[发明专利]一种碳纤维脊喇叭天线单元及其制造方法

说明书

本发明提供一种户外防水碳纤维脊喇叭天线单元及其制造方法，在保证天线单元电性能基础的同时具有良好的工艺可实现性；采用卡口式双密封SMA连接器能够有效保证连接器与天线单元之间以及连接器与电缆互联处的可靠密封；聚醚砜泡沫及多层玻璃布包封能够有效实现喇叭口的防水要求。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种碳纤维脊喇叭天线单元及其制造方法。

背景技术

带脊喇叭天线由于其脊间电容效应，能够有效扩展天线单元工作带宽，被广泛用作宽带天线单元，在天线技术领域至关重要。随着雷达的机动性、高可靠性以及长寿命设计要求越来越高，传统的金属天线单元结构设计优化已没有更大的减重空间，比强度更高的碳纤维复合材料正在逐渐被应用于结构简单的雷达天线单元设计中，如八木天线、S喇叭天线（碳纤维复合材料s喇叭制造方法 CN 104441685 A）等。对于轻量化阵面，采用整体式天线罩不利于减重，因此喇叭天线单元必须单独防护，其主要包括喇叭外表面、喇叭口和馈电处防护三方面。

目前国内碳纤维在雷达天线领域主要应用于八木天线、S喇叭天线等简单构件，而对于碳纤维脊喇叭这类复杂构件由于其成型工艺复杂，目前没有相关的文献报导。在喇叭天线单元的防护方面，喇叭口常使用密封垫及聚四氟乙烯压板的结构形式，该结构形式需要有较大的压紧法兰保证密封效果，不利于减重设计；在馈电处，高频天线单元多采用法兰防水SMA连接器，其与电缆端连接器插头的螺纹对接处无法防潮气影响。为了实现脊喇叭天线单元的轻型化和高可靠性，需要研究满足电性能前提下的金属脊喇叭的碳纤维替代方案，同时具有良好的密封防水性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种户外防水碳纤维脊喇叭天线单元及其制造方法，保证电性能的同时具有良好的工艺实现性，可以有效降低脊喇叭天线单元重量，并满足户外使用的密封防水要求。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种碳纤维脊喇叭天线单元，包括碳纤维脊喇叭、碳纤维底座、铝合金法兰、卡口式双密封SMA连接器、聚醚砜泡沫和玻璃布。

天线单元主体包括碳纤维脊喇叭、碳纤维底座和铝合金法兰，所述碳纤维脊喇叭与所述碳纤维底座之间采用环氧树脂胶粘牢，所述碳纤维脊喇叭与所述铝合金法兰之间采用环氧树脂胶胶接保证结构强度，并在四周涂均匀抹导电胶，保证所述碳纤维脊喇叭外表面与所述铝合金法兰之间电连续；所述碳纤维脊喇叭内表面是电磁波传输面，在模具设计中采用阳模成型，选用内表面为模具型芯贴合面，由于脊的厚度明显大于喇叭壁厚，为避免变厚度铺层时出现架桥、打折、裹气等缺陷，喇叭两侧的脊先单独成型并带有翻边法兰，然后将其填入模具型芯脊位置，再铺层成型喇叭外壁，翻边法兰与外壁之间采用环氧胶胶接保证连接强度，其中的馈电孔与连接器过孔在天线单元主体胶接完成后机加工成型，保证双脊馈电孔的同轴度。

所述天线单元主体在机加工所有结构特征后进行内表面（包含脊）整体金属化，将外表面进行保护，将制件内表面进行化学镀铜后进行电镀铜加厚，镀层厚度15-20微米，电镀过程溶液成份CuSO₄ 80～100g/L,H₂SO₄ 150～200g/L，温度20～35℃，时间10～20min，化学镀铜及电镀铜过程中，保持单元脊喇叭连接器过孔及馈电孔朝上，保证天线单元内表面、连接器过孔和馈电孔之间电连续；所述卡口式双密封SMA连接器安装于所述天线单元主体铝合金法兰处，插针与馈电孔电连续，安装法兰面采用螺钉压紧、环形密封圈实现端面密封，卡口式双密封SMA连接器插座与电缆端插头采用卡口压紧、端面采用密封垫进行密封；所述聚醚砜泡沫可以通过调整其结构参数与天线单元电性能进行匹配，达到最小的损耗同时为玻璃布提供刚性支撑，其与所述天线单元主体之间采用环氧树脂胶胶牢后，用3层0.1mm厚所述玻璃布进行包封；所述脊喇叭天线单元在加工装配完后在外表面采用三防漆进行防护。