天線結(jié)構(gòu)及工藝的設(shè)計分析

農(nóng)瓊

摘要：目前，天線的材料中含有金屬以及非金屬材料，天線的結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計直接決定了天線的性能。天線的結(jié)構(gòu)和工藝需要根據(jù)天線的性能進(jìn)行設(shè)計，天線結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計是天線質(zhì)量的重要保障。本文從結(jié)構(gòu)和工作原理開始，詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制造的關(guān)鍵點，以期為提高天線性能和可靠性提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天線結(jié)構(gòu);工藝;設(shè)計;分析

引言：天線在工作的過程中，環(huán)境非常的而略，必須具備耐腐蝕、強(qiáng)熱輻射、強(qiáng)紫外線老化和極端天氣，如雨、風(fēng)暴、冰雹、灰塵、極冷、極熱、地震等。腐蝕會逐漸降低天線的機(jī)械性能，削弱天線的品質(zhì)因數(shù)，使天線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及安全性降低，最終減少了天線的使用時間。天線產(chǎn)一般會是在高空中進(jìn)行安裝，在建設(shè)和維護(hù)過程中，對天線進(jìn)行更換難度比較高，而且花費的成本非常大。因此，必須確保天線的質(zhì)量能夠在惡劣環(huán)境中進(jìn)行運行，以滿足通信網(wǎng)絡(luò)對天線的功能要求，天線的可靠性是天線設(shè)計中必須滿足的第一個因素，結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計必須遵循天線的高可靠性要求。

一、天線的構(gòu)成及工作原理

1.平面波導(dǎo)天線的結(jié)構(gòu)以及運行原理

平面波導(dǎo)陣列天線主要是由子陣和源模塊組成的網(wǎng)絡(luò)，形成平面波導(dǎo)陣列天線。平面波導(dǎo)天線想要進(jìn)行高效率，必須確保子陣的完整性以及一致性，因此在制造和工藝設(shè)計過程中應(yīng)注意子陣的精密加工。

2.反射面天線結(jié)構(gòu)及工作原理

在不同的天線種類中，反射面天線具備設(shè)計簡單、投入成本少的優(yōu)勢，應(yīng)用的范圍比較廣。反射面天線的材料中也是包含由金屬和非金屬材料，具體是由骨架、框架、支撐板和反射器組成的，通過反射面的截面獲取數(shù)據(jù)，使用焦點條帶公式對反射面上的位置坐標(biāo)值進(jìn)行精準(zhǔn)的計算。

二、天線結(jié)構(gòu)及工藝的設(shè)計分析

1.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計

天線對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求非常高，需要承受如風(fēng)載荷、冰雹、振動和靜載荷等在天線上市施加的強(qiáng)度，同時天線的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是天線進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，可以通過不同的機(jī)械仿真軟件來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計，通過對結(jié)構(gòu)的靜力、振動、風(fēng)荷載等進(jìn)行仿真模擬，能夠精確的分析天線安裝支架需要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、天線的強(qiáng)度、天線的系數(shù)、風(fēng)荷載情況等，準(zhǔn)確識別強(qiáng)度弱點和變形程度，有利于工程師對設(shè)計進(jìn)行改善。從天線的使用層面看，天線的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計需要略高于安全系數(shù)，留有足夠的強(qiáng)度余量。

2.工藝設(shè)計

工藝設(shè)計有兩個方面。首先，工藝設(shè)計是指零件的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時必須考慮。結(jié)構(gòu)工藝的質(zhì)量對零件的加工性和質(zhì)量起到了非常重要的影響，直接決定了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。例如，在天線的輻射振子的壓鑄成型過程中，如果鑄造工藝沒有達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，會極大的增加壓鑄過程中的質(zhì)量的困難，并容易發(fā)生鑄造問題，不僅不能滿足預(yù)期的質(zhì)量要求，而且也不利于輻射振動器的正常運行。其次工藝設(shè)計是在產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工中就是用的技術(shù)設(shè)計，為確保產(chǎn)品的質(zhì)量能夠滿足設(shè)計要求而設(shè)計的加工流程，例如，在表面處理工藝中，金屬零件的高耐腐蝕性取決于涂層的設(shè)計要求和涂層的質(zhì)量，如果涂層工藝設(shè)計存在不足，并且在生產(chǎn)的過程或參數(shù)中出現(xiàn)錯誤，會嚴(yán)重影響鍍層的質(zhì)量，即使在涂層設(shè)計需要高耐腐蝕性且最終產(chǎn)品無法滿足高耐腐蝕性要求時，也能生產(chǎn)高質(zhì)量的涂層。又如，在焊接的工藝設(shè)計中，如果天線焊點非常多，通過使用人工的焊接方法，對焊點的質(zhì)量難以進(jìn)行控制。在自動化焊接的過程中，能夠?qū)附庸に囘M(jìn)行設(shè)計，使焊點能夠保持一致性，天線的性能會更加的穩(wěn)定和可靠，由此可以看出，工藝設(shè)計在天線機(jī)構(gòu)設(shè)計中是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

3.反射面天線結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計

如果反射面天線的骨架數(shù)量多，而必須要考慮骨架的質(zhì)量以及承載情況，一般情況下，會使用鋁合金材料。在進(jìn)行焊接之前，需要在骨架的連接位置進(jìn)行桁架焊接，焊接前需要提前預(yù)留出收縮量，依據(jù)設(shè)計圖紙，進(jìn)行操作，焊接處盡量保持平整，不留焊痕。同時，在焊接過程中，冷卻和加熱過程的速度要均勻，盡量避免焊接引起的變形，最重要的是焊接后進(jìn)行質(zhì)量檢查。天線的最終組裝是組裝骨架、筋條的過程。其中，焊接工序應(yīng)在骨架焊接前在測量臺上準(zhǔn)確定位各部分的空間位置后進(jìn)行，為了避免骨架焊接出現(xiàn)變形的情況，在骨架焊接完成后，需要在三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的監(jiān)控下安裝加強(qiáng)筋。對加強(qiáng)筋進(jìn)行固定時，應(yīng)首先根據(jù)設(shè)計要求放置鉚裝加強(qiáng)筋，然后焊接蒙皮，最后焊接反射面。同時，需要進(jìn)行天線精度測試以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，電子經(jīng)緯儀通常用于精度測試，測試環(huán)節(jié)包括：支撐板焊接精度、鉚接精度和反射面精度三個方面，根據(jù)預(yù)設(shè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和測試結(jié)果及時反饋調(diào)整。

結(jié)語

現(xiàn)階段，我國常用的天線類型有反射面天線和平面波導(dǎo)天線。反射面天線具有曲面形式孔徑比較大、輻射的空間大、設(shè)計非常方便、投入的成本低、使用范圍比較大等優(yōu)勢。而平面波導(dǎo)天線的性能比較穩(wěn)定，運行效率高，但存在制造工藝比較繁瑣、投入成本高的劣勢。天線結(jié)構(gòu)與設(shè)計過程與天線的性能之間是相輔相成的，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能是天線高效、可靠運行的基礎(chǔ)，為此，應(yīng)對天線的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計進(jìn)行有效的分析，主要是為了提升天線結(jié)構(gòu)以及工藝設(shè)計水平，讓天線具備更好的性能，進(jìn)行穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]江海東，梁文忠，雷黨剛，等. 某大口徑反射面天線的制造工藝[J]. 電子工藝技術(shù)，2016，37（ 2） ： 113-115.

[2] 董 曉 娟，路 志 勇. 大 型 平 面 波 導(dǎo) 陣 列 天 線 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計[J]. 河北省科學(xué)院學(xué)報，2013，30（ 1） ： 31-33.