CN106848601B - 一种平板波导cts阵列天线的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，该方法将待加工的平板波导CTS阵列天线以各级波导“E‑T”分支作为基准分割为N+1个独立层，在加工时，第1个独立层至第N‑2个独立层的外围设置有围边，第N+1个独立层的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层至第N‑2个独立层的围边匹配的卡槽，加工连接接头将第N‑1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上；最后将第1个独立层至第N‑2个独立层按序依次安装：第1个独立层至第N‑2个独立层的围边对准第N+1个独立层的围边的卡槽并卡入其内；优点是可以减少信号传输时的漏磁现象，能被应用于微波高频段的平板波导CTS阵列天线的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工方法，尤其是涉及一种平板波导CTS阵列天线的加工方法。
背景技术
连续切向节(CTS)天线于二十世纪九十年代由美国Raytheon公司最先提出。CTS阵列天线，是在平板波导上连续开贯通的横向缝并在横向缝上加枝节实现辐射，采用TEM模馈电。CTS阵列天线相对于其他平面阵列天线具有如下优势：连续切向节天线具有比较高的效率，可以达到90％以上；连续切向节天线具有比较低的剖面，可以有效地与载体平台贴合；连续切向节天线具有很高的馈电效率和口径效率，是高增益天线一个极为重要的方向。同时CTS阵列天线易于实现波束控制、双极化等多种功能，具有广泛的应用前景。
以空气为介质的平板波导CTS阵列天线现已成为一种成熟的产品，此CTS阵列天线除了包括能够提供一路准TEM模信号的馈电网络外，还包括平行板功率分配网络和连续切向的辐射单元阵列。平行板功率分配网络是由N级一分为二的波导“E-T”分支所构成的(N由具体的平行板功率分配网络决定)，它用于将输入的一路信号分配成多路信号；连续切向的辐射单元阵列用于将多路信号辐射到自由空间。在平板波导CTS阵列天线中，平行板功率分配网络是通过在平板波导上开设多个纵向的沟槽形成的。
传统的以空气为介质的平板波导CTS阵列天线的加工方法主要是分层加工方法。申请号为US:97242197:A的美国专利申请中公开了一种平板波导CTS阵列天线的加工方法。该加工方法首先把整个阵列天线划分为若干个水平层，然后对各个水平层分别实施加工，最后将各个相互独立的水平层焊接和组装在一起形成一个整体的天线。该加工方法在加工若干个水平层时具有两种加工方案：第一种是先采用不导电的塑料作为材料加工得到若干个水平层的半成品，然后对若干个水平层的半成品实施金属化操作得到若干个水平层的成品；第二种是直接采用金属作为材料加工得到若干个水平层的成品。上述平板波导CTS阵列天线的加工方法中。但是，各个水平层之间在组装时难免会出现细小的缝隙，这些缝隙的存在会导致信号在该平板波导CTS阵列天线中传播时会出现漏磁现象，而且随着频率的增加，漏磁现象变得更加严重，难以被应用于微波高频段，使用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以减少信号传输时的漏磁现象，能被应用于微波高频段的平板波导CTS阵列天线的加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为N+1个独立层，N为波导“E-T”分支的级数：位于第N级波导“E-T”分支以上且与第N级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层，位于第N-1级波导“E-T”分支以上且与第N-1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层，位于第N-2级波导“E-T”分支以上且与第N-2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层，以此类推，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第N个独立层，剩余部分为第N+1个独立层，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的独立块组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中N+1个独立层，在加工时，第1个独立层至第N-2个独立层中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第N+1个独立层的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层至第N-2个独立层的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第N个独立层和第N-1个独立层与第N+1个独立层连接的连接接头；
④使用连接接头将第N-1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上；
⑤将第1个独立层至第N-2个独立层按序依次安装：第1个独立层至第N-2个独立层的围边对准第N+1个独立层的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
所述的步骤②中，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处分别设置有定位孔，当安装完成后，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处的定位孔上下对齐。
所述的步骤②中，每个独立层及围边的加工材料为塑料或者金属铝，如果每个独立层及围边的加工材料为塑料，在每个独立层加工完成后分别对各个独立层实施金属化操作。
与现有技术相比，本发明的优点在于首先将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为N+1个独立层，N为波导“E-T”分支的级数：位于第N级波导“E-T”分支以上且与第N级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层，位于第N-1级波导“E-T”分支以上且与第N-1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层，位于第N-2级波导“E-T”分支以上且与第N-2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层，以此类推，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第N个独立层，剩余部分为第N+1个独立层，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的独立块组成，采用机械加工工艺分别加工步骤①中N+1个独立层，在加工时，第1个独立层至第N-2个独立层中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的独立块与其围边一体成型连接，第N+1个独立层的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层至第N-2个独立层的围边匹配的卡槽；接着采用机械加工工艺加工第N个独立层和第N-1个独立层与第N+1个独立层连接的连接接头；然后使用连接接头将第N-1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上；最后将第1个独立层至第N-2个独立层按序依次安装：第1个独立层至第N-2个独立层的围边对准第N+1个独立层的围边的卡槽并卡入其内，由此得到平板波导CTS阵列天线，本发明的方法以波导“E-T”分支作为分割基准，得到N+1个独立层，由于波导“E-T”分支是开设在平板波导上的沟槽，每个独立层是由多个被沟槽分割开的独立块组成，在加工第1个独立层至第N-2个独立层时，在其外围加工形成围边使该独立层中多个被沟槽分割开的独立块通过围边连接为一个整体，在后续组装时，通过连接接头将第N-1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上，通过第N+1个独立层的围边上设置的卡槽来组装第1个独立层至第N-2个独立层，由于各个独立层的分割处本身就为用于形成波导“E-T”分支的沟槽，由此各个独立层之间不会出现层间间隙问题，可以减少信号传输时的漏磁现象，另外围边的设置，既有利于各个独立层的的对齐和组装，提高效率，又可以将四周封闭，防止了各个独立层组装完成后，电磁波从CTS阵列天线的横截面泄露的可能性，由此本发明的方法可以减少信号传输时的漏磁现象，能被应用于微波高频段的平板波导CTS阵列天线的加工。
附图说明
图1为本发明的平板波导CTS阵列天线的剖视图；
图2(a)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第1个独立层的结构图；
图2(b)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第1个独立层的俯视图；
图2(c)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第1个独立层的剖视图；
图3(a)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第2个独立层的结构图；
图3(b)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第2个独立层的俯视图；
图3(c)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第2个独立层的剖视图；
图4(a)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第3个独立层的结构图；
图4(b)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第3个独立层的俯视图；
图4(c)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第3个独立层的剖视图；
图5(a)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第6个独立层的结构图；
图5(b)为本发明的平板波导CTS阵列天线的第6个独立层的俯视图；
图6(a)为本发明的平板波导CTS阵列天线的连接接头的结构图；
图6(b)为本发明的平板波导CTS阵列天线的连接接头的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为N+1个独立层，N为波导“E-T”分支的级数：位于第N级波导“E-T”分支以上且与第N级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层，位于第N-1级波导“E-T”分支以上且与第N-1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层，位于第N-2级波导“E-T”分支以上且与第N-2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层，以此类推，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第N个独立层，剩余部分为第N+1个独立层，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的独立块组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中N+1个独立层，在加工时，第1个独立层至第N-2个独立层中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第N+1个独立层的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层至第N-2个独立层的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第N个独立层和第N-1个独立层与第N+1个独立层连接的连接接头；
④使用连接接头将第N-1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上；
⑤将第1个独立层至第N-2个独立层按序依次安装：第1个独立层至第N-2个独立层的围边对准第N+1个独立层的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
本实施例中，步骤②中，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处分别设置有定位孔，当安装完成后，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处的定位孔上下对齐。
本实施例中，步骤②中，每个独立层及围边的加工材料为塑料或者金属铝，如果每个独立层及围边的加工材料为塑料，在每个独立层加工完成后分别对各个独立层实施金属化操作。
实施例二：如图所示，一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，该平板波导CTS阵列天线波导的“E-T”分支的级数为5，包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为6个独立层：位于第5级波导“E-T”分支以上且与第5级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层A，位于第4级波导“E-T”分支以上且与第4级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层B，位于第3级波导“E-T”分支以上且与第3级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层C，位于第2级波导“E-T”分支以上且与第2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第4个独立层D，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第5层个独立层E，剩余部分为第6个独立层F，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中6个独立层，在加工时，第1个独立层A至第3个独立层C中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第6个独立层F的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层A至第3个独立层C的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第5个独立层E和第4个独立层D与第6个独立层F连接的连接接头；
④使用连接接头将第4个独立层D和第5个独立层E安装在第6个独立层F上；
⑤将第1个独立层A至第3个独立层C按序依次安装：第1个独立层A至第3个独立层C的围边对准第6个独立层F的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
实施例三：如图所示，一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，该平板波导CTS阵列天线波导的“E-T”分支的级数为5，包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为6个独立层：位于第5级波导“E-T”分支以上且与第5级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层A，位于第4级波导“E-T”分支以上且与第4级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层B，位于第3级波导“E-T”分支以上且与第3级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层C，位于第2级波导“E-T”分支以上且与第2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第4个独立层D，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第5层个独立层E，剩余部分为第6个独立层F，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中6个独立层，在加工时，第1个独立层A至第3个独立层C中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第6个独立层F的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层A至第3个独立层C的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第5个独立层E和第4个独立层D与第6个独立层F连接的连接接头；
④使用连接接头将第4个独立层D和第5个独立层E安装在第6个独立层F上；
⑤将第1个独立层A至第3个独立层C按序依次安装：第1个独立层A至第3个独立层C的围边对准第6个独立层F的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
本实施例中，步骤②中，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处分别设置有定位孔，当安装完成后，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处的定位孔上下对齐。
实施例四：如图所示，一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，该平板波导CTS阵列天线波导的“E-T”分支的级数为5，包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为6个独立层：位于第5级波导“E-T”分支以上且与第5级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层A，位于第4级波导“E-T”分支以上且与第4级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层B，位于第3级波导“E-T”分支以上且与第3级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层C，位于第2级波导“E-T”分支以上且与第2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第4个独立层D，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第5层个独立层E，剩余部分为第6个独立层F，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中6个独立层，在加工时，第1个独立层A至第3个独立层C中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第6个独立层F的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层A至第3个独立层C的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第5个独立层E和第4个独立层D与第6个独立层F连接的连接接头；
④使用连接接头将第4个独立层D和第5个独立层E安装在第6个独立层F上；
⑤将第1个独立层A至第3个独立层C按序依次安装：第1个独立层A至第3个独立层C的围边对准第6个独立层F的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
本实施例中，步骤②中，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处分别设置有定位孔，当安装完成后，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处的定位孔上下对齐。
本实施例中，步骤②中，每个独立层及围边的加工材料为塑料或者金属铝，如果每个独立层及围边的加工材料为塑料，在每个独立层加工完成后分别对各个独立层实施金属化操作。
Claims (3)
1.一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
①将待加工的平板波导CTS阵列天线按照以下规则分为N+1个独立层，N为波导“E-T”分支的级数：位于第N级波导“E-T”分支以上且与第N级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第1个独立层，位于第N-1级波导“E-T”分支以上且与第N-1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第2个独立层，位于第N-2级波导“E-T”分支以上且与第N-2级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第3个独立层，以此类推，位于第1级波导“E-T”分支以上且与第1级波导“E-T”分支的上端面相交的部分作为第N个独立层，剩余部分为第N+1个独立层，由于波导“E-T”分支为沟槽形式，每个独立层分别由多个依次排列且互不连接的独立块组成；
②采用机械加工工艺分别加工步骤①中N+1个独立层，在加工时，第1个独立层至第N-2个独立层中，每个独立层的外围设置有围边且该独立层中多个依次排列且互不连接的部件与其围边一体成型连接，第N+1个独立层的外围设置有围边且其围边上设置有尺寸与第1个独立层至第N-2个独立层的围边匹配的卡槽；
③采用机械加工工艺加工第N个独立层和第N-1个独立层与第N+1个独立层连接的连接接头；
④使用连接接头将第N-1个独立层和第N个独立层安装在第N+1个独立层上；
⑤将第1个独立层至第N-2个独立层按序依次安装：第1个独立层至第N-2个独立层的围边对准第N+1个独立层的围边的卡槽并卡入其内，得到平板波导CTS阵列天线。
2.根据权利要求1所述的一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，其特征在于所述的步骤②中，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处分别设置有定位孔，当安装完成后，第1个独立层至第N-2个独立层的围边处的定位孔上下对齐。
3.根据权利要求1所述的一种平板波导CTS阵列天线的加工方法，其特征在于所述的步骤②中，每个独立层及围边的加工材料为塑料或者金属铝，如果每个独立层及围边的加工材料为塑料，在每个独立层加工完成后分别对各个独立层实施金属化操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20170613 Assignee: Ningbo Science and Technology Innovation Association Assignor: Ningbo University Contract record no.: X2023980033633 Denomination of invention: A Fabrication Method of Planar Waveguide CTS Array Antenna Granted publication date: 20190806 License type: Common License Record date: 20230317 |
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