一种分块加工和拼装的大口径毫米波fzp天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及毫米波天馈技术领域，具体是指一种用于毫米波辐射系统或毫米波雷达的大口径发射天线。
【背景技术】
[0002]随着毫米波和太赫兹技术的发展，在大功率毫米波无线能量传输、毫米波短程通讯、毫米波成像和毫米波等离子体加热等领域获得了越来越多的应用。在搞空间分辨率毫米波雷达和远距离毫米波无线能量传输领域，都希望天线增益尽可能高，而高增益只有通过大口径的反射面天线来实现。由于毫米波波长非常短(仅有数毫米)，因此对毫米波反射面的加工精度要求也非常高(约为波长的三十分之一)，大口径反射面天线面型的高精度加工将非常困难，加工成本也非常高昂。
【发明内容】
[0003]本发明基于上述需求背景，提供一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，该天线的大口径主反射面采用平面结构，分为多块单独加工并拼接在一起，使单块加工的面型尺寸大为减小，降低了加工难度和加工成本，平面结构易于拼接，风载和重量都较传统抛物面天线有所降低，可广泛用于要求高增益发射性能的毫米波发射系统。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，包括底座、设置在底座上的主反射面支架、副反射面支架和波束波导馈源、设置在主反射面支架上的主反射面和设置在副反射面支架上的副反射面，所述波束波导馈源输出的毫米波波束由副反射面反射到主反射面后形成平面波束进行发射；
所述主反射面有若干个分块拼接成为一个整体为平面的板状结构，所述平面上设置有环状凹槽。
[0005]在上述技术方案中，所述主反射面支架与主反射面连接处设置为网格框架结构，网格框架结构上的每一个安装面上设置有安装孔。
[0006]在上述技术方案中，所述网格框架结构安装面的平面度为毫米波波长的二十分之
ο
[0007]在上述技术方案中，设置在网格框架结构安装面上的每一个分块的面型精度小于毫米波波长的三十分之一。
[0008]在上述技术方案中，拼接后各分块之间的高度差小于毫米波波长的二十分之一。
[0009]在上述技术方案中，所述毫米波波长为波束波导馈源输出的毫米波的波长。
[0010]在上述技术方案中，设置有若干个所述的环状凹槽。
[0011 ] 在上述技术方案中，每两个环状凹槽之间的距离不等。
[0012]在上述技术方案中，从内至外，每两个环状凹槽之间的距离逐步减小。
[0013]本发明的工作原理为:毫米波波束从波束波导馈源辐射出，照射到副反射面上，glj反射面将毫米波波束以一定的幅度分布散射到主反射面上，此时照射到主面上的波束为球面波，主反射面的作用是将球面波波束进行连续相位修正，反射产生相位分布一致的平面波束，从而实现毫米波的高增益辐射。
[0014]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明与传统反射面天线不同，所采用的主反射面为平面型的FZP反射面，且采用分块加工和拼接的形式降低大口径FZP主反射面的加工难度和制造成本；多块单独加工并拼接在一起，使单块加工的面型尺寸大为减小，降低了加工难度和加工成本，平面结构易于拼接，风载和重量都较传统抛物面天线有所降低，可广泛用于要求高增益发射性能的毫米波发射系统。
【附图说明】
[0015]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明天线结构的示意图；
图2是主反支架结构示意图；
图3是分块加工和拼装的平面主反射面；
其中:1是底座，2是副反射面，3是波束波导馈源，4是主反射面支架，5是主反射面，6是副发射面支架。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线的结构由底座、副反射面、波束波导馈源、主反反射面支架和分块加工和拼接的平面FZP反射面构成。主反支架、副反反射面支架和波束波导馈源安装在底座上，副反射面安装在副反反射面支架上，主反射面由多块平板分别加工，并按一定精度要求拼装在主反支架上，波束波导馈源输出的毫米波波束指向副反射面，副反射面将毫米波波束反射到平面FZP主反射面上，经FZP反射使球面波的相位得到修正，形成平面波波束，实现毫米波的高增益辐射。
[0017]底座，为天线各部件的安装平台，用于安装主反支架、副反支架和波束波导馈源。
[0018]副反射面用于反射波束波导馈源辐射出的毫米波波束，将波束按一定的能量分布反射到主反射面上，主反射面上的能量分布由副反射面的面型设计实现。
[0019]波束波导馈源，用于辐射毫米波高斯波束，波束指向为副面中心。
[0020]主反支架，典型结构如图2所示，作为主反射面的支撑结构，整体为网格框架结构，下方有两个安装臂，用于与底座的俯仰机构连接，网格框架结构的安装面上有安装螺孔，用于将分块加工的FZP主面安装拼接到一起，要求主反射面支架上的安装面平面度小于波长的二十分之一，使得拼接在一起的主面面型误差能满足性能要求。主反射面的整体为平面板状结构，上有环状凹槽，整个反射面分为多个分块加工并拼接而成，每个分块面型精度小于微波波长的三十分之一，拼接后各分块之间的高度差小于微波波长的二十分之
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[0021]分块加工和拼接的平面主反射面，结构如图3所示，用于对副反射面反射到主反射面的球面波束进行连续相位修正，以相位均匀的平面波束辐射出，该主面由多个尺寸较小的子面分块加工并拼接在主反支架上，形成整块主反射面，图中为9块拼接，但不仅限于9个分块。
[0022]副反支架，用于将副反射面固定在空间指定位置。
[0023]按上述的方案制造一款工作频率为94GHz的分块加工和拼接的大口径毫米波FZP天线，主反射面直径为lm，由于尺寸较大，分为4个分块(分块1、分块2、分块3和分块4)加工并拼接与主反支架上，主面面型由10个间隔不等的环形凹槽构成。实施例天线的测试增益为57dB，对应口面效率为63%，与传统的整体加工光滑反射面天线的口面效率相当。
[0024]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，包括底座、设置在底座上的主反射面支架、副反射面支架和波束波导馈源、设置在主反射面支架上的主反射面和设置在副反射面支架上的副反射面，所述波束波导馈源输出的毫米波波束由副反射面反射到主反射面后形成平面波束进行发射；其特征在于: 所述主反射面有若干个分块拼接成为一个整体为平面的板状结构，所述平面上设置有环状凹槽。2.根据权利要求1所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于所述主反射面支架与主反射面连接处设置为网格框架结构，网格框架结构上的每一个安装面上设置有安装孔。3.根据权利要求2所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于所述网格框架结构安装面的平面度为毫米波波长的二十分之一。4.根据权利要求3所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于设置在网格框架结构安装面上的每一个分块的面型精度小于毫米波波长的三十分之一。5.根据权利要求4所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于拼接后各分块之间的高度差小于毫米波波长的二十分之一。6.根据权利要求3或4或5所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于所述毫米波波长为波束波导馈源输出的毫米波的波长。7.根据权利要求1所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于设置有若干个所述的环状凹槽。8.根据权利要求7所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于每两个环状凹槽之间的距离不等。9.根据权利要求8所述的一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，其特征在于从内至外，每两个环状凹槽之间的距离逐步减小。
【专利摘要】本发明公开了一种分块加工和拼装的大口径毫米波FZP天线，包括底座、设置在底座上的主反射面支架、副反射面支架和波束波导馈源、设置在主反射面支架上的主反射面和设置在副反射面支架上的副反射面；所述主反射面有若干个分块拼接成为一个整体为平面的板状结构，所述平面上设置有环状凹槽。本发明与传统反射面天线不同，所采用的主反射面为平面型的FZP反射面，且采用分块加工和拼接的形式降低大口径FZP主反射面的加工难度和制造成本；多块单独加工并拼接在一起，使单块加工的面型尺寸大为减小，降低了加工难度和加工成本，平面结构易于拼接。
【IPC分类】H01Q15/14, H01Q19/185
【公开号】CN105375115
【申请号】CN201510928925
【发明人】徐刚, 余川, 施美友, 屈劲, 陈世韬, 鲜海鹏, 李才阳, 卢朝政
【申请人】中国工程物理研究院应用电子学研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月15日