CN111432568B - 一种共形微带贴片天线的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种共形微带贴片天线的制作方法，包含以下步骤：设计曲面微带天线电路，并将曲面状态数值换算为平面状态数值；利用微波印制板技术加工制作平面微带天线电路；利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型。采用此种方法实现的共形微带贴片天线具有低剖面、小型化和高可靠性的特点，可较好应用于军用高速小型飞行器，完善了共形微带天线的产品体系。

Description

一种共形微带贴片天线的制作方法

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种共形微带贴片天线。

背景技术

微带贴片天线是指在具有金属地板的介质基板上面印制或者刻蚀特定形状的金属贴片而形成的一类微波天线，由于其低剖面、宽波束、重量轻、低成本、易共形等优点是设计军用飞行器天线时理想的天线形式。

共形天线是指一个非平面的，与特定的形状共形的天线。近年来，共形天线在军用领域得到越来越广泛的关注。共形天线安装在载体的表面，可以节省空间，并且不影响载体表面气动外形。当天线载体高速运动时，共形天线可有效降低风阻。

当微带共形天线应用于军用高速飞行器时，需克服载体本身高速运动带来的各种热震环境，对产品可靠性提出较高要求。同时，当飞行器本身尺寸较小时，需克服低剖面、小型化的难题。

当前共形微带天线的主要实现方法，为通过曲面金属化技术，在加工好的曲面微波介质基板表面直接生成想要的金属图案形状。曲面金属化技术主要包含四类：直接印刷技术、柔性膜转移技术、共形3D打印技术、3D加工技术。目前只有直接印刷技术在工程领域内被广泛采用，其他三种技术均不成熟。曲面微波介质基板加工通过常规机械加工或铸模成形完成。相较于平面微带天线的制备技术，无论是曲面金属化技术还是曲面微波介质基板制作技术，其加工精度和共形契合度均不高。曲面微波介质基板制作对介质基材的硬度有较高要求，且介质基材的厚度也不能太薄。这限制了天线的低剖面和小型化，并且也降低了天线的可靠性，从而对于在小型军用高速飞行器的应用带来了难度和挑战。

发明内容

本申请提出一种共形微带贴片天线的制作方法，实现共形微带贴片天线的低剖面、小型化和高可靠性的应用需求，解决了应用于军用小型高速飞行器的共形微带天线的实现问题。

本申请实施例提供一种共形微带贴片天线的制作方法，包含如下步骤：第一步设计曲面微带天线电路，并将曲面状态数值换算为平面状态数值；第二步利用微波印制板技术加工制作平面微带天线电路；第三步利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型。

所述金属模具包括压块、底座和销状连接物。所述底座与压块的接触面设有曲面凹槽，将平面微带天线电路挤压到曲面凹槽区域中，压块和底座之间通过销状连接物装配固定，制作成曲面微带天线电路。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方法能够达到以下有益效果：通过采用这种方法制作的共形微带贴片天线，具有低剖面、小型化和高可靠性的特点，可较好应用于军用高速小型飞行器，完善了共形微带天线的产品体系。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是共形微带贴片天线的制作方法实施例的流程图；

图2是共形微带贴片天线的模压成形过程示意图；

图3是共形微带贴片天线的制作方法另一实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方法和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方法进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方法。

图1为共形微带贴片天线的制作方法实施例流程图。

所述共形微带贴片天线的制作方法，具体步骤包括：

步骤101、设计曲面微带天线电路，并将曲面状态数值换算为平面状态数值；

首先，开展前期方法的设计，确定天线曲面弧度和外形尺寸，确保弧度和外形尺寸落在可实现范围之内。依托共形微带天线基本理论，建立共形天线仿真模型。设计完成曲面微带天线电路后，将曲面状态数值换算为平面状态数值，进行平面微带天线电路的设计。

所述将曲面状态数值换算为平面状态数值的步骤可使用微波仿真软件，利用微波仿真软件可以减少设计误差。在微波仿真软件中建立曲面共形微带贴片天线的仿真模型，完成共形天线的性能仿真，再将曲面图形的数据换算成平面图形数据，从而完成平面微带天线电路设计。

需要说明的是，有些曲面可以沿角方向展开为平面例如，柱面、锥面，这些可展开的曲面和平面的表面积相同；复杂曲面可以分解为相对简单的多个微分曲面的组合，再利用金属可延展的特性将各个微分曲面用面积相同的微分平面代替。

此外，采用人工计算方法也可以完成曲面共形微带贴片天线的设计，并可以通过手动计算将曲面图形的数据换算成平面图形数据。

步骤102、利用微波印制板技术加工制作平面微带天线电路；

所述利用微波印制板技术加工制作平面微带天线电路的步骤中使用的是微波柔性板材。

优选地，所述微波柔性板材为含有聚四氟乙烯材料的柔性板材。

所述印制板的表面附有金属贴片，金属贴片的厚度要控制在一定范围内。

优选地，所述金属贴片的厚度不超过0.02毫米。

步骤103、利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型。

所述利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型的步骤采用高温加热方式，可以确保成形后的电路具备足够的维形能力。

高温加热的装置可选用高温烘箱，将整个模压成型装置放入高温烘箱进行模压成形。优选地，高温加热的温度为100℃至120℃，高温加热的模压时间不少于24小时。

图2为共形微带贴片天线的模压成形过程示意图。

使用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型。

所述金属模具包括压块1、底座3和销状连接物4，用于将平面微带天线电路2进行曲面模压成型。

所述压块1和底座3的接触面呈弧形，该弧度与曲面共形微带贴片天线的弧度相一致。

所述压块1和底座3通过销状连接物4连接，优选地，销状连接物4为螺钉。所述销状连接物4的数量不少于2个。需要说明的是，销状连接物4也可为销钉，具体可根据材料材质或加工难易程度等实际情况选择，这里不做具体限定。

所述底座3与压块1的接触面设有曲面凹槽。通过压块1和底座3将平面微带天线电路2挤压到曲面凹槽区域，挤压平面微带天线电路2成曲面状态。再通过销状连接物4固定底座3与压块1后，将整个金属模具放入高温烘箱进行模压成形。将将平面微带天线电路2高温模压成形为曲面微带天线电路，并焊接天线出线电缆。

图3是共形微带贴片天线的制作方法另一实施例流程图。

所述共形微带贴片天线的制作方法，具体步骤包括：

步骤101、设计曲面微带天线电路，并将曲面状态数值换算为平面状态数值；

步骤102、利用微波印制板技术加工制作平面微带天线电路；

步骤103、利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型；

步骤104、将曲面微带天线电路装配到金属载体上进行性能调试。

在步骤104中，首先将所述将曲面微带天线电路装配到金属载体上，装配完全后，进行性能调试，保证最终性能符合设计预期。

所述装配方式可采用微组装技术的钎焊或粘接的工艺方式，将曲面微带天线电路装配到需要共形的天线载体(例如飞行器金属载体)之上。为保证装配中电路曲面和金属载体曲面的粘接强度，需采用专用压块辅助装配。优选地，直接采用压块1作为专用压块辅助装配。所述装配方式根据实际情况选择，对此不做具体限定。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种共形微带贴片天线的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

设计曲面微带天线电路，并将曲面状态数值换算为平面状态数值；

利用微波印制板技术，使用微波柔性板材加工制作平面微带天线电路，所述微波柔性板材为含有聚四氟乙烯材料的柔性板材，印制板表面附有金属贴片，金属贴片的厚度不超过0.02毫米；

采用高温加热，利用金属模具对平面微带天线进行曲面模压成型；高温加热的温度为100℃至120℃，高温加热的模压时间不少于24小时；所述金属模具包括压块、底座和销状连接物；所述底座与压块的接触面设有曲面凹槽；将平面微带天线电路挤压到曲面凹槽区域中，压块和底座之间通过销状连接物装配固定，制作成曲面微带天线电路。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括将曲面微带天线电路装配到金属载体上进行性能调试。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述将曲面状态数值换算为平面状态数值的步骤使用微波仿真软件。

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