CN113297766A - 一种天线单元加工误差补偿方法 - Google Patents

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张济良
肖松
董培松
韩国栋
曹江涛
常硕
孙琪
孟凡达
王培�
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Abstract

本发明公开了一种天线单元加工误差补偿方法，属天线技术领域。本发明通过控制天线单元热变形的方式对天线单元的加工误差进行补偿，包括以下步骤：选用热膨胀系数大的材料，加工完成后测量天线单元加工误差，根据热变形公式初步计算补偿温度，利用计算机有限元仿真软件计算补偿后天线单元尺寸，对补偿温度进行优化得到最优结果，在天线单元上安装控温装置控制天线单元温度。本发明可通过控制天线单元的热变形使天线单元满足精度要求，降低加工成本。

Description

一种天线单元加工误差补偿方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是指一种天线单元加工误差补偿方法。
背景技术
天线单元作为无线通信系统中辐射或接收电磁波的装置，是无线通信系统中必不可少的一部分，已经广泛应用到车载、机载、卫星通讯等领域。
随着无线通信技术的发展，对于天线单元的要求越来越高。天线单元的加工误差直接影响其电性能。但是，受限于机床加工精度、操作工人的熟练程度以及工艺编制的合理性，天线单元加工精度往往难以满足要求，或需要高昂的加工成本来满足加工精度要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种天线单元加工误差补偿方法，该方法能够大大提高天线单元的加工精度，且成本低廉，易于实施。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种天线单元加工误差补偿方法，其包括以下步骤：
步骤一，选用具有高热膨胀系数的材料；
步骤二，采用步骤一选择的材料加工天线单元；
步骤三，加工完成后测量天线单元的加工误差；
步骤四，根据线性热变形公式，计算弥补加工误差所需的补偿温度，将该补偿温度作为仿真输入条件；
步骤五，利用计算机有限元仿真软件计算补偿后天线单元的尺寸；
步骤六，若尺寸满足精度要求，则输出最终的补偿温度，否则修正补偿温度，重复步骤五；
步骤七，在天线单元上安装控温装置，采用步骤六得到的最终的补偿温度对天线单元进行加热，通过天线单元的热变形对其加工误差进行补偿。
进一步的，步骤四中的线性热变形公式为：
T2-T1＝Δl/(α·l)
式中，Δl是加工误差，α是所选材料的热膨胀系数，l为天线单元的尺寸，T1为室温，T2是补偿后温度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明通过控制天线单元的热变形以补偿加工产生的误差，从而通过常用的加工方式即可得到高精度的天线单元。
2、本发明可降低高精度加工的成本，具有较强的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例方法的流程图。
图2为一种简化后的矩形天线单元。
图3为图2所示矩形天线单元安装加热片以及控温回路后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种天线单元加工误差的补偿方法，该方法通过控制天线单元的热变形使天线单元满足设计精度要求，其包括以下步骤；
步骤一，选用具有高热膨胀系数的材料；
步骤二，按照常用加工方式加工天线单元；
步骤三，加工完成后测量天线单元的加工误差；
步骤四，根据线性热变形公式初步计算所需的补偿温度，将初步计算的补偿温度作为仿真输入条件；
步骤五，利用计算机有限元仿真软件计算补偿后天线单元的尺寸；
步骤六，根据步骤五的仿真结果修正补偿温度，直至补偿后天线单元的尺寸满足精度要求；
步骤七，在天线单元上安装控温装置，通过天线单元的热变形对加工误差进行补偿。
其中，步骤二中的按照常用加工方式是指，加工天线单元是按照普通加工精度对天线单元进行加工的。
步骤三中，测量天线单元的加工误差是通过游标卡尺、千分尺等常用测量工具对天线单元尺寸进行测量的，然后与设计尺寸进行对比，从而得出加工误差大小。
步骤四中的线性热变形公式为：
T2-T1＝Δl/(α·l)
式中，Δl是加工误差，α是所选材料的热膨胀系数，l为加热前的原始尺寸，T1为室温(约定为20℃)，T2是补偿后温度。
步骤五中，计算机有限元仿真软件是可进行热变形仿真的软件。
步骤六中，首先将步骤五的仿真结果与所要求精度进行对比，若满足要求，则可直接输出最终补偿温度；若不满足要求，则修正补偿温度，直至满足精度要求。
以下为一个更具体的例子：
一种天线单元加工误差补偿方法，参照图1，具体包括以下步骤；
步骤一，选择具有高热膨胀系数的材料，本例所选材料的热膨胀系数为α＝4×10-4℃-1；
步骤二，采用常用加工方式，加工出如图2所示的矩形高频天线单元；
步骤三，加工完成后，通过游标卡尺、千分尺等常用测量工具对矩形天线单元尺寸进行测量，并与设计尺寸对比，得出加工误差大小；本例中，矩形天线单元天线的设计尺寸为：
边长：30±0.1mm，壁厚：2mm
实际加工尺寸为：
边长：29.8mm，壁厚：2mm
则天线单元实际加工误差为0.2mm；
步骤四，根据线性热变形公式
T2-T1＝Δl/(α·l)，
初步计算所需的补偿温度为36.7℃，将初步计算的补偿温度作为仿真输入条件；
步骤五，利用Ansys计算补偿后天线单元的尺寸，由于仿真时设定天线单元通过底面四个孔进行约束，因此接近天线单元底部位置的热变形尺寸较小；
步骤六，根据步骤五的仿真结果，施加补偿温度后天线单元顶部热变形为0.18mm～0.2mm，天线单元中部热变形尺寸约为0.1mm～0.13mm，天线单元底部由于存在固定约束热变形不做考虑，与天线单元设计尺寸进行对比，满足设计尺寸要求，不再进行迭代；
步骤七，参照图3，在天线单元上安装控温装置，本实施例中采用加热片和控温回路的形式，根据仿真结果设置补偿温度范围为[35，37.5]。
总之，本发明可通过控制天线单元的热变形使天线单元满足精度要求，降低加工成本，具有良好的应用前景。

Claims (2)

1.一种天线单元加工误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选用具有高热膨胀系数的材料；
步骤二，采用步骤一选择的材料加工天线单元；
步骤三，加工完成后测量天线单元的加工误差；
步骤四，根据线性热变形公式，计算弥补加工误差所需的补偿温度，将该补偿温度作为仿真输入条件；
步骤五，利用计算机有限元仿真软件计算补偿后天线单元的尺寸；
步骤六，若尺寸满足精度要求，则输出最终的补偿温度，否则修正补偿温度，重复步骤五；
步骤七，在天线单元上安装控温装置，采用步骤六得到的最终的补偿温度对天线单元进行加热，通过天线单元的热变形对其加工误差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种天线单元加工误差补偿方法，其特征在于，步骤四中的线性热变形公式为：
T2-T1＝Δl/(α·l)
式中，Δl是加工误差，α是所选材料的热膨胀系数，l为天线单元的尺寸，T1为室温，T2是补偿后温度。
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