CN106025565A - 透镜天线的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种透镜天线的制造方法，包括以下步骤：计算机根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值，并将该材料的预设密度值发送至3D打印机的控制器；所述计算机根据所述透镜天线的结构参数建模，并将建模数据发送至所述控制器；所述控制器根据该预设密度值调整所述3D打印机的调整X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。本发明技术方案可提高节省模具，简化加工工序，进而节省成本。

Description

透镜天线的制造方法
技术领域
本发明涉及一种透镜天线的制造方法。
背景技术
目前，在微波工程中为实现微波高效率的汇聚，制作天线单元常常需要不同介电常数的低损耗材料，同时也可使用不同介电常数的低损耗材料补偿微波传输路径上的光程差来制作平板天线，但目前传统的材料加工方法一般采用模具进行注塑加工。然而，采用模具进行加工，每一种介电常数的透镜天线均需要开模，因此成本较高，同时加工工艺也较为复杂。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种透镜天线的制造方法，旨在节省模具，简化加工工序，进而节省成本。
为实现上述目的，本发明提出的透镜天线的制造方法包括以下步骤：
计算机根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值，并将该材料的预设密度值发送至3D打印机的控制器；
所述计算机根据所述透镜天线的结构参数建模，并将建模数据发送至所述控制器；
所述控制器根据该预设密度值调整所述3D打印机的调整X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
可选地，所述控制器根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印的步骤中，包括：
所述控制器根据X轴和Y轴烧结间距及建模数据，控制所述3D打印机的激光器选择性地烧结一层接一层的粉末材料形成片状实体，再采用熔结、聚合、粘结的手段使该片状实体逐层堆积成一体的透镜天线。
可选地，在根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值的步骤中，介电常数与材料密度的关系为：ε＝(1+0.3571*ρ)3，其中，ε为介电常数，ρ为材料密度。
可选地，所述透镜天线的材料为聚苯乙烯或聚丙烯。
可选地，所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.988，计算得到的密度值为0.721g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.1775mm和0.15mm。
可选地，所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.469，计算得到的密度值为0.383g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.2453mm和0.15mm。
可选地，所述激光器的烧结温度为110℃。
可选地，所述透镜天线为龙伯透镜天线，所述龙伯透镜天线包括内核层、外表层和设于所述内核层和外表层之间的中间层，预设的介电常数范围为由内核层到外表层、由2到1逐渐变化；
根据所述龙伯透镜天线的各透镜层的介电常数，计算密度值，依照该密度值调整3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
可选地，所述龙伯透镜天线的层数在7层到10层之间。
本发明的技术方案通过3D打印的方法，通过控制透镜天线材料的密度，实现制备不同介电常数的透镜天线，从而节省了模具的应用。因不需要开模，既可以节省加工工序，又可以节省成本。具体的，在使用时，先使用计算机，根据预加工的透镜天线的介电常数计算出透镜天线的密度值，3D打印机根据该密度值控制3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，从而使得打印出的透镜天线的密度值与预设密度值相同，进而使得打印出的透镜天线的介电常数与预设的介电常数相同。从而，制得所需的透镜天线。如此，当需要不同介电常数的透镜天线时，只需根据介电常数值计算出的密度值，来调整X轴和Y轴烧结间距即可，整个过程可在计算机上完成，无需开模，简单方便，节省加工工序和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明透镜天线的制造方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种透镜天线的制造方法。
请参阅图1，所述制造方法包括以下步骤：
步骤S10：计算机根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值，并将该材料的预设密度值发送至3D打印机的控制器；
步骤S20：所述计算机根据所述透镜天线的结构参数建模，并将建模数据发送至所述控制器；
步骤S30：所述控制器根据该预设密度值调整所述3D打印机的调整X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
其中，所述透镜天线的材料为聚苯乙烯或聚丙烯。
本发明的技术方案通过3D打印的方法，通过控制透镜天线材料的密度，实现制备不同介电常数的透镜天线，从而节省了模具的应用。因不需要开模，既可以节省加工工序，又可以节省成本。具体的，在使用时，先使用计算机，根据预加工的透镜天线的介电常数计算出透镜天线的密度值，3D打印机根据该密度值控制3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，从而使得打印出的透镜天线的密度值与预设密度值相同，进而使得打印出的透镜天线的介电常数与预设的介电常数相同。从而，制得所需的透镜天线。如此，当需要不同介电常数的透镜天线时，只需根据介电常数值计算出的密度值，来调整X轴和Y轴烧结间距即可，整个过程可在计算机上完成，无需开模，简单方便，节省加工工序和成本。
在本实施例中，步骤S30中，包括：
所述控制器根据X轴和Y轴烧结间距及建模数据，控制所述3D打印机的激光器选择性地烧结一层接一层的粉末材料形成片状实体，再采用熔结、聚合、粘结的手段使该片状实体逐层堆积成一体的透镜天线。
如此，本发明采用的3D打印方式主要为选择性激光烧结成型(SLS)，选择性激光烧结成型(SLS)采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。选择性激光烧结成型(SLS)有着制造工艺简单，柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特点，针对以上特点SLS法主要应用于铸造业，并且可以用来直接制作快速模具。
在本实施例中，在根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值的步骤中，介电常数与材料密度的关系为：ε＝(1+0.3571*ρ)3，其中，ε为介电常数，ρ为材料密度。
该公式经过大量的实验推理而得，根据该公式，可在知道介电常数的情况下，计算材料密度。由此，即可通过该密度值调整3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，进而使得制成的透镜天线的介电常数与预设的介电常数相同。
在本发明的实施例一中：
所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.988，计算得到的密度值为0.721g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.1775mm和0.15mm。
具体的，选用直径200目的聚苯乙烯粉末，利用计算机辅助制造(CAM)技术完成模型设计，并将三维数据模型发送给3D打印机内的控制器，控制器对数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.1775mm和0.15mm，激光器输出功率为40W，烧结温度110℃，控制器据此信息控制激光器有选择性地烧结一层接一层的粉末材料形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体。
在本发明的实施例二中：
所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.469，计算得到的密度值为0.383g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.2453mm和0.15mm。
具体的，选用直径200目的聚苯乙烯粉末，利用计算机辅助制造(CAM)技术完成模型设计，并将三维数据模型发送给3D打印机内的控制器，控制器对数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.2453mm和0.15mm，激光器输出功率为40W，烧结温度110℃，控制器据此信息控制激光器有选择性地烧结一层接一层的粉末材料形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体。
可以理解的是，上述两个实施例仅为本发明的两种实施方式，本发明包含但不限于此，还可以为3D打印其他介电常数的透镜天线。
在本发明的一具体实施例中，3D打印龙伯透镜天线的方法如下：
所述龙伯透镜天线包括内核层、外表层和设于所述内核层和外表层之间的中间层，预设的介电常数范围为由内核层到外表层、由2到1逐渐变化。
根据龙伯透镜天线各透镜层的介电常数，计算密度值，并根据该密度值调整3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
如此，每层透镜被依次打印，将各层透镜组装起来，即可完成龙伯透镜天线的制备。
如此，使得成型得到的龙伯透镜天线中各透镜层的介电常数更加贴近设计值，实现提高龙伯透镜各透镜层的介电常数的精确度，使龙伯透镜介电常数的变化更加贴近理想变化规律，进而提高龙伯透镜天线的工作性能。
优选地，所述龙伯透镜天线的层数在7层到10层之间。
可以理解的，龙伯透镜天线的层数控制在7～10层之间可在保证龙伯透镜天线层与层之间介电常数平滑变化的基础上，可有效控制龙伯透镜天线中层与层之间缝隙的占比，从而有效降低卫星信号的衰减或折射，提高卫星信号的质量。并且，这样的结构还可有效避免龙伯透镜天线相邻两层之间因介电常数过于相近而在加工过程中极易出现介电常数翻转的现象，以提高龙伯透镜天线的质量，保证其优异的工作状态。
优选地，所述龙伯透镜天线的各透镜层的厚度控制在15～25mm之间。
需要说明的是，这样的结构设置使得龙伯透镜天线的各透镜层均能够获得一定的强度，从而进一步提高龙伯透镜天线的质量，以进一步保证其优异工作状态。
可以理解的，通过调整龙伯透镜天线的设计值(如，天线直径、天线层数、各透镜层厚度、各透镜层介电常数等)，可得到介电常数分布不同的龙伯透镜天线，即得到性能不同的龙伯透镜天线。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种透镜天线的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算机根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值，并将该材料的预设密度值发送至3D打印机的控制器；
所述计算机根据所述透镜天线的结构参数建模，并将建模数据发送至所述控制器；
所述控制器根据该预设密度值调整所述3D打印机的调整X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
2.如权利要求1所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述控制器根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印的步骤中，包括：
所述控制器根据X轴和Y轴烧结间距及建模数据，控制所述3D打印机的激光器选择性地烧结一层接一层的粉末材料形成片状实体，再采用熔结、聚合、粘结的手段使该片状实体逐层堆积成一体的透镜天线。
3.如权利要求1或2所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，在根据预设的所述透镜天线的材料的介电常数计算材料的密度，得到预设密度值的步骤中，介电常数与材料密度的关系为：ε＝(1+0.3571*ρ)3，其中，ε为介电常数，ρ为材料密度。
4.如权利要求3所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述透镜天线的材料为聚苯乙烯或聚丙烯。
5.如权利要求4所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.988，计算得到的密度值为0.721g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.1775mm和0.15mm。
6.如权利要求4所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述透镜天线的材料为直径为200目的聚苯乙烯粉末，预设的介电常数为1.469，计算得到的密度值为0.383g/cm3；
调整3D打印机X轴和Y轴烧结间距分别为0.2453mm和0.15mm。
7.如权利要求2所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述激光器的烧结温度为110℃。
8.如权利要求1所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述透镜天线为龙伯透镜天线，所述龙伯透镜天线包括内核层、外表层和设于所述内核层和外表层之间的中间层，预设的介电常数范围为由内核层到外表层、由2到1逐渐变化；
根据所述龙伯透镜天线的各透镜层的介电常数，计算密度值，依照该密度值调整3D打印机的X轴和Y轴烧结间距，并根据所述X轴和Y轴烧结间距以及建模数据进行3D打印。
9.如权利要求1所述的透镜天线的制造方法，其特征在于，所述龙伯透镜天线的层数在7层到10层之间。
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