一种基于机织间隔织物的微带阵列天线的织造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种既可W承载外力又可W接收发射信号的微带天线，尤其是基于间 隔织物而设计出的微带天线系统。
【背景技术】
[0002] 天线对于通信系统而言是一个必不可少的组成单元，在民事与军事领域被广泛应 用。作为必不可少的通讯设备，飞行器上安装有大量的天线。早期的天线为突出式结构，既 易被破坏，又易对飞行器空气动力学性能造成影响。因此现代航空航天领域都不采用传统 的突出式天线，而采用平伏于机身表面的平面结构的天线。然而运种天线仍然不是机身的 一部分，不能起到承载应力的作用，同时在低频波段通讯中，天线的尺寸会随着波长的增加 而增加，其结构的可靠性随之降低，为了容纳天线尺寸的增加，机身的结构完整性必然要遭 到破坏。
[0003] 纤维复合增强材料作为现代航天航空领域中应用最广泛的材料，具有比强度高， 抗疲劳性好的特点。但大多数纤维增强复合材料采用铺层的结构，其最大的缺点是易于分 层，天线结构如果基于运种复合材料则可能会受冲击后与复合材料分层从而失去功用。美 国空军实验室（AF化）在九十年代进行了一系列的研究工作，开发出了第S代航用天线系 统。其基本思路是将天线结合到航空器表皮复合材料结构中去，W达到只要材料不被破坏， 天线也不会被破坏的目的。
[0004] 纺织增强复合材料能克服分层的缺点，因此在航空航天领域有广泛的应用。其中 间隔织物质量轻，耐冲击性能好，与传统的微带天线相比，质量更轻，介电损耗更小，如果将 天线与间隔织物结合，使天线成为间隔复合增强材料的一部分，则天线的可靠性与生存能 力可W大幅度的提高，运对航空航天设备尤其是长期使用的飞行器而言是至关重要的。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种利用纺织结构特有性能和优点结合天线 阵列的设计原则，制作出结构一体化的天线阵列结构，解决目前单个天线结构存在的增益 性能偏低问题。
[0006] 本发明解决该技术问题的方案：提供一种基于机织间隔织物的微带阵列天线的 织造方法，包括下列步骤：
[0007] 第一步：准备过程：
[0008] 步骤1):在间隔织机上织出间隔织物，并且与环氧树脂固化成型制作成复合材 料；测得复合材料的介电常数与介电损耗；
[0009] 步骤2):根据复合材料的介电常数，设计微带天线的福射单元的基本尺寸，按照 该尺寸在间隔织机上织造微带天线的基本结构，计算公式如下1-1至1-7所示：其中t为 中屯、频率，Sf为复合材料介电常数，h为复合材料厚度，C为真空中的光速，W和L分别为福 射元宽和长，A。为自由空间波长，A为介质内波长，WG和LG为成品微带天线的宽和长，福 射元间距取0.6倍入。；
[001 引 LG=L+0. 2Ag 式 1-6 ;
[001 引 WG=L+0. 2 入g 式 1-7 ;
[0017] 步骤3):根据计算结果选择导电纱线，使其直径满足小于匹配网络传输线最小宽 度，选用经纱为=层，最上层为导电纱线织造的福射元结构层；其下层为经缔纱织物层，经 缔纱层起到支撑福射元的作用；最下层为导电纱线织造的接地板层；经缔纱织物层与接地 板层之间为间隔纱线构成的中空结构；
[0018] 第二步：织造多元线阵：
[0019] 步骤a):对于多元线阵天线的设计基本结构预制件包括=层纱线，最上层纱线 织造福射元，纱线层的宽度等于天线单元的宽度，其下层为经缔纱织物层，最下层为导电纱 线织造的接地板层，福射元层与接地板层纱线为导电纱线，另在馈电线的位置增加若干根 导电线，根数由馈电线宽度决定，位于所有经纱层之上；缔纱为两层，下层缔纱用导电纱线， 其余经缔纱均为局强局板纱线；
[0020] 步骤b):使用一个绕有导电纱线的梭子织造天线单元，梭口张开时两层缔纱分别 穿过经缔纱线层与接地板层张开的梭口，同时梭子穿过福射元层与上层间隔纱形成的梭 口，之后换综，经缔纱线层与接地板层和间隔纱分别交织一次，重复上述织造过程，到达馈 电网络时，织入馈电线；馈电线左右经纱上替用导电纱线控制馈电传输线宽度；后续天线 单元织造相同；
[0021] 第S步：织造多元方阵：
[0022] 步骤a):使用两个梭子同时织造两列天线单元，织造过程与上述多元线阵相同；
[0023] 步骤b):用上述环氧树脂将焊有同轴连接器的天线预制件浸胶做成微带阵列天 线。
[0024] 优选地，所述第一步的步骤1)中的纺织纤维的体积含量占纺织纤维和环氧树脂 总体积的40 %~50%。
[0025] 优选地，所述的第一步的步骤3)中高强高模纤维为玻璃纤维或芳绝纤维或玄武 岩纤维。
[0026] 优选地，所述馈电网络由同轴馈电或者边馈的方法对织造的天线阵列进行馈电， 对于多元线阵，采用将同轴连接器探针与最终50ohm阻抗传输线焊接，同轴连接器底座与 最下层导电纱线焊接；对于多元方阵，可用同轴连接器探针穿过织物与馈电网络中屯、处焊 接，同轴连接器底座与最下层导电纱线焊接。
[0027] 本发明使用的间隔织物结构，具有质量轻，不易分层，抗冲击性优良，介电损耗小 的优点，采用了导电线与经缔纱相互交织的方法织造天线，使天线与间隔结构结合成一个 完整的整体，提高了天线的生存能力。
[0028] 本发明与现有技术相比，具有W下优点与积极效果：
[0029] 1、本发明微带天线的福射元和接地板不会在外力作用下或加工过程中因树脂收 缩等造成的内应力的作用下和基质部分分离；
[0030] 2、本发明微带天线的福射元和接地板可W按照需要设计在=维结构的里层，从 而受到外层复合材料的保护大大提高其抗损伤能力；
[0031] 3、间隔织物结构适应性强，能适应多种曲率的表面；
[0032] 4、间隔织物结构具有质量轻，比强度高的优点，可W提高微带天线的力学性能；
[0033] 5、由于采用自动化机织工艺和预成形树脂转移成形，产品成本较低，质量稳定，有 利于推广使用；
[0034] 6、在不进行浸胶处理的情况下，运种天线结构在还可用于柔性结构上来收发和处 理信号，如智能纺织品等；
[0035] 7、基本福射单元一定，在不改变复合材料的基础上，提高天线增益；
[0036] 8、相对单元微带天线，多元在数个单元破坏后依然可W工作，提高了整个天线的 生存能力；
[0037] 9、由于结构由多个福射元组成，相对单元天线，更容易实现曲面贴伏共形。
[003引10、与传统织物相比，间隔织物的介电常数更小，介电损耗更小，制成的微带天线 性能更好。
【附图说明】
[0039] 图1为机织间隔织物的结构示意图；
[0040] 图2为机织间隔织物的侧视图；
[0041] 图3为机织间隔织物的正视图；
[0042] 图4为二元线型微带阵列天线的示意图；
[0043] 图5为四元方型微带阵列天线的示意图。
【具体实施方式】
[0044] 为使本发明更明显易懂，兹W优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0045] 实施例1 :基于玻纤间隔织物的二元线型微带阵列天线
[0046] (1)选用浙江巨石集团提供的E玻璃纤维作为纤