高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著“動中通”業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，空天飛行器對高性能有源相控陣天線的需求日趨迫切，并對有源相控陣天線的傳輸速率及安裝空間要求越來越高，要求有源相控陣天線具備增益高、波束掃描靈活、幅度和相位一致性高、體積小、質(zhì)量輕、制造精度高、抗沖擊振動環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、這對相控陣天線系統(tǒng)提出了很大挑戰(zhàn)，不但要求新的相控陣天線系統(tǒng)功能和物理構(gòu)架實(shí)現(xiàn)更高水平的結(jié)構(gòu)功能一體化集成，而且要求新的相控陣天線系統(tǒng)能更好地融合于空天飛行器平臺載體中，具有優(yōu)良的抗沖擊振動環(huán)境適應(yīng)能力。
[0003]相控陣天線系統(tǒng)內(nèi)裝有若干個(gè)輻射單元，功分網(wǎng)絡(luò)、饋電網(wǎng)絡(luò)、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，熱控系統(tǒng)，集成后的體積、質(zhì)量、發(fā)熱量在整個(gè)天饋系統(tǒng)設(shè)備中所占比例大，相控陣天線系統(tǒng)工作在空天飛行器的沖擊振動環(huán)境下，整個(gè)天饋系統(tǒng)設(shè)備變形大，因此，要求相控陣天線有足夠的剛強(qiáng)度參與整個(gè)天饋系統(tǒng)設(shè)備承力。現(xiàn)有相控陣天線制造工藝，分離獨(dú)立的輻射單元、功分網(wǎng)絡(luò)、饋電網(wǎng)絡(luò)、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、熱控系統(tǒng)和射頻垂直互聯(lián)金屬基體主要通過螺釘連接實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝配，并附加縱橫交錯(cuò)布置的加強(qiáng)筋的安裝板，導(dǎo)致了相控陣天線體積大，質(zhì)量重、接地不良，形成天線寄生效應(yīng)和介質(zhì)加載效應(yīng)，幅度和相位一致性差，抗沖擊振動能力差等諸多問題，很難實(shí)現(xiàn)相控陣天線體積小、質(zhì)量輕、高頻阻抗匹配高、天線寄生效應(yīng)和介質(zhì)加載效應(yīng)小、幅度相位一致好的高性能、高技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求。
[0004]因此，創(chuàng)新高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法，實(shí)現(xiàn)相控陣天線輻射單元、功分網(wǎng)絡(luò)、饋電網(wǎng)絡(luò)、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、熱控系統(tǒng)、射頻垂直互聯(lián)金屬基體一體化高度集成，并實(shí)現(xiàn)相控陣天線接口射頻垂直互聯(lián)要求，滿足相控陣天線高性能、小型化、輕量化、空天飛行器平臺抗沖擊振動環(huán)境適應(yīng)性的技戰(zhàn)術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種相控陣天線駐波小、幅度和相位一致性好、阻抗匹配好，體小重量輕，抗沖擊振動能力強(qiáng)，能夠解決機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)相控陣天線集成度低，相位一致性較差、阻抗匹配不好，層間結(jié)合力不高，生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定問題的高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法，以滿足有源相控陣天線高性能要求。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法，具有如下技術(shù)特征:首先將相控陣天線的輻射單元、功分網(wǎng)絡(luò)、饋電網(wǎng)絡(luò)、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、熱控系統(tǒng)獨(dú)立組件集成為輻射單元層、功分饋電網(wǎng)絡(luò)層和校準(zhǔn)熱控層，采用多層微帶電路制造工藝，將輻射單元層、功分饋電網(wǎng)絡(luò)層和校準(zhǔn)熱控層真空熱壓成型一體，形成一體式相控陣天線陣面體，并制出相控陣天線射頻垂直互聯(lián)金屬基座；其次，根據(jù)層壓壓合工序，在相控陣天線陣面體與射頻垂直互聯(lián)金屬基座間鋪設(shè)一層固體膠膜2，通過疊層上制出的定位銷孔對位疊層，將上述一體式相控陣天線陣面體連同上述射頻垂直互聯(lián)金屬基座裝夾于熱壓合夾具中，并固定于真空熱壓機(jī)中；然后固定于真空熱壓機(jī)中，在1Pa以下真空度，170°C?200°C溫度、0.5MPa?1.0MPa壓力下進(jìn)行熱壓合成型60min?90min。
[0007]本發(fā)明適用于高頻段有源相控陣天線一體化集成制造，與現(xiàn)有相控陣天線制造工藝相比較，具有如下有益效果:
I)本發(fā)明采用相控陣天線陣面體與射頻垂直互聯(lián)金屬基座結(jié)構(gòu)功能一體化形式，將傳統(tǒng)相控陣天線的輻射單元、功分網(wǎng)絡(luò)、饋電網(wǎng)絡(luò)、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、熱控系統(tǒng)和阻抗匹配金屬基體等獨(dú)立組件高度集成并一體化成型，解決了傳統(tǒng)相控陣天線因機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)帶來的天線寄生效應(yīng)、介質(zhì)加載效應(yīng)、幅度和相位一致性差、接地不良、阻抗匹配失效、射頻互聯(lián)信號串?dāng)_等天線性能惡化問題，實(shí)現(xiàn)了相控陣天線駐波小、幅度和相位一致性好、阻抗匹配好，體積小、重量輕的高性能要求。
[0008]2)本發(fā)明采用固體膠膜作為粘接劑將相控陣天線陣面體與射頻垂直互聯(lián)金屬基座在1Pa真空度、170°C?200°C溫度、0.5MPa?1.0MPa壓力下，熱壓合60min?90min，實(shí)現(xiàn)相控陣天線一體化成型。固體膠膜厚度均勻性好，介質(zhì)性能穩(wěn)定性好，層間結(jié)合力高，保證了相控陣天線的耐高溫、耐濕熱和抗沖擊振動環(huán)境適應(yīng)性要求。
[0009]3)本發(fā)明采用多層電路板制造技術(shù)、精密數(shù)控加工技術(shù)、精密激光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)相控陣天線陣面體、射頻垂直互聯(lián)金屬基座、固體膠膜的精密加工、精密成形，通過專用熱壓合夾具實(shí)現(xiàn)相控陣天線陣面體、固體膠膜、射頻垂直互聯(lián)金屬基座高精度對位精密疊層裝夾，最后經(jīng)真空熱壓機(jī)壓合成型，實(shí)現(xiàn)相控陣天線一體化成型。高度集成相控陣天線生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品性能一致性好。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法工藝流程圖。
[0011]圖2是本發(fā)明層壓壓合工序中，熱壓合夾具熱壓成型的剖視圖。
[0012]圖3是圖2的分解示意圖。
[0013]圖4是圖2多層微帶電路相控陣天線陣面體3垂直向下看的俯視圖。
[0014]圖中:I射頻垂直互聯(lián)金屬基座，2固體膠膜，3相控陣天線陣面體，4熱壓合夾具下模板，5熱壓合夾具上模板，6彈性體，7定位銷，8熱壓合夾具導(dǎo)向柱，9真空熱壓機(jī)下熱壓板，10真空熱壓機(jī)上熱壓板。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參閱圖1和圖2。在以下描述的一種高度集成相控陣天線獨(dú)立組件的一體化成型方法中，相控陣天線由輻射單元層、功分饋電網(wǎng)絡(luò)層、校準(zhǔn)熱控層集成的多層微帶電路相控陣天線陣面體、射頻垂直互聯(lián)金屬基座、固體膠膜組成。按照工藝流程，設(shè)計(jì)制造輻射單元層、功分饋電網(wǎng)絡(luò)層、校準(zhǔn)熱控層集成的多層微帶電路的相控陣天線陣面體，設(shè)計(jì)制造聚酰亞胺、聚四氟乙烯作為粘接劑的固體膠膜，設(shè)計(jì)制造銅合金或鋁合金的射頻垂直互聯(lián)金屬基座，設(shè)計(jì)加工熱壓合夾具。將多層微帶電路相控陣天線陣面體、射頻垂直互聯(lián)金屬基座采用丙酮、酒精清洗干凈。將相控陣天線陣面體、固體膠膜、射頻垂直互聯(lián)金屬基座按圖2方式裝夾一體，并采用兩個(gè)定位銷定位，保證水平面方向的垂直定位精度。將相控陣天線陣面體與射頻垂直互聯(lián)金屬基座間鋪層固體膠膜，通過定位銷高精密對位疊層裝夾于專用熱壓合夾具中；將裝夾于專用熱壓合夾具的相控陣天線，固定于真空熱壓機(jī)中，在一定的真空度，一定的溫度、一定的壓力、一定時(shí)間下熱壓合