一种一体化宽窄脊波导的制作方法

本实用新型涉及天线波导结构，具体涉及一种一体化宽窄脊波导。

背景技术：

天气雷达天线面阵由多件数量相同的宽、窄裂缝线源组成。宽、窄裂缝线源采用如图1所示的宽、窄脊波导，其中a为宽脊波导，b为窄脊波导。现有裂缝线源采用标准波导铝型材加工而成，波导采用铝棒通过热熔、挤压得到不同截面形状的铝型材。由于精度高传统型材挤压的工艺手段制造得到的产品往往不能满足精度要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一体化宽窄脊波导，用于制备一体化宽窄脊波导，其驻波、损耗、波瓣宽度、副瓣电平、波束指向、天线增益、交叉极化等指标在其频率范围内皆满足要求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种一体化宽窄脊波导，包括上腔体、下腔体和多个中腔体，所述上腔体和下腔体之间形成波导腔，所述中腔体均匀分布在波导腔之间，将所述波导腔分割成依次交替的宽边脊波导、窄波脊波导，所述上腔体、下腔体、中腔体之间彼此通过止口结构定位，所述止口结构的凹槽内预先埋入钎料。

本方案将波导拆分为上腔体、下腔体和多个中腔体，然后利用止口结构完成上腔体、下腔体和多个中腔体之间定位，并在止口凹槽内预埋钎料，完成定位后通过真空钎焊完成产品的焊接，相比于传统的挤压工艺，本方案制备得到的产品精度更高，不会产生由挤压造成的变形，极大的提升了产品精度。

进一步的，所述止口结构的上下间隙为0.05mm，该间隙填入厚度为0.05mm的钎料。从而使得钎料融化后可以完美将上腔体、下腔体和多个中腔体焊接在一起避免尺寸变化。

进一步的，所述钎料选择厚度为0.05mm的钎片。

进一步的，所述止口结构的凹槽设计在下腔体上，凹槽深度为0.5mm。除去0.05mm间隙以外，剩余0.05mm的深度用于上下腔体的定位。

进一步的，所述上腔体、中腔体与之间形成的钎焊面分别设置平行分布的溢流纹，沿所述溢流纹纹向设置有多个溢流槽。该设计是为了避免焊接过程中形成焊疤，从而使得多余的钎料流入溢流槽内，保证焊接后的平整度，避免波导腔尺寸变化。

进一步的，所述溢流槽均匀分布在中腔体的钎焊表面。

进一步的，所述钎片设计为镂空状，其镂空位与所述溢流槽一一吻合。

一种一体化宽窄脊波导制备工艺，该工艺步骤如下：

s1：选择毛坯料，然后进行酸洗；

s2：通过数铣方式对毛坯料粗加工铣削，在毛坯料上铣削出波导腔和凹槽，得到上腔体、下腔体和多个中腔体，并满足上腔体、中腔体、下腔体组装后形成依次交替的宽边脊波导、窄波脊波导；

s3：对上腔体、下腔体、中腔体热处理消除应力，然后进行精加工铣削；

s4：采用激光切料制备出钎料；

s5：酸洗，去除上腔体、下腔体、中腔体、钎料的油污；

s6：装配，将钎料填入凹槽内，然后将上腔体、下腔体、中腔体装配成整体；

s7：对装配后的成体进行真空钎焊，然后进行热校平；

s8：对整体产品表面进行铣削，铣削出产品标准轮廓，然后进行导电氧化，最后装配成型。

进一步的，所述步骤s2中还同时在下腔体和中腔体的钎焊面上铣削出平行分布的溢流纹和多个沿所述溢流纹纹向分布的溢流槽。

进一步的，所述上腔体、下腔体之间通过凹槽内的钎料进行电焊，其工艺为：通过通电储存电能再经焊接变压器转换成低电压的、能力集中的脉冲电流，通过点接触钎料与上腔体或下腔体使其溶解固定。

本实用新型的有益效果是：本方案将传统波导腔拆分为上腔体、下腔体和多个中腔体，然后采用真空钎焊的形式进行焊接，避免了对上腔体、下腔体和多个中腔体进行直接挤压，因此上腔体、下腔体和多个中腔体可保证形状与设计形状完全一致，不会再焊接过程中发生形变，从而提高了产品的精度。

附图说明

图1为宽、窄脊波导截面示意图；

图2为本实用新型爆炸图；

图3为本实用新型组装后的毛坯图；

图4是图3沿a-a线剖面图；

图5是钎料结构示意图；

图6是成品波导腔端面示意图；

图7是本实用新型成品示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图2所示，一种一体化宽窄脊波导，包括上腔体1、下腔体2和多个中腔体3，上腔体1和下腔体2之间形成波导腔，波导腔的结构可参考图6所示。中腔体3均匀分布在波导腔之间，将波导腔分割成依次交替的宽边脊波导6、窄波脊波导7，其结构如图3，从左往右依次为宽边脊波导6-窄波脊波导7-宽边脊波导6、窄波脊波导7……。其中，中腔体3主要分为三种型号，其具体形状应根据宽边脊波导6和窄波脊波导7的波导腔形状决定，例如在本实施例中，中腔体3包括了左右两端的a型腔体和b型腔体以及中间的多个c型腔体，其中a型腔体和b型腔体用于完成波导外侧边框，因此a型腔体和b型腔体外侧为一块整体板材，内侧则为与波导腔形状吻合的结构以形成波导腔的内壁，即a型腔体内侧形成宽边脊波导6的左侧内壁，b型腔体内侧形成波脊波导7的右侧内壁，而c型腔体在本实施例中设计为“π”形，用于分割形成宽边脊波导6和窄波脊波导7的波导腔。

优选的，在一些实施例中，上腔体1、下腔体2、中腔体3之间彼此通过止口结构5定位，其结构可参考图1所示，主要分为上腔体1、中腔体3与下腔体2之间的点焊止口结构5，以及上腔体1中腔体3之间的止口结构。止口结构5的凹槽内预先埋入钎料4。优选的，止口结构5的上下间隙为0.05mm，该间隙填入厚度为0.05mm的钎料4。优选的，钎料4选择厚度为0.05mm的钎片。

优选的，在一些实施例中，止口结构5的凹槽设计在下腔体2上，凹槽深度为0.5mm，凹槽设计在下腔体2上可使得钎料4融化后直接留在凹槽内，避免溢出流入波导腔中。腔体间采用凸凹互扣止口定位结构，下腔体2上设计了0.5mm凹槽，该凹槽不仅可以用于0.05mm钎料4的定位，亦可以避免真空钎焊时钎料4流向内腔。但上腔体1、中腔体3平面对接处钎料4亦存在钎料流向波导内腔形成焊疤的风险，工艺在中腔体加工如图4所示的溢流槽8，保证真空钎焊过程多余钎料4流入槽内，并且在数铣加工过程控铣削出溢流纹9便于钎料4流入溢流槽8内。其具体设置为，在上腔体1、中腔体3与之间形成的钎焊面分别设置平行分布的溢流纹9，沿溢流纹9纹向设置有多个溢流槽8，其结构可参考图4所示。优选的，溢流槽8均匀分布在中腔体3的钎焊表面。优选的，钎片设计为镂空状，其镂空位于溢流槽8一一吻合，其结构参考图5所示。

一种一体化宽窄脊波导制备工艺，该工艺步骤如下：

s1：选择毛坯料，然后进行酸洗；

s2：通过数铣方式对毛坯料粗加工铣削，在毛坯料上铣削出波导腔和凹槽，得到上腔体1、下腔体2和多个中腔体3，并满足上腔体1、中腔体3、下腔体2组装后形成依次交替的宽边脊波导6、窄波脊波导7；

s3：对上腔体1、下腔体2、中腔体3热处理消除应力，然后进行精加工铣削；

s4：采用激光切料制备出钎料4，去除激光切割烧损形成毛刺；

s5：酸洗，去除上腔体1、下腔体2、中腔体3、钎料4的油污；

s6：装配，将钎料4填入凹槽内，然后将上腔体1、下腔体2、中腔体3装配成整体；

s7：对装配后的成体进行真空钎焊，然后进行热校平；

s8：对整体产品表面进行铣削，铣削出产品标准轮廓，然后进行导电氧化，最后装配成型，铣削时可参考图3所示，留出虚线所示的轮廓，最后得到如图7所示的成品，其中波导腔的形状可参考图6所示。

其中，钎料4选用0.05mm牌号bal88simg的钎料。经验证采用激光切割工艺能够满足要求，激光切割精度可达±0.05mm，钎料4按腔体间贴合部位尺寸大小进行设计，鉴于工艺增加了溢流槽8，故钎料4采用了缕空设计，缕空处与溢流槽8大小尺寸一致，其结构可参考图4所示。由于钎料4自身卷曲，且卷曲态钎料激光切割难度大，焊接时的固定难度亦大，至此采取热校平工艺。由于钎料4太薄激光切割需固定，工艺上采取真空吸附方式固定在机床上切割，至此解决了钎料加工的难题。由于钎料激光切割后会产生烧损形成毛刺，激光切割后需手工去毛刺处理，并用无水乙醇擦拭干净。

优选的，在一些实施例中，鉴于0.05mm牌号bal88simg的钎料4自身柔软的物理性能，如何将钎料准确地固定在上腔体1、下腔体2之间的贴合面是钎焊面临的又一项攻关难题。钎料4若无法固定，上腔体1、下腔体2与钎料4的组装精度就无法保证，通过调研以及试验得出了钎料4特殊点焊的工艺技术，该焊接工艺原理是通过通电储存电能再经焊接变压器转换成低电压的、能力集中的脉冲电流。通过点接触钎料4与下腔体2(或上腔体1)使其溶解固定。此钎料4特殊点焊工艺在能够保证钎料4的精确定位的同时对钎料4自身及上腔体1无损伤。焊前装配精度直接影响焊接质量，确保上腔体1、下腔体2、中腔体3及钎料其装配精度的同时要求各零件间不能约束过度，通过验证其除钎料装配面配合间隙值控制0.02mm内能够保证上腔体1、下腔体2、中腔体3装配精度且不过渡约束。装配过程的主要难点是钎料4的固定，钎料4必须准确的固定在待焊零部件钎缝处从而保证焊接时钎料4能够有效的在零件间隙内流动、填缝。通过对钎料特殊点焊工艺的攻关、验证，此工艺方式能够满足钎料固定的要求。

鉴于真空钎焊炉内温度达600°左右，故钎焊工装材料需具备良好的导热性，高温变形小以及刚强度高的性能，至此不锈钢(1cr18ni9ti)作为钎焊工装首选材料。由于高温态3a21铝合金线膨胀系数大，故真空钎焊工装设计采用自由态压紧式，压紧力按4～6×103n／m²的经验值计算工装重力，自由态压紧式工装设计的主要优点是不仅起到了上腔体1、下腔体2、中腔体3与0.05mm钎料4的压紧作用，亦起到了上腔体1、下腔体2、中腔体3随真空钎焊炉内温度变化自由线性膨胀、收缩的功能，从而减小真空钎焊的变形量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。