的要求。 钛酸锶钡的密度也很 说明书 4/9 页 7 CN 111509398 A 7 高， 无法满足要求。 0059 也就是说， 上述多种方式采用的单种高介电常数添加剂制作的适用于5G的大尺度 透镜， 在实际应用中， 体积大， 重量重， 不便于安装和使用。 0060 因此在本申请中采用复合高介电常数添加剂， 不仅实现高介电系数， 而且可以实 现低密度， 使得采用本示例性实施例中的低密度人工介质龙伯透镜的制备方法制备得到的 龙伯透镜单人可以搬动， 方便安装和使用。 0061 另外， 通过在发泡前将物理发泡材料和高介电常数添加材料打磨成。

27、粉状， 减小每 颗材料的尺寸使得其在发泡前后都为絮状结构， 利于在模塑成型阶段的成型； 和更利于物 理发泡材料和高介电常数添加材料的均匀混合， 进而使得制得的每层人工介质材料层的介 电常数更加准确和均匀稳定。 0062 更优地， 在一示例性实施例中， 所述复合高介电常数添加剂用于将制备得到的透 镜密度控制于0.04-0.06g/cm3。 0063 更优地， 在一示例性实施例中， 所述复合高介电常数添加剂包括高介电常数添加 剂和微量元素调节剂， 所述高介电常数添加剂为钛酸锶钡或钛酸铜钡， 提高可发性聚苯乙 烯珠粒的介电常数； 所述微量元素调节剂用于在所述高介电常数添加剂的基础上进一步降 低可发性。

28、聚苯乙烯珠粒的密度； 所述微量元素调节剂为金属粉或导电非金属。 0064 具体地， 相较于钛酸钡， 钛酸锶钡和钛酸铜钡具有更高的介电常数。 但是由于即使 采用钛酸铜钙， 平均表观密度仍高达0.23g/cm3， 因此在该示例性实施例中， 选用金属粉或 导电非金属作为添加剂， 以提高混合材料的介电常数， 降低混合材料的密度。 而在一示例性 实施例中， 金属粉如金、 银、 铜、 铝等导电性能良好的金属， 或者石墨、 石墨烯、 碳纳管等。 0065 经过大量实验， 我们优选用铝银粉、 银粉和石墨烯分别实验， 在混合材料配方相同 的情况下， 混合材料的介电常数 符合下面公式： 0066 铝银粉 银粉 石。

29、墨烯 0067 银粉容易氧化， 碳纳管导电性能最好， 电磁相应最快， 但是价格太贵， 经过综合考 虑最后选用铝银粉。 市场价格P符合： 铝银粉P银粉P石墨烯P。 0068 铝银粉因具有银白色金属光泽， 所以俗称铝银粉或银粉， 其化学成份实为 “铝” ， 并 非 “银” 。 应用范围： 粉末涂料、 油墨、 塑胶色母粒、 印刷、 仿金纸、 仿金卡、 金胶片、 纺织品， 但 在水性漆及带酸碱的油漆中使用会氧化变黑。 0069 质量26.98， 相对密度2.55， 纯度99.5的铝熔点为685度， 沸点2065度， 熔化潜热 323kj/g， 铝有还原性， 极易氧化， 在氧化过程中放热。 急剧氧化时每。

30、克放热15.5kj/g， 铝是 延展性金属， 易加工。 金属铝表面的氧化膜膜透明、 且有很好的化学稳定性。 0070 颜料用的铝银粉是指粒子呈鳞片状， 表面包覆处理它使用起来简便， 故产量和用 量更大， 价格便宜， 容易获得。 0071 通过大量的实验， 我们得到表观密度在0.15-0.20g/cm3之间透镜材料， 使直径为 1000mm的透镜的重量降低到80Kg。 另外， 通过工艺和材料配方无数次优化， 最终， 我们将透 镜的表观密度控制在0.04-0.06g/cm3之间， 使直径为1000mm的透镜的重量降低到30Kg以 下， 单人基本可以搬动。 0072 具体地， 介质材料的配方和实验数。

31、据如下： 说明书 5/9 页 8 CN 111509398 A 8 0073 0074 0075 通过以上数据分析清洗， 我们获得了添加剂与EPS的最佳组合， 既满足电性能要 求， 有满足透镜重量轻的要求。 0076 对于不同层， 添加比例不同从而实现密度不同。 0077 因此， 综上所述， 最优选地(结合密度、 介电常数和价格)， 在一示例性实施例中， 所 述高介电常数添加剂为钛酸铜钡， 所述微量元素调节剂为铝银粉。 0078 更优地， 在一示例性实施例中， 所述采用复合高介电常数添加剂制备介电常数不 同的可发性聚苯乙烯珠粒包括： 0079 将聚苯乙烯单体、 复合高介电常数添加剂、 引发剂、。

32、 分散剂、 水和发泡剂加入反应 釜中， 聚合后得到含发泡剂的树脂颗粒； 0080 经洗涤、 离心分离和干燥， 制得介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒产品。 0081 理论上， 球形龙伯透镜其介电常数从内层到表面满足2到1的变化规律。 因此， 介电 常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒产品用于分别制作每一个不同介电常数的透镜层。 0082 更优地， 在一示例性实施例中， 所述将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化 形成发泡珠包括： 0083 将所述可发性聚苯乙烯珠粒倒入间歇式预发泡机， 进行预发泡； 优选地， 预发泡机 采用100的空气(或者水蒸气)进行2030倍的预发泡； 0084 放置一段时间使得预发。

33、泡后的珠粒进行熟化； 优选地， 放置时间为24小时； 0085 将熟化后的发泡珠进行筛选， 使不同比例的复合材料的发泡珠的直径尽可能一 致， 按照设计分组存放。 0086 另外， 每组发泡珠先热塑成厚度为25mm， 直径为4045mm的圆盘， 测试各组介电 说明书 6/9 页 9 CN 111509398 A 9 常数、 介电损耗和密度， 检测是否与设计一致， 若不一致， 需要重新改变配方， 直至满足设计 要求。 0087 更优地， 在一示例性实施例中， 所述将熟化的发泡珠粒进行模塑成型包括： 0088 将已经熟化分组的发泡珠投放至泡塑成型机， 加热一段时间， 在材料膨胀的同时， 粒子表面相互。

34、因热的作用融合成泡塑件； 0089 经降温和脱模后， 送至烤箱中加热回火。 0090 更优地， 泡塑成型机放置有铝或者铁铸件制造的模具， 用115120的空气(或者 水蒸气)加热510分钟。 0091 而对于不同层的模塑件加工成型。 需要再次测试各组介电常数、 介电损耗和密度， 检测是否与设计一致， 若不一致， 需要按照上面的程序重新调试， 直至满足设计要求。 0092 由于透镜是由多层球壳组合而成， 因此需要首先确定球的层数、 每一层球壳的半 径和厚度。 0093 层数： 介电常数的径向分布从2连续地过渡到1。 介电常数的这种变化规律， 很难实 现， 自然界并不存在介电常数均匀连续变化的介质。

35、， 因此就产生了分层制造的构想。 分层可 选450层。 由用途、 球的大小和制造工艺等决定。 0094 层厚： 球壳每层厚度H /2， 为入射波波长， 若H /2， 这时进入透镜的一部分电 波在传播过程中由于受临近层的反射而产生损耗， 为了避免损耗， 通常选择每层厚度 / 4。 0095 层半径与介电常数： 根据介电常数与半径比公式 2-(r/R)2我们制作了表3介电 常数与半径比关系曲线图。 当r/R确定之后， 就可求出外层总厚度， 总厚度除以 /4可得层 数。 每层的介电常数可用平均介电常数求出。 0096 介电常数的公差： 根据已具备的条件、 预发和成型工艺等确定每层介电常数公差。 通常。

36、情况下取0.02， 中心球核介电常数公差取0.01。 0097 同心度： 各层同心度0.4mm。 0098 介质损耗： 0099介质损耗公式： 0100 为波长， 为介电常数， 为损耗角， D为电磁波通过的介质厚度。 0101 分别计算出7层和8层透镜的参数如下： 说明书 7/9 页 10 CN 111509398 A 10 0102 0103 更优地， 在一示例性实施例中， 进一步地， 所述球形为圆球形或椭球形； 当球形为 圆球或椭球时， 所述将成型后的模塑制成球形包括： 0104 将发泡熟化后的不同介电常数的聚苯乙烯泡珠， 分别注入球核、 不同层别的正五 边形、 不同层别的正六边形的磨具中。

37、， 按照层别分别成型； 0105 将成型后的球核安装在磨具上， 再在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内 层介质层安装完毕。 0106 另外， 对于球或椭球成型及其组装工艺， 由于加工无法加工一个多层整球， 为了便 于生产， 先分别通过磨具生产多种半径的半个球壳， 再将多种半径的半球壳组装成一个半 球， 最后将两个半球组装在一起， 形成一个整球。 这种方式的优点是半球壳一次成型， 效率 高。 0107 但是， 本申请是为了解决大尺寸透镜， 因此透镜尺寸都比较大。 因此磨具也很大， 难于加工， 易于变形， 精度保证不了， 组装时， 由于存在误差， 层间距较大， 影响透镜的质量。 因此难以。

38、采用上述方式。 0108 为了减少加工误差， 我们将每个球壳分解成正五边形和正六边形的圆弧。 这样难 于加工的球壳就变成了n个正五边形和正六边形的圆弧， 而正五边形和正六边形的圆弧就 比较容易加工， 也可以很容易组装成球壳。 详见图2。 0109 因此， 更优地， 在一示例性实施例中， 进一步地， 所述在球核上依次安装正五边形、 正六边形， 直至内层介质层安装完毕包括： 0110 在球核或介质球上涂覆硅胶； 0111 在球核或介质球的顶部粘贴第一个正五边形的圆弧介质块； 0112 在第一个正五边形的圆弧介质块的各个直边粘贴第一圈五个正六边形的圆弧介 质块； 0113 在第一圈五个正六边形的圆弧。

39、介质块的缺口再依次间隔粘贴第二圈五个正五边 形的圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质块； 0114 再依次间隔粘贴第三圈五个正五边形的圆弧介质块和五个正六边形的圆弧介质 块； 说明书 8/9 页 11 CN 111509398 A 11 0115 在第三圈五个正五边形的圆弧介质块的缺口依次粘贴五个正六边形圆弧介质块； 0116 将最后一块正五边形的圆弧介质块嵌入空缺部位， 组成一个整体的介质球； 0117 放入半球壳模具挤压整形所述介质球。 0118 其中需要多次填充。 0119 另外， 在将成型后的模塑制成球形之后， 还包括： 将介质球整体放入两个半球外罩 内， 在外罩边沿垫上防水硅橡胶圈， 通过非金属螺钉锁紧半球外罩边沿。 0120 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在其他相关的技 术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说明书 9/9 页 12 CN 111509398 A 12 图1 说明书附图 1/2 页 13 CN 111509398 A 13 图2 说明书附图 2/2 页 14 CN 111509398 A 14 。