[实用新型]一种基于三维打印的智能蒙皮天线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有源相控阵天线结构，具体涉及一种基于三维打印的智能蒙皮天线结构，属于天线技术领域。

背景技术

随着航空、航天中飞机、火箭、卫星等各种飞行器的发展，近代无线电子设备大量在飞行器上使用，其中天线种类繁多，为了提高天线性能，增强天线的方向性及实用性，各式各样的天线阵接踵而至，大阵列平面天线本体庞大，天线单元数量繁多；共形承载天线工艺复杂，覆盖于飞行器大部分表面，增加了飞行器本体的重量，而且现有的天线阵一旦成型，几乎难以根据要求在现有阵列上增减天线单元的数量，其复合成本也较高，不利于天线单元的灵活使用和重复利用。同时，大型天线阵列在服役时受到外界载荷及内部应力的影响而会产生结构变形，影响天线的电性能。为此，20世纪80年代，美国空军研究机构提出“智能蒙皮”的创新技术构想，以提高天线的自适应性。

在相关研究中，中国电子科技集团公司第十研究所提出了一种嵌入式智能蒙皮天线的新构型，该构型将光纤传感网络层与重构子阵共体相连，并与薄膜TR子阵、可重构馈电网络顺次平行叠层排列，共同在端向并联控制与功能维护模块。该研究在公开实用新型专利“何庆强，何海丹，官正涛.一种嵌入式智能蒙皮天线，申请时间:2013-10-18,专利国别:中国，专利申请号:CN201310492003.7”中有所报道。

此外，西安电子科技大学的周金柱教授等人提出利用材料复合技术，将光纤传感器埋入复合薄膜中，作为感知层与天线的射频层结合在一起，来获取天线的变形信息，从而反馈给电补偿系统来修正天线的电性能。这种方法在公开实用新型专利“周金柱，李勋，段宝岩，黄进，王从思，李鹏.一种基于嵌入光纤光栅的智能蒙皮天线电补偿方法.申请时间：2015.4.22，专利国别：中国，申请号：201510194075.2”中有所报道。此后，他又针对如何将光纤光栅传感器植入天线结构当中，进行了详细的研究和实验，提供了一种智能蒙皮天线的制作方法，详细描述了其制作过程和步骤，该方法降低了智能蒙皮天线的制作难度及工艺要求，这种方法在公开实用新型专利“周金柱，刘朝曦，李海洋，唐宝富，钟剑锋，黄进，王从思.一种智能蒙皮天线的制作方法,申请时间：2016-05-10，专利国别：中国，专利申请号：201610303788.2”中有所报道。

以上公开专利所涉及的智能蒙皮天线结构，其制作方式多采用传统制作方法，辐射单元载体为传统金属材质，且没有一种专利提出天线载体结构的技术性创新，本文提出一种新型天线载体结构，该方法与3D打印制造技术结合，不仅为智能蒙皮天线的载体模型提供新的思路，而且对于天线结构功能一体化以及天线电系统与结构的高度融合的研究，都提供了有效的新型载体，其具有巨大的市场潜力和工程应用价值。

目前较为成熟的3D打印工艺有七大类。分别是光固化打印(SLA)、材料喷射打印、粘结剂喷射打印、选择性激光烧结打印(SLS)、熔融沉积打印(FDM)、喷墨式3D打印以及片层压式打印。其中以SLA、SLS、FDM和喷墨式3D打印等为主。目前能够实现商品化的打印材料有光敏树脂、橡胶类材料、工程塑料、金属材料、陶瓷材料以及其他医用材料。

3D打印突破了传统加工模式，不需要机械加工设备即可快速制造各类形状复杂的工件，不仅缩短了新产品的研制周期，而且降低了新产品的开发成本，其工作效率远远大于数控机床。由于其本身具有降维制造、数字制造和堆积制造的特点，理论上可以打印任何复杂形状的工件并且不需要提前设计模具，使得制造过程更加柔性化。多种类型的材料商品化，使得3D打印具有制造各类领域产品的优势，尤其是SLS激光粉末烧结成型技术的不断改善，使得加工精度和强度不断提高，已经逐步应用于航空航天领域。

通过3D打印技术可以快速打印出各种材质的复杂天线辐射单元承载体，不仅可以满足天线阵列的刚度承载要求，也大大减轻天线结构的重量。此外，3D打印生产的天线阵列载体，有利于批量生产，降低制造成本。

利用以上优势，本文方法采用“化整为零”的思想，以单个单元线阵作为子阵，采用多种方式进行“拼图”式连接。由于天线子阵可采用多种形状，故可满足天线阵列的多种样式要求。最后利用3D打印技术便于加工微小结构的特点，设计内置光纤光栅传感器的安装位置，并保护其监测性能。

实用新型内容

针对以上问题本实用新型提供了一种基于3D打印的可拼接式集成微带天线阵列结构。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：