JP2017192107A - Grid reflector and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性のグリッドパターニングが施されたグリッドリフレクタ及びグリッドリフレクタ製造方法に関する。特に、人工衛星に搭載されるアンテナに用いられるグリッドリフレクタに関する。 The present invention relates to a grid reflector subjected to conductive grid patterning and a method of manufacturing a grid reflector. In particular, the present invention relates to a grid reflector used for an antenna mounted on an artificial satellite.
人工衛星に搭載されるリフレクタは、通常、高剛性化や軽量化のため、繊維を強化材とする複合材料で構成されているものが多い。従来、リフレクタの構造として、サンドイッチパネル方式、デュアルリフレクタ方式、メンブレンリフレクタ方式、メッシュ方式等の各種の方式が知られている。 Many reflectors mounted on artificial satellites are usually made of a composite material using fibers as reinforcing materials in order to achieve high rigidity and light weight. Conventionally, various structures such as a sandwich panel system, a dual reflector system, a membrane reflector system, and a mesh system are known as reflector structures.
デュアルリフレクタ方式は、前面リフレクタと後面リフレクタとから構成されるアンテナである。前面リフレクタでは、特定の偏波を反射する。一方、後面リフレクタでは、前面リフレクタで透過した偏波を反射する構造である。前面リフレクタで特定の偏波を反射させるために、リフレクタ表面に銅などの導電性を有するグリッドパターニングを施す方法などがある。
特許文献1では、可撓性を有するフィルム上に金属めっきを施してエッチングすることで、所定のパターンのグリッドが形成されたグリッド付フィルムを得る技術が開示されている。そして、形成されたグリッド付フィルムを、曲面を有するスキンにグリッド側を下にして密着させ、加熱・加圧成形する。その後、フィルムを引き剥がすことにより、スキンにグリッドを転写することでリフレクタが製造される。しかしながら、特許文献1の技術では、軸方向につながっているグリッドが、リフレクタの形状に追従せずに、反射面から剥離してしまうという課題があった。
この様な特許文献1の課題に対し、特許文献2では、グリッドを軸方向に分断することで曲面形状の皺や曲りを抑制して、パターニングする技術が開示されている。しかしながら、特許文献2の技術では、曲面形状であるリフレクタの上に、フィルムにパターニングされた銅箔を貼るという方法自体は特許文献1と同様である。そのため、平面から曲面への転写時に曲面形状であるリフレクタに完全に沿わせることが困難であった。特に、曲率の小さいものや複雑な修正曲面を持つものでは、皺や曲りが発生し剥離の課題を完全に解決することは困難であった。
The dual reflector system is an antenna composed of a front reflector and a rear reflector. The front reflector reflects a specific polarization. On the other hand, the rear reflector has a structure that reflects the polarized light transmitted through the front reflector. In order to reflect a specific polarized wave by the front reflector, there is a method of applying grid pattern having conductivity such as copper on the reflector surface.
Patent Document 1 discloses a technique for obtaining a film with a grid in which a grid having a predetermined pattern is formed by performing metal plating on a flexible film and performing etching. Then, the formed film with a grid is brought into close contact with a skin having a curved surface with the grid side down, and is heated and pressure-molded. Thereafter, the reflector is manufactured by transferring the grid to the skin by peeling off the film. However, in the technique of Patent Document 1, there is a problem that the grid connected in the axial direction peels off from the reflecting surface without following the shape of the reflector.
In contrast to such a problem of Patent Document 1, Patent Document 2 discloses a technique for patterning by suppressing the wrinkles and bending of a curved surface by dividing the grid in the axial direction. However, in the technique of Patent Document 2, the method itself of pasting a patterned copper foil on a film on a curved reflector is the same as that of Patent Document 1. Therefore, it is difficult to completely follow the reflector having a curved surface shape when transferring from a flat surface to a curved surface. In particular, those having a small curvature and having a complicated modified curved surface generate wrinkles and bends, and it has been difficult to completely solve the problem of peeling.
従来の技術では、平面状のグリッドパターニングを曲面形状のリフレクタに、皺や曲り無く、正確に転写させることが困難であり、皺や曲りが起因してグリッドパターニングの剥離が生じてしまうという課題があった。剥離が生じてしまうとリフレクタの反射性能に影響してしまうため修正が必要となるが、剥離の修正作業は作業者の熟練度に大きく左右される作業であった。 In the conventional technology, it is difficult to accurately transfer flat grid patterning to a curved reflector without wrinkles or bends, and there is a problem that grid pattern peeling occurs due to wrinkles or bends. there were. If peeling occurs, the reflection performance of the reflector is affected, and thus correction is required. However, the peeling correction work is largely dependent on the skill level of the operator.
本発明は、立体的なグリッドパターンを造形することにより、グリッドの剥離を防ぐことを目的とする。 An object of this invention is to prevent peeling of a grid by modeling a three-dimensional grid pattern.
本発明に係るグリッドリフレクタは、リフレクタに導電体のグリッドが形成されたグリッドリフレクタにおいて、
前記グリッドは、
電波を反射するグリッド表面と前記グリッド表面の裏面であるグリッド裏面とを有し、前記グリッド裏面から前記リフレクタに向かって突き出した凸部であって端部が前記リフレクタと接合された凸部を備えた。
The grid reflector according to the present invention is a grid reflector in which a conductor grid is formed on the reflector.
The grid is
It has a grid surface that reflects radio waves and a grid back surface that is the back surface of the grid surface, and includes a convex portion that protrudes from the grid back surface toward the reflector and has an end portion joined to the reflector. It was.
本発明に係るグリッドリフレクタによれば、グリッドが、グリッド裏面からリフレクタに向かって突き出した凸部であって端部がリフレクタと接合された凸部を備えているので、アンカー効果によってリフレクタとグリッドとが強固に接合され、グリッドの剥離を防ぐことができるという効果を奏する。 According to the grid reflector according to the present invention, the grid is a convex portion protruding toward the reflector from the back surface of the grid, and the end portion includes a convex portion joined to the reflector. Are firmly joined to each other, and it is possible to prevent the peeling of the grid.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係るグリッド100の構成を示す図である。
図2は、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ10の構成を示す図である。
図3は、図2のグリッドリフレクタ10の部分拡大構成図である。
図1から図3を用いて、本実施の形態に係るグリッド100及びグリッドリフレクタ10の構成について説明する。
図2に示すように、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ10は、電波を透過するリフレクタ200の表面に導電性のグリッド100が形成されている。これにより、グリッドリフレクタ10は、ある一定方向の偏波のみを透過することができ、電波を選択的に反射することができる。本実施の形態に係るグリッドリフレクタ10は、例えば、人工衛星搭載用のリフレクタ、特にデュアルリフレクタ方式のアンテナに適用することができる。グリッドリフレクタ10は、アンテナリフレクタともいう。
グリッド100は、所定のパターンを有している。グリッド100をグリッドパターニング、導電性パターニングともいう。
Embodiment 1 FIG.
*** Explanation of configuration ***
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
FIG. 3 is a partially enlarged configuration diagram of the
The configuration of the
As shown in FIG. 2, in the
The
図1及び図3に示すように、グリッド100は、電波を反射するグリッド表面110とグリッド表面110の裏面であるグリッド裏面120とを有する。グリッド表面110は、電波反射鏡面ともいう。また、グリッド100は、グリッド裏面120からリフレクタ200に向かって突き出した凸部130であって、端部がリフレクタ200と接合された凸部130を備えている。凸部130は、端部にリフレクタ200と接合された接合面131を有する。グリッド100がグリッド裏面120に凸部130を有することにより、グリッド100はグリッド裏面120の側に凹凸を有する。
図3に示すように、リフレクタ200は、接合面131、側面132、グリッド裏面120に接している。すなわち、リフレクタ200は、接合面131に接合されると共に、凸部130と凸部130との間に形成された凹み部分に入り込む。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
As shown in FIG. 3, the reflector 200 is in contact with the
グリッド100は、凸部130の側面132とグリッド裏面120との成す角度θが鋭角である。角度θを鋭角にすることにより、リフレクタ200とグリッド100に引き剥がしの力が働いた場合、アンカー効果が働き、接合の強度を高めることが可能となる。
In the
グリッド100は、グリッド表面110からグリッド裏面120までの厚みL1が5μm〜200μmであることが好ましい。グリッド100の厚みL1は、5μmよりも薄いと造形することが困難であり、200μmよりも厚いと、高温及び低温でのヒートサイクルでの熱変形により、満足な電気特性が得られない。なお、グリッド100の厚みL1は、10μm〜80μmであることが製造性と機能性の両面を満足できるため、より好ましい。
As for the
また、凸部130は、グリッド裏面120からの高さL2が5μm〜100μmであることが好ましい。凸部130の高さL2が5μmよりも小さいとリフレクタ200との機械的な接合強度の発現効果が小さく、100μmよりも大きくなると、グリッド100の体積が増えるため、重量増の影響がある。凸部130の高さL2は、10μm〜80μmの高さ範囲であることが機械強度と軽量化効果のバランスがとれるため、特に好ましい。
Moreover, it is preferable that the convex
リフレクタ200は、電波透過性を有する材料である。具体的には、アラミド繊維プリプレグ等である。
グリッド100は、電気伝導率の高い銅や、軽量化効果が大きく線膨張率の小さい、炭素繊維を含む繊維強化複合材料を使用することが好ましい。
The reflector 200 is a material having radio wave permeability. Specifically, it is an aramid fiber prepreg.
For the
***製造方法の説明***
図4を用いて、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ製造方法S100について説明する。
グリッドリフレクタ製造方法S100は、サポート治具作製工程S110、グリッド成形工程S120、リフレクタ成形工程S130、グリッドリフレクタ脱型工程S140を有する。
*** Explanation of manufacturing method ***
A grid reflector manufacturing method S100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The grid reflector manufacturing method S100 includes a support jig manufacturing step S110, a grid forming step S120, a reflector forming step S130, and a grid reflector demolding step S140.
<サポート治具作製工程S110>
まず、立体造形方式(立体造形装置ともいう)を用いて、リフレクタ200とグリッド100とを支えるためのサポート治具300を作製する。このサポート治具300の形状でグリッドリフレクタ10の鏡面精度が決まるため、表面精度が重要であり、表面精度が得やすいインクジェット方式や粉末焼結積層方式で作製することが好ましい。また、グリッドリフレクタ10をサポート治具300から脱型する必要があるため、サポート治具300の表面には離型性を有する材料を使用するか、サポート治具300の表面に離型剤などの成分を塗布することが好ましい。
<Support jig manufacturing step S110>
First, a
<グリッド成形工程S120>
グリッド成形工程S120において、リフレクタ200に対向するグリッド裏面120からリフレクタ200に向かって突き出した凸部130であってリフレクタ200と接合する接合面131を備えた凸部130を有するグリッド100を成形する。グリッド100は、一体成形される。
ここで、グリッド100及びリフレクタ200を成形するための立体造形方式(立体造形装置)について説明する。本実施の形態では、立体造形方式に特に制限はないが、例えば3Dプリンタであり、光学造形方式、粉末焼結積層方式、熱溶解積層方式、インクジェット方式を採用することができる。特にグリッド100のパターニングでは、高精度の造形が必要であり、粉末焼結積層方式や熱溶解積層方式を使うことが好ましい。
<Grid forming step S120>
In the grid forming step S <b> 120, the
Here, a three-dimensional modeling method (three-dimensional modeling apparatus) for forming the
グリッド成形工程S120において、サポート治具300の上にグリッド100を造形する。導電性材料には金属粉末や導電性素材を含んだ樹脂等を使用することができる。
また、グリッド成形工程S120では、凸部130の側面132とグリッド裏面120との成す角度θが鋭角になるように、グリッド100を成形する。また、グリッド成形工程S120では、厚みL1が5μm〜200μmになるように、グリッド100を成形する。さらに、凸部130の高さL2が5μm〜100μmになるように、グリッド100を成形する。
In the grid forming step S <b> 120, the
In the grid forming step S120, the
<リフレクタ成形工程S130>
リフレクタ成形工程S130において、グリッド100の接合面131にリフレクタ200が成形される。また、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ製造方法S100では、リフレクタ200も立体造形方式(立体造形装置)で製造することが可能である。特にリフレクタ200は軽量化と電波透過特性が求められるものであるため、インクジェット方式や熱溶解積層方式を使うことが好ましい。
具体的には、グリッド100を造形した後に、グリッド100の接合面131側にプリプレグ等を積層してリフレクタ200を製造する。
<Reflector forming step S130>
In the reflector forming step S130, the reflector 200 is formed on the
Specifically, after the
<グリッドリフレクタ脱型工程S140>
グリッドリフレクタ脱型工程S140において、グリッドリフレクタ10がサポート治具300から脱型される。上述したように、サポート治具300の表面に離型性を有する材料を使用するか、サポート治具300の表面に離型剤などの成分を塗布することにより、グリッドリフレクタ10の脱型が容易となる。
<Grid reflector demolding step S140>
In the grid reflector demolding step S <b> 140, the
以上で、グリッドリフレクタ製造方法の説明を終わる。 This is the end of the description of the grid reflector manufacturing method.
***他の構成***
本実施の形態では、グリッド成形工程S120の後にリフレクタ成形工程S130を実施したが、グリッド100とリフレクタ200とを立体造形装置で同時に製造しても良い。
図5は、本実施の形態の変形例であるグリッドリフレクタ製造方法S100aを示す図である。
図5では、図4のグリッド成形工程S120及びリフレクタ成形工程S130とに替えて、リフレクタ及びグリッド成形工程S150を備える。
リフレクタ及びグリッド成形工程S150では、グリッド100とリフレクタ200とを立体造形装置で同時に製造する。リフレクタ及びグリッド成形工程S150では、グリッド成形工程S120とリフレクタ成形工程S130とが並行して実施されても良いし、グリッド100とリフレクタ200とが一体成形されていてもよい。
このように、グリッド100とリフレクタ200とを立体造形装置で同時に製造することにより、より効率よくグリッドリフレクタ10を製造することができる。
*** Other configurations ***
In the present embodiment, the reflector forming step S130 is performed after the grid forming step S120. However, the
FIG. 5 is a diagram showing a grid reflector manufacturing method S100a which is a modification of the present embodiment.
5 includes a reflector and grid forming step S150 instead of the grid forming step S120 and the reflector forming step S130 of FIG.
In the reflector and grid forming step S150, the
Thus, the
また、本実施の形態では、凸部がグリッド裏面120から略垂直方向の一方向に突き出しているが、斜め方向等、複数の方向に突き出していてもよい。具体的には、凹凸形状が一方向だけでなく同一平面内で交差した形状でもよい。交差した形状を使用することで各方向からの引き剥がしの力に対して効果的に対応することができる。
Moreover, in this Embodiment, although the convex part protrudes in one direction of the substantially perpendicular direction from the grid back
***本実施の形態の効果の説明***
本実施の形態に係るグリッドリフレクタ10によれば、表面に凹凸を有するグリッドが立体造形装置により造形される工程と、造形されたグリッドの上にリフレクタを成形して一体化する工程とを有する。このように、立体造形装置により立体的なグリッドパターンを造形することで、アンカー効果によって、強固な接合が可能となり、パターニングの剥離を防止することができる。また、立体造形装置により、曲面形状にも正確なパターニングが可能となり、リフレクタの偏波反射性能の向上も図ることが出来る。
また、グリッド100はグリッド裏面に凸部を備えるので、グリッドパターニングは片面に凹凸を有することとなり、リフレクタと機械的に接合する。このように、リフレクタとグリッドとを機械的に接合させることで、剥離をより防止することができる。
*** Explanation of effects of this embodiment ***
According to the
Moreover, since the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の説明において「工程」として説明するもののうち、いずれか1つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組合せを採用してもよい。
また、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ10は、上述したグリッドリフレクタ製造方法により製造することができるが、グリッドリフレクタ10の構成を作成できれば上記製造方法に限定されるものではない。
また、この実施の形態のうち、複数の部分を組合せて実施しても構わない。或いは、この実施の形態のうち、部分的に実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体として或いは部分的に、どのように組合せて実施しても構わない。
なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, any one may be employ | adopted among what is demonstrated as a "process" in description of this embodiment, and some arbitrary combinations are employ | adopted. May be.
Moreover, although the
Moreover, you may implement combining several parts among this embodiment. Alternatively, this embodiment may be partially implemented. In addition, this embodiment may be implemented in any combination as a whole or in part.
In addition, said embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or a use, A various change is possible as needed. .
10 グリッドリフレクタ、100 グリッド、110 グリッド表面、120 グリッド裏面、130 凸部、131 接合面、132 側面、200 リフレクタ、300 サポート治具、θ 角度、L1 厚み、L2 高さ、S100,S100a グリッドリフレクタ製造方法、S110 サポート治具作製工程、S120 グリッド成形工程、S130 リフレクタ成形工程、S140 グリッドリフレクタ脱型工程、S150 リフレクタ及びグリッド成形工程。 10 grid reflector, 100 grid, 110 grid surface, 120 grid back surface, 130 convex portion, 131 joint surface, 132 side surface, 200 reflector, 300 support jig, θ angle, L1 thickness, L2 height, S100, S100a Grid reflector manufacture Method, S110 support jig manufacturing step, S120 grid forming step, S130 reflector forming step, S140 grid reflector demolding step, S150 reflector and grid forming step.
Claims (11)
前記グリッドは、
電波を反射するグリッド表面と前記グリッド表面の裏面であるグリッド裏面とを有し、前記グリッド裏面から前記リフレクタに向かって突き出した凸部であって端部が前記リフレクタと接合された凸部を備えたグリッドリフレクタ。 In a grid reflector in which a conductor grid is formed on the reflector,
The grid is
It has a grid surface that reflects radio waves and a grid back surface that is the back surface of the grid surface, and includes a convex portion that protrudes from the grid back surface toward the reflector and has an end portion joined to the reflector. Grid reflector.
前記グリッド表面から前記グリッド裏面までの厚みが5μm〜200μmである請求項1から3のいずれか1項に記載のグリッドリフレクタ。 The grid is
The grid reflector according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness from the grid surface to the grid back surface is 5 µm to 200 µm.
前記グリッド裏面からの高さが5μm〜100μmである請求項1から4のいずれか1項に記載のグリッドリフレクタ。 The convex portion is
The grid reflector according to any one of claims 1 to 4, wherein a height from the back surface of the grid is 5 µm to 100 µm.
前記接合面に前記リフレクタを成形するリフレクタ成形工程と
を備えたグリッドリフレクタ製造方法。 A grid forming step of forming a grid having a convex portion protruding from the back surface of the grid facing the reflector and having a convex portion having a joint surface to be joined to the reflector;
A reflector manufacturing method comprising: a reflector forming step of forming the reflector on the joint surface.
前記凸部の側面と前記グリッド裏面との成す角度が鋭角になるように、前記グリッドを成形する請求項7に記載のグリッドリフレクタ製造方法。 The grid forming step
The grid reflector manufacturing method according to claim 7, wherein the grid is formed such that an angle formed between a side surface of the convex portion and the back surface of the grid is an acute angle.
電波を反射するグリッド表面から前記グリッド表面の裏面の前記グリッド裏面までの厚みが5μm〜200μmになるように、前記グリッドを成形する請求項7又は8に記載のグリッドリフレクタ製造方法。 The grid forming step
The grid reflector manufacturing method according to claim 7 or 8, wherein the grid is formed so that a thickness from a grid surface reflecting radio waves to a back surface of the grid on the back surface of the grid surface is 5 µm to 200 µm.
前記凸部の高さが5μm〜100μmになるように、前記グリッドを成形する請求項7から9のいずれか1項に記載のグリッドリフレクタ製造方法。 The grid forming step
The grid reflector manufacturing method according to any one of claims 7 to 9, wherein the grid is formed so that a height of the convex portion is 5 µm to 100 µm.
炭素繊維を含む繊維強化複合材料により前記グリッドを成形する請求項7から10のいずれか1項に記載のグリッドリフレクタ製造方法。 The grid forming step
The grid reflector manufacturing method according to any one of claims 7 to 10, wherein the grid is formed of a fiber-reinforced composite material including carbon fibers.
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