CN113851830B - 一种轻质多单元天线振子及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻质多单元天线振子，包括壳体，所述壳体上排列设置有多个单元腔体，所述单元腔体内安装有微带天线，所述壳体使用树脂基碳纤维复合材料或全碳纤维复合材料整体成型制备，所述壳体底部设置有穿过壳体与微带天线连接的射频连接器。本发明还提供了天线振子的生产方法，本发明的优点在于：采用轻质碳纤维材料制作壳体，相对于铝合金材料能够减重三分之一，在实际使用、安装、中转等环节，均能够因重量的减少而大大提高产品性能及工作效率，通过射频连接器穿过壳体与微带天线连接实现电路导通，确保信号的正常。
Description
技术领域
本发明涉及天线振子技术领域，尤其涉及一种轻质多单元天线振子及生产方法。
背景技术
天线振子是天线上用来导向和放大电磁波的元器件，一般使用导电性良好的金属制造，如公开号为CN110707420A的发明专利申请公开了一种双极化天线振子及包含该天线振子的天线，采用金属制作反射板固定整个天线振子结构，这种方式虽然能够满足天线振子的导电性要求，但是最终制作出来的天线产品重量较大。
树脂基复合材料已广泛应用于航空航天产品的制造中，具有同等体积下重量轻、比强度高、可设计性强等优点，在很多场合已开始替代金属材料。
通常天线振子的壳体材料为铝合金材料，而一个完整的天线由数量众多的天线振子组成，相对于复合材料，铝合金的重量较大，降低了整个产品的机动性。所以单个振子的减重将带来可观的整体减重效应，故使用更轻且工艺更简单的复合材料制造振子壳体具有重要意义。
另外，随着各型航空器对雷达天线结构功能一体化的需求越来越高，作为数字阵列体制天线组成单元的天线振子结构就要适应航空器的曲面外形进行设计；在天线形式选择上，考虑与航空器外形一体化共形设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种轻量化的天线振子及其生产方法，以实现天线的减重。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种轻质多单元天线振子，包括壳体，所述壳体上排列设置有多个单元腔体，所述单元腔体内安装有微带天线，所述壳体使用树脂基碳纤维复合材料或全碳纤维复合材料整体成型制备，所述壳体底部设置有穿过壳体与微带天线连接的射频连接器。
本发明采用轻质碳纤维材料制作壳体，相对于铝合金材料能够减重三分之一，在实际使用、安装、中转等环节，均能够因重量的减少而大大提高产品性能及工作效率，通过射频连接器穿过壳体与微带天线连接实现电路导通，确保信号的正常。
优选的，所述单元腔体内设置有安装台，所述射频连接器的导体头从壳体底面穿过安装台与微带天线导通。
优选的，所述微带天线包括馈电微带和耦合微带，馈电微带和耦合微带之间设置有隔离块，所述射频连接器的导体头分别与馈电微带和耦合微带连接固定。
优选的，所述微带天线还包括固定于单元腔体内部的填充块，所述馈电微带固定于填充块表面。
优选的，所述填充块为表面镂空的泡沫，所述隔离块为泡沫。
优选的，所述填充块通过胶膜粘贴在单元腔体内，所述馈电微带通过胶膜粘贴固定在填充块上，所述隔离块的两侧分别通过胶膜与馈电微带和耦合微带固定连接。
优选的，所述耦合微带与单元腔体内壁之间的缝隙通过金属胶带密封，所述壳体上端设置有压框接口，壳体上设置有与压框接口配合安装的金属压框，所述金属压框紧压所述金属胶带。
优选的，所述耦合微带的上表面与单元腔体的上端开口齐平。
优选的，所述壳体为厚度为1.5mm～2mm的薄壁结构，壳体底面形状与介质基板适应性配合，所述单元腔体的深度为45mm～50mm。
优选的，所述壳体的外表面还喷涂有金属涂层，所述金属涂层覆盖耦合微带之外的其他外露部分；
所述金属涂层的厚度为0.05mm-0.075mm，金属涂层的电阻为0.5mΩ-2.7mΩ。
本发明还提供了一种轻质多单元天线振子的生产方法，包括，
选用符合要求的碳纤维复合材料，采用整体成型技术制作壳体，通过模具在壳体上制备多个单元腔体，在每个单元腔体的底部打孔攻丝制备射频连接器的装配孔；
使用胶膜将填充块和馈电微带固定在单元腔体内，通过高温固化成型；
将射频连接器穿过壳体使导体头与馈电微带导通连接并焊接固定；
通过胶膜粘贴固定隔离块和耦合微带，使导体头穿过耦合微带，并进行固定；
通过金属胶带密封耦合微带与单元腔体之间的间隙，并将金属压框装配在压框接口上，压实固定；
使用胶带粘贴保护耦合微带表面，对壳体表面喷涂金属涂层，喷涂完成后去除耦合微带表面的覆盖物。
本发明提供的轻质多单元天线振子及生产方法的优点在于：采用轻质碳纤维材料制作壳体，相对于铝合金材料能够减重三分之一，在实际使用、安装、中转等环节，均能够因重量的减少而大大提高产品性能及工作效率，通过射频连接器穿过壳体与微带天线连接实现电路导通，确保信号的正常。
壳体使用薄壁结构方便在生产时根据介质基板的形状确定壳体的形状以方便固定，而且相对于铝合金结构不易发生变形，在大批量生产的情况下，复合材料制作的天线振子的成本相对铝合金构件不会明显增加，从而能够解决材料变更导致的成本增加问题，并降低安装、转运等环节的成本，减少使用中因变形等情况导致的异常损耗，反而在经济性上更有优势。
能够使天线振子与所使用的载荷平台形成一体化的形式，节省载荷的空间，不需要使用其他安装结构，降低整体重量，并且天线振子本身实现了轻质化，具有轻质、高强和集成度高的特点。
通过馈电微带和耦合微带形成具有多层微带的高精度轻质曲面多单元天线振子结构，能够适用于具有射频结构蒙皮一体化设计要求的雷达天线。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的轻质多单元天线振子的壳体示意图；
图2为本发明的实施例提供的轻质多单元天线振子的爆炸图；
图3为本发明的实施例提供的轻质多单元天线振子的射频连接器的示意图；
图4为本发明的实施例提供的轻质多单元天线振子的填充块的示意图；
图5为本发明的实施例提供的轻质多单元天线振子的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
如图1所示，本实施例提供了一种轻质多单元天线振子，包括壳体1，所述壳体1上排列设置有多个单元腔体2，结合图2，所述单元腔体2内安装有微带天线21，所述壳体1使用树脂基碳纤维复合材料或全碳纤维复合材料整体成型制备，所述壳体1底部设置有穿过壳体1与微带天线21连接的射频连接器7。
本实施例采用轻质碳纤维材料制作壳体1，相对于铝合金材料能够减重三分之一，在实际使用、安装、中转等环节，均能够因重量的减少而大大提高产品性能及工作效率，通过射频连接器7穿过壳体1与微带天线21连接实现电路导通，确保信号的正常。
所述壳体1为厚度为1.5mm～2mm的薄壁结构，壳体1底面形状与介质基板适应性配合，使用薄壁结构方便在生产时根据介质基板的形状确定壳体1的形状以方便固定，而且相对于铝合金结构不易发生变形，在大批量生产的情况下，本实施例提供的复合材料制作的天线振子的成本相对铝合金构件不会明显增加，从而能够解决材料变更导致的成本增加问题，并降低安装、转运等环节的成本，减少使用中因变形等情况导致的异常损耗，反而在经济性上更有优势。
本实施例中，所述壳体1以航空器的曲面蒙皮为介质基板，实现结构功能一体化设计，能够使天线振子与所使用的载荷平台形成一体化的形式，节省载荷的空间，不需要使用其他安装结构，降低整体重量，并且天线振子本身实现了轻质化，具有轻质、高强和集成度高的特点。
结合图1和图3，所述单元腔体2的深度为45mm～50mm，所述单元腔体2内设置有安装台22，所述射频连接起7的导体头从壳体1底面穿过安装台22与微带天线21导通。
参考图2，所述微带天线21包括馈电微带5和耦合微带6，所述馈电微带5和耦合微带6之间设置有隔离块42，所述射频连接器7的导体头分别与馈电微带5和耦合微带6连接固定，从而形成具有多层微带的高精度轻质曲面多单元天线振子结构，能够适用于具有射频结构蒙皮一体化设计要求的雷达天线。
所述微带天线21还包括固定于单元腔体2内部的填充块41，所述馈电微带5固定于填充块41的表面。所述填充块41为表面镂空的泡沫，以降低重量；所述填充块41用于固定所述馈电微带5，所述填充块41能够限定所述馈电微带5和所述耦合微带6的安装高度和安装位置。
参考图4，所述隔离块42为泡沫；所述填充块41通过胶膜3粘贴固定在单元腔体2内，馈电微带5通过胶膜3粘贴固定在填充块41上，所述隔离块42的上下表面分别通过胶膜3与馈电微带5和耦合微带6固定连接。
参考图5，所述耦合微带6的上表面与单元腔体2的上端开口齐平，所述耦合微带6与单元腔体2的内壁之间的缝隙通过金属胶带9密封。结合图1，所述壳体1上表面设置有压框接口11，壳体1上设置有与压框接口11配合能装的金属压框10；
所述耦合微带6与单元腔体2的上端开口齐平，以保证在所述金属压框10安装在所述壳体1上时，所述金属压框10能够压紧所述金属胶带9，使得整体结构更加紧密，密封性更好，从而提高天线振子的整体电磁屏蔽性能，实现电性能的一致性。
所述馈电微带5和耦合微带6上分别设置导通孔(图未示)，安装台22上设置有装配孔(图未示)，所述导通孔与装配孔同轴，所述射频连接器7穿过所述装配孔，分别与馈电微带5和耦合微带6上的导通孔焊接固定，所述射频连接器7与一螺钉8配合，螺钉8穿过射频连接器7将射频连接器7装配固定在壳体1上。
所述单元腔体2内设置有两个所述安装台22，以方便使用。两个安装台22分别固定在单元腔体2相对的两个侧面上，将单元腔体2分隔为工字型结构，所述填充块41与单元腔体2的结构一致填充在单元腔体2内。
参考图5，所述壳体1的外表面还喷涂有金属涂层12，所述金属涂层12覆盖耦合微带6之外的其他外露部分；所述金属涂层12的厚度为0.05mm-0.075mm，金属涂层12的电阻为0.5mΩ-2.7mΩ。
进一步的，本实施例还提供了轻质多单元天线振子的生产方法，包括，
选用符合要求的碳纤维复合材料，采用整体成型技术制作壳体1，通过模具在壳体上制备多个单元腔体2，在每个单元腔体2的底部打孔攻丝制备射频连接器7的装配孔；
具体为选择T700级以上的碳纤维复合材料，所述装配孔的位置应穿过安装台22以方便固定，装配孔为M4或M5规格的螺纹孔。
使用胶膜3将填充块41和馈电微带5固定在单元腔体2内，通过高温固化成型；
将射频连接器7穿过壳体1使导体头与馈电微带5导通连接并焊接固定；
通过胶膜3粘贴固定隔离块42和耦合微带6，使导体头穿过耦合微带6，并进行固定，同时将胶膜3高温固化进行固定；
通过金属胶带9密封耦合微带6与单元腔体2之间的间隙，并将金属压框10装配在压框接口11上，压实固定；
使用胶带或其他覆盖物粘贴保护耦合微带6表面，对壳体1表面喷涂金属涂层12，喷涂完成后去除耦合微带6表面的覆盖物，所述金属涂层12优选为镍层或铝层。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种轻质多单元天线振子，其特征在于：包括壳体，所述壳体上排列设置有多个单元腔体，所述单元腔体内安装有微带天线，所述壳体使用树脂基碳纤维复合材料或全碳纤维复合材料整体成型制备，所述壳体底部设置有穿过壳体与微带天线连接的射频连接器，所述微带天线包括馈电微带和耦合微带，馈电微带和耦合微带之间设置有隔离块，所述射频连接器的导体头分别与馈电微带和耦合微带连接固定，所述微带天线还包括固定于单元腔体内部的填充块，所述馈电微带固定于填充块表面，所述填充块为表面镂空的泡沫，所述填充块通过胶膜粘贴在单元腔体内，所述馈电微带通过胶膜粘贴固定在填充块上；所述隔离块为泡沫，所述隔离块的两侧分别通过胶膜与馈电微带和耦合微带固定连接，所述耦合微带与单元腔体内壁之间的缝隙通过金属胶带密封，所述壳体上端设置有压框接口，壳体上设置有与压框接口配合安装的金属压框，所述金属压框紧压所述金属胶带。
2.根据权利要求1所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述单元腔体内设置有安装台，所述射频连接器的导体头从壳体底面穿过安装台与微带天线导通。
3.根据权利要求1所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述耦合微带的上表面与单元腔体的上端开口齐平。
4.根据权利要求1所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述壳体为厚度为1.5mm～2mm的薄壁结构，壳体底面形状与介质基板适应性配合。
5.根据权利要求1所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述单元腔体的深度为45mm～50mm。
6.根据权利要求1所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述壳体的外表面还喷涂有金属涂层。
7.根据权利要求6所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述金属涂层覆盖耦合微带之外的其他外露部分。
8.根据权利要求6所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述金属涂层的厚度为0.05mm-0.075mm。
9.根据权利要求6所述的一种轻质多单元天线振子，其特征在于：所述金属涂层的电阻为0.5mΩ-2.7mΩ。
10.一种轻质多单元天线振子的生产方法，其特征在于：包括，
选用符合要求的碳纤维复合材料，采用整体成型技术制作壳体，通过模具在壳体上制备多个单元腔体，在每个单元腔体的底部打孔攻丝制备射频连接器的装配孔；
使用胶膜将填充块和馈电微带固定在单元腔体内，通过高温固化成型；
将射频连接器穿过壳体使导体头与馈电微带导通连接并焊接固定；
通过胶膜粘贴固定隔离块和耦合微带，使导体头穿过耦合微带，并进行固定；
通过金属胶带密封耦合微带与单元腔体之间的间隙，并将金属压框装配在压框接口上，压实固定；
使用胶带粘贴保护耦合微带表面，对壳体表面喷涂金属涂层，喷涂完成后去除耦合微带表面的覆盖物。
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