[发明专利]一种双脊圆锥喇叭天线结构及制造和安装其上下脊的方法

说明书

本发明公开了一种双脊圆锥喇叭天线结构及制造和安装其上下脊的方法，涉及天线结构及工艺技术领域,包括喇叭体、馈电座和装配在所述喇叭体内部的脊；所述喇叭体为一体结构，包括喇叭段、波导段、安装法兰和后盖板；所述脊包括上脊和下脊，通过提供一种一体化圆锥喇叭拼装结构和上、下脊这两个关键零件的合体制造方法，解决了现有方法的缺陷，获得了高精度、高一致性和高性能的双脊圆锥喇叭天线。

技术领域

本发明涉及天线结构及工艺技术领域，尤其涉及一种双脊圆锥喇叭天线结构及制造和安装其上下脊的方法。

背景技术

双脊圆锥喇叭天线不仅工作频带宽、功率容量大、辐射特性好，而且其圆锥形状的外形节省空间，在组成反射面天线的馈源阵时易于控制单元间距而抑制栅瓣产生，因此在通信、雷达、电子战等领域的应用越来越广泛。

现有文献资料中，针对双脊圆锥喇叭天线电磁设计方面的研究比较多，但有关其结构组成的介绍均为简略示意图，缺少详细的结构分解，也缺少主要零部件的加工制造方法；针对双脊圆锥喇叭天线结构详细设计方面的研究文献非常少见。众所周之，天线是一种典型的机电一体化产品，各零部件跟天线的电磁性能密切相关，整体结构形式与制造方法的选择不仅影响天线的电磁性能与机械强度，而且直接影响到天线的制造周期和成本。对于双脊圆锥喇叭这种特殊天线，如果结构设计和零件分解不到位，装配完成后的天线脊圆弧面与喇叭内腔圆弧面贴合不好，出现缝隙，或者上、下脊之间的尺寸不一致、差异太大，都会引起天线性能下降，如驻波变大、增益下降、方向图畸变等等。

双脊圆锥喇叭天线比较常见的结构形式有分块焊接、碳纤维复合材料整体成型、整体铸造、散件拼装4种。

分块焊接结构形式是指将喇叭体、安装法兰、波导段、上脊、下脊、后盖板零件拼装焊接成一个整体(参见文献：角锥喇叭天线制造工艺.谢颖然等.电子工艺技术.2007,28(3)：169～170)。高温焊接引起的变形会导致天线尺寸和形状发生变化，造成天线的电磁性能下降，进而影响系统使用。此外，适用于焊接的铝合金材料一般为中低强度铝材，这种材料焊接成的天线机械强度较低，其使用范围受到限制，很难适应航空航天领域的恶劣环境和满足这些领域的高可靠性要求。

碳纤维复合材料整体成型这种结构形式是采用高模量的碳纤维和改型的环氧树脂在模具上铺层，将喇叭体、波导段、上脊、下脊、安装法兰盘等一起糊制，最后用热压罐固化成型(参见文献：碳纤维喇叭天线制造工艺研究.桂涛.电子机械工程.2018,34(4)：47～51)。这种结构形式的天线尺寸精度较低，表面粗糙度差，模具成本高，周期长，碳纤维价格高昂，适用于内腔形状简单、对精度要求不高的航天领域的喇叭天线。

整体铸造这种结构形式是指通过石膏型熔模等特种铸造技术或电铸铜技术将喇叭段、安装法兰、波导段、上脊、下脊、后盖板等零件一起铸造成型(参见文献：北京航空航天大学.一种毫米波矩圆过渡一体化波纹喇叭天线及加工方法：200910093482.9[P].2010-03-03)。采用铸造技术的模具成本很高，天线尺寸精度不高，内腔的表面粗糙度较差，适用于内腔形状简单、对精度要求不高的大批量生产喇叭天线。此外，采用电铸铜的喇叭天线由于原材料是铜，因此重量很重，生产周期也很长。

散件拼装这种结构形式是将喇叭段、安装法兰、波导段、上脊、下脊、后盖板等各个零件单独加工，再用螺钉紧固装配成型(参见文献：江苏肯立科技股份有限公司.双频圆波导四脊喇叭天线：201810783981.X[P].2018-12-11)。天线各零部件单独通过机械加工成型，尺寸精度较高、表面粗糙度较好、产品电磁性能较好。但是这种结构形式分解的零件多，装配环节多累积误差较大，生产效率较低，也影响天线电磁性能的进一步提高。此外，这种结构形式的喇叭天线，脊与波导腔及喇叭段内壁之间极易出现缝隙，如果缝隙控制不好则会严重降低天线的增益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有方法的缺陷，提供一种一体化圆锥喇叭拼装结构和上、下脊这两个关键零件的合体制造方法，以获得高精度、高一致性和高性能的双脊圆锥喇叭天线。