專(zhuān)利名稱(chēng)：一種短毫米波段波紋喇叭天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短毫米波段波紋喇叭天線。該天線是適用于短毫米波段孩支 波測(cè)量、遙感及通信領(lǐng)域應(yīng)用的高性能波紋喇叭天線。
技術(shù)背景目前，毫米波技術(shù)在航空航天、氣象及通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用;s^ 展。對(duì)于毫米波系統(tǒng)而言，高斯波束的發(fā)射和接收是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題， 一般采用 波紋喇叭天線作為毫米波系統(tǒng)的饋源。由于尺寸小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作于毫米波段尤其是短毫米波段(50GHz~ 500GHz)波紋喇叭天線的加工制作一直是個(gè)難 題。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法是電鑄法，就是先按照波紋喇叭天線的內(nèi)腔形 狀加工出鋁芯，然后表面電鑄銅到一定厚度，再腐蝕去鋁芯后即成。該方法的 缺點(diǎn)是電鑄耗電多，鋁芯一次性使用，成本高，尤其不適合批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了避免背景技術(shù)中的不足之處，提供了一種簡(jiǎn)單易行 的短毫米波段波紋喇叭天線。采用本發(fā)明所加工制作的天線具備回波損耗小、 低交叉極化電平、低旁瓣及輻射方向圖對(duì)稱(chēng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是一種短毫米波段波紋喇叭天線，所述天線包括波紋片、導(dǎo)向槽、 擋板、和連接盤(pán)組成。其中所述的天線的擋板可以是活動(dòng)擋板。構(gòu)成波紋喇叭天線的波紋片有兩種不同的厚度，分別由波紋喇叭的槽寬和 齒寬決定。波紋片為圓環(huán)形狀，其內(nèi)徑取決于波紋喇叭天線的內(nèi)腔尺寸。波纟丈 片外表面電鍍一層金，以降低天線的熱損耗，同時(shí)能夠起到防止金屬波紋片在空氣中氧化的作用。采用導(dǎo)向槽來(lái)固定波紋片，導(dǎo)向槽內(nèi)徑與波紋片的外徑一致，/人而可以方便地將波紋片順次置入導(dǎo)向槽中，并保證波紋片同心放置。導(dǎo)向槽頂端配有擋板，其中為了便于調(diào)整波紋片，可以將擋板做成活動(dòng)擋 板，導(dǎo)向槽和活動(dòng)擋板之間通過(guò)螺絲進(jìn)行緊固配合，活動(dòng)擋板為可拆卸裝置， 卸掉活動(dòng)擋板后，導(dǎo)向槽中的波紋片可順次取出。連接盤(pán)與導(dǎo)向槽通過(guò)螺絲進(jìn)行緊固配合；連接盤(pán)一端為圓波導(dǎo)法蘭盤(pán)，另 一端為帶有螺絲的金屬塞，通過(guò)緊固連接盤(pán)與導(dǎo)向槽能夠?qū)⒉y片壓緊。連接 盤(pán)中軸處為圓波導(dǎo)。對(duì)于曲面輪廓的波紋喇叭天線和工作于雙頻段的雙槽深波紋喇叭天線，上 述天線同樣適合。


圖1為本發(fā)明加工組裝波紋喇p八天線的示意圖，其中1、導(dǎo)向槽，2、連接 盤(pán)，3、擋板，4、波紋片示意圖；其中擋板可以做成圖1 (a)中的活動(dòng)擋板或 圖1 (b)中擋板和導(dǎo)向槽固定在一起的方式。圖2為天線內(nèi)部局部示意3為導(dǎo)向槽的剖面圖；圖4為活動(dòng)擋板的剖面圖；圖5為一個(gè)波紋片的示意圖；圖6為連接盤(pán)的剖面圖；圖7為工作于5mm波段的波紋喇叭天線的測(cè)試駐波比，該天線槽片厚度 0. 3mm,齒片厚度O. lmm，共有59個(gè)波紋周期；圖8為工作于3mm波段的波紋喇叭天線的近場(chǎng)掃描圖，該天線槽片厚度 0.2mm，齒片厚度O. lmm，共有23々個(gè)波紋周期。
具體實(shí)施方式
:本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明將不利于進(jìn)行整體車(chē)鏜加工的波紋喇叭內(nèi)壁轉(zhuǎn)化為若干個(gè)圖5所示 圓環(huán)形狀的波紋片，通過(guò)精確控制波紋片的尺寸并進(jìn)4亍有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并將其 組合在一起而構(gòu)成波纟丈喇叭天線。參照?qǐng)D1，本發(fā)明加工的波紋喇叭天線由導(dǎo)向槽1、連接盤(pán)2、活動(dòng)擋板3 和波紋片4構(gòu)成。其中所示的擋板可以做成(a)中的活動(dòng)擋板或者(b)中擋 板和導(dǎo)向槽固定在一起。導(dǎo)向槽、連接盤(pán)和活動(dòng)擋板之間通過(guò)各自端面上的螺紋進(jìn)行緊固連接，這 樣可以將波紋片固定在導(dǎo)向槽內(nèi)，組裝成完整的波紋喇p八天線。導(dǎo)向槽、連接 盤(pán)和活動(dòng)擋板可采用黃銅或硬鋁等材料，通過(guò)機(jī)械加工而成形。為使所有波紋 片的中軸保持一致，導(dǎo)向槽的內(nèi)壁要保證一定的表面光潔度， 一般要求其不大 于1. 6 ju m。如圖2所示，其中A是波紋喇叭的齒，B是波紋喇叭的槽，波紋片的厚度 有兩種，分別對(duì)應(yīng)于所設(shè)計(jì)天線的波紋的齒寬X槽寬Y，波紋片的內(nèi)徑分別為 槽的內(nèi)徑對(duì)應(yīng)于波紋喇p八天線相應(yīng)的槽的內(nèi)徑，齒的內(nèi)徑對(duì)應(yīng)于波紋喇叭天線 相應(yīng)的齒的內(nèi)徑，圖1中的不同的槽和齒分別對(duì)應(yīng)不同的波紋片的內(nèi)徑。波紋 片的外徑尺寸對(duì)應(yīng)于圖3所示的導(dǎo)向槽的內(nèi)徑尺寸。波紋片是如圖5所示的金屬圓片，波紋片的加工有腐蝕和線切割兩種工藝。 當(dāng)金屬片厚度不大于0. 3mm時(shí)，采取Fecl3腐蝕的方法，加工精度可達(dá)到0. Olmm 到0.02mm;而當(dāng)金屬片的厚度大于0. 3mm時(shí)，采用線切割的工藝進(jìn)行加工，也 可以保證上述加工精度。另外，為了降低波紋喇叭天線的熱損耗，保證天線的 增益， 一般情況下要在加工好的波紋片的表面電鍍一層金，也可以在喇叭組裝 成型后再整體鍍金。如圖1中導(dǎo)向槽l為一圓柱腔，其內(nèi)徑等于波紋片的外徑，以使波紋片能在導(dǎo)向槽中固定，內(nèi)壁要保證一定的表面光潔度。如圖3所示，導(dǎo)向槽還要設(shè) 計(jì)相應(yīng)的連接緊固機(jī)構(gòu)以方便其與活動(dòng)擋板和導(dǎo)向槽相配合，即其頂端C的外 壁和末端D的內(nèi)壁設(shè)計(jì)有螺紋。擋板3固定在導(dǎo)向槽的頂端，以卡住導(dǎo)向槽中 的波紋片，如圖4所示的E處有螺紋與導(dǎo)向槽D處螺紋緊密配合，可以固定活 動(dòng)擋板。將所有波紋片順次置入導(dǎo)向槽后，就可以把連接盤(pán)2固定在導(dǎo)向槽的 末端，然后借助導(dǎo)向槽和連接盤(pán)之間的螺絲將其緊固，這樣可以將所有波紋片 壓緊，盡可能減小彼此之間的空隙。如圖6所示，連接盤(pán)頂端F為一帶有螺紋 的金屬塞，起著固定壓緊波紋片的作用，中軸處為圓波導(dǎo)，可傳輸相應(yīng)波段的 微波信號(hào)，其末端G為波導(dǎo)法蘭盤(pán)，可與微波信號(hào)源的輸出口相連，與導(dǎo)向槽 連接時(shí)是把F端插入導(dǎo)向槽的D端，再用擰緊螺紋固定。上面所述C處螺紋與 E處螺紋是緊密配合的，D處螺紋與E處螺紋是緊密配合的，這樣可以使活動(dòng) 擋板和導(dǎo)向槽、導(dǎo)向槽和連接盤(pán)緊密結(jié)合。在上述部件加工完畢的基礎(chǔ)上，就開(kāi)始按照流程進(jìn)行天線的組裝。組裝流 程為1、 用酒精清洗導(dǎo)向槽內(nèi)壁、擋板內(nèi)壁和連接盤(pán)外表面及其內(nèi)壁的金屬屑 等雜物；2、 如果根據(jù)需要設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)為活動(dòng)擋板時(shí)，將活動(dòng)擋板的有螺紋的E端 緊套在導(dǎo)向槽的有螺紋的C端并且將兩部分?jǐn)Q緊，如擋板為圖1 (b)所示的固 定擋板，免去此步驟。3、 按照所設(shè)計(jì)的天線要求，從天線口徑到圓波導(dǎo)方向的順序?qū)⒉y片順 次從末端D置入導(dǎo)向槽中，每個(gè)波紋片要用酒精清洗其表面，并用細(xì)砂紙打磨 掉其可能存在的棱角，檢查核對(duì)尺寸無(wú)誤后將其裝入導(dǎo)向槽中，依次將每片放入的波紋片壓緊；4、待所有波紋片裝入導(dǎo)向槽中之后，將連接盤(pán)F端安裝在導(dǎo)向槽的底端D 的，并借助F端與D端的緊密配合的螺紋將導(dǎo)向槽內(nèi)所有的波紋片壓緊，組裝 成完整的波紋喇叭天線。圖7所示的是根據(jù)上述說(shuō)明所設(shè)計(jì)工作在5mm波段的波紋喇叭天線測(cè)試所 得到的駐波比，圖8所示的是根據(jù)上述說(shuō)明所設(shè)計(jì)工作于3mm波段的波紋喇叭 天線的近場(chǎng)掃描圖，可以看出所述天線的良好性能。
權(quán)利要求
1、一種短毫米波段波紋喇叭天線，其特征在于，所述波紋喇叭天線包括波紋片、導(dǎo)向槽、擋板、和連接盤(pán)組成。
2、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于，所述擋板是活動(dòng)擋板。
3、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于，構(gòu)成波紋喇p八天線的波紋片有 兩種不同的厚度，分別由波紋喇叭的槽寬和齒寬決定；波紋片為圓環(huán)形狀，其 內(nèi)徑取決于波紋喇叭天線的內(nèi)腔尺寸。
4、 如權(quán)利要求1、 2和3所述的天線，其特征在于，構(gòu)成波紋喇叭天線的 波紋片外表面電鍍一層金，以降低天線的熱損耗，同時(shí)能夠起到防止金屬波紋 片在空氣中氧化的作用。
5、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于，采用導(dǎo)向槽來(lái)固定波紋片，導(dǎo) 向槽內(nèi)徑與波紋片的外徑一致，從而可以方便地將波紋片順次置入導(dǎo)向槽中，并保證波紋片同心放置。
6、 如權(quán)利要求l、 2和5所述的天線，其特征在于，導(dǎo)向槽頂端配有擋板， 其中導(dǎo)向槽和活動(dòng)擋板之間通過(guò)螺紋進(jìn)行緊固配合；活動(dòng)擋板為可拆卸裝置， 卸掉活動(dòng)擋板后，導(dǎo)向槽中的波紋片可順次取出。
7、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于，連接盤(pán)與導(dǎo)向槽通過(guò)螺紋進(jìn)行 緊固配合；連接盤(pán)一端為圓波導(dǎo)法蘭盤(pán)，另一端為帶有螺絲的金屬塞，通過(guò)緊 固連接盤(pán)與導(dǎo)向槽能夠?qū)⒉y片壓緊。連接盤(pán)中軸處為圓波導(dǎo)。
8、 如上述權(quán)利要求1~7所述的天線可以是曲面輪廓的波紋喇叭天線和工 作于雙頻段的雙槽深波紋喇叭天線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種短毫米波段波紋喇叭天線，解決了短毫米波段波紋喇叭天線尤其是小張角天線的加工制作問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)加工若干個(gè)圓環(huán)形狀的波紋片和相應(yīng)的工裝結(jié)構(gòu)而組裝成完整的波紋喇叭天線。所述天線波紋能夠做到很密集，天線表現(xiàn)出良好的電性能，實(shí)踐證明，在20％的相對(duì)帶寬內(nèi)其電壓駐波比小于1.08，并能獲得良好的高斯波束。本發(fā)明大大降低了機(jī)械加工的難度，降低了成本，并具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的特點(diǎn)，在微波測(cè)量、遙感及通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01Q13/02GK101246996SQ20071012234
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者崔延軍, 冰 白, 苗俊剛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)