制备复合介电材料的方法技术

用于通信天线的透镜中的复合介电材料的制备方法。所述方法可以包括以下一者或多者：使用感应加热使可膨胀介电颗粒膨胀；在膨胀之前将可膨胀介电颗粒与预膨胀的介电材料结合；和/或在透镜或其它容器内进行可膨胀介电颗粒的膨胀。

Preparation of composite dielectric materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备复合介电材料的方法
技术介绍
本专利技术总体上涉及无线电通信，并且更具体地，涉及制造用于蜂窝通信系统和其它通信系统中的透镜天线的材料的方法。蜂窝通信系统是本领域众所周知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为称作“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包括一个或多个天线，所述天线被配置为提供与地理上位于基站所服务的小区内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，每个基站向多个“扇区”提供服务，并且多个天线中的每个天线将为所述扇区中的相应扇区提供覆盖。典型地，扇区天线安装在塔或其它突起结构上，每个天线产生的辐射波束指向外部以便服务相应的扇区。常见的无线通信网络计划涉及使用三个基站天线为三个六边形小区服务的基站。这通常称为三扇区配置。在三扇区配置中，每个基站天线为120°扇区服务。典型地，65°方位半功率波束宽度(HPBW)天线为120°扇区提供覆盖。这些120°扇区中的三个提供360°覆盖。也可以采用其它功能分区方案。例如，也使用六、九和十二扇区配置。六扇区站点可涉及六个方向基站天线，每个基站天线都具有为60°扇区服务的33°方位HPBW天线。在其它建议方案中，单个的多列阵列可以由馈源网络驱动以便从单个相控阵天线产生两个或更多个波束。例如，如果使用各自产生两个波束的多列阵列天线，那么六扇区配置可能只需要三个天线。例如，美国专利公开US2011/0205119中公开了产生多波束的天线，通过引用将该专利公开并入本文。增加扇区数目会增加系统容量，因为每个天线可服务于较小的区域，因此在整个扇区中提供更高的天线增益，并且因为频带可以被复用于每个扇区。然而，将覆盖区域划分成较小的扇区具有缺点，因为覆盖窄扇区的天线的辐射元件通常比覆盖较宽扇区的天线的辐射元件间隔更宽。例如，典型的33°方位HPBW天线的宽度通常是典型65°方位HPBW天线的两倍。因此，随着小区被划分成更大数目的扇区，成本、空间和塔负荷的要求增加。在蜂窝通信系统和其它通信系统中可使用透镜来聚焦天线波束，这可用于增加蜂窝基站所服务的扇区的数目，并且在其它通信系统中可用于使天线波束聚焦在目标区域上。然而，透镜会增加天线的成本、重量和/或复杂性。因此，轻质的天线透镜材料是期望的。需要改进此类轻质透镜材料的制造。例如，可以改进的一个领域是制造效率。要改进的领域的另一个例子是减少由于制造过程本身和/或由于随时间推移材料的沉降、偏移或其它体积变化而导致的材料降解，这可能会不希望地改变透镜的功能和折射特性。存在改进透镜制造和/或透镜材料的其它领域。
技术实现思路
概括而言，本公开针对于制造用于RF天线透镜的复合介电材料的方法，所述RF天线透镜是例如蜂窝通信系统的基站天线中使用的透镜。然而，本文描述的材料不限于天线透镜应用。通过所公开的制备方法提供的材料是坚固的并且非常轻质。一旦制备，就可以将至少一些本文所述材料成形为任意数量的期望物体，并结合到许多产品中的任何产品中，例如防护装备(例如头盔)、包装材料、隔热体、容器等。其中使用本公开的复合介电材料的天线透镜可以是任何合适的形状，包括但不限于圆柱形或球形或椭球形。典型地，该透镜包括容纳复合介电材料的容器。因此，该容器可以具有基本为圆柱形或球形或椭球形的外壳，并且该外壳限定了容纳复合介电材料的内部腔体或容积。根据本公开的某些方面，制备复合介电材料的方法包括：提供具有预定容积的透镜容器；向透镜容器中添加预定质量的未膨胀混合物，该未膨胀混合物包含可膨胀微球和膨胀微球，可膨胀微球和膨胀微球包含介电材料；任选地，封闭该预定容积以防止微球逸出所述预定容积；和加热透镜容器内的未膨胀混合物，以形成具有至少基本上等于所述预定容积的体积和/或至少基本上等于所述预定质量的质量的膨胀混合物。在一些实例中，未膨胀混合物包括一种或多种粘结材料，例如油，和/或介电结构化材料，例如泡沫聚苯乙烯和/或膨胀聚丙烯。尽管在本公开通篇中将提到“可膨胀微球”和“膨胀微球”，但是应当理解，它们不必是球形的。材料的任何可膨胀形状，即“可膨胀微粒”的任何形状均可用于此目的。因此，可膨胀微粒可以是例如球形、立方体、长方体、椭球体、不规则、角锥形、圆锥形等。根据本公开的微粒描述的膨胀是热膨胀。即，本文所述的可膨胀微粒至少可通过加热而膨胀。根据本公开的另外方面，制备复合介电材料的方法包括：将可膨胀微球与散布在所述可膨胀微球之间的导电元件结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微球包含介电材料；和感应加热所述未膨胀混合物以使所述可膨胀微球膨胀。在一些实例中，未膨胀混合物包括一种或多种粘结材料，例如油，和/或介电结构化材料、泡沫聚苯乙烯和/或膨胀聚丙烯。根据本公开的其它方面，制备复合介电材料的方法包括：将可膨胀微球与膨胀微球结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微球和所述膨胀微球包含介电材料；和加热所述未膨胀混合物以使可膨胀微球膨胀。在一些实例中，未膨胀混合物包括一种或多种粘结材料，例如油，和/或介电结构化材料，例如泡沫聚苯乙烯，和/或膨胀聚丙烯。根据本公开的其它方面，制备复合介电材料的方法包括将可膨胀微球与膨胀微球结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微球和所述膨胀微球包含介电材料；和加热所述未膨胀混合物以使可膨胀微球膨胀并形成复合介电材料的整体块，其中所述加热产生的复合介电材料的总体积等于该整体块的体积。在一些实例中，所述未膨胀混合物包括一种或多种粘结材料，例如油，和/或介电结构化材料，例如泡沫聚苯乙烯和/或膨胀聚丙烯。在一些实例中，在具有预定容积的透镜容器内形成所述整体块。在一些实例中，所述加热是由感应线圈产生的感应加热，所述感应线圈围绕着容纳未膨胀混合物的透镜容器的至少一部分，并且未膨胀混合物包括从感应加热而发热的导电元件。在一些实例中，将预热的混合物放入用于加热的固定容积的容器中，并且预热的混合物和加热后的混合物具有基本相同的体积，防止或至少在一定程度上约束了预热混合物在加热过程期间的体积增加。由于加热，约束材料膨胀增加了容器中的压力。在一些实例中，容器内增加的压力能够引起容器内材料的融合，并致使材料形成复合介电材料的整体块。根据本公开的各个方面，在复合介电材料包括导电元件的那些实例中，在一些实例中，导电元件在至少一个维度上可以大于可膨胀微球和/或膨胀微球。在一些实例中，导电材料的颗粒可以包括闪光粉(glitter)和/或闪光碎屑(flitter)。在一些实例中，导电颗粒可以各自包含薄金属片，该薄金属片的长度和宽度的总和是该薄金属片厚度的至少十倍，该薄金属片在其任一主面上具有绝缘材料。在一些实例中，在加热时将导电颗粒添加到混合物中。在一些实例中，在加热时搅拌或以其它方式搅动混合物。根据本公开的各个方面，在一些实例中，可膨胀微球可以是填充气体的或填充液体的，和/或在膨胀时膨胀微球具有基本上中空的中心。本公开的方法可帮助减轻或减少轻质RF天线透镜材料的制造中的低效和/或不一致。例如，使可膨胀微球膨胀的常规加热技术会使材料降解。在常规的加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备复合介电材料的方法，包括：/n将可膨胀微粒和导电元件结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微粒包含介电材料；和/n感应加热所述未膨胀混合物以使可膨胀微粒膨胀。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 US 62/559,0141.一种制备复合介电材料的方法，包括：
将可膨胀微粒和导电元件结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微粒包含介电材料；和
感应加热所述未膨胀混合物以使可膨胀微粒膨胀。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结合还包括添加介电结构化材料以形成所述未膨胀混合物。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述介电结构化材料包括泡沫聚苯乙烯或膨胀聚丙烯。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中通过感应线圈执行所述感应加热。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述结合还包括添加膨胀微粒以形成所述未膨胀混合物，所述膨胀微粒包含所述介电材料。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述结合还包括添加粘结剂以形成所述未膨胀混合物。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述导电元件包括闪光粉和/或闪光碎屑。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述介电材料包括丙烯腈丁二烯苯乙烯。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述加热形成支撑所述导电元件的膨胀微粒的基质。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述基质的导电元件基本上彼此绝缘。


11.根据权利要求6所述的方法，其中所述膨胀微粒和所述粘结剂共同占所述复合介电材料的至少20体积％。


12.根据权利要求2所述的方法，其中所述介电结构化材料占所述复合介电材料的至少40体积％。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述可膨胀微粒是微球。


14.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，还包括构造包含所述复合介电材料的RF天线透镜。


15.一种制备复合介电材料的方法，包括：
将可膨胀微粒和膨胀微粒结合以形成未膨胀混合物，所述可膨胀微粒和膨胀微粒包含介电材料；和
加热所述未膨胀混合物以使可膨胀微粒膨胀。


16.根据权利要求15所述的方法，其中所述结合还包括添加介电结构化材料和导电元件。


17.一种通过权利要求15或16所述的方法制造的复合介电材料的整体块，其中所述加热产生的复合介电材料的总体积等于所述整体块的体积。


18.根据权利要求16所...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·拉德莱特，H·波尔斯，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US