[发明专利]并馈阵列天线及其加工成型方法

说明书

技术领域

该项发明主要用于天线的生产设计，尤其涉及并馈阵列天线及其加工成型方法。

背景技术

介质填充的广义波导连续缝隙节阵列天线的主要缺点是介质损耗，而且介质损耗在毫米波频段非常显著。其它缺点还包括：由于介质的不均匀性和各向异性导致的材料参数的不稳定性、介质材料参数随环境变化的波动性及专用微波材料的高成本，等等。

空气填充的微波结构与介质填充的结构相比较而言，介质损耗显著变小，并且克服了介质材料本身的不均匀性和各向异性导致的材料参数的不稳定性。另外，由于电磁能量通过空气而不是介质媒介传播，因此，广义波导连续缝隙节阵列天线可以选择那些有着优良的物理特性但微波特性很差的工程塑料(如：ABS)来制作，在这类工程塑料的表面喷涂金属镀层能很好地模拟金属导体。但是空气填充的微波结构也存在问题，特别是对于波导结构来说，由于微波电路特性需要波导内部尺寸的精确性来保证，而波导结构的产品组装完毕后是无法通过外部仪器检测其内部尺寸的加工精度的，这就要求我们要提出一种针对空气填充的广义波导连续缝隙节阵列天线的加工方法，这种方法既能严格保证各个零部件的准确定位及加工精度，同时又能在波导壁上提供均匀连续的导电缝隙以方便焊接。

该项发明为并馈广义波导连续缝隙节阵列天线提供了两种有效的加工成型方法，该方法也适用于串馈广义波导连续缝隙节阵列天线的加工成型。

发明内容

若干个广义波导连续缝隙节辐射单元排列组合，并由平行板波导组成的馈电网络并列馈电形成并馈广义波导连续缝隙节阵列天线。加工并馈广义波导连续缝隙节阵列天线有两种方法。第一种方法，采用拉伸或挤压模具成型，这种方法适用于波导传输媒质是介质材料的情形，尤其适合较低频段的并馈广义波导连续缝隙节阵列天线；第二种方法，采用分层结构的成型工艺，这种方法主要适用于波导传输媒质是空气的情形，具体包含：首先把并馈广义波导连续缝隙节阵列天线分成若干层，每一层利用传统机加或模具成型技术；然后，利用超声波焊接或真空钎焊技术，把这些金属材料或者外表面做金属化处理的塑料材料的分层结构组装并焊接在一起。

并馈结构远比串馈结构复杂，因此本发明所涉及的加工成型方法主要针对并馈广义波导连续缝隙节阵列天线，但也适用于串馈广义波导连续缝隙节阵列天线的加工成型。

对于波导传输媒质是介质材料的情形，按照并馈广义波导连续缝隙节阵列天线的横截面结构精确设计模具，采用拉伸或挤压工艺制造出不同宽度的阵列天线的介质构件部分，然后在此介质构件表面做金属化工艺处理，最后通过研磨工艺研磨掉激励端口、辐射端口以及沿阵列天线宽度方向的两个端面上的金属镀层，使处于这些位置的介质部分暴露在空气中，这样介质构件两侧的金属部分连同填充介质部分就构成了并馈广义波导连续缝隙节阵列天线的平行板波导馈电网络和广义波导连续缝隙节辐射单元。采用这种工艺，最大的好处在于：整个阵列没有任何拼接缝隙，不需要粘接或焊接。但当阵列天线的宽度显著时，要保证整个阵列结构可靠，馈电网络中的阻抗变换段及T型分支就不能太细，因此，这种方法比较适合运用于较低频段的并馈广义波导连续缝隙节阵列天线的加工制造。

对于波导传输媒质是空气的情形，采用分层工艺，即把整个并馈广义波导连续缝隙节阵列天线做纵向剖切，从下到上，依次剖分为若干层，每一层利用传统机加或模具成型技术；然后，利用超声波焊接或真空钎焊技术，把这些金属材料或者外表面做金属化处理的塑料材料的分层结构组装并焊接在一起。运用这些成熟的工艺过程，可以确保产品具有较低或中等加工成本，以利于产业化进程中的大批量生产。

空腔(即：空气传输媒质)结构的微波器件与介质填充的结构相比较而言，介质损耗显著变小，并且克服了介质材料本身的不均匀性和各向异性导致的材料参数的不稳定性；另外，在空腔结构的金属与空气交界面处，金属壁表面非常光滑，而在介质填充结构的金属与介质交界面处，金属壁表面比较粗燥，因此，前者的导体损耗远远小于后者的导体损耗，尤其在毫米波频段。

由于电磁能量通过空气而不是介质媒介传播，因此基于产品成本方面的考虑，广义波导连续缝隙节阵列天线可以选择那些有着优良的物理特性但微波特性很差的工程塑料(如：ABS)来制作。利用传统机加或注塑模具制造出各个层状塑料构件，然后运用金属化工艺(真空淀积+非电解镀层)或层压工艺，在这些层状塑料构件的表面喷涂或叠压金属层用以模拟金属导体，这种加工成型方法非常适合低成本天线的大批量生产。