应用于高速运动平台的外露共形相控阵天线加固结构的制作方法

1.本发明涉及微波毫米波领域，尤其涉及一种应用于高速运动平台的外露共形相控阵天线加固结构。


背景技术：

2.在一些高速运动的平台中，如弹载、机载平台。为了不破坏这些导弹、飞机平台原有的气动性能，要求加装的相控阵天线与导弹或飞机的蒙皮表面共形设计安装。其中一种解决方案便是采用相控阵天线辐射面外露，与载体蒙皮共形安装。而相控阵天线辐射面，一般由电路载板与结构腔体组成。在外露共形的设计条件下，电路载板是直接暴露于高速运动载体的表面的，其承受了载体高速运动带来的气动载荷，对电路载板与结构腔体的连接强度提出了比较高的要求。
3.而目前业界的做法通常采用螺装、胶膜粘接等方式完成相控阵天线辐射面电路载板与结构腔体的固连。但是上述做法存在较大的缺陷不能完全满足外露共形相控阵的使用环境要求，如通过胶膜粘接存在固连强度低，耐高温特性差等问题；而使用螺钉固连安装，必须使用沉头螺钉安装，因为盘头螺钉对导弹，飞机的气动载荷影响较大，通常是禁用的。但是沉头螺钉对载板厚度有一定的要求，载板太薄无法实现沉头螺钉孔。同时，螺装固连方式的防水处理也十分困难繁琐。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种应用于高速运动平台的外露共形相控阵天线加固结构，以提升外露共形相控阵天线辐射阵面的结构强度，适应弹载、机载等高速运动平台相应的环境适应性要求。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种应用于高速运动平台的外露共形相控阵天线加固结构，包括：层叠设置的天线辐射面电路载板和天线辐射面结构腔体；
7.所述天线辐射面电路载板的板体上开设有内壁金属化的第一安装孔，所述天线辐射面结构腔体的板体上开设有第二安装孔，第一安装孔的孔径小于所述第二安装孔的孔径，且所述第一安装孔与所述第二安装孔一一对应连通形成台阶孔；
8.所述台阶孔内设有金属连接件，所述金属连接件包括连接成一体的柱状连接部和针状连接部，所述针状连接部容置于第一安装孔内并与第一安装孔的孔壁通过焊接方式连接，所述柱状连接部容置于所述第二安装孔内并与所述第二安装孔的孔壁通过焊接或螺装方式连接。
9.可选的，所述金属连接件的表面设有镀金层或者镀银层。
10.可选的，所述针状连接部的高度低于所述第一安装孔的高度，以使所述第一安装孔的顶端形成一用于填充金属焊料的凹坑。
11.可选的，所述针状连接部的直径小于所述第一安装孔的孔径，以使所述针状连接
部与所述第一安装孔的孔壁之间形成用于填充金属焊料的空隙。
12.可选的，所述柱状连接部为空心结构。
13.可选的，所述金属连接件的外形及尺寸与射频连接器的外形及尺寸相同。
14.可选的，所述金属连接件为射频连接器。
15.可选的，所述天线辐射面电路载板的外层板面上，于各个所述第一安装孔的孔口区域分别设有加固金属贴片；所述加固金属贴片与对应第一安装孔内的金属连接件通过焊接方式连接。
16.可选的，所述加固金属贴片的中间区域开设有焊接孔，所述焊接孔与对应的第一安装孔呈叠孔设置。
17.与现有技术相比，本发明实施例由于金属连接件的针状连接部与天线辐射面电路载板焊接方式连接，金属连接件的柱状连接部与天线辐射面结构腔体通过焊接方式或者锣装方式连接，因此天线辐射面载板与天线辐射面结构腔体之间的连接力主要是由金属焊料的焊接力提供的，具有以下有益效果：
18.(1)结构强度高：由于焊料的焊接力较大，因此加固结构具有较高结构强度；
19.(2)耐高温：由于金属焊料的熔点通常在150℃以上，因此加固结构的温度适用范围的高温可到150℃甚至更高，具有优异的耐高温性能；
20.(3)密封性好：由于金属焊料具有较高的致密性，其可以做到较高的气密等级，因此加固结构具有优异的密封性能；
21.(4)工艺简单且成本低：由于金属连接件的结构与用于馈电的射频连接器的结构较为类似，使得金属连接件的装配工艺与射频连接器的装配工艺一致同步，并未引入额外的步骤，同时金属连接件可采用常规的制作工艺制成，故本实施例的实现工艺简单且成本较低。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
23.图1为本发明实施例提供的外露共形相控阵天线加固结构的剖视图；
24.图2为本发明实施例提供的外露共形相控阵天线加固结构的俯视图。
25.图示说明：
26.天线辐射面电路载板1、天线辐射面结构腔体2、金属连接件3、台阶孔4、射频连接器5、加固金属贴片6、金属导体7。
具体实施方式
27.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护
的范围。
28.为了在提升外露共形相控阵天线辐射阵面的结构强度的同时，满足高速运动平台相应的环境适应性要求，请参阅图1，本发明实施例提供了一种应用于高速运动平台的外露共形相控阵天线加固结构，包括：层叠设置的天线辐射面电路载板1和天线辐射面结构腔体2，以及用于将天线辐射面电路载板1和天线辐射面结构腔体2固连的金属连接件3。天线辐射面结构腔体2通常使用金属、碳纤维等材料制作加工而成。
29.天线辐射面电路载板1的板体上开设有内壁金属化的第一安装孔，天线辐射面结构腔体2的板体上开设有第二安装孔，第一安装孔的孔径小于第二安装孔的孔径，且第一安装孔与第二安装孔一一对应连通形成台阶孔4，该台阶孔4用于收容金属连接件3。
30.金属连接件3，具体包括：位于下部的柱状连接部，以及位于上部的针状连接部；柱状连接部和针状连接部可以一体制成。
31.在装配状态下，每个台阶孔4内插入一金属连接件3，金属连接件3的针状连接部容置于第一安装孔内并与第一安装孔的孔壁通过焊接方式连接，以实现金属连接件3与天线辐射面电路载板1的固连；金属连接件3的柱状连接部容置于第二安装孔内并与第二安装孔的孔壁通过焊接或螺装方式连接，以实现金属连接件3与天线辐射面结构腔体2的固连。最终，天线辐射面电路载板1与天线辐射面结构腔体2之间，通过金属连接件3实现固连。
32.本发明实施例中，由于金属连接件3的针状连接部与天线辐射面电路载板1焊接方式连接，金属连接件3的柱状连接部与天线辐射面结构腔体2通过焊接方式或者锣装方式连接，因此天线辐射面载板与天线辐射面结构腔体2之间的连接力主要是由金属焊料的焊接力提供的，具有以下优点：
33.结构强度高：由于焊料的焊接力较大，因此加固结构具有较高结构强度；
34.耐高温：由于金属焊料的熔点通常在150℃以上，因此加固结构的温度适用范围的高温可到150℃甚至更高，具有优异的耐高温性能；
35.密封性好：由于金属焊料具有较高的致密性，其可以做到较高的气密等级，因此加固结构具有优异的密封性能；
36.工艺简单且成本低：由于金属连接件3的结构与用于馈电的射频连接器5的结构较为类似，使得金属连接件3的装配工艺与射频连接器5的装配工艺一致同步，并未引入额外的步骤，同时金属连接件3可采用常规的制作工艺制成，故本实施例的实现工艺简单且成本较低。
37.为了提升金属连接件3的可焊性，金属连接件3的表面整体设有镀金层或者镀银层，这样可有效提升金属连接件3与天线辐射面电路载板1及天线辐射面结构腔体2之间的焊接性能，从而提高整体结构强度。
38.与此同时，金属连接件3的针状连接部的高度优选略低于第一安装孔的高度，使得金属连接件3装入台阶孔4后，天线辐射面电路载板1在第一安装孔的顶端形成一个金属化可焊的凹坑；同时针状连接部的直径小于第一安装孔的孔径，以使针状连接部与第一安装孔的孔壁之间具有金属化可焊的空隙；基于此，利用电烙铁等工具，将金属焊料融化于该凹坑及空隙内，并将凹坑填平以实现针状连接部与第一安装孔的固连，最终将天线辐射面电路载板1牢牢的拉住，可进一步有效加固外露共形相控阵天线辐射面的结构强度。
39.具体的，加固金属贴片6的中间区域开设有焊接孔，焊接孔与对应的第一安装孔呈
叠孔设置，这样可最大程度利用加固金属贴片6来加固结构强度。
40.此外，如图2所示，天线辐射面电路载板1的外层板面上，于每个第一安装孔的孔口区域还可增设一加固金属贴片6；该加固金属贴片6与对应第一安装孔内的金属连接件3通过焊接方式连接，以此提供额外的固连强度。由于通常情况下，射频连接器5的针状结构最终与共形阵面的微带天线单元的金属导体7焊接在一起，完成对微带天线单元的馈电。在实际应用中，加固金属贴片6与微带天线单元的金属导体7可采用相同的印制板蚀刻制造工艺制成，只是图形拓扑有区别。
41.用于加固的金属连接件3由两种实现方式：
42.第一种，金属连接件3直接采用射频连接器5来实现，即选用规格与当前应用环境相匹配的射频连接器5来作为金属连接件3。
43.此时，金属连接件3与射频连接器5可采用完全相同的装配工艺实现装配，装配工艺一致同步，没有引入额外的工艺步骤。
44.第二种，从低成本的角度出发，金属连接件3采用与射频连接器5的结构外形一致的机加或压铸的纯金属壳体代替，即区别于smp或ssmp等形式的射频连接器5。
45.此时，在金属连接件3实现基本加固功能的基础上，不仅可以保证金属连接件3的装配工艺与射频连接器5的装配工艺无区别，两者可同步装配，装配工艺简单，而且因采用纯金属壳体实现的金属连接件3省略掉了由玻璃体或聚四氟乙烯等材料所构成的射频连接器5的介质层，所以制造工艺简单，造价十分低廉。
46.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。