本文提供了一种人造介电材料，包括多个介电材料片和多个设置在介电材料片中形成的孔中的导电元件，其中每个导电元件是一三维物体，该三维物体由多个侧板构成，多个侧板连接至中央支撑件且设置成形成围绕空的空间的导体表面。还提供了导电元件和包含人造介电材料和导电元件的聚焦透镜，以及制造这些材料的方法和它们的使用方法。与已知材料和制造优势相比，人造介电材料、透镜及其制造可以提供理想的电介质和无线电波聚焦特性。的电介质和无线电波聚焦特性。的电介质和无线电波聚焦特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】人造介电材料及由其制成的聚焦透镜
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利技术申请要求于2020年1月17日提交的新西兰专利申请760969的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0003]本专利技术涉及包含导电元件的人造介电材料及由其制成的用于电磁波的聚焦透镜。
技术介绍
[0004]现代移动通信市场需要产生窄波束并在不同频段运行的多波束天线。聚焦介电透镜是最高效的多波束天线的主要部分。聚焦透镜的直径必须是通过透镜传播的电磁波的几个波长才能产生窄波束，因此用于移动通信的多波束天线的一些透镜直径大于1m。这种由常用的介电材料制成的透镜太重，因此进行了大量研究以制造重量轻且损耗低的透镜，从而提供理想的聚焦透镜性能。
[0005]最知名的轻质人造介电材料由随机定向的导电部分和由轻质介电材料制成的非导电部分混合而成。通过随机混合导电和非导电部分来制造具有所需介电特性的均匀材料是非常困难的，因此聚焦透镜是多波束天线中最昂贵的组件。为了改善聚焦透镜的性能，降低聚焦透镜的成本，人们一直在开发这种材料。
[0006]美国专利8518537B2描述了轻质人造介电材料，包括多个随机定向的轻质介电材料小元件，例如聚乙烯泡沫，每个元件内部含有导电纤维。
[0007]专利申请US 2018/0034160 A1描述了一种轻质人造介电材料，包括多个随机定向的轻质介电材料的小多层元件，其在层之间包含薄导电贴片。该文件描述了这种多层元件所提供的介电常数要比包含导电纤维的元件所提供的介电常数多。<br/>[0008]专利申请US 2018/0279202 A1描述了其他种类的轻质人造介电材料，包括多个随机定向的小元件。一种描述的材料包括轻质介电材料的小型多层元件，其在层之间包含薄导电片。
[0009]上面提到的所有轻质人造介电材料都是由小元件随机混合制成的。需要消除材料内可能导致无源互调失真的金属对金属接触，因此这种材料包括许多阶段并且其成本很高。
[0010]随机混合提供了由小元件组成的最终材料的各向同性特性，但一些应用需要具有各向异性特性的介电材料。例如，由各向异性介电材料制成的柱面透镜可以减少通过柱面透镜的电磁波的去极化，提高多波束天线的交叉极化比(美国专利9819094 B2)。由各向同性人造介电材料制成的柱面透镜产生通过这种透镜的电磁波的去极化，因此包括这种透镜的天线可能遭受高交叉极化水平。
[0011]2019年4月25日提交的新西兰专利申请752904描述了一种轻质人造介电材料，这种人造介电材料提供各向异性特性并适用于制造柱面透镜。这种材料由具有薄壁并放置在轻质介电材料内部的短导电管组成。管放置在层中。一层包括含有多个孔的轻质介电材料
片。轻质介电材料可以是泡沫聚合物。管放置在由轻质介电材料制成的孔中，内部含有空气。包含管的层由不含管的轻质介电材料层隔开。所有导电管的轴都与层垂直。
[0012]对于沿管的轴传播的电磁波，这种结构的介电常数(ε)最高可达2.5，但对于沿垂直方向传播的电磁波，其ε要小得多。已知人造介电材料的这种不需要的特性出现的原因在于管的各向异性特性。
[0013]需要提供一种改进的轻质人造介电材料，用于制造诸如用于无线电通信的聚焦透镜和天线之类的装置。所提供的材料必须易于制造并具有可重复的特性。
技术实现思路
[0014]在本专利技术的第一方面，提供了一种人造介电材料，包括多个介电材料片和多个导电元件，多个导电元件设置在介电材料片中形成的孔中，其中每个导电元件是三维物体，该三维物体由侧板组成，侧板连接至中央支撑件，并设置为形成围绕空白空间的导电表面。
[0015]所述侧板可以设置成与支撑部件垂直或不垂直。
[0016]所述人造介电材料可以具有由介电膜覆盖的导电元件的至少一个表面。或者，导电元件的至少一个表面被导电膜覆盖。
[0017]所述人造介电材料可以在介电材料中具有孔，孔包含突起，突起设置在将导电元件的外部分开的间隙中。
[0018]所述人造介电材料可以在所述中央支撑件和/或所述一个或多个侧板中具有十字形槽或孔。
[0019]所述人造介电材料的导电元件的轴优选地沿至少两个不同方向定向，优选地沿至少两个正交方向定向。
[0020]所述人造介电材料的导电元件可以具有至少两种不同的形状。
[0021]所述导电元件可以具有空球体的一半的形状，该空球体包含切开球体表面的槽以便提供侧板。
[0022]所述介电材料优选为泡沫聚合物，最优选为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、硅或聚四氟乙烯。
[0023]布置在一层中的导电元件可以形成正方形晶格，在布置在同一行或同一列的相邻管之间提供相等的距离。或者，布置在一层中的导电元件可以形成蜂窝(六边形)晶格，在任何相邻元件之间提供相等的距离。
[0024]布置在一层中的导电元件的轴可以指向相同的方向。布置在一层中的导电元件的这种轴可以垂直于该层。布置在一层中的导电元件的这种轴可以平行于该层。
[0025]设置在一层中的一些导电元件的轴可以垂直于该层，而其他导电元件的轴可以平行于该层。平行于该层的导电元件的轴可以指向不同的方向。
[0026]根据本专利技术的另一方面，提供了一种聚焦透镜，其包括含有根据本专利技术的导电元件的人造介电材料。
[0027]聚焦透镜可以包括多层，其中每一层的导电元件形成向日葵(径向圆)晶格。聚焦透镜可以包括含有导电元件的层的至少一个圆，该导电元件的轴平行于该层并且平行于该圆。聚焦透镜可以包括含有导电元件的层的至少一个圆，该导电元件的轴平行于该层并且垂直于该圆。
[0028]聚焦透镜可以包括具有导电元件的层，导电元件的轴仅垂直于该层；以及含有导电元件的层，该导电元件的轴仅平行于该层。
[0029]聚焦透镜可以包括含有导电元件的层，该导电元件的轴仅平行于该层，该层的方向垂直于另一层的导电元件的轴，该另一层的导电元件的轴平行于该层。
[0030]聚焦透镜可以包括每一层，该层含有导电元件，其中导电元件的轴垂直于层，和导电元件，其中导电元件的轴平行于该层。
[0031]聚焦透镜可以包括导电元件，导电元件的轴平行于层并且在偶数层上移位，偶数层垂直于导电元件的轴，导电元件的轴平行于该层并且在奇数层上移位。
[0032]聚焦透镜可以包括每一层，该层含有导电元件的圆，其中该圆具有垂直于该层的轴，和导电元件的圆，其中该圆具有平行于该层的轴。
[0033]聚焦透镜可以包括沿着聚焦透镜的纵轴放置的介电棒。
[0034]聚焦透镜可以是圆柱形的或可以是球形的。
[0035]本专利技术的另一方面提供了一种用于制造根据本专利技术所述的人造介电材料的方法，该方法包括将导电元件放置在多个介电材料片中，并将所述片堆叠在一起，其中导电元件的轴至少沿着两个不同的方向定向。
[0036]在该方法中，可以将导电元件放置在介电材料片中预先存在的孔中。
[0037]在该方法中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种人造介电材料，包括多个介电材料片和多个设置在所述介电材料片中制成的孔中的导电元件，其中每个导电元件是三维物体，该三维物体由多个侧板构成，所述多个侧板连接至一中央支撑件且设置成形成围绕空的空间的导电表面。2.根据权利要求1所述的人造介电材料，其特征在于，所述侧板设置成与所述支撑部垂直或不垂直。3.根据权利要求1所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件的至少一个表面被介电薄膜覆盖。4.根据权利要求1所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件的至少一个表面被导电薄膜覆盖。5.根据权利要求1至4中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述介电材料中的所述孔包含突起，所述突起设置在将所述导电元件的外部分开的间隙中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件的所述中央支撑件包含十字槽或孔。7.根据权利要求1至6中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件的轴沿至少两个不同方向定向。8.根据权利要求7所述的人造介电材料，其特征在于，所述至少两个不同方向为正交方向。9.根据权利要求1至8中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件具有至少两种不同的形状。10.根据权利要求1至9中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述导电元件具有半空球体的形状，所述空球体含有切开所述球体表面以提供侧板的槽。11.根据权利要求1至10中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，所述介电材料是泡沫聚合物。12.根据权利要求11所述的人造介电材料，其特征在于，所述泡沫聚合物由选自聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、硅和聚四氟乙烯的材料制成。13.根据权利要求1至12中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，布置在一层中的所述导电元件形成正方形晶格，在布置在同一行或同一列的相邻导电元件之间提供相等的距离。14.根据权利要求1至12中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，布置在一层中的所述导电元件形成蜂窝(六边形)晶格，在任何相邻元件之间提供相等距离。15.根据权利要求1至14中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，设置在一层中的所述导电元件的轴指向相同的方向。16.根据权利要求1至15中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，布置在一层中的所述导电元件的轴垂直于所述层。17.根据权利要求1至15中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，布置在一层中的所述导电元件的轴平行于所述层。18.根据权利要求1至14中任一项所述的人造介电材料，其特征在于，布置在一层中的一些导电元件的轴垂直于所述层，而其他导电元件的轴平行于所述层。19.根据权利要求18所述的人造介电材料，其特征在于，平行于所述层的所述导电元件
的轴指向不同的方向。20.一种聚焦透镜，包括如权利要求1
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19中任一项所述的人造介电材料。21.根据权利要求20所述的聚焦透镜，其特征在于，每...
【专利技术属性】
技术研发人员：维克托，
申请(专利权)人：瓦桑特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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