[發明專利]一種異形天線罩外表面耐高溫FSS結構的制備方法

在審

• 申請號: 202110783663.5
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113644433A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 崔鳳單;高文博;張劍;楊旭;呂毅
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42;H01Q15/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發明涉及一種異形天線罩外表面耐高溫FSS結構的制備方法。該方法的步驟包括：根據天線罩的尺寸和結構，對天線罩的印刷區域進行分區，并確定所需印有FSS結構的網布的尺寸、形狀和數量；根據天線罩的尺寸和結構，確定FSS結構的印刷順序；利用印有FSS結構的網布并根據確定的印刷順序，采用耐高溫燒結型導電漿料印刷FSS結構，相鄰網布的拼接縫輪廓幾何互補；將印刷FSS結構后的天線罩進行烘干處理；將烘干后的天線罩進行燒結處理。本發明方法可適用于任意形狀天線罩外表面FSS結構的制備，印刷得到的FSS結構的完整性好且精度高。

技術領域

本發明涉及天線罩表面微結構制備技術領域，尤其涉及一種異形天線罩外表面耐高溫FSS結構的制備方法。

背景技術

天線罩是保護內部天線能在惡劣環境條件下正常工作的一種設施，它既是飛行器的一部分，又是雷達系統的一部分，是一種集透波、防熱、承載和抗蝕等多功能于一體的部件。天線罩作為一種觀通窗口，既要最大限度地保證自身工作雷達的信號正常接收和發射，又要在非工作波段有效地縮減飛行器正前方的RCS(Radar Cross section，雷達散射截面)。常規的隱身措施(如飛行器外形隱身技術、雷達吸波材料技術等)都不能行之有效地解決這一問題。采用頻率選擇表面(Frequency Selective Surface，FSS)這一空間濾波材料制備隱身天線罩已成為目前的最佳技術選擇。

頻率選擇表面是指由介質基底上周期性排布的金屬貼片單元或孔徑單元組成的二維周期結構。當工作波長與諧振單元尺寸一致時，能夠使電磁波全反射(貼片型頻率選擇表面)或全透過(孔徑型頻率選擇表面)，是一種對電磁波頻率和極化方式均有選擇作用的空間濾波器，能夠對電磁波的通帶、阻帶進行調諧，利用FSS透波材料有望實現天線罩(窗)的全向透波、寬頻透波、選頻透波、隱身等功能。

天線罩外表面的FSS結構是FSS天線罩的重要組成部分，其圖形單元精度、厚度及電導率等參數對FSS天線罩的透波性率、諧振頻率、帶寬等指標影響很大。若天線罩外形為簡單直錐形或柱面，采用曲面絲網印刷機通過旋轉360°即可實現精度高、接縫少的FSS結構的制備。但是傳統的尖錐回旋體以及近年來越來越多的升力體、乘波體外形天線罩是高馬赫數飛行器用耐高溫超材料構件的典型構件，這些構件外形面大多都是不可展開面。針對不可展開表面FSS結構的制備，目前國內主流的技術為激光刻蝕技術。它利用短脈沖、高峰值功率的激光脈沖使待刻蝕的材料表面局部迅速加熱升溫、熔化乃至汽化，可實現表層材料的精確去除。然而該項技術成本高、效率低、對設備依賴性強，不利于工程化應用。

絲網印刷技術常用于電子印刷及包裝領域，在隱身透波構件中制備FSS結構的應用較少，并且絲印設備是實現高精度、高效絲印的基礎，比較適用于簡單直線圓錐形或者圓柱面式天線罩外表面FSS結構的制備，但是目前大部分天線罩為流線型且不可展開曲面，FSS隨型制備于雷達罩上的工藝實現困難，無法通過曲面絲網印刷機實現。

專利CN108123228A發明了一種曲面頻率選擇表面陣列的制作方法，該方法是通過3D打印設備分別成型基底介質殼體及三維曝光掩膜殼體，在基底介質殼體外表面涂覆光刻膠，將三維曝光掩膜殼體附于成型的基底介質殼體上進行曝光、顯影、清洗、干燥，隨后在處理后的基底介質殼體表面制備金屬膜層，并除去多余的光刻膠即得到曲面頻率選擇表面陣列。該方法的不足：1)3D打印設備成型的三維曝光掩膜殼體精度較低，對于FSS陣列單元精度要求較高的無法滿足要求；2)由于光刻膠的耐溫性有限，該方法無法制作耐高溫使用的FSS陣列單元。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，而提供一種異形天線罩外表面耐高溫FSS結構的制備方法，適用于不可展開曲面表面低成本、高精度FSS結構的制備。

本發明采用的技術方案如下：

一種異形天線罩外表面耐高溫FSS結構的制備方法，包括以下步驟：

根據天線罩的尺寸和結構，對天線罩的印刷區域進行分區，并確定所需印有FSS結構的網布的尺寸、形狀和數量；