一种柔性高精度抛物面天线及其制备方法与流程

本发明涉及一种柔性高精度抛物面天线及其制备方法，属于功能复合材料及工艺技术领域，应用于雷达天线技术领域。

背景技术：

在卫星通信中，抛物面天线是一种常见的天线形式，其具备结构简单、天线效率高的优点，传统的抛物面天线大部分是刚性结构，一般采用铝合金等金属材料制造，其质量偏重，不方便折叠携带，并且具有可移动性差，操作复杂耗时，精度受拼装效果影响大等缺点。也有部分抛物面天线采用柔性可折叠结构，但抛物面的型面精度较差，表现在成型工艺是通过catia等商业软件对抛物面进行分瓣展开，之后采用搭接或对接的连接方式成型，致使分瓣粘接处容易破坏，即可靠性较差，不能满足反复使用的要求。

在影响柔性抛物面天线增益的因素中，频率越高，波长越短，则增益的损失也就越大；曲面误差越大，增益损失也越大；特别在高频(ku频段以上)条件下工作会因曲面误差精度对天线的主要电性能指标造成非常大的影响。因此，如何减小柔性抛物面天线的曲面误差，是有效提高天线增益的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性高精度抛物面天线及其制备方法，该抛物面天线体积小、重量轻、型面精度高、可靠性强、加工成本低、生产效率高。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种柔性高精度抛物面天线，从下到上依次为柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层；所述柔性密封薄膜层的厚度为0.05～0.2mm，所述柔性热熔胶膜层的厚度为0.1～0.15mm，所述柔性抛物面天线层为一体化成型结构，厚度为0.05～0.15mm。

所述柔性密封薄膜层的材料为热塑性聚氨酯材料，熔点为150～180℃，耐温-45～80℃。

所述柔性热熔胶膜层的材料为热塑性聚氨酯胶膜，热熔温度100～110℃。

所述柔性抛物面天线层材料为镀金属纤维编织成的弹力布。

所述纤维为氨纶、锦纶或涤纶。

所述纤维的镀层金属为金、银、铜、铝或镍.

所述镀金属纤维编织成的弹力布为二面弹或四面弹。

柔性高精度抛物面天线的制备方法，包括如下步骤：

步骤801：加工制作殷钢模具；

步骤802：分别选择柔性密封薄膜层材料、柔性热熔胶膜层和柔性抛物面天线层材料待用；

步骤803：将模具放入烘箱预热到60～80℃；

步骤804：在预热好的模具表面上按柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层的顺序进行铺层；

步骤805：铺层结束后进行抽真空，同时进入烘箱，待模具升温到140℃后保温30分钟，打开烘箱门；

步骤806：继续抽真空冷却至室温后脱模，最后修剪边缘，制备成高精度抛物面天线。

所述殷钢模具为钢模，包括阳模、压环和吊环，其中，阳模为抛物面结构，沿抛物面结构周向设计有法兰盘；法兰盘的侧面对称分布4个吊环，吊具安装在吊环上，用于移动模具进出烘箱；压环位于阳模法兰盘的上面，压环的内外径与法兰盘的内外径相同，抛物面天线成型时，在抛物面结构表面上按柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层的顺序进行铺层，铺层完成后，通过压环固定。

法兰盘侧面贴有温度传感器，用于探测模具温度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、采用本发明后，对抛物面天线材料的选择范围较大，根据产品的使用性能要求和环境性要求的不同可采用镀金、银、铜、铝或镍纤维的二面弹或四面弹弹力布。

2、本发明在一体化成型工艺中不管是对柔性密封薄膜层的加工还是对抛物面天线层的加工，都可以根据成型后的形状通过模具进行有效控制，解决了不同规格抛物面天线的外形不匹配问题。

3、本发明的柔性高精度抛物面天线，其重量仅为现有金属或者复合材料(如碳纤维材料等)制成的抛物面天线重量的二十分之一，甚至更轻。同时，由于选择柔性材料，所以本发明天线具有良好的随形性，可以折叠至很小，大幅度提供了便携性能，为抛物面天线轻质化、大型化、可折叠化奠定了坚实的材料及成型工艺基础。

4、本发明柔性抛物面天线层一体化成型，不存在分瓣结构，解决了传统柔性抛物面天线通过平面拟合曲面后反射面精度较差且较难控制的问题，可以大大提高抛物面天线的可靠性。同时，殷钢模具变形小，成型过程中持续进行真空度控制，特别是降温过程，保持真空状态可以避免柔性抛物面天线层出现变形回弹现象，大大提高了抛物面天线的型面精度，从而提高了抛物面天线的实际增益，降低了整体功耗，延长了卫星通信系统工作和待机时间。

5、本发明柔性抛物面天线层一体化成型，相较于传统的分瓣结构，一体成型，一次固化，极大降低了复杂度和加工成本，提高了生产效率，可成型大尺寸柔性反射面产品。

附图说明

图1为本发明殷钢模具结构主视图；

图2为本发明殷钢模具结构左视图；

图3为本发明柔性高精度抛物面天线的铺层结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

为了解决柔性抛物面天线型面精度差和可靠性差的难题，本发明引入抛物面天线一体化成型工艺，制备方法简单，成本低，可成型大尺寸柔性反射面产品。

本发明的柔性高精度抛物面天线是以柔性抛物面天线层为中心的对称结构，如图3所示按照从阳模1表面向外铺层的顺序(从下到上)为：柔性密封薄膜层4，柔性热熔胶膜层5，柔性抛物面天线层6，柔性热熔胶膜层5，柔性密封薄膜层4。所述柔性密封薄膜层的厚度为0.05～0.2mm，所述柔性热熔胶膜层的厚度为0.1～0.15mm，所述柔性抛物面天线层为一体化成型结构，厚度为0.05～0.15mm。

柔性密封薄膜层的材料为热塑性聚氨酯材料，熔点150～180℃，耐温-45～80℃。防止柔性抛物面天线层漏气，实现密封。

柔性热熔胶膜层的材料为热塑性聚氨酯材料，热熔温度100～110℃。用于粘接固化柔性密封薄膜层4和柔性抛物面天线层6。

抛物面天线层材料为镀金属纤维编织成的弹力布。纤维为氨纶、锦纶或涤纶；纤维的镀层金属为金、银、铜、铝或镍；镀金属纤维编织成的弹力布为二面弹或四面弹。

柔性高精度抛物面天线的制备方法，包括如下步骤：

步骤(一)：加工制作殷钢模具，并用丙酮清洁模具表面；

步骤(二)：分别选择柔性密封薄膜材料、柔性热熔胶膜和柔性抛物面天线材料待用；

步骤(三)：将模具放入烘箱预热；

步骤(四)：在预热好的模具表面上刷脱模剂，并按柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层的顺序进行铺层。

步骤(五)：铺层结束后进行抽真空，同时进入烘箱，待模具升温到140℃后保温30分钟；

步骤(六)：继续抽真空冷却至室温后脱模，最后修剪边缘，制备成高精度抛物面天线。

如图1和图2所示分别为本发明殷钢模具的主视图和左视图，由图可知殷钢模具包括阳模1、吊环2和压环3，其中，阳模1为抛物面结构，沿抛物面结构周向设计有法兰盘；法兰盘的侧面对称分布4个吊环2，吊具安装在吊环2上，用于移动模具进出烘箱；压环3位于阳模1法兰盘的上面，压环3的内外径与法兰盘的内外径相同，抛物面天线成型时，在抛物面结构表面上按柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层的顺序进行铺层，铺层完成后，通过压环3固定。本实施例中殷钢模具的材质为钢模。

实施例：

柔性密封薄膜层4的材料为热塑性聚氨酯膜，其熔点150℃，厚度0.1mm。柔性热熔胶膜层5的材料为热塑性聚氨酯胶膜，其熔点110℃，厚度0.15mm。柔性抛物面天线层6的材料为锦纶镀银纤维编织成的四面弹弹力布，厚度0.1mm。

本实施例中柔性高精度抛物面天线的制备方法为：

步骤(一)：加工制作殷钢模具，并用丙酮清洁模具表面；

步骤(二)：分别选择柔性密封薄膜层材料、柔性热熔胶膜层和柔性抛物面天线层材料待用；

步骤(三)：将殷钢模具放入烘箱预热至70℃；

步骤(四)：在预热好的殷钢模具阳模1表面上刷脱模剂，并按柔性密封薄膜层、柔性热熔胶膜层、柔性抛物面天线层、柔性热熔胶膜层、柔性密封薄膜层的顺序在阳模1表面进行铺层，铺层完成后，通过压环3固定。

步骤(五)：铺层结束后进行抽真空，同时利用吊具移动模具进入烘箱，待模具升温到140℃后保温30分钟，打开烘箱门；

步骤(六)：继续抽真空冷却至室温后脱模，防止模具降温对柔性抛物面天线型面精度的影响，利用吊具移动模具移出烘箱，最后修剪边缘，制备成高精度抛物面天线。

经测试，本实施例中的柔性高精度抛物面天线口径为0.6米，天线的重量为450g，天线的型面精度0.05mm。与传统方式制作传统口径的抛物面天线相比，本发明的重量明显降低，型面精度明显提高。

本发明解决了传统柔性抛物面天线通过平面拟合曲面后反射面精度较差且较难控制的问题，一体成型，一次固化，成本低，可成型大尺寸柔性反射面产品。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。