[發明專利]一種500GHz天線單元面板制造方法

在審

• 申請號: 202211640896.0
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN116014448A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 金超;程志峰;張偉明;王錚;盧興明;趙均紅;寧曉磊;李爽;任兵銳;李增科;孫偉;李金良
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;B24B1/00;B23P15/00;B23Q3/00;B23Q17/22;H01Q15/16
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種500GHz天線單元面板制造方法，屬于天線精密加工技術領域。其采用數控光學機床實施加工，使用matlab軟件對工件加工運動軌跡進行仿真，然后對仿真面板加工后的精度進行分析，經過多次優化迭代，最終確定機床加工工藝參數；設計了一套低應力面板工裝卡具，加工中根據每一塊面板的實際情況，保證面板加工過程所受到的加持力很小，幾乎不產生面板變形；機床主軸低速動平衡調整，以及面板組合體在位動平衡調整，則可以保證機床高速旋轉時面板受力均勻；為了提高機床的加工準確性和坐標系統一，機床加工前需進行多次對刀參數試驗，通過采取以上幾種措施，使得單元面板最終面型精度＜0.005mm。好的特點，滿足垂直極化全向通信系統的應用場景。

技術領域

本發明涉及天線精密加工領域，尤其是超高精度的天線面板制造方法，適用于微米級鏡面天線面板加工。

背景技術

2001年，瑞典、法國、芬蘭等國發射了太赫茲頻段衛星Odin。其采用了格里高利形式的雙反射面系統作為衛星接收電磁信號的天線系統，工作頻率包括118.25GHz-119.25GHz，486.1GHz-503.9GHz和541.0GHz-580.4GHz。2009年，歐洲航天局(ESA)成功發射世界上最大的太空天文臺Herschel，用于探究宇宙的演化。Herschel是第一個在亞毫米波頻段內進行光度學、測繪和光譜學研究的空間天文臺，其搭載了包括光譜儀(PACS)、光譜光度成像計(SPIRE)、遠紅外外差接收裝置(HIFI)三個先進的太赫茲探測設備，觀測范圍覆蓋448GHz-5.3THz，三臺設備共用一個3.5m口徑的卡塞格倫形式的反射面系統。亞毫米波頻段巨型單孔徑望遠鏡CCAT是美國未來數年內在南半球最大的天文項目之一。CCAT設計口徑為25m，可進行多波段觀測，預計工作頻率覆蓋200GHz-1.5THz。主要用于探究星系形成和宇宙演化等。

國內在毫米波、亞毫米波太赫茲領域的研究起步較晚，但經過多個五年計劃的發展，在遙感、射電天文等領域也獲得了不錯的成果。風云三號(FY-3)、風云四號(FY-4)系列衛星是我國在遙感領域中具有代表性的成功應用。其中FY-3衛星系列是我國第二代極軌氣象衛星系列，FY-3實現了我國首次在太赫茲頻段對大氣中水汽(H2O)的觀測。2011年8月，中國第一架可用于常規天文觀測的亞毫米波望遠鏡CCOSMA在海拔4300m的西藏羊八井天文觀測站建成。CCOSMA可探測高頻分子譜線，主要用于觀測被淹沒在星際塵埃中的星體。CCOSMA的主反射面直徑為3m，由18塊鋁制面板組成，組裝后表面精度RMS優于20μm。CCOSMA配備5個端口，可搭載230GHz、345GHz、490GHz、660GHz、810GHz模塊，目前可以采集230GHz、345GHz的信號。

隨著工作頻段越高，天線對于主面單元面板的面型精度要求也越高，因此，研究一種500GHz的天線面板制造方法就顯得特別重要。雖然我國的加工制造能力進度很大，但是對于超精密加工，尤其是在溫度、濕度、重力變形、震動等多種因素相互作用下的超精密加工，依然需要進一步研究，才能滿足高頻天線的電氣性能要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種超高精度鋁材天線面板制造方法，該面板具有面型精度高、重量輕、光潔度高等優點，采用的加工方法工藝性好、參數可控、易于實現。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種500GHz天線單元面板制造方法，具體包括以下過程：

步驟1，選擇面板原料、加工刀具、低應力工裝夾具和數控光學機床；

步驟2，驗證數控光學機床的工藝參數，選擇縮比樣件進行加工；再經過輪廓儀廠方分析計算使其面型精度達到3um；

步驟3，將面板原料放在數控光學機床的工作臺上，按照面板原料外邊緣找正，將面板原料的放置在機床主軸的旋轉中心；

步驟4，按照圖紙，數控光學機床粗車加工面板外形尺寸，單邊留加工余量3mm；