CN103457032A - L.s波段大型轻质波纹馈源喇叭及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭及其制造方法，喇叭包括若干个半径线性变化的平板齿环和若干个半径线性变化的底圈；平板齿环两侧面分别开有一圈凹槽，用于配合平板齿环两侧装配的底圈；底圈与平板齿环连接处采用导电涂层封堵；在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充有不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部有环氧树脂与玻璃纤维复合材料裱糊形成的轻质波纹馈源喇叭外层。本发明通过设计齿环、底圈组装，实现了对外形尺寸大，制造精度高的大型高增益轻质波纹馈源喇叭的设计制造，得到的波纹馈源喇叭性能稳定可靠，重量轻，方便装卸换馈。

Description

L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭及其制造方法
技术领域
本发明涉及波纹馈源喇叭制造技术领域，具体为一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭及其制造方法。
背景技术
不论是测控跟踪雷达、卫星应用通信天线、还是射电望远镜天线设备，都有一个十分精密的天线馈电系统。馈电系统装置是天线系统的心脏，天线所有的各种功能诸如多频共用、收发共用、自跟踪、波束扫描和多波束等无一不是它所赋予的。作为使反射器天线口径得到园对称照射而获得高增益信号的波纹馈源技术，是当前乃至今后国际上开发高性能天线系统产品的核心技术。
目前，在制造中高频段小型波纹喇叭时，采取的是机加工、组合电铸及焊接等工艺方法，其材料选择为铸铝或铝合金棒料，加工过程为备料→检验→粗车→检验→热处理→检验→精车→检验→铣→检验→微波钳工→检验→涂覆→保护→检验，目前的方法只适应最大直径不超过400mm、长度不大于300mm的喇叭。
而随着国家在天体物理研究、深空探测研究和卫星应用研究愈来愈深入，需要研制配套大型天线系统，这就要求相应的L.S频段波纹馈源喇叭尺寸也愈来愈大，如对于长度1000mm-4000mm，直径在150-1500mm，齿槽深40mm-60mm，齿厚仅2mm-5mm的L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭，若采用现有的加工方法，不管是用板材还是棒料，都给常规机加工带来很大的困难，就是毛坯的制备也很难解决。作为与电气匹配，其结构尺寸、形位精度和表面粗糙度要求很高。由于波纹馈源总体尺寸庞大，而腔体结构十分复杂特殊，电气指标要求严格，另外总体对其结构重量有着特殊的要求，所以，采用常规的工程材料和工艺方法来制造大型轻质波纹喇叭根本无法实现。
发明内容
要解决的技术问题
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭及其制造方法，采用单块齿环、底圈组拼铝型腔，中间轻质材料填充，外层复合材料增强的结构构造L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭。
技术方案
本发明的技术方案为：
所述一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭，其特征在于：包括若干个半径线性变化的平板齿环和若干个半径线性变化的底圈；平板齿环两侧面分别开有一圈凹槽，用于配合平板齿环两侧装配的底圈；所有平板齿环按照半径大小线性分布，且平板齿环相互平行，相邻平板齿环之间通过底圈嵌套配合；底圈与平板齿环连接处采用导电涂层封堵；在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充有不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部有环氧树脂与玻璃纤维复合材料裱糊形成的轻质波纹馈源喇叭外层。
所述一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭的制造方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：选择若干个半径逐步增大的平板齿环和若干个半径逐步增大的底圈，按照平板齿环半径由小到大或由大到小的方向将平板齿环与底圈嵌套组装形成喇叭内腔；
步骤2：在组装后的平板齿环与底圈连接处，采用导电涂层封堵，形成连续导电层；
步骤3：在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；
步骤4：在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部裱糊环氧树脂与玻璃纤维复合材料，形成的轻质波纹馈源喇叭外层。
有益效果
本发明研制成型的L.S波段所需的大型高增益轻质波纹馈源喇叭以及相应的制造方法，通过设计齿环、底圈组装，实现了对外形尺寸大，制造精度高的大型高增益轻质波纹馈源喇叭的设计制造，得到的波纹馈源喇叭性能稳定可靠，重量轻，方便装卸换馈，为国家在天体物理研究、深空探测研究和卫星应用研究等方面应用高性能天线系统产品，解决了关键功能部件的研制难题。
附图说明
图1：大型高增益轻质波纹馈源喇叭示意图；
图2：本发明中的喇叭局部放大图；
图3：制造方法流程图；
其中：1、底圈；2、平板齿环；3、导电涂层；4、填充层；5、外层。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
本实施例中要实现的L.S波段大型轻质波纹喇叭长度1000mm-4000mm，直径在150-1500mm，齿槽深40mm-60mm，齿厚2mm-5mm，成品整体重量小于30Kg，满足多频段换馈对重量的要求。
对于该尺寸的轻质波纹喇叭，不管是用板材还是棒料，都给常规机加工带来很大的困难，就是毛坯的制备也很难解决，所以需要采用新的设计和制造方法。
通过电气模型的建立、结构设计、工艺设计，工艺试验及材料筛选，馈源成型工艺设计及样品试制等试验、项目攻关，制定出巧妙的轻质大型波纹喇叭的可制造性结构方案：用单块齿环、底圈组拼铝型腔，中间轻质材料填充，外层复合材料增强的结构。
如图2所示，本实施例中的L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭包括若干个半径逐步增大的平板齿环和若干个半径逐步增大的底圈。其中平板齿环两侧面分别开有一圈凹槽，用于配合平板齿环两侧装配的底圈。所有平板齿环按照半径大小线性分布，且平板齿环相互平行，相邻平板齿环之间通过底圈嵌套配合。底圈与平板齿环连接处采用导电涂层封堵；在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充有不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部有环氧树脂与玻璃纤维复合材料裱糊形成的轻质波纹馈源喇叭外层。
本实施例中L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭的制造方法，采用以下步骤：
步骤1：选择若干个半径逐步增大的平板齿环和若干个半径逐步增大的底圈，按照平板齿环半径由小到大或由大到小的方向将平板齿环与底圈嵌套组装形成喇叭内腔；通过仪表配合调试平板齿环的平直度和同轴度。
步骤2：在组装后的平板齿环与底圈连接处，采用导电涂层封堵，形成连续导电层，彻底杜绝电磁信号泄漏的可能；
步骤3：在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；
步骤4：在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部裱糊环氧树脂与玻璃纤维复合材料，形成的轻质波纹馈源喇叭外层。填充料借助齿环高度、底圈和外层复合材料形成轻质夹层结构，保证大型轻质波纹喇叭的整体刚度和强度。

Claims (2)

1.一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭，其特征在于：包括若干个半径线性变化的平板齿环和若干个半径线性变化的底圈；平板齿环两侧面分别开有一圈凹槽，用于配合平板齿环两侧装配的底圈；所有平板齿环按照半径大小线性分布，且平板齿环相互平行，相邻平板齿环之间通过底圈嵌套配合；底圈与平板齿环连接处采用导电涂层封堵；在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充有不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部有环氧树脂与玻璃纤维复合材料裱糊形成的轻质波纹馈源喇叭外层。
2.一种L.S波段大型轻质波纹馈源喇叭的制造方法，其特征在于：采用以下步骤：
步骤1：选择若干个半径逐步增大的平板齿环和若干个半径逐步增大的底圈，按照平板齿环半径由小到大或由大到小的方向将平板齿环与底圈嵌套组装形成喇叭内腔；
步骤2：在组装后的平板齿环与底圈连接处，采用导电涂层封堵，形成连续导电层；
步骤3：在相邻平板齿环以及底圈形成的底圈外侧空间内填充不饱和聚酯树脂与轻质填料构成的复合材料；
步骤4：在平板齿环外圆以及底圈外侧空间的填充料外部裱糊环氧树脂与玻璃纤维复合材料，形成的轻质波纹馈源喇叭外层。
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