CN110299601B - 天线设备及制造天线的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种天线设备及制造天线的方法，该天线设备包括基部和主体部分。主体部分附接到基部并且包括被配置为消除辅助打印支撑件的栅格加强结构。

Description

天线设备及制造天线的方法
技术领域
本公开涉及用于无线电信号通信的系统和方法。更具体地，所公开的实施例涉及天线和天线组件。
背景技术
天线是无线电通信技术的关键元件，用于发送和/或接收无线电信号。天线的导电材料用作通信器电路中的电流和辐射的电磁波之间的接口。天线的几何形状和材料决定了诸如阻抗、方向性和带宽的特性。优选的特性取决于天线的预期位置和应用，这可能会有很大的差异。例如，消费者调频收音机可以使用适合于接收来自任何方向的信号的单极全向天线，而GPS卫星可以使用高度定向波导来进行地球定向传输。对于许多应用，必须以高精度执行复杂的几何形状来产生有效的天线。这种天线通常通过手工组装多个单独机加工的部件来制造，这是一个缓慢且昂贵的过程。
作为以相对低的成本快速生产的方法，增材制造(AM)在许多行业中正在迅速普及。AM(有时称为3D打印)可用于通过增量地构建物体而从3D模型创建实体物体。AM通常应用原料，该原料然后选择性地结合或熔融以产生所需的物体。原料通常以层的形式施加，其中各层的厚度可取决于所使用的特定技术。
通常，原料是以层的形式施加的粒状或粉末的形式，然后通过热源选择性地熔融。在许多情况下，这种材料床的上表面被熔融，然后增长的工件稍微下降到床本身中。然后将新的原料层施加到床上，并将下一层熔合到前一层上。粒状原料可包括例如热塑性聚合物、金属粉末、金属合金粉末或陶瓷粉末，其可使用计算机控制的热源(诸如扫描激光或扫描电子束)来熔融。示例性方法包括选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔融堆积成型(FDM)和电子束熔化(EBM)等。
用于机加工或其他减材制造的常规部件设计对于AM可能是低效的或甚至是不可行的。取决于所使用的过程和材料，未受支撑的特征件可能会塌陷，可能在不够清晰的情况下呈现精细特征，和/或可能发生翘曲和破裂。需要保持常规部件的功能同时能够有效使用AM方法的新设计。
发明内容
本公开提供了与天线设备和组件相关的系统、装置和方法。在一些实施例中，增材制造的天线设备可包括基部和主体部分。主体部分可以附接到基部，并且可以包括被配置为消除辅助打印支撑件的栅格加强结构。
在一些实施例中，天线组件可包含激光烧结合金的细长中空主体部分。主体部分可以配置成引导射频信号，并且可以包括在外周侧上的栅格加强结构。栅格加强结构可以配置成避免辅助支撑件的要求。
制造天线的方法可以包含打印被配置为发送或接收射频信号的管状结构，该管状结构具有由栅格阵列支撑的外周侧部分。
特征、功能和优点可以在本公开的各种实施例中独立地实现，或者还可以在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可以看到其进一步的细节。
附图说明
图1是根据本公开的方面的例示性天线设备的示意图。
图2是根据本公开的方面的例示性栅格加强结构的示意图。
图3是如本文所述的例示性常规制造的指令喇叭天线的等距视图。
图4是图3的天线沿线4-4的横截面图。
图5是根据本公开的方面的例示性增材制造的指令喇叭天线的等距视图。
图6是图5的天线沿线6-6的横截面图。
图7是图5的天线的侧视图。
图8是如本文所述的例示性同轴适配器的等距视图。
图9是图5的天线的俯视图。
图10是图5的天线沿图7中的线10-10的横截面图。
图11是图5的天线沿图7中的线11-11的横截面图。
图12是图5的天线的底视图。
图13是如本文所述的例示性常规制造的杯状偶极子天线的分解等距视图。
图14是根据本公开的方面的例示性增材制造的杯状偶极子天线的分解等距视图。
图15是图13的天线的等距视图。
图16是图14的天线的等距视图。
图17是图14的天线沿图16中的线17-17的横截面图，并且还包括安装附件。
图18是图14的天线的偶极子结构的俯视图。
图19是如本文所述的用于图14的天线的例示性增材制造的坯料的俯视图。
图20是图14的天线在没有导电线芯情况下的俯视图。
图21是图19的增材制造的坯料的底视图。
图22是图14的天线的底视图。
图23是图19的增材制造的坯料的侧视图。
图24是图14的天线的侧视图。
图25是图19的增材制造的坯料的等距视图。
图26是图14的天线的等距视图。
图27是根据本教导内容描绘增材制造的例示性方法的步骤的流程图。
图28是如本文所述的例示性增材制造装置的示意图。
图29是根据本教导内容描绘增材制造天线的例示性方法的步骤的流程图。
具体实施方式
具有圆周栅格加强结构的天线组件的各个方面和示例以及相关的制造方法在下面描述并在相关附图中示出。除非另外指明，否则天线组件和/或其各种子组件可以但不要求包含所述的、所例示的和/或所并入本文的结构、组件、功能和/或变体中的至少一个。此外，除非明确排除，否则本文结合本教导内容描述、说明和/或合并的过程步骤、结构、组件、功能和/或变体可以包括在其他类似的设备和方法中，包括在所公开的实施例之间可互换。各种示例的以下描述本质上仅是例示性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。另外，由下面所述的示例和实施例提供的优点本质上是说明性的，并非所有示例和实施例都提供相同的优点或相同程度的优点。
概述
一般来讲，天线设备可包括增材制造的结构，包含导电材料。天线设备也可以称为天线组件。天线组件可以被配置为便于发送和/或接收无线电信号，并且可以用作常规天线的一部分，常规天线诸如指令喇叭、杯状偶极子或波导天线。天线组件可以附加地或替代地用作不具有附加组件的天线。
图1是用10表示的天线组件的示意图，其具有带有壁部13和栅格加强结构14的主体部分12。该主体部分可以是管状的、细长的和/或中空的。栅格加强结构可以设置在主体部分12的外周侧17上，或者可以描述为圆周地或周边地围绕壁部13的一些部段。在图1中，主体部分12被描绘为具有圆形横截面，但是可以包括任何适当的横截面形状。主体部分可以被配置为形成用于发送或接收射频信号的信道，和/或可以被配置为引导射频信号。
天线组件10还包括内部结构16。内部结构可以具有任何几何形状，其被配置为以便于发射和/或接收射频电磁波。该结构可以被配置用于选定的偏振、谐振频带、辐射图案和/或任何功能的天线特性。壁部13也可具有被配置用于选定的偏振、共振频带、辐射图案和/或任何功能性天线特性的内部几何形状。
内部结构16可以形成在壁部13的内表面上，和/或可以形成在天线组件10的其他部分上，诸如基部或顶部。内部结构16的示例包括但不限于隔板、膜片(iris)、偶极子、调谐螺钉、后置滤波器和/或其任何组合。
天线组件10包括导电材料，其可以是激光烧结金属。在一些示例中，该组件可包括铝、铜、钛和/或其合金。该组件可包括多种材料，或者可由单一材料制成。在选择天线组件10的材料或材料组合时，可以考虑导电性、弹性、密度和温度灵敏度以及其他因素。适当或所需的材料可取决于天线组件的预期应用，以及选定的增材制造方法。
天线组件10具有由竖直轴线18限定的制造取向，该竖直轴线可以与主体部分12的细长轴线重合。竖直轴线如图2所描绘。该组件可包含多个层，每个层大致垂直于竖直轴线18。每个层可以是薄型的和平面状的，并且与相邻层熔合或以其他方式结合。
可以限制从一层到相邻层的变化。也就是说，天线组件10的尺寸可以沿竖直轴线18逐渐变化。天线组件可以不包括突出的悬伸部，其中突出的悬伸部可以被描述为任何面向下的表面与竖直轴线18形成大于大约45度或大于大约50度的角度。因此，可以不需要辅助支撑件来打印天线组件10的所有特征。
在一些示例中，天线组件10可以通过增材制造的坯料进行后期处理。可以机加工突出的悬伸部或不适合增材制造的其他特征。在这样的示例中，增材制造的坯料可以不包括突出的悬伸部，并且可以不使用辅助支撑件来打印。
可以界定天线组件10的任何结构的厚度。换句话说，该厚度可以具有上限和/或下限。天线组件的每层可以具有用于任何结构的限定区域。该限定可以是绝对的或相对的。例如，主体部分12的壁部13可以限定为厚度小于千分之六十英寸(“密耳”)，其中1密耳＝0.001”，或者壁部13可以限定为主体部分直径的6％。这种限制可以防止由于在制造过程中引入的应力和/或随后的冷却或其他温度波动而导致的打印材料的破裂或撕裂。
对于另一个实例，壁部13可以被限制为厚度大于20密耳。这种限制可有助于通过增材制造过程产生所需的打印分辨率和具有足够强度的特征以保持几何形状完整性。
栅格加强结构14在图2中示意性地绘出，并且包括多个菱形形状开口24。所述多个也可以描述为菱形形状开口阵列。每个菱形形状开口的每个侧面可以与竖直轴线18形成角度15。角度15可小于大约45度或小于大约50度。栅格加强结构还可以描述为第一多个平行线性结构和与第一多个平行线性结构相交的第二多个平行线性结构。每个线性结构可以与竖直轴线18形成小于大约45度或小于大约50度的角度。
栅格加强结构14可以配置成增加主体部分12和/或壁部13的结构强度。因此，天线组件可以具有正的结构余量和/或满足选定的刚度要求。栅格加强结构14可以配置为通过天线组件10的增材制造来保持主体部分12的圆形形状或任何形状。该结构可以利于天线组件10的稳定几何形状，并且减少制造过程期间的翘曲和/或热变形。因此，天线组件可具有与计算机辅助设计(CAD)标称规格相比的低几何轮廓偏差。栅格加强结构14可以被配置为支撑天线组件10的特征，以避免在天线组件的增材制造中需要辅助支撑件。
天线组件10还包括基部20和顶部22。在一些示例中，栅格加强结构14可以支撑顶部22，顶部在一些横向尺寸上可以比主体部分12更大。栅格结构可以沿着竖直轴线18在该横向尺寸上逐渐增加，使得顶部不会构成如上所述的突出悬伸部。换句话说，栅格结构可以以小于约50度的平均角度朝向顶部向外张开。主体部分也可以描述为朝向顶部向外张开。
基部20或天线组件10的其他部分可以被配置用于连接到电子电路。例如，天线组件可包括适于附接同轴适配器的孔。天线组件还可以被配置用于连接到其他天线组件，诸如反射盘或偶极子。在一些示例中，天线组件可以被设计为具有与现有天线设计等效的功能，并且可以被配置为连接到通常匹配的电气系统作为现有天线设计。
天线组件10可以包括附加部分，其被配置为促进无线电信号的通信和/或促进有效的增材制造。在一些示例中，天线组件10可以包括更少的组件，或者一个结构可以实现本文所述的两个或更多个部分的功能。例如，内部结构16和顶部22可以是单个结构或相同的结构。
天线组件10可以是部分地或完全地一体的。换句话说，壁部13、栅格加强结构14、内部结构16、基部20、顶部22和/或天线组件的任何其他部分可包括单个结构。天线组件可以在一个过程中进行增材制造，而不需要组装单独的部件。天线组件也可以在没有辅助支撑件(其在制造之后需要移除)的情况下进行制造。
由于一体式结构，天线组件10可具有改进的可靠性。可以消除与部件的连接或相互作用相关的故障模式。例如，天线组件可以不包括可能在振动下松动的螺栓、在负载下移动的垫片或者在运输期间改变调谐的调谐螺钉。通常，对于包括较少组件的天线，可以降低操作复杂性的可能性。
天线组件10可以具有被配置为可重复的几何形状。换句话说，天线组件的几何形状可以使得当制造组件的多个复制品时，每个复制品在原始设计的期望容差内进行测量。在一些实例中，所需公差可以是1密耳，可以是10密耳，或者可以是任何合适的尺寸。制造的复制品也可以是实际的形状。例如，设计成圆形的孔可以一致地打印成圆形而不是椭圆形。
示例、组件和替换方案
以下节段描述示例性天线设备和天线组件的选定方面以及相关系统和/或方法。这些节段中的示例旨在用于例示性，而不应被解释为限制本公开的整个范围。每个节段可以包括一个或多个不同的实施例或示例，和/或上下文或相关信息、功能和/或结构。
A.例示性指令喇叭天线
如图5-图12所示，本节段描述了一种增材制造的指令喇叭天线(command hornantenna)，通常用110表示。如上文所述，天线110是增材制造的天线组件10的示例。指令喇叭天线也可以描述为指令管状天线或波导天线。
图3-图4示出了常规的、减量制造的指令喇叭天线的设计，通常用50表示。常规的天线50包含多个单独的机加工组件，每个组件都拧紧、粘合或以其他方式固定在一起。天线50包括中空的矩形偏振器52，其具有配置用于天线的圆形偏振的内部台阶式隔板54。在图4中以横截面示出的隔板是薄型结构，其不可作为偏振器52的一部分机加工并且在天线50的组装期间定位并粘合在偏振器中。
在偏振器52的底端的是同轴连接器56，通过螺钉固定到偏振器上并允许在相对侧上连接两个同轴电缆。邻近偏振器52的顶端，调谐螺钉58突出到偏振器52的内部以调谐天线的共振频率。在偏振器52的顶端上固定有调谐膜片(iris)板60，其具有包括受限直径的中心孔，以用作偏振器52上的带通滤波器。
垫片和定位销固定在膜片板60上方，以正确地定位圆形波导62，从而耦接到偏振器52。圆形扼流圈64附接到波导62的外表面，以增加天线50的方向性。计算天线50的每个组件的尺寸和定位，以产生天线50的所需功能特性，诸如极化、谐振频率和方向性。然而，常规天线50的一些表面和结构对于天线的电磁特性是关键的，而其他表面和结构在结构上和机械上都很重要。
增材制造的天线110可以配置成保持常规天线50的电磁和功能上的关键特征，同时改变结构和机械上的重要特征以实现增材制造。天线110还可以用功能等效物(诸如调谐膜片)代替电磁功能特征(诸如调谐螺钉58)。天线110可以配置为连接到与常规天线50一起使用的电子器件。
如图5所示，天线110是一体式的。也就是说，天线是单件式，并且除了附接同轴适配器之外不需要组装，如下文进一步所述。单件式天线还可具有改进的可靠性和/或更少的故障模式。天线被配置用于在没有辅助支撑件的情况下制造。换句话说，在制造天线之后不需要移除支撑结构。所描绘的天线110的实施例需要进行最小限度的后期处理，该后期处理是以机加工处于天线的底端的紧固件孔以及调谐膜片的内表面的形式，如下文更详细所述。天线可以配置成使得通过制造产生的表面粗糙度被充分地限制，使得不需要整体表面精加工。
天线110可以配置用于通过直接金属激光烧结(DMLS)制造。该天线包含烧结铝合金，特别地在本实施例中是AlSi10Mg II型。该合金可提供良好的强度、硬度和高负荷耐受性以及低重量。在任何有效的增材制造过程中，可以使用具有类似合适特性的任何金属或合金。
天线110被配置用于频带内的无线电通信。也就是说，天线被调谐到一定范围射频内。在所描绘的实施例中，天线110被调谐到KU波段。
天线110包括中空的细长引导管112，其限定中心轴线114。中心轴线114可以被描述为确定天线110的制造取向。当制造天线时，中心轴线114可以平行于制造装备的竖直轴线或z轴线。因此，天线110可以包含垂直于中心轴线114的多个平面层。
引导管112包括大致圆形的上部115和大致方形的下部116，其由带有肩部的过渡部分118连接。引导管始终是中空的，其具有带有内表面122的内腔120。上部115具有圆形内横截面形状，而下部116具有方形内横截面形状。内腔120也可以描述为在下端是矩形的，并且在上端是圆形的。
基板124形成在引导管112的下部116的底端。基板封闭内腔120，从而闭合引导管的端部。在第一和第二相对侧上以及在每个拐角处，基板124还从引导管112延伸出。图12示出了天线110和基板124的下侧。孔126在四个拐角中的每一拐角处竖直延伸穿过基板。孔126配置成容纳紧固件，使得基板124和天线110可以紧固到另一结构。在增材制造天线110之后，孔126可以机加工或钻孔到基板124中。
如图5和图7所示，在下部116的第三和第四相对侧中的每一侧上，连接器支撑结构128从引导管112垂直地延伸出。每个支撑结构128具有圆形十字状或X形。X形的两个横档相对于中心轴线114倾斜大约45度，使得支撑结构128的悬伸部与水平面相比不小于大约45°。这可以防止不希望的表面粗糙度，同时允许最少的材料使用。
中心孔130延伸穿过连接器支撑件128进入引导管112的内腔120。中心孔的尺寸可以设定成容纳同轴连接器或适配器。在支撑件128的每个横档的每个端部处，设置紧固件孔132。紧固件孔132可以不延伸到内腔中，但是可以被配置成容纳和接合同轴连接器或适配器的螺钉或其他紧固件。在增材制造天线110之后，孔130、132可以机加工到或钻孔到连接器支撑件128中。
在一些示例中，指令喇叭天线110可以配置用于连接到其他支撑件或电子组件。基板124和/或连接器支撑件128可包括任何适当的连接特征。在一些示例中，孔126、130和/或132可以形成为增材制造过程的一部分。在这样的示例中，孔可以具有菱形形状而不是圆形形状。
如图6和图9-图11所示，引导管112的下部116包括台阶式隔板134。隔板是薄板，在下部116的第一和第二相对侧之间延伸穿过内腔120。也就是说，隔板134大致垂直于连接器支撑件128延伸，并且在下部116的不包括连接器支撑件的那两个侧面之间延伸。隔板和连接器支撑件128被定位成使得紧固到其中一个连接器支撑件的同轴适配器接触隔板134的每个平面。
图8示出了例示性同轴适配器136，其被配置成与同轴电缆端配合并促进电缆与隔板134的一侧之间的电接触。因此，天线110可以由来自连接的无线电发射器或接收器的两个连接的同轴电缆激励。在一些示例中，其他适配器或连接器可以连接到天线110。例如，天线110可以被配置为由两个垂直矩形波导激励。
隔板134可具有任何合适的形状。如图6所示，隔板可以在引导管112的内表面122上的两个线之间延伸一段非零距离。在此之上，隔板可以是倾斜的，或者可以包括任何数量或尺寸的台阶。隔板134的尺寸和台阶样式(其独立于并且相对于引导管112的下部116的尺寸)可以由本领域技术人员来选择以产生所需的性能。隔板134可以配置成使无线电信号圆偏振(circularly polarize)。
内腔120还包括在引导管112的带有肩部的过渡部分118处的带肩形状。如图6所示，内腔在具有宽度AA的方形形状与具有匹配直径BB的圆形形状之间过渡。除了在第一膜片138和第二膜片140处之外，宽度AA和直径BB可以沿着内腔120的整个长度保持一致。在一些示例中，宽度AA和直径BB可以不同。在一些示例中，宽度AA和/或直径BB可以沿着引导管112的长度逐渐增加。
膜片138、140从内表面122突出，从而限制内腔120的直径。每个膜片被倒角，从而从内表面122弯曲到平坦的内环。内环的直径可以描述为膜片的直径。第一膜片138具有直径CC，而第二膜片140具有直径DD。第一直径CC可以大于第二直径DD。可以基于天线110的所需频率范围来选择内环的直径和/或高度。膜片138、140可以用作带通滤波器，其中通过的频率与膜片的直径相关。
每个膜片上的倒角可以是逐渐形成的，使得在沿着曲线的任何点处，表面不与中心轴线114形成小于大约45度的角度。该结构可以控制膜片结构的热分布，进而控制由增材制造产生的几何形状。悬伸部上的表面粗糙度可以减小，并且膜片结构可以制造成具有可重复的、一致的几何形状。由于膜片直径对于天线110的功能特性是重要的，因此每个膜片138、140的内环可以在天线的增材制造之后被机加工。
栅格结构142形成在引导管112的上部115的外周侧143上。该结构也可以称为栅格加强结构、支撑框架或网状支撑件，并且外周侧可以称为外表面。栅格结构142周向地围绕上部115的壁部117，从壁部径向向外延伸。在上部115是非圆形的示例中，栅格结构142可以外围地围绕上部并且从壁部垂直地延伸。栅格结构142还可以被描述为上部115和引导管112一部分或形成其外侧143。
扼流圈结构144从上部115的壁部117(靠近栅格结构142的上端部)延伸。扼流圈144可以由栅格142支撑，并且栅格可以配置成避免由扼流圈引起的辅助打印要求。可以选择扼流圈144相对于膜片138、140和/或隔板134的竖直位置以产生天线110的所需性能。栅格结构142的高度或竖直程度可以由扼流圈144的位置确定。
如图7所示，上部115的壁部117具有外径EE，扼流圈144具有的外径为FF。上部115的壁厚可以在20密耳和60密耳之间。扼流圈144的外径FF可以通过扼流圈的所需功能特性来确定。栅格结构142从上部115向外张开到扼流圈144，从而从直径EE增加到直径FF。引导管112还可以被描述为朝向扼流圈144向外张开。
在所描绘实施例中，栅格结构142在倾斜部段中张开。栅格也可以向外弯曲或以任何适当的形状逐渐增加。向外张开的角度145可以沿着栅格变化，但是角度145的平均值可以小于大约50度或小于大约45度。在沿着栅格的任何点处的向外张开角度145也可以小于大约50度或小于大约45度。
栅格支撑结构142包括菱形形状开口146的阵列，其可以在图5中更详细地看到。开口146围绕上部115的外周、并沿着上部的长度规则地间隔开。图10和图11是栅格结构142沿图7中的线10-10和11-11的横截面视图，并且示出了开口146的均等分布。开口也可以以任何结构上有效的图案进行间隔或布置。
如在图6中可以看到的，每个开口146的深度可以从栅格支撑结构142的外表面和引导管112限定到壁部117的外表面。随着栅格结构142向外张开，每个开口的深度可以沿着上部115的长度变化。
每个菱形形状开口146包括四个内表面148。上部两个内表面148中的每一个可以相对于中心轴线114成小于大约45度的角度。每个内表面可以是圆形的或圆角的，其中该表面与另一个内表面148和/或壁部117的外表面接触。
再次参见图5，扼流圈144包括从上部115的外表面143延伸的圆形基部150，并与上部同心。外环152和内环154从基部150竖直向上延伸。外环152和内环154都与上部115同心。扼流圈也可以描述为具有双壁杯状或者描述为在底端处封闭的同心中空柱体。扼流圈144的尺寸和定位可以通过扼流圈的所需功能特性来确定。扼流圈可以配置为在竖直向下的方向上限制天线110的射频输出。扼流圈还可以配置为增加天线110的方向性，或者以其他方式改变天线的辐射形式。
在一些示例中，扼流圈144可仅包括外环152而不包括内环154。扼流圈可以包括3个或更多个环，或者可以是非圆形形状的。例如，扼流圈144可以是方形的，并且栅格结构142可以具有靠近扼流圈的相应的方形横截面形状。
B.例示性杯状偶极子天线
如图14和图16-26所示，该节段描述了增材制造的杯状偶极子天线，通常用210表示。天线210包括天线框架212，其是增材制造的天线组件10的示例，如上所述。杯状偶极子天线也可以描述为绕杆式天线或交叉偶极子天线。
图13和15示出了常规的、减量制造的杯状偶极子天线的设计，通常用70表示。常规的天线70包含多个单独机加工的组件，每个组件都拧紧、粘合或以其他方式固定在一起。天线包括具有中心孔的大致柱形的导电杯件72。偶极子结构74通过垫圈76固定在杯件72内的孔上方。适配器78类似地固定在杯件72的下侧，以便于同轴电缆通过杯件的孔连接到偶极子结构74。
偶极子结构74包括彼此垂直设置的两个偶极子，较长的偶极子80和较短的偶极子82。偶极子安装在拼合管平衡-不平衡变换器(split-tube balun)84上，其包括必须安装在平衡-不平衡变换器中的单独导体86。平衡-不平衡变换器被配置为将来自连接同轴电缆的不平衡信号转换为适当阻抗的平衡信号。
较长的偶极子80和较短的偶极子82的长度被选择为将天线70调谐到选定的频带，并具有适当的相对长度，以在两个偶极子之间产生相位正交。因此，天线70是圆偏振的。杯件72可以配置成用作谐振腔，并且用于引导射频信号。
计算常规天线70的每个组件的尺寸和位置被计算以产生天线的所需功能特性，例如极化、谐振频率和方向性。然而，常规天线70的一些表面和结构对于天线的电磁特性是关键的，而其他表面和结构在结构上和机械上都很重要。
增材制造的天线210可以被配置成保持常规天线70的电磁和功能上关键的特征，其中改变结构和机械上重要的特征以实现增材制造。天线210还可以改变电磁关键特征，诸如交叉偶极子的长度，以保持等效功能，尽管有结构变化的后果，诸如由于增加的面积引起的偶极子的电抗的变化。
如图14所示，天线210的天线框架212是一体的。也就是说，天线框架是单件，减少了天线210所需的整体组装。单件天线框架212还可以改善天线210的可靠性和/或减少天线的故障模式。
天线被配置成在不具有辅助支撑件的情况下制造。换句话说，在制造天线之后不需要移除支撑结构。所描绘的天线框架212的实施例需要以机加工详细特征(诸如平衡-不平衡变换器和底面)的形式进行有限的后期处理，如下文更详细地所述。天线可以配置成使得由制造产生的表面粗糙度被充分地限制，使得不需要整体表面精加工。
天线210可以配置用于通过直接金属激光烧结(DMLS)制造。该天线包含烧结铝合金，特别是在本实施例中的AlSi10Mg II型。该合金可提供良好的强度、硬度和高负荷耐受性以及低重量。在任何有效的增材制造过程中，可以使用具有类似合适特性的任何金属或合金。
天线210被配置用于频带内的无线电通信。也就是说，天线被调谐到一定范围射频内。在所描绘的实施例中，天线210被调谐到L波段。
天线210包括天线框架212和导电线芯214。天线框架212包含杯件213和内偶极子结构，该杯件包括柱形主体217和圆形底座218。杯件213可以形成用于天线210的圆形辐射孔。该杯件还可以描述为细长管状结构，和/或在一端封闭的中空柱体。
杯件213的直径可为大约7英寸，直径为7.5英寸，或直径在6至8英寸之间。该杯件的高度大约为4英寸，高度大约为4.5英寸，或高度在3至5英寸之间。杯件213的内部高度可以对应于选定的波长。杯件213的尺寸也可以由天线210的所需功能特性确定。
天线框架212具有中心轴线220，柱形杯体217在中心轴线上居中。中心轴线220可以被描述为确定天线框架212的制造取向。当制造天线框架时，中心轴线220可以平行于制造设备的竖直轴线或z轴线。因此，天线框架212可包含垂直于中心轴线220的多个平面层。
杯体217包括圆形壁部216和在外周侧222上的栅格加强结构224。加强结构可以描述为杯壁部216上的凸起网格，并且包括开口或凹槽234的阵列232。凹槽234包括菱形形状和半菱形形状或三角形形状。加强结构224是如上所述的栅格加强结构14的示例。加强结构还可以描述为从杯壁部216的外表面延伸的多个交叉凸起线，每个线与中心轴线220形成不大于大约45度的角度。
在杯壁部216的顶部边缘和底部边缘处，加强结构224还包括边沿225。每个边沿可围绕杯件213周向延伸并平行于杯底座218。杯壁部216的顶部边缘处的边沿可以以大约45度角进行倒角。
加强结构224的厚度(也可以称为凹槽234的深度)可以是大约45密耳，可以介于40与50密耳之间，或者可以介于20与60密耳之间。外壁部216可具有约40密耳的厚度，或介于20与60密耳的厚度。加强结构224可以加强和增强薄型外壁部，从而提高结构强度。加强结构还可以配置成保持杯件213的圆形形状，从而保持天线210的孔的圆度。
加强结构224被分成由覆盖联接环230分开的上部段226和下部段228。覆盖联接环230类似地从杯壁部216的外表面凸起，具有与加强结构224相比相等或更大的厚度。环的底部边缘可以以大约45度角进行倒角。覆盖联接环230可以具有光滑表面，其被配置用于粘合剂的有效粘合。在一些示例中，环可以包括凹槽、沟槽或配置为便于连接天线覆盖件的其他特征。
天线框架212的内部偶极子结构包括长偶极子238和短偶极子240，每个偶极子连接到平衡-不平衡变换器管236。平衡-不平衡变换器管236是圆形的，在顶端部处具有八边形凸缘242。平衡-不平衡变换器管是中空的，其具有与杯底座218的中心圆孔对齐的中心圆形腔。平衡-不平衡变换器管236从杯底座218向上延伸，并连接到杯底座。八边形凸缘242可以被倒角和/或圆角，使得凸缘不会从平衡-不平衡变换器管236的外表面垂直地延伸出来。在所描绘的示例中，八边形凸缘242和平衡-不平衡变压器管236的外表面的交叉点以大约45度倾斜。
在图16中可以更清楚地看到的长偶极子238包括第一电极238A和第二电极238B，第一电极和第二电极均为平面或片状，并且从杯件213的底座218和平衡-不平衡变换器管236处延伸。短偶极子240包括第一电极240A和第二电极240B，第一电极和第二电极均为平面或片状，并且从杯件213的底座218和平衡-不平衡变换器管236处延伸。
如图16所示，每个电极238A、238B、240A、240B具有梯形形状，其具有平行的上边缘和下边缘。每个电极的外边缘相对于平衡-不平衡变换管236和中心轴线220形成角度，如图17所示。电极238A、238B与中心轴线220形成第一角度244，并且电极240A、240B与中心轴线220形成第二角度246。第一角度244大于第二角度246，并且每个角度小于大约45度。在一些示例中，角度244和角度246可以相等，或者角度246可以大于角度244。
第一电极238A和第二电极238B是平行的、共面的、共同延伸的并具有匹配的尺寸。第一电极240A和第二电极240B类似地平行、共面、共同延伸并具有匹配的尺寸。在所描绘的实施例中，所有四个电极具有匹配的厚度。长偶极子238的每个电极垂直于短偶极子240的每个电极。如图18所示，长偶极子238的第一和第二电极具有上部长度GG和下部长度HH。短偶极子240的第一和第二电极具有上部长度JJ和下部长度KK。
每个电极沿着下部长度HH或KK的整个范围连接到杯底座218。下部长度和与杯底座218的连接可以在增材制造期间和天线210的使用期间为偶极子238、240提供结构强度和刚度。在本实施例中，下部长度HH和KK是相同的。在一些示例中，下部长度可以不同。
可以选择上部长度GG和JJ以在长偶极子238和短偶极子240中实现信号之间的所需相位差。具体地，可以选择长度以实现相位正交并因此实现天线210的圆偏振。长度GG和JJ，天线210的横向尺寸可以与所选波长成比例。例如，长偶极子238的上部长度GG可以是L波段中心频率的波长的四分之一，或大约2英寸。在一些示例中，GG和JJ可以与所选波长相关。例如，偶极子上部长度可以比谐振长度短一系数(factor，因子)，其取决于偶极子的阻抗。
平衡-不平衡变换器管236被配置成与导电线芯214协同用作裂鞘式平衡-不平衡变换器(split sheath balun)。换句话说，平衡-不平衡变换器管236和导电线芯214被配置为将来自连接的同轴电缆的不平衡信号变换为适当阻抗的平衡信号。如图16所示，平衡-不平衡变换器管236具有高度LL，并且每个偶极子238、240具有匹配的高度。高度LL可以与所选波长成比例或相对应。
两个狭槽248竖直延伸穿过平衡-不平衡变换器管236，从八边形凸缘242向下朝向杯底座218延伸。狭槽248可以具有小于高度LL的长度，并且平衡-不平衡变换器管236的上部可以通过狭槽分开。可以选择狭槽248的长度以匹配偶极子238、240的电抗。狭槽的长度也可以与所选波长成比例或相对应。在一些示例中，狭槽248可以延伸平衡-不平衡变换器管236的整个高度LL，并且该管可以包含两个单独的结构，每个结构均连接到杯底座218。
如图18所描绘，八边形凸缘242被分成未连接部分242A和连接部分242B。电极238A和240A连接到未连接部分242A，而电极238B和240B连接到连接部分242B。未连接部分242A不接触导电线芯214，并且该线芯通过突片250紧固到连接部分242B。
在图14和图17中可以更清楚地看到线芯突片250。突片搁置在八边形凸缘连接部分242B的凹槽251中，该凹槽成形为紧贴地容纳突片。线芯突片250中的孔与凹槽251中的螺纹孔对齐，凹槽被配置成容纳紧固件。由此，导电线芯214可以通过紧固件机械地固定到天线框架212。在一些示例中，线芯突片250可以粘合或以其他方式附接到天线框架212。
导电线芯214从线芯突片250向下延伸，穿过平衡-不平衡变换器管236的中空内部，而不接触管。导电线芯214还可以以任何电气等效和有效的方式连接到天线框架212。导电线芯可以与天线框架212分开制造，并且可以常规或增材制造。导电线芯214可以包含与天线框架212相同的材料，可以包含相同的铝合金，或者可以包含任何适当的导电材料。
图17示出了天线210的安装配置，包括安装支架252和遮阳板254。遮阳板254在杯件213的开放端上延伸，并且被配置为屏蔽天线210免受太阳辐射。遮阳板粘合到覆盖耦接环230。遮阳板254可以包含绝缘和/或反射材料，并且可以与天线210分开制造。
安装支架252可以是安装天线210的结构的一部分或固定到安装天线的结构。例如，安装支架252可以形成通信卫星的外壳的一部分。杯底座218包括紧固孔，紧固孔被配置成用于附接到安装支架252。在本示例中，杯底座218包括四个紧固/紧固件孔256，其可在图18中更清楚地看到。紧固孔256与安装支架252上的相应孔对准，以容纳未示出的紧固件。杯底座218或天线210的其他组件可包括被配置用于将天线210附接到安装支架252和/或其他结构的任何特征。
图17还描绘出了同轴连接器258，其穿过杯底座218的中心孔延伸到平衡-不平衡变换器管236中。连接器被配置成在第一端与导电线芯214连接，在第二端与同轴电缆连接。可以使用任何有效的连接器。在本示例中，连接器的销钉拧入导电线芯214中的凹槽中。同轴连接器258也由与杯底座218和平衡-不平衡变换器管236的接口支撑。在本示例中，平衡-不平衡变换器管236和杯底座218的内表面是带螺纹的并且接合连接器258上的螺纹。在一些示例中，连接器258可以粘合到杯底座218或者可以以任何有效的方式固定。
图19、21、23和25示出了用于天线框架212的增材制造的坯料260的示例。可以对坯料进行机加工、钻孔或其他后期处理以产生天线框架212，如图20、22、24和26所示。组织图19-26中的视图，使得坯料260和天线框架212的对应视图相邻，以进行比较。包括在坯料中的天线框架212的特征可以被称为打印特征，并且在后期处理期间产生的特征可以被称为完成特征。
图19是坯料260的俯视图，示出了偶极子238、240和实体中心线芯262。线芯和偶极子也在图25中等长地示出。偶极子238、240和倾斜的八边形凸缘242是打印特征，但平衡-不平衡变换器管236的特征是完成特征。换句话说，实体线芯262被机加工以产生如上所述并在图20和图26中示出的平衡-不平衡变换管236。实体线芯262被挖空并切割出狭槽248。靠近杯底座218的平衡-不平衡变换器管236的底端也可以被攻丝以产生螺纹。将凹槽251机加工到八边形凸缘242中，并钻出螺纹孔并将其在凹槽中攻丝。
杯底座218被打印为具有平坦表面的实心结构，如图21所示。杯底座218的中心孔和紧固件孔256钻穿杯底座，如图20和图22所示。也可以对任一个或两个孔攻丝以产生螺纹。杯底座可以打印得比天线框架212所需的厚度厚大约50密耳。该材料可以允许打印主体从打印机基座或支撑板处机加工出来。
凹槽264的图案也被机加工到杯底座218的底表面中，如图22所示。在所描绘的示例中，图案264具有马车车轮形状。可以使用任何适当的凹槽图案。凹槽可用于减小天线框架212的重量，同时保持和/或改善杯底座218的结构特性(诸如刚度和强度)。
图23是坯料260的侧视图，其示出了栅格加强结构224和覆盖联接环230。栅格和环都可以是打印特征。还可以对覆盖联接环230进行机加工以实现适于粘合的光滑表面。打印的环可以包括另外50密耳的待加工掉的材料。由于打印的覆盖联接环可以比加强结构224从杯壁部216的外表面更凸出70密耳。在机加工之后，如图24所示，该环可以相对于加强结构保持20密耳凸起。该距离可用于在机加工过程中保护加强结构224，并防止对加强结构的不期望的改变。机加工覆盖联接环230可以产生光滑的表面，这可以促进如上所述的遮阳板的粘合。
C.增材制造的例示性方法
本节段描述了用于增材制造工件的例示性方法的步骤；参见图27。图28中描绘的示例性增材制造设备的方面可以用在下面描述的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可以用于执行每个步骤的组件和系统。这些参考仅用于例证，而不是旨在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
图27是示出在例示性方法中执行的步骤的流程图，并且可以不描述该方法的完整过程或所有步骤。尽管下面描述了并且在图27中描绘了方法400的各个步骤，但是步骤无需都必须执行，并且在一些情况下可以同时执行或以与所示顺序不同的顺序执行。
在步骤410，接收描述有序多个层的数字信息。数字信息可以由如图28所描绘的增材制造设备310的计算机控制器312接收。增材制造设备也可以称为打印机或构造机。计算机控制器312可包含配置成接收打印机310的数字设计信息和控制功能的任何数据处理系统。图28所示的例示性计算机控制器包括用于控制打印机功能的处理器314和用于存储接收数据的存储器316。
所接收的信息可以包括构成三维物体的层的多个二维图案的几何数据和/或设计细节，其中三维物体是要制造的工件328。例如，如上所述，工件328可以是指令喇叭天线或杯状偶极子天线。这些层也可以描述为横截面或切片。对多个层进行排序，使得这些层可以从第一层到最后一层进行编号或组织。
方法400的步骤412包括将原料堆积在位于打印机310的构建环境320中的构建平台318上。构建平台可包含可由计算机控制器312沿制造轴线322移动的支撑件。构建平台可具有垂直于制造轴线322的平坦表面。
原料可以是适合于增材制造的任何材料，通常是流体或粉末，并且包括但不限于光聚合物树脂、热塑性塑料、石膏、陶瓷和金属。对于如前所述的天线，原料可以是铝合金粉末。该材料可以从原料源324分配，诸如料斗、罐或粉末床。例如，铝合金粉末可以通过由计算机控制器312致动的刷臂从构建平台318上的粉末床扫过。
原料可以均匀地分布在构建平台318上，或者可以以选定的图案堆积。可以在计算机控制器312的控制下完成堆积。在一些示例中，构建平台318可以浸没在原料中，并且可以通过重力或流体压力来完成堆积。在一些示例中，连接到原料源324的打印头326可以以对应于有序多个层的第一层的图案堆积原料。
在步骤414，改变原料以产生第一层。换句话说，根据描述有序多个层的第一层的设计信息并且在计算机控制器312的引导下，诱发堆积材料的物理变化，以在构建平台上将第一层实现为物理对象。
该材料可以由打印机310的打印头326作用，打印头由计算机控制器312控制。例如，打印头可包括通过暴露于光来固化光聚合物的激光器。对于如上所述的天线，打印头326可包括通过暴露于热来烧结金属合金粉末的激光器。打印头可以由计算机控制器312引导，以遵循在接收的第一层的数字信息中描画的路径，和/或由处理器314基于接收的数字信息计算的路径。
步骤416包括重新定位构建平台。在一些示例中，构建平台318可以从打印头326开始选定的距离。所选定的距离可以由打印头执行的程序确定。在产生层之后，构建平台可以由计算机控制器312沿着制造轴线322远离打印头326多个层的厚度而重新定位。也就是说，可以移动构建平台，使得所产生的层的顶表面是距打印头326的选定距离。
在一些示例中，构建平台318可以开始与打印机310的另一元件(诸如原料分配组件)对齐。在产生层之后，构建平台可以由计算机控制器312沿着制造轴线322重新定位，使得所产生的层的顶表面与打印机310的另一个元件对齐。在一些示例中，在步骤416，可以代替构建平台318或者除了构建平台之外重新定位打印头326。在一些示例中，可以跳过步骤416。
在步骤418，将原料堆积于在方法400的前一步骤中产生的层上。如步骤412所述，原料可以是任何适当的材料，并且可以以任何适当的方式堆积。在步骤420，改变原料以产生下一层，如先前针对步骤414所述。
可以重复步骤416到步骤420以产生所接收的数字信息的多个层中的每个层，直到产生最后一层。然后，所产生的第一到最后一层可包括如在所接收的数字信息中所描述的工件338。可以从打印机中移除工件并根据需要进行后期处理。例如，可以从构建平台的构建板机加工如上所述的天线，然后可以通过机加工或其他方法进一步完成天线的精细细节或光滑表面。
D.天线制造的例示性方法
该节段描述了用于制造天线的例示性方法的步骤；参见图29。先前描述的天线组件、增材制造方法或增材制造设备的方面可以用在下面描述的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可以用于执行每个步骤的组件和系统。这些参考仅用于例证，而不是旨在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
图29是示出在例示性方法中执行的步骤的流程图，并且可以不描述该方法的完整过程或所有步骤。尽管下面描述了并且在图29中描绘了方法500的各个步骤，但是步骤无需都必须执行，并且在一些情况下可以同时执行或以与所示顺序不同的顺序执行。
步骤510包括打印管状结构，该管状结构具有由栅格阵列支撑的外周侧。管状结构可以配置成发送和/或接收射频信号。管状结构还可以被配置用于选定的极化、谐振频带、辐射图案和/或任何功能天线特性。上述天线部件10是管状结构的示例。
可以根据诸如上述方法400的增材制造方法进行打印。尤其是，可以通过铝合金粉末的直接金属激光烧结(DMLS)进行打印。管状结构可以具有中心轴线，该中心轴线可以与增材制造方法的竖直方向或制造轴线重合。换句话说，管状结构可以沿竖直方向打印。可以在不使用辅助支撑件的情况下执行打印步骤510。
管状结构可以包括壁部和加强栅格阵列。栅格阵列可以支撑管状结构的外周侧，和/或可以被描述为周向地或外围地围绕壁部的一些部段。管状结构还可包括内部结构和/或任何适当的功能或结构特征。
栅格阵列可包括多个菱形形状开口。每个菱形形状开口的每一侧可与制造轴线形成一角度。该角度可小于大约45度或小于大约50度。栅格阵列可以配置成增加管状结构的结构强度，和/或通过打印过程保持管状结构的圆形形状。栅格阵列可以配置成支撑管状结构的特征，以避免需要辅助支撑件。栅格阵列的菱形形状开口也可以定向成避免需要辅助支撑件。
方法500还可包括打印连接到管状结构的基部。管状结构可以在远离基部的方向上向外张开。管状结构可被描述为包括主体部分和在主体部分的顶部上张开的中间部段，张开的中间部段在外侧包括栅格阵列。
中间部分可以以选定的角度张开以避免需要辅助支撑件，例如具有小于50度或小于45度的平均张角。该张口也可以描述为中间部分的向外弯曲的轮廓。在一些示例中，中间部分可以包括具有圆形横截面的内腔，并且方法500还可以包括在内腔中打印膜片结构。
方法500还可以包括在张开的中间部段的顶部上打印悬伸部段。悬伸部段可以是由栅格阵列支撑的扼流圈结构。扼流圈结构可以连接到管状结构并且远离基部。
打印的管状结构可以是天线、天线设备和/或天线的组件。在一些示例中，管状结构可以打印为所打印的天线或天线组件的一部分。例如，步骤510可以包括形成指令喇叭天线或杯状偶极子天线。在一些示例中，方法500还可以包括将结构与其他未打印或单独打印的组件结合。
在一些示例中，方法500可以包括对管状结构进行后期处理的步骤，诸如机加工、钻孔和/或表面处理。该方法可以包括在管状结构的基部中机加工连接器孔，和/或在基部中机加工紧固件孔。
步骤510的子步骤512包括堆积烧结金属合金层，并且可以针对多个层重复该步骤。因此，步骤510可包括堆积多层激光烧结金属合金。烧结金属合金可以是铝合金(例如AlSi10Mg II型)。堆积层可以包括在构建平台的表面和/或先前堆积的烧结金属合金层上铺展一层金属合金粉末。此外，堆积层的步骤可以包含根据存储在控制数据系统的存储器中的几何形状数据将由激光器产生的激光束传递到粉末层上的选定位置，以烧结粉末。
E.附加示例和例示性组合
本节段描述了天线组件的其他方面和特征，作为一系列段落而没有限制地提出，为了清楚和有效，可以在字母数字上指定其中的一些或全部。这些段落中的每一个可以以任何合适的方式与一个或多个其他段落组合，和/或与本申请中其他地方的公开内容组合。以下一些段落明确提及并进一步限制其他段落，提供但不限于一些合适组合的示例。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1：一种天线设备，所述天线设备包含：增材制造的基部、附接到所述基部的增材制造的管状主体部分，所述主体部分包括配置成消除辅助打印支撑件的栅格加强结构。
条款2：根据条款1所述的天线设备，其中所述基部和所述主体部分形成指令喇叭天线。
条款3：根据条款1所述的天线设备，其中所述基部和所述主体部分形成杯状偶极子天线。
条款4：根据条款1所述的天线设备，其中所述基部和所述主体部分包括激光烧结金属合金。
条款5：根据条款1所述的天线设备，其中所述基部和所述主体部分包括激光烧结铝合金。
条款6：根据条款1所述的天线设备，其中所述主体部分朝向连接到所述主体部分的增材制造的顶部向外张开。
条款7：根据条款6所述的天线设备，其中所述主体部分以小于50度的平均角度向外张开。
条款8：根据条款1所述的天线设备，其中所述栅格加强结构包括菱形形状开口阵列。
第9条：根据条款1所述的天线设备，其中所述主体部分包括厚度在20千分之一英寸(“密耳”)至60密耳之间的壁部，并且所述栅格加强结构的厚度在20密耳至60密耳之间。
条款10：根据条款1所述的天线设备，其中所述栅格加强结构支撑被配置为限制射频输出的扼流圈结构。
条款11：一种天线组件，所述天线组件包含：细长的中空主体部分，所述主体部分包含激光烧结合金，被配置为引导射频信号，所述主体部分包括位于外周侧上的栅格加强结构，栅格加强结构被配置为避免辅助打印支撑要求。
条款12：根据条款11所述的天线组件，其中所述主体部分形成指令喇叭天线的一部分。
条款13：根据条款11所述的天线组件，其中所述主体部分形成杯状偶极子天线的一部分。
条款14：根据条款13所述的天线组件，其中所述主体部分包含打印的片状电极。
条款15：根据条款11所述的天线组件，其中所述栅格加强结构包括菱形形状开口。
条款16：根据条款15所述的天线组件，其中所述主体部分的外周侧朝向悬伸结构向上向外张开。
条款17：根据条款11所述的天线组件，其中所述栅格加强结构被配置为通过增材制造过程保持所述主体部分的圆形形状。
条款18：一种制造天线的方法，所述方法包含：打印管状结构，所述管状结构被配置为发送或接收射频信号，其中所述管状结构具有由栅格阵列支撑的外周侧部分。
条款19：根据条款18所述的方法，其中所述打印步骤包括：堆积多层烧结金属合金。
条款20：根据条款18所述的方法，其中所述打印步骤在不使用辅助支撑件的情况下进行。
A0.一种天线设备，所述天线设备包含：
增材制造的基部，
增材制造的主体部分，所述主体部分附接到所述基部，所述主体部分包括多个栅格加强结构，所述多个栅格加强结构被配置成消除辅助打印支撑件，和
增材制造的顶部，所述顶部连接到所述主体部分。
A1.根据条款A0所述的天线装置，其中所述基部、主体部分和顶部形成指令喇叭天线。
A2.根据条款A0所述的天线设备，其中所述基部、主体部分和顶部形成杯状偶极子天线。
A3.根据A0至A2中任一项条款所述的天线设备，其中所述基部、主体部分和顶部包括激光烧结金属合金。
A4.根据A0至A3中任一项条款所述的天线设备，其中所述基部、主体部分和顶部包括激光烧结铝合金。
A5.根据A0至A4中任一项条款所述天线设备，其中所述主体部分朝向顶部向外张开。
A6.根据条款A5所述的天线设备，其中所述主体部分以小于50度的平均角度向外张开。
A7.根据A0至A6中任一项条款所述的天线设备，其中所述栅格加强结构包括菱形形状开口阵列。
A8.根据A0至A7中任一项条款所述的天线设备，其中所述主体部分包括厚度在20密耳至60密耳之间的壁部，并且所述栅格加强结构的厚度在20密耳至60密耳之间。
A9.根据A0至A8中任一项条款所述的天线设备，其中所述栅格加强结构支撑被配置为限制射频输出的扼流圈结构。
B0.一种天线组件，所述天线组件包括：
细长的中空主体部分，所述细长的中空主体部分包括激光烧结合金，并被配置成发送或接收射频信号。
B1.根据条款B0所述的天线组件，其中所述主体部分形成指令喇叭天线的一部分。
B2.根据条款B0所述的天线组件，其中所述主体部分形成杯状偶极子天线的一部分。
B3.根据B0至B2中任一项条款所述的天线组件，其中所述主体部分包含打印的片状电极。
B4.根据B0至B3中任一项条款所述的天线组件，其中所述主体部分具有位于外周侧上的栅格加强结构，栅格加强结构被配置成在增材制造过程中避免需要辅助支撑件。
B5.根据条款B4所述的天线组件，其中所述主体部分的外周侧朝向悬伸结构向上向外张开。
B6.根据B0至B5中任一项条款所述的天线组件，其中所述主体部分在外周侧上具有栅格加强结构，所述栅格加强结构被配置成通过增材制造过程保持圆形形状。
C0.一种射频信道结构，所述射频信道结构包括：
管状部分，所述管状部分具有外周栅格加强结构；和内部结构，所述内部结构被配置为优化发送或接收无线电信号。
C1.根据条款C0所述的射频信道结构，其中所述栅格加强结构包括菱形形状开口阵列。
C2.根据条款C1所述的射频信道结构，其中每个菱形形状开口的每一侧与所述管状部分的竖直轴线形成小于50度的角度。
C3.根据C0至C2中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分具有下端和上端，所述下端连接到配置成安装在表面上的基部，所述上端连接到具有开口的顶部。
C4.根据C0至C3中任一项条款所述的射频信道结构，其中轴向方向从所述基部通过所述管状部分和所述顶部进行限定，所述管状部分具有逐渐增大的外周。
C5.根据C0至C4中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分包含激光烧结金属合金。
C6.根据C0至C5中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分包括激光烧结铝合金。
C7.根据C0至C6中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分包括具有受限内径的内部膜片结构。
C8.根据条款C7所述的射频信道结构，其中所述管状部分包括内部隔板结构，并且所述膜片结构、隔板和栅格加强结构是一体式部件。
C9.根据条款C7或C8所述的射频信道结构，其中所述内部膜片结构被配置为过滤无线电信号，并且受限制的内径对应于选定的射频波段。
C10.根据C0至C9中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述内部结构被配置用于选定的偏振。
C11.根据C0至C10中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述内部结构包括隔板结构，并且所述选定的偏振是圆形的。
C12.根据C0至C11中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述内部结构包括被配置为变换无线电信号波形的横截面几何形状上的变化。
C13.根据C0至C12中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分形成指令喇叭天线的一部分。
C14.根据C0至C13中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述管状部分形成杯状偶极子天线的一部分。
C15.根据C0至C14中任一项条款所述的射频信道结构，其中所述内部结构具有对应于所选无线电信号波长的横向尺寸。
D0.一种制造天线的方法，所述方法包括：
打印被配置成发送或接收射频信号的管状结构。
D1.根据条款D0所述的方法，其中所述管状结构具有由栅格阵列支撑的外周侧部分。
D2.根据条款D1所述的方法，其中所述栅格阵列包括菱形形状开口。
D3.根据D0至D2中任一项条款所述的方法，其中所述管状结构连接到基部，所述管状结构在远离所述基部的方向上向外张开。
D4.根据D0至D3中任一项条款所述的方法，其中所述打印步骤包括：堆积多层烧结金属合金。
D5.根据条款D4所述的方法，其中所述合金包含铝。
D6.根据D0至D5中任一项条款所述的方法，其中所述打印步骤在不使用辅助支撑件的情况下进行。
D7.根据D0至D6中任一项条款所述的方法，其中所述打印步骤包括：形成指令喇叭天线。
D8.根据D0至D6中任一项条款所述的方法，其中所述打印步骤包括：形成杯状偶极子天线。
D9.根据D0至D8中任一项条款所述的方法，其还包括：在所述管状结构内打印膜片结构。
D10.根据D0至D9中任一项条款所述的方法，其还包括：打印连接到所述管状结构的基部。
D11.根据条款D10所述的方法，其还包括：机加工所述基部中的连接器孔。
D12.根据条款D10或D11所述的方法，其还包括：机加工所述基部中的紧固件孔。
D13.根据D10至D12中任一项条款所述的方法，其还包括：打印连接到所述管状结构并且远离所述基部的扼流圈结构。
E0.一种制造片件的方法，所述方法包括：
在竖直方向上打印三维主体部分，
在所述主体部分的顶部打印张开状的中间部段，和
在张开状中间部段的顶部打印悬伸部段。
E1.根据条款E0所述的方法，其中打印张开状中间部段的步骤包括：在所述中间部段的外侧上打印加强栅格阵列。
E2.根据条款E1所述的方法，其中所述栅格阵列包括菱形形状开口。
E3.根据条款E2所述的方法，其中所述菱形形状开口被定向成避免需要辅助支撑件。
E4.根据E0至E3中任一项条款所述的方法，其中中间部段具有选择的张角，以避免需要辅助支撑件。
E5.根据E0至E4中任一项条款所述的方法，其中所述中间部段具有小于50度的平均张角。
E6.根据E0至E5中任一项条款所述的方法，其中所述中间部段具有小于45度的平均张角。
E7.根据E0至E6中任一项条款所述的方法，其中所述中间部段具有向外弯曲的轮廓。
E8.根据E0至E7中任一项条款所述的方法，其中张开状中间部段的内腔具有圆形横截面。
优点、特征、益处
本文描述的增材制造的天线组件的不同实施例和示例提供了超过用于天线设计的已知解决方案的若干优点。例如，本文描述的例示性实施例和示例允许制造具有减少的手工组装的天线。
另外，除了其他益处之外，本文描述的例示性实施例和示例允许增材制造圆形孔。
另外，除了其他益处之外，本文描述的说明性实施例和示例允许高度几何精确性的天线进行可重复地增材制造。
另外，除了其他益处之外，本文描述的例示性实施例和示例可具有改进的操作可靠性。
没有已知的系统或设备可以执行这些功能，特别是在增材制造过程中不需要辅助支撑件。然而，并非本文描述的所有实施例和示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
结论
以上阐述的公开内容可以包含具有独立效用的多个不同示例。尽管已经以其优选形式公开了这些中的每一个，但是本文公开和示出的其具体实施方案不应被视为具有限制意义，因为可能存在许多变化。就本公开内容中使用的节段标题而言，这些标题仅用于组织目的。本公开的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。以下权利要求特别指出了被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以在要求来自该申请或相关申请的优先权的申请中要求保护。这些权利要求，无论是否与原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种天线设备(110)，所述天线设备包括：
增材制造的基部(124)，
增材制造的管状主体部分(112)，所述管状主体部分附接到所述基部，所述管状主体部分包括栅格加强结构(142)，所述栅格加强结构被配置成消除辅助打印支撑件；以及
增材制造的顶部，所述顶部连接到所述管状主体部分(112)，
其中，所述栅格加强结构(142)向外张开以支撑位于所述顶部上的扼流圈结构(144)。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述基部(124)和所述管状主体部分(112)形成指令喇叭天线。
3.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述基部和所述管状主体部分形成杯状偶极子天线。
4.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述基部(124)和所述管状主体部分(112)包括激光烧结金属合金。
5.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述基部(124)和所述管状主体部分(112)包括激光烧结铝合金。
6.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述扼流圈结构(144)配置成限制射频输出。
7.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述栅格加强结构(142)包括菱形形状开口的阵列。
8.根据权利要求7所述的天线设备，其中每个菱形形状开口的每个侧面与竖直轴线(18)形成小于50度的角度(15)，所述竖直轴线与所述管状主体部分的细长轴线重合。
9.根据权利要求8所述的天线设备，其中所述角度(15)小于45度。
10.一种天线组件，包括：
细长的中空主体部分，包含激光烧结合金并被配置为引导射频信号，
所述主体部分包括位于外周侧上的栅格加强结构，所述栅格加强结构被配置为避免辅助打印支撑要求；
其中所述栅格加强结构朝向位于所述细长的中空主体部分的顶部上的悬伸结构向上向外张开；
其中所述栅格加强结构的开口的深度随着所述栅格加强结构向上向外张开而增加。
11.根据权利要求10所述的天线组件，其中所述主体部分形成指令喇叭天线的一部分。
12.根据权利要求10所述的天线组件，其中所述主体部分形成杯状偶极子天线的一部分。
13.根据权利要求12所述的天线组件，其中所述主体部分包含打印的片状电极。
14.根据权利要求10所述的天线组件，其中所述栅格加强结构包括菱形形状开口。
15.根据权利要求10所述的天线组件，其中所述栅格加强结构配置为通过增材制造过程来保持所述主体部分的圆形形状。
16.一种制造天线设备(110)的方法(500)，所述方法包括：
打印基部；
打印管状主体结构(112)的打印步骤(510)，所述管状主体结构被配置成发送或接收射频信号，其中所述管状主体结构具有由栅格加强结构(142)支撑的外周侧部分(143)，
打印顶部，所述顶部连接到所述管状主体结构(112)，
其中所述打印步骤(510)包括打印所述栅格加强结构，使得所述栅格加强结构向外张开以支撑位于所述顶部上的扼流圈结构(144)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述打印步骤(510)包括：堆积多层烧结金属合金的步骤(512)。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述打印步骤(510)在不使用辅助支撑件的情况下进行。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述栅格加强结构(142)包括菱形形状开口。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述栅格加强结构(142)配置为支撑所述天线设备(110)的特征，并且所述打印步骤(510)在不使用辅助支撑件的情况下进行，所述辅助支撑件需要在制造后移除。
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