耦合波导与波导缝隙阵列天线的制作方法

1.本公开涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种耦合波导与波导缝隙阵列天线。


背景技术：

2.波导缝隙阵列天线在低损耗、高带宽等方面具有明显优势，因而易于实现高效率、远距离覆盖和高距离分辨率等特性。此外，波导缝隙阵列天线的水平波束带宽更宽，能提供更大的可视范围和展宽探测范围。因此，波导缝隙阵列天线逐渐被广泛应用。。
3.但是，现有的波导缝隙阵列天线中的耦合波导的加工复杂、加工成本高、加工精度难控制、加工工期长。
4.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本公开的目的在于提供一种耦合波导与波导缝隙阵列天线，加工成本低，加工精度易于控制。
6.根据本公开的一个方面，提供了一种耦合波导，该耦合波导包括：
7.腔体部，所述腔体部包括多个子腔体部，所述多个子腔体部沿所述腔体部的长度方向连接在一起；所述腔体部包括顶面、底面和侧面，所述顶面与所述底面相对，所述侧面与所述顶面与所述底面之间；所述腔体部的侧面形成有耦合结构；
8.盖板，所述盖板设于所述腔体部的顶面上，所述盖板同时与所述多个子腔体部连接；
9.底板，所述底板设于腔体部的底面上，所述底板同时与所述多个子腔体部连接；
10.侧板，所述侧板设于所述腔体部的侧面上，所述侧板同时与所述多个子腔体部连接。
11.在本公开的一种示例性实施例中，相邻的两个所述子腔体部的端部通过粘接剂粘接在一起。
12.在本公开的一种示例性实施例中，所述粘接剂为可再次融化粘接剂。
13.在本公开的一种示例性实施例中，相邻的两个所述子腔体部的端部上设有匹配的定位结构，相邻的两个所述子腔体部的端部通过所述定位结构定位连接。
14.在本公开的一种示例性实施例中，所述多个子腔体部包括第一子腔体部和第二子腔体部。
15.在本公开的一种示例性实施例中，在所述腔体部的长度方向上，所述第一子腔体部与所述第二子腔体部的长度相同。
16.在本公开的一种示例性实施例中，所述盖板同时与所述多个子腔体螺纹连接。
17.在本公开的一种示例性实施例中，所述底板同时与所述多个子腔体螺纹连接。
18.在本公开的一种示例性实施例中，所述侧板同时与所述多个子腔体螺纹连接。
19.根据本公开的另一个方面，提供了一种波导缝隙阵列天线，该波导缝隙阵列天线包括上述任一实施例所述的耦合波导。
20.本公开提供的耦合波导，将腔体部分割为多个部分，再利用盖板及紧固件将多个子腔体部连接为一体，拼接成耦合波导，以降低耦合波导各部分零件的加工难度，加工成本低，工精度易于控制，提高了生产效率，提高合格率。同时，解决焊接、粘接方案成型零件不可拆分，不可进行返修的问题，进一步大幅度降低生产成本。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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他的附图。
23.图1为本公开的一种实施例提供的耦合波导的顶部结构示意图；
24.图2为本公开的一种实施例提供的耦合波导的底部结构示意图；
25.图3为本公开的一种实施例提供的盖板的结构示意图；
26.图4为本公开的一种实施例提供的底板的结构示意图；
27.图5为本公开的一种实施例提供的侧板的结构示意图；
28.图6为本公开的一种实施例提供的子腔体部的顶部结构示意图；
29.图7为本公开的一种实施例提供的子腔体部的底部结构示意图；
30.图8为本公开的一种实施例提供的子腔体部的俯视图；
31.图9为本公开的一种实施例提供的子腔体部的仰视图；
32.图10为本公开的一种实施例提供的子腔体部的侧视图；
33.图11为本公开的一种实施例提供的子腔体部的一端的结构示意图；
34.图12为本公开的一种实施例提供的子腔体部的另一端的结构示意图。
35.附图标记说明：
36.10、耦合波导；
37.100、腔体部；110、子腔体部；
38.200、盖板；
39.300、侧板；
40.400、底板。
具体实施方式
41.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
42.虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另
一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
43.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
44.目前，薄壁、多腔体、高精度零件在电子行业中应用越来越多，该类零件一般具有结构复杂、紧凑，重量轻等特点。因此，该类零件在加工过程中，具有材料去除量大，加工成本高，变形、加工精度难控制等难点。
45.现有的耦合波导作为此类零件，具有多个腔体，腔体内部结构复杂，上下、纵横交错、重叠，壁薄，缝隙以下为一条左右贯通整个腔体的波导腔，内腔要求精度高，腔体、辐射缝等相对位置度误差要控制在0.02mm之内，腔体内表面粗糙度要求都在ra0.8以上，材料去除率达到95％以上，电讯性能非常高。由于耦合波导的局部材料厚度的不均匀、材料刚性差、易变形，且上下两层互相重叠，仅凭机械加工的手段，无法实现耦合波导的加工成型。
46.现有形成耦合波导的缺点有：
47.一、腔体长径比特别大(长1610mm，宽度100mm，厚度50mm)，直线度难以保证，直接导致各腔行位公差超差，导致零件报废；
48.二、腔体机械加工过程中，需要从六个面进行加工，内部相接通，因长径比过大，直线度差，各面加工相接特别困难，造成生产周期长，成本大；
49.三、总装焊接成型，因过程为高温，不可观测，不可控制，焊接过程一般为五天左右，成型且待零件冷却后，才能确认零件是否合格。因此，此过程生产成本高、效率低、合格率低；
50.四、总装粘接成型，需要用导电胶进行粘接，切对零件各个面粗糙度、直线度等要求比较高，粘接后，需要高温烘烤，使导电胶融化再凝固，以达到成型目的。此方法与焊接成型方法类似，同样具有生产成本高、效率低、合格率低、过程不可控等缺点；
51.五、焊接成型与粘接成型两种方案，对环境污染非常大，需要对废气进行多次分级净化处理，此处理过程所用设备、消耗品等非常昂贵，使得零件的生产成本大幅度提高；
52.六、焊接成型与粘接成型过程不可逆，一旦成型，如果电性能不合格，直接报废，没有返修的可能。如果出现报废情况，重新投产周期非常长，将对整个项目的进度起着致命性的影响。
53.因此，本公开主要通过结构改进、工艺过程改进等，将耦合波导零件进行分段加工、组装、总装、整体加工，来实现此耦合器的成型，以达到降低生产成本，提高生产效率，提高合格率的目的。
54.具体地，本公开的具体实施方式首先提供了一种耦合波导，如图1～12所示，该耦合波导10包括：腔体部100、盖板200、底板400和侧板300。腔体部100包括多个子腔体部110，多个子腔体部110沿腔体部100的长度方向连接在一起；腔体部100包括顶面、底面和侧面，
顶面与底面相对，侧面与顶面与底面之间；腔体部100的侧面形成有耦合结构；盖板200设于腔体部100的顶面上，底板400同时与多个子腔体部110连接；底板400设于腔体部100的底面上，底板400同时与多个子腔体部110连接；侧板300设于腔体部100的侧面上，侧板300同时与多个子腔体部110连接。
55.本公开提供的耦合波导10，将腔体部100分割为多个部分，再利用盖板200及紧固件将多个子腔体部110连接为一体，拼接成耦合波导10，以降低耦合波导10各部分零件的加工难度，加工成本低，工精度易于控制，提高了生产效率，提高合格率。同时，解决焊接、粘接方案成型零件不可拆分，不可进行返修的问题，进一步大幅度降低生产成本。
56.具体地，腔体部100可包括两个子腔体部110，即第一子腔体部和第二子腔体部，第一子腔体部与第二子腔体部的长度可相同，以使第一子腔体部和第二子腔体部中每个子腔体部110的长度从1600mm降低至750mm至850mm，长径比降低了一半，直线度0.1mm，以及每个小腔之间的位置度0.02mm更容易保证，物理尺寸减小一般，对于加工难度的降低，以及精度的提高这两方面的影响，不仅是两倍，甚至是三到四倍的改善；另外，将总长度1600mm减半，原本必须用大设备加工的零件，可以用小设备完成，小设备的精度及效率更高，转速也更高，并且，左右两半腔可以同时加工，效率至少提高三到四倍。
57.因此，将腔体部100分割为两个部分，再利用盖板200及紧固件将两个子腔体部110连接为一体，拼接成耦合波导10，以降低耦合波导10各部分零件的加工难度，加工成本低，工精度易于控制，提高了生产效率，提高合格率。当然，还可以将将腔体部100分割为三个、四个或更多个部分，本公开对此不做限制。
58.具体地，相邻的两个子腔体部110的端部通过粘接剂粘接在一起。第一子腔体部和第二子腔体部拼接时，先涂粘接剂，粘接剂例如可为结构胶，利用第一子腔体部和第二子腔体部自重并施加一定外力进行压紧，待胶固，即可完成腔体部100的拼接。
59.其中，粘接剂为可再次融化粘接剂，例如结构胶为可再次融化胶，如后期电调发现参数有问题，可将胶融化，分开左右半腔，更换参数差的部分，再次装配调试，可以大幅度降低报废率。本公开对粘接剂的具体组成成分不作限制，凡是能够达到同样技术效果的粘接剂，均属于本公开的保护范围。
60.具体地，相邻的两个子腔体部110的端部上设有匹配的定位结构，相邻的两个子腔体部110的端部通过定位结构定位连接，即第一子腔体部和第二子腔体部相邻的端部上分别设置匹配的定位结构，将第一子腔体部和第二子腔体部准确对接到一体(定位结构精度可达到0.01mm)，以保证整体精度。第一子腔体部和第二子腔体部拼接时，先涂结构胶，在保证定位结构安装正确情况下，利用第一子腔体部和第二子腔体部自重并施加一定外力进行压紧，待胶固，即可完成腔体的拼接。
61.其中，定位结构可为设置第一子腔体部的端部的凸起部，设置在第二子腔体部的端部的凹陷部，通过凸起部与凹陷部配合，实现第一子腔体部和第二子腔体部准确对接。当然，也可在第一子腔体部的端部设置凹陷部，在第二子腔体部的端部设置凸起部；或者设置其他能够实现定位的结构，本公开对此不做限制。
62.具体地，盖板200同时与多个子腔体部110螺纹连接，底板400同时与多个子腔体部110螺纹连接，侧板300同时与多个子腔体部110螺纹连接。在粘接成型的腔体部100各面上配做螺纹孔，将侧板300、底板400、盖板200用铝制螺钉安装于腔体部100上。
63.其中，可在螺钉孔内涂可拆卸螺纹胶，将腔体部100与侧板300、底板400及盖板200紧固为一体，形成耦合器毛坯件。
64.其中，铝制螺钉与耦合波导10毛坯可为同材质，以解决各零件的紧固问题，同时又防止螺钉影响毛坯进一步精加工成型。
65.其中，如图8和图11所示，子腔体部110上可形成多个镂空区域，通过多个镂空区域以减轻子腔体部110的重量，降低子腔体部110的用料，进而减轻耦合波导10的重量，降低耦合波导10的用料，从而降低生产制造成本。
66.具体地，在所有胶固化后，将耦合波导10毛坯装夹于五轴设备上，找正毛坯腔体，以腔体为基准，对波导口法兰端面及侧面进行精加工，使装配误差缩小至0.02mm，表面粗糙度达ra1.6以上。
67.综上，本公开提供的耦合波导10的优点主要有：
68.一、将腔体拆分为左右两半，两部分单独加工，长径比大幅度降低，使从六个面加工零件时，各尺寸找正更简单，成型后零件直线度明显提高，内腔更容易接平，合格率提高至少一倍；
69.二、拆分后的左右两半腔，可以用多个设备分别加工，两部分进度不受彼此的影响，排产更容易，生产效率提高三至四倍，成本降低三分之二左右；
70.三、利用螺装的结构整体连接，避开了焊接或粘接这两个特殊过程，成型过程可控，整体成型精度提高，而且省去了焊接或者粘接成型的高温过程，零件不容易变形，强度也明显比高温过的零件要高，结构稳定性提高；
71.四、粘接用胶不需要高温固化，不会产生工业废气，对环境不会造成污染，省去了焊接或粘接过程中废气处理的费用，降低了生产成本；
72.五、粘接用胶可二次融化，将两半腔拆分，进行维修或更换，使维修更方便，避免了焊接或粘接过程不可逆造成的零件无法维修的问题；
73.六、目前，利用本方案加工成型的耦合波导已大量应用于某气象天线上，安装简便，调试电性能可靠。
74.本公开的实施例还提供了一种波导缝隙阵列天线，波导缝隙阵列天线包括上述耦合波导10，该波导缝隙阵列天线例如可为气象天线。波导缝隙阵列天线所具备的有益效果参见上述耦合波导实施例中的论述，在此不再赘述。
75.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

技术特征：
1.一种耦合波导，其特征在于，包括：腔体部，所述腔体部包括多个子腔体部，所述多个子腔体部沿所述腔体部的长度方向连接在一起；所述腔体部包括顶面、底面和侧面，所述顶面与所述底面相对，所述侧面与所述顶面与所述底面之间；所述腔体部的侧面形成有耦合结构；盖板，所述盖板设于所述腔体部的顶面上，所述盖板同时与所述多个子腔体部连接；底板，所述底板设于腔体部的底面上，所述底板同时与所述多个子腔体部连接；侧板，所述侧板设于所述腔体部的侧面上，所述侧板同时与所述多个子腔体部连接。2.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，相邻的两个所述子腔体部的端部通过粘接剂粘接在一起。3.根据权利要求2所述的耦合波导，其特征在于，所述粘接剂为可再次融化粘接剂。4.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，相邻的两个所述子腔体部的端部上设有匹配的定位结构，相邻的两个所述子腔体部的端部通过所述定位结构定位连接。5.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，所述多个子腔体部包括第一子腔体部和第二子腔体部。6.根据权利要求5所述的耦合波导，其特征在于，在所述腔体部的长度方向上，所述第一子腔体部与所述第二子腔体部的长度相同。7.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，所述盖板同时与所述多个子腔体螺纹连接。8.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，所述底板同时与所述多个子腔体螺纹连接。9.根据权利要求1所述的耦合波导，其特征在于，所述侧板同时与所述多个子腔体螺纹连接。10.一种波导缝隙阵列天线，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的耦合波导。

技术总结
本公开是关于一种耦合波导与波导缝隙阵列天线，耦合波导包括：腔体部、盖板、底板和侧板。所述腔体部包括多个子腔体部，所述多个子腔体部沿所述腔体部的长度方向连接在一起；所述腔体部包括顶面、底面和侧面，所述顶面与所述底面相对，所述侧面与所述顶面与所述底面之间；所述腔体部的侧面形成有耦合结构；所述盖板设于所述腔体部的顶面上，所述底板同时与所述多个子腔体部连接；所述底板设于腔体部的底面上，所述底板同时与所述多个子腔体部连接；所述侧板设于所述腔体部的侧面上，所述侧板同时与所述多个子腔体部连接。本公开提供的耦合波导，加工成本低，加工精度易于控制。加工精度易于控制。加工精度易于控制。


技术研发人员：王照斌 张婷洁 黄琼 马晓华 李明 程睿 刘希佳 郑宝函 杨富雅 陈斌琦
受保护的技术使用者：西安雷通科技有限责任公司
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/8/8