高频段低损耗天线罩的制作方法
【专利摘要】本实周新型提供了一种高频段低损耗天线罩，采用厚度为50um的单面镀锗聚酰亚胺膜制作聚酰亚胺镀锗膜，其由天线罩支架、天线罩压板、聚酰亚胺镀锗膜和安装螺钉组成。因此，本实用新型的天线罩可作为Ka频段低损耗微波天线罩，调整天线阵面到膜层的距离，使天线具有最优射频传输性能，对于复杂或不规则天线单元或天线阵面具有较强的适应性，从而能有效隔离外热流对天线阵面温度的影响，制作工艺性好且成本低。
【专利说明】
高频段低损耗天线罩
技术领域
[0001]本实用新型属于微波天线技术领域，涉及高频段低损耗天线罩，具体涉及可用于Ka频段的具有低微波损耗、低成本、结构可靠特点的聚酰亚胺镀锗膜天线罩，广泛适用于对微波损耗有较高要求的中小口面天线阵面防护和阵面温度控制，尤其适用于Ka频段星载有源相控阵天线。
【背景技术】
[0002]在微波天线领域，天线罩用于对天线阵面或天线单元的保护以免受到外部环境破坏和影响，保证天线在设计工况下能够正常工作。
[0003]现有技术的天线罩形式包括蜂窝夹层结构天线罩、纤维增强树脂天线罩以及聚四氟乙烯等非金属材料薄板或薄膜天线罩。
[0004]蜂窝夹层结构天线罩多用于大型雷达天线，采用非金属蜂窝非金属加蒙皮的结构形式，有多种夹层结构形式，其特点是力学性能优良，对天线阵面或单元有较好的机械防护，对X波段以下的微波信号具有较好的通过性，具有一定的微波损耗。
[0005]纤维增强树脂天线罩多由于中小型口面的天线或天线单元，可通过模压成型制作出复杂的外形以匹配天线口面需求，星载螺旋天线广泛采用这种结构形式的天线罩。此类天线罩需要真空模压成型，制造工艺复杂，制作周期长，成本较高，所采用的玻璃纤维和环氧树脂对于高频微波信号传输性能有较大影响。
[0006]非金属材料薄膜或薄板天线罩由于其自身特点，一般直接贴覆于天线阵面或口面上，这就要求天线阵面或单元规则、平整，不能适用于天线单元结构复杂或对天线罩与天线阵面距离有特殊要求的情形。
[0007]综上所述，现有的技术方案存在以下问题:
[0008]I)蜂窝夹层天线罩及纤维增强树脂天线罩特点决定了其不适用于对微波损耗有较高要求的高频微波信号传输，尤其是Ka频段以上的微波信号；
[0009]2)蜂窝夹层天线罩及纤维增强树脂天线罩结构工艺复杂，生产周期长，成本高；
[0010]3)非金属薄板或薄膜天线罩不能适用于天线单元结构复杂或对天线罩与天线阵面距离有特殊要求的天线。
【实用新型内容】
[0011]为了解决现有技术的不足，本实用新型提出了一种可用于Ka频段的具有低微波损耗，低成本，结构可靠特点的聚酰亚胺镀锗膜天线罩。
[0012]本实用新型提供了一种高频段低损耗天线罩，采用厚度为50um的单面镀锗聚酰亚胺膜制作聚酰亚胺镀锗膜，其由天线罩支架、天线罩压板、聚酰亚胺镀锗膜和安装螺钉组成。
[0013]具体地，聚酰亚胺镀锗膜的太阳吸收率不大于0.45，半球发射率不小于0.7，表面电阻率1107-5108 Ω，C波段、Ku、Ka波段的微波损耗不大于0.ldB。
[0014]在本实用新型中，天线罩支架为金属框架结构并且至少包括安装法兰、环形筋板、环筋四周过渡圆角、环筋顶部过渡圆角、透气槽和安装孔，其中，安装法兰用于天线罩与其上其他部件的安装，并且天线罩压板将聚酰亚胺镀锗膜压到安装法兰的上表面;环形筋板的顶部安装有聚酰亚胺镀锗膜;环筋顶部过渡圆角位于环形筋板的顶面并且作为半圆形的过渡圆角，从而避免聚酰亚胺镀锗膜在拉伸状态被环形筋板上的棱边撕裂;环筋四周过渡圆角位于环形筋板的四周并且作为大尺寸的过渡圆角，用于平滑处理聚酰亚胺镀锗膜安装在此处形成的褶皱，从而避免在边角处撕裂;透气槽，数量为四个并且对称分布在安装法兰的底部，用于在真空环境下放气，从而避免内外压差对聚酰亚胺镀锗膜层的损坏;安装孔，用于天线罩支架与天线罩压板的固定，以及天线罩与天线阵面的固定。
[0015]优选地，环形筋板的高度是可调节的，从而使天线阵面与聚酰亚胺镀锗膜之间的距离电气性能最优。
[0016]天线罩压板为金属框架结构，并且其包括安装法兰、环形筋板、环筋四周过渡圆角和安装孔，其中，安装法兰用于对聚酰亚胺镀锗膜层的压紧，并且其上表面被固定有聚酰亚胺镀锗膜层;环形筋板用于增大压合部位与聚酰亚胺镀锗膜层的接触面积，以形成L型压合，从而保持对聚酰亚胺镀锗膜层的拉紧力;环筋四周过渡圆角用于匹配与天线罩框架装配后相应部位的圆角;安装孔用于将安装法兰固定到天线罩框架的上表面。
[0017]优选地，环形筋板的高度是随聚酰亚胺镀锗膜层的大小及受力状态而变化的。
[0018]另外，天线罩压板内的环形筋板的内侧与天线罩支架内的环形筋板的外侧均留出聚酰亚胺镀锗膜层的厚度，从而形成小过盈配合以增加侧向压合力。
[0019]过渡圆角的大小被选为:在天线罩框架相应部位圆角的基础上，留出一定间隙以匹配此处聚酰亚胺镀锗膜翻折出现的褶皱。
[0020]聚酰亚胺镀锗膜层被裁剪出适当大小以匹配天线罩框架，并且在裁剪时单边留出50mm的余量，以便于装配过程中拉紧时所施加的拉紧力。
[0021]因此，与现有技术相比，本实用新型可以实现以下的有益效果:
[0022]I)对高频微波信号可实现低损耗，从而可作为Ka频段低损耗微波天线罩；
[0023]2)可调整天线阵面到膜层的距离，使天线具有最优射频传输性能；
[0024]3)对于复杂或不规则天线单元或天线阵面具有较强的适应性；
[0025]4)能有效隔离外热流对天线阵面温度的影响；
[0026]5)本实用新型的天线罩结构简单，制作工艺性好，成本低。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型涉及的高频段低损耗天线罩的结构示意图；
[0028]图2为图1所示的高频段低损耗天线罩的结构分解示意图；
[0029]图3为图1所示的高频段低损耗天线罩的天线罩支架的结构示意图；以及
[0030]图4为图1所示的高频段低损耗天线罩的天线罩压板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]应了解，本实用新型提出了一种可用于Ka频段的具有低微波损耗，低成本，结构可靠特点的聚酰亚胺镀锗膜天线罩及其制作方法。聚酰亚胺镀锗膜由一层厚度为50um的单面镀锗聚酰亚胺膜制作而成，具有良好的热学性能，力学性能，光学性能，电学性能。现有技术已突破并掌握聚酰亚胺镀锗膜热控、防静电、微波透过性能设计技术、大面积聚酰亚胺基底锗膜均匀沉积技术等关键技术，其性能指标太阳吸收率不大于0.45，半球发射率不小于
0.7，表面电阻率1107-5108 Ω，C波段、Ku、Ka波段的微波损耗不大于0.ldB。
[0032]本实用新型的高频段低损耗天线罩由天线罩支架、天线罩压板、聚酰亚胺镀锗膜和安装螺钉组成。
[0033]天线罩支架为金属框架结构，包括安装法兰、环形筋板、环筋四周过渡圆角、环筋顶部过渡圆角、透气槽、安装孔。安装法兰用于天线罩与其他部件的安装，同时天线罩压板将聚酰亚胺镀锗膜压到安装法兰的上表面；环形筋板用于将聚酰亚胺镀锗膜安装到其顶部，可通过设计环形筋板高度使天线阵面与聚酰亚胺镀锗膜之间的距离电气性能最优;在环筋顶面为半圆形过渡圆角，可避免聚酰亚胺镀锗膜在拉伸状态被环形筋板上的棱边撕裂;在环境四周为大尺寸过渡圆角，用来平滑处理聚酰亚胺镀锗膜安装在此处形成的褶皱，以避免在边角处撕裂;在安装法兰底部有四个对称分布的透气槽，用于真空环境下放气，避免内外压差对聚酰亚胺镀锗膜层的损坏，安装孔用于天线罩支架与天线罩压板的固定，以及天线罩与天线阵面的固定。
[0034]天线罩压板为金属框架结构，包括安装法兰，环形筋板，环筋四周过渡圆角，安装孔。安装法兰用于对聚酰亚胺镀锗膜层的压紧，同时将膜层固定到天线罩法兰的上表面;环形筋板用于增大压合部位与聚酰亚胺镀锗膜层的接触面积，形成L型压合，以保持对膜层的拉紧力，环形筋板高度根据膜层的大小及受力状态进行调整，环形筋板内侧与天线罩环形筋板外侧留出膜层厚度后形成小过盈配合以增加侧向压合力;环筋四周的过渡圆角用于匹配与天线罩框架装配后相应部位的圆角，过渡圆角的大小在天线罩框架相应部位圆角的基础上留出一定的间隙以匹配此处聚酰亚胺镀锗膜翻折出现的褶皱;安装孔用于将天线罩压板法兰固定到天线罩框架上表面。
[0035]聚酰亚胺镀锗膜镀锗膜裁剪出适当大小以匹配天线罩框架，裁剪时单边留出50mm左右的余量以便于装配过程中拉紧膜层时施加拉紧力。
[0036]下面结合附图1-4及【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0037]如图1和图2所示，该天线罩由天线罩支架101、天线罩压板102、聚酰亚胺镀锗膜103和安装螺钉104组成。
[0038]如图3所示，天线罩支架101为铝合金框架结构，包括安装法兰201、环形筋板202、环筋四周过渡圆角203、环筋顶部过渡圆角204、透气槽205、安装孔206。安装法兰201用于天线罩与其他部件的安装，同时天线罩压板102将聚酰亚胺镀锗膜103压到安装法兰的上表面;环形筋板202用于将聚酰亚胺镀锗膜103安装到其顶部，在环筋顶面为半径为Imm的半圆形过渡圆角203，可避免聚酰亚胺镀锗膜在拉伸状态被环形筋板上的棱边撕裂;在环形筋板四周为半径5mm的过渡圆角204，用来平滑处理聚酰亚胺镀锗膜103安装在此处形成的褶皱，以避免在边角处撕裂;在安装法兰底部有四个对称分布的截面尺寸为Imm X 3mm的透气槽205，用于真空环境下放气，避免内外压差对聚酰亚胺镀锗膜层的损坏，安装孔用于天线罩支架101与天线罩压板102的固定，以及天线罩与天线阵面的固定。
[0039]如图4所示，天线罩压板102为铝合金框架结构，包括安装法兰301、环形筋板302、环筋四周过渡圆角303、安装孔304。安装法兰301用于对聚酰亚胺镀锗膜层的压紧，同时将膜层固定到天线罩法兰201的上表面;环形筋板302用于增大压合部位与聚酰亚胺镀锗膜层的接触面积，形成L型压合，以保持对膜层的拉紧力，环形筋板302高度根据膜层的大小及受力状态进行调整，环形筋板内侧与天线罩环形筋板外侧留出膜层厚度后形成小过盈配合以增加侧向压合力;环筋四周的过渡圆角303用于匹配与天线罩框架装配后相应部位的圆角，过渡圆角半径为4.5mm，圆角部位的装配间隙可以匹配此处聚酰亚胺镀锗膜翻折出现的褶皱;安装孔304用于将天线罩压板法兰固定到天线罩框架上表面。
[0040]聚酰亚胺镀锗膜镀锗膜裁剪出适当大小以匹配天线罩框架，裁剪时单边留出50mm左右的余量以便于装配过程中拉紧膜层时施加拉紧力。
[0041]应了解，天线罩的装配流程为:
[0042]I)用万用表测电阻的方法确认镀锗面和聚酰亚胺膜面，电阻为兆欧量级的是镀锗面，电阻为无穷大的是聚酰亚胺膜面；
[0043]2)裁剪出与天线阵面尺寸大小相当的聚酰亚胺镀锗膜，裁剪时单边留出50mm左右的余量；
[0044]3)在天线罩支架环筋顶部用92#3M胶带封边，封边宽度约5mm。此工序一方面可进一步防止边角处的毛刺或突起物对聚酰亚胺镀锗膜层破坏;另一方面对对聚酰亚胺镀锗膜层翻折处起到一定的缓冲作用，减小局部受力；
[0045]4)在天线罩框架安装法兰上表面和环形筋板外侧均匀涂硅橡胶⑶414，涂胶厚度不大于0.1mm；
[0046]5)将聚酰亚胺镀锗膜镀锗面朝外安装到天线罩框架上，同时安装天线罩压板，使镀锗膜在与天线罩框架接触部位处于受挤压状态；
[0047]6)沿四周均匀拉伸聚酰亚胺镀锗膜边缘，直到膜面处于平整状态，但不能紧绷；
[0048]7)安装天线罩支架与天线罩压板之间的压紧螺钉；
[0049]8)待硅橡胶GD414固化后，用手术刀片去除天线罩支架四周多余的膜层；
[0050]9)用厚度为20到50um的聚酯膜对镀锗面进行保护。
[0051]综上所述，本实用新型的天线罩可作为Ka频段低损耗微波天线罩，调整天线阵面到膜层的距离，使天线具有最优射频传输性能，对于复杂或不规则天线单元或天线阵面具有较强的适应性，从而能有效隔离外热流对天线阵面温度的影响，制作工艺性好且成本低。
[0052]本实用新型中未说明部分属于本领域的公知技术。
【主权项】
1.一种高频段低损耗天线罩，其特征在于，采用厚度为50um的单面镀锗聚酰亚胺膜制作聚酰亚胺镀锗膜，其由天线罩支架、天线罩压板、所述聚酰亚胺镀锗膜和安装螺钉组成。2.根据权利要求1所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述聚酰亚胺镀锗膜的太阳吸收率不大于0.45，半球发射率不小于0.7，表面电阻率1107-5108 Ω，C波段、Ku、Ka波段的微波损耗不大于0.ldB。3.根据权利要求1所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述天线罩支架为金属框架结构并且至少包括安装法兰、环形筋板、环筋四周过渡圆角、环筋顶部过渡圆角、透气槽和安装孔， 其中， 所述安装法兰用于天线罩与其上其他部件的安装，并且所述天线罩压板将所述聚酰亚胺镀锗膜压到所述安装法兰的上表面； 所述环形筋板的顶部安装有所述聚酰亚胺镀锗膜； 所述环筋顶部过渡圆角位于所述环形筋板的顶面并且作为半圆形的过渡圆角，从而避免所述聚酰亚胺镀锗膜在拉伸状态被所述环形筋板上的棱边撕裂； 所述环筋四周过渡圆角位于所述环形筋板的四周并且作为大尺寸的过渡圆角，用于平滑处理所述聚酰亚胺镀锗膜安装在此处形成的褶皱，从而避免在边角处撕裂； 所述透气槽，数量为四个并且对称分布在所述安装法兰的底部，用于在真空环境下放气，从而避免内外压差对所述聚酰亚胺镀锗膜层的损坏； 所述安装孔，用于所述天线罩支架与所述天线罩压板的固定，以及所述天线罩与所述天线阵面的固定。4.根据权利要求3所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述环形筋板的高度是可调节的，从而使天线阵面与所述聚酰亚胺镀锗膜之间的距离电气性能最优。5.根据权利要求1所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述天线罩压板为金属框架结构，并且其包括安装法兰、环形筋板、环筋四周过渡圆角和安装孔， 其中， 所述安装法兰用于对所述聚酰亚胺镀锗膜层的压紧，并且其上表面被固定有所述聚酰亚胺镀锗膜层； 所述环形筋板用于增大压合部位与所述聚酰亚胺镀锗膜层的接触面积，以形成L型压合，从而保持对所述聚酰亚胺镀锗膜层的拉紧力； 所述环筋四周过渡圆角用于匹配与所述天线罩框架装配后相应部位的圆角； 所述安装孔用于将所述安装法兰固定到所述天线罩框架的上表面。6.根据权利要求5所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述环形筋板的高度是随所述聚酰亚胺镀锗膜层的大小及受力状态而变化的。7.根据权利要求3或6所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述天线罩压板内的所述环形筋板的内侧与所述天线罩支架内的所述环形筋板的外侧均留出所述聚酰亚胺镀锗膜层的厚度，从而形成小过盈配合以增加侧向压合力。8.根据权利要求5所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述过渡圆角的大小被选为:在所述天线罩框架相应部位圆角的基础上，留出一定间隙以匹配此处所述聚酰亚胺镀锗膜翻折出现的褶皱。9.根据权利要求1所述的高频段低损耗天线罩，其特征在于，所述聚酰亚胺镀锗膜层被裁剪出适当大小以匹配天线罩框架，并且在裁剪时单边留出50mm的余量，以便于装配过程中拉紧时所施加的拉紧力。
【文档编号】H01Q1/42GK205564983SQ201620322812
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】刘亚峰, 智国平, 卢威, 陈腾博, 薛欣, 倪子楠, 范占春, 江涛
【申请人】北京空间飞行器总体设计部