毫米波波導(dǎo)器件精密制造工藝技術(shù)研究綜述*

李 敏

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

引 言

毫米波波導(dǎo)器件是毫米波雷達(dá)的核心部件，具有尺寸小、精度高、表面質(zhì)量?jī)?yōu)、工藝實(shí)現(xiàn)難度大等特點(diǎn)，微小的加工誤差將會(huì)對(duì)波導(dǎo)電性能產(chǎn)生較大影響[1]，因此，其精密制造工藝是保證波導(dǎo)性能的關(guān)鍵技術(shù)。近年來，在“需求引領(lǐng)”下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)毫米波波導(dǎo)器件的精密制造進(jìn)行了大量研究，在保證尺寸精度、內(nèi)腔質(zhì)量、微波指標(biāo)等方面取得了豐富的成果。由文獻(xiàn)研究可知，毫米波波導(dǎo)器件的制造工藝方法多、應(yīng)用范圍廣，但大部分文獻(xiàn)重點(diǎn)關(guān)注單一技術(shù)或應(yīng)用問題的解決，未能綜合考慮波導(dǎo)器件的材料選擇、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、加工數(shù)量、周期成本等要素，不利于工藝集成方案的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)該現(xiàn)狀，本文對(duì)毫米波波導(dǎo)器件精密制造工藝技術(shù)進(jìn)行了綜述，定義了波導(dǎo)器件精密制造技術(shù)按照制造過程中器件體積變化情況的分類，闡述了毫米波波導(dǎo)器件各類工藝技術(shù)的應(yīng)用研究情況，總結(jié)了各種方法的特點(diǎn)和適用范圍，展望了技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為毫米波波導(dǎo)器件精密制造工藝技術(shù)的深入研究和推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 波導(dǎo)器件精密制造技術(shù)分類

各種毫米波波導(dǎo)器件在毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)功能不同，結(jié)構(gòu)形式有差別，相應(yīng)的制造實(shí)現(xiàn)技術(shù)也不相同。從公開的文獻(xiàn)資料來看，毫米波波導(dǎo)零件制造的方法非常多。以材料到產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)過程中工件體積變化特征[2]為主要分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將制造技術(shù)分為減材制造、等材制造和增材制造三大類，如圖1所示。有些工藝技術(shù)涉及到減材、等材和增材的復(fù)合應(yīng)用，本文按照最關(guān)鍵環(huán)節(jié)所屬類型進(jìn)行分類。減材制造是工件制造過程中逐步去除材料的工藝，等材制造是工件體積受制造過程影響較小的工藝，增材制造過程與減材制造過程相反，是基于“離散-堆積”的原理進(jìn)行材料累加的鋪層、打印等方式的工藝。

圖1 毫米波波導(dǎo)器件精密制造工藝技術(shù)分類

2 減材制造工藝技術(shù)

2.1 數(shù)控銑削加工

數(shù)控銑削加工具有高精度、高效率、低成本等優(yōu)勢(shì)[3]，能實(shí)現(xiàn)不同材料、一定復(fù)雜結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的加工，尺寸精度可達(dá)微米級(jí)（銑削公差等級(jí)可達(dá)IT7級(jí)），表面粗糙度優(yōu)于0.1 μm。圖2（a）為一種簡(jiǎn)單的同軸變換波導(dǎo)器件，整體采用數(shù)控銑削進(jìn)行加工，銑刀加工不到的內(nèi)腔拐角區(qū)域（圓角≤0.2 mm）采用插削或電火花等方式清角，無損去毛刺后整體電鍍處理。該方法非常成熟，但對(duì)于小口徑、變截面的復(fù)雜腔體，存在切削讓刀、去毛刺和電鍍難等共性問題。文獻(xiàn)[4]針對(duì)饋電縫數(shù)控切削存在的讓刀現(xiàn)象和擾度現(xiàn)象，建議盡可能縮短刀長(zhǎng)，采用高轉(zhuǎn)速、小切削量、快進(jìn)給的切削參數(shù)，應(yīng)用粗/精加工分開的工藝路線，以滿足單個(gè)縫精度±0.02 mm、角度公差±1′的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)去毛刺的難題，文獻(xiàn)[5]采用超聲波方法實(shí)現(xiàn)鋁合金毫米波波導(dǎo)器件無損傷去毛刺，而黃銅材料塑性較高，毛刺與基體附著力強(qiáng)，超聲去毛刺效果較差。相應(yīng)地，文獻(xiàn)[6]研究了高壓水去毛刺方法，實(shí)現(xiàn)了毛刺完全去除，腔體銳邊保持完好，毛刺去除效率比手工方法提高近40倍。為了保證小口徑波導(dǎo)內(nèi)腔能夠獲得均勻的鍍層，文獻(xiàn)[7]分析了影響鍍層質(zhì)量的主要因素，并結(jié)合表面處理過程控制、添加輔助陽極、改進(jìn)電鍍工藝等措施提出了新電鍍工藝，大大改善了波導(dǎo)的耐蝕性能和傳輸性能。

2.2 電火花加工

電火花加工是利用火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕對(duì)材料進(jìn)行尺寸加工的一種加工方法，通常包括電火花線切割、電火花成形加工等，可加工任意導(dǎo)電材料，尺寸精度優(yōu)于0.01 mm，表面粗糙度優(yōu)于0.8 μm，適用于加工結(jié)構(gòu)特殊的薄壁結(jié)構(gòu)零件。在電火花線切割方面，文獻(xiàn)[8]針對(duì)大長(zhǎng)徑比波導(dǎo)型腔的線切割存在的口徑不規(guī)則、加工斷絲和腰鼓現(xiàn)象等問題，采用精確裝夾、優(yōu)化穿絲孔和腔體加工路徑、分粗精加工等措施，實(shí)現(xiàn)±0.02 mm精度、0.01 mm對(duì)稱度的設(shè)計(jì)要求。文獻(xiàn)[9]針對(duì)脊矩過渡波導(dǎo)，采用黃銅材料，利用線切割加工錐面功能，整體一次裝夾完成內(nèi)腔加工，實(shí)現(xiàn)±0.03 mm精度、內(nèi)腔0.8 μm粗糙度的設(shè)計(jì)要求。文獻(xiàn)[10]采用慢走絲線切割加工多異型腔于一體，實(shí)現(xiàn)100 mm腔深、±0.02 mm尺寸精度、(1±0.05) mm壁厚、0.8 μm內(nèi)腔表面光潔度的設(shè)計(jì)指標(biāo)，零件如圖2（b）所示。在電火花成形加工方面，由于電極在電加工過程中存在損耗，因此一般選擇“粗加工→半精加工→精加工”的多道次加工方案。文獻(xiàn)[11]針對(duì)柵控行波管中的柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了僅為0.05～0.15 mm的孔間筋寬。文獻(xiàn)[12]針對(duì)多道次加工工藝及其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析研究。

圖2 基于減材制造方法實(shí)現(xiàn)的波導(dǎo)器件

2.3 精密裝配

針對(duì)無法整體制造或整體制造難度大的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以采用合理分型設(shè)計(jì)、減材加工后螺裝、膠接等方法制造，但裝配結(jié)構(gòu)需要的空間會(huì)影響毫米波雷達(dá)的整體布局。文獻(xiàn)[13]針對(duì)某毫米波系統(tǒng)中8 mm轉(zhuǎn)子體加工的工藝技術(shù)難點(diǎn)，采用黃銅材料，從深窄的環(huán)形槽處將結(jié)構(gòu)一分為二，進(jìn)行分體加工，再采用過盈壓配合的方法合二為一，實(shí)現(xiàn)了0.035 mm的尺寸精度。文獻(xiàn)[14]針對(duì)由600多根壁厚僅為1 mm的矩形直鋁波導(dǎo)單元組裝而成的520 mm×620 mm×450 mm波導(dǎo)透鏡的制造難題，采用精密粘接工藝，實(shí)現(xiàn)了透鏡組裝平行度小于0.1 mm，徑向尺寸累積誤差小于0.5 mm。通過機(jī)械連接或粘接連接制造的波導(dǎo)器件雖然工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但在總體重量、強(qiáng)度、空間布局、環(huán)境適應(yīng)性、表面處理等許多方面難以滿足設(shè)計(jì)要求。

3 等材制造工藝技術(shù)

3.1 型材彎扭

彎扭成形是使用定制的波導(dǎo)管型材，利用金屬材料的塑性變形，設(shè)計(jì)制造專用彎扭模及工裝夾具，在壓力機(jī)上完成折彎或扭彎成形的一種加工方法。該方法適用于等截面波導(dǎo)零件的成形（見圖3（a）），彎曲半徑不宜過小，兩端通過焊接法蘭盤來形成裝配結(jié)構(gòu)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)[15]，口徑≥8 mm的矩形波導(dǎo)不宜采用空心扭彎工藝，空心扭彎后內(nèi)截面變形嚴(yán)重。為了保證型材截面的形狀尺寸，一般會(huì)在波導(dǎo)內(nèi)填充材料。一類填充材料在成形后需要抽取出來，如彈簧鋼片、聚四氟乙烯等芯條，另一類是成形后可熔掉的材料，如低熔點(diǎn)合金、松香、石蠟等。文獻(xiàn)[16]采用0.3 mm厚的高強(qiáng)度65Mn鋼帶，疊齊塞入波導(dǎo)管內(nèi)，將彎波導(dǎo)內(nèi)徑尺寸誤差控制在0.2 mm以內(nèi)。文獻(xiàn)[15]采用活動(dòng)模芯替代鋼帶，當(dāng)填充材料與波導(dǎo)腔體的裝配公差在0.02 mm內(nèi)時(shí)，畸變量最小。此外，合適的熱處理工藝也可以改善成形質(zhì)量，文獻(xiàn)[17]提供的試驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì)8 mm口徑矩形波導(dǎo)管，應(yīng)用聚四氟乙烯芯條填充，采用合適的熱處理工藝，口徑變化量可以控制在0.03 mm。文獻(xiàn)[18]針對(duì)波導(dǎo)在彎曲成形過程中必然存在的截面變形情況，采用加工試驗(yàn)和仿真分析的方法得到如下結(jié)論：在7～18 GHz范圍內(nèi)，即使橫截面線性變形量達(dá)到0.8 mm，只要中間彎曲部分變形均勻、光滑漸變，對(duì)駐波比和相位等的影響并不明顯；將變形量控制在一定范圍內(nèi)，截面均勻漸變對(duì)波導(dǎo)管電性能的影響有限，在實(shí)際工程中可以設(shè)定一個(gè)恰當(dāng)?shù)脑试S數(shù)值進(jìn)行控制。

圖3 基于等材制造方法實(shí)現(xiàn)的波導(dǎo)器件

3.2 近凈成形

近凈成形技術(shù)是指波導(dǎo)成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作功能件的成形技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)包括精密鑄造成形、精密塑性成形等專業(yè)技術(shù)。精密鑄造工藝可以成形各種復(fù)雜波導(dǎo)構(gòu)件，尺寸精度和表面粗糙度高，且無拔模斜度和拔縫，適用于大批量生產(chǎn)，電氣性能一致性好。文獻(xiàn)[19]采用ZL402材料、液態(tài)蠟料壓制的蠟?zāi)?、配比改進(jìn)的石膏混合料以及優(yōu)化的澆注工藝參數(shù)，得到了尺寸精度優(yōu)于±0.05 mm、內(nèi)腔表面粗糙度Ra優(yōu)于1.6 μm的8 mm波導(dǎo)彎頭。文獻(xiàn)[20]針對(duì)雙十字軸波導(dǎo)器件采用整體砂型鑄造工藝實(shí)現(xiàn)了雙十字軸內(nèi)腔通道水平誤差不大于0.05 mm，內(nèi)腔表面光潔度優(yōu)于3.2 μm。波導(dǎo)內(nèi)腔壁上一定的滲透深度層（層厚與材料系數(shù)、電磁波頻率等有關(guān)）的質(zhì)量直接影響微波的傳輸效率，而鑄造工藝形成的內(nèi)腔表層的光滑過渡、無各向異性的合金組織細(xì)晶區(qū)對(duì)電氣性能的提高有顯著作用。文獻(xiàn)[21]提出，凹凸不平的鑄造截面棱角不分明，而機(jī)加工截面呈現(xiàn)銳齒形，在加工表面的粗糙度相同的情況下，采用鑄造成形方法的傳輸效率更高。圖3（b）為利用石膏型殼精密鑄造成形的喇叭波導(dǎo)，工件的最小壁厚為1 mm，表面粗糙度優(yōu)于3.2 μm。精密擠壓成形是一種高效低成本、少（無）切削、高精度的塑性成形技術(shù)，擠壓生產(chǎn)過程對(duì)原材料質(zhì)量、設(shè)備、工模具和工藝的要求相當(dāng)嚴(yán)格，可以實(shí)現(xiàn)尺寸精度優(yōu)于±0.04 mm，表面質(zhì)量Ra優(yōu)于0.8μm，最小壁厚為0.4 mm[22]。文獻(xiàn)[23]基于2A12鋁合金棒料，采用精確溫?cái)D壓技術(shù)，制造了一種微小型毫米波波導(dǎo)器件，表面光潔度高。

3.3 精密焊接

精密焊接技術(shù)是將封閉的波導(dǎo)內(nèi)腔按照其內(nèi)部幾何形狀進(jìn)行拆分，分解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的部件，每個(gè)部件制造后，再通過焊接方法形成最終所需要的波導(dǎo)器件。比較成熟的精密焊接方法包括真空鋁釬焊（圖3（c）為某釬焊波導(dǎo)）、擴(kuò)散焊等。文獻(xiàn)[24]經(jīng)過研究得到結(jié)論：隨著釬焊圓角增大，波導(dǎo)性能變差，釬焊時(shí)應(yīng)使釬料堆積圓角盡可能??；避免未焊透缺陷，窄細(xì)筋壁結(jié)構(gòu)處更易形成未焊透缺陷；采用較大釬焊壓力和較薄釬料有利于保證波導(dǎo)內(nèi)腔質(zhì)量，釬料寬度對(duì)內(nèi)腔質(zhì)量影響較小。文獻(xiàn)[25]針對(duì)毫米波構(gòu)件的高精度技術(shù)要求，在分析構(gòu)件結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了合適的真空釬焊焊接工裝，通過試驗(yàn)制定出詳細(xì)的釬焊工藝，實(shí)現(xiàn)了口徑尺寸變化控制在±0.02 mm以內(nèi)，焊縫內(nèi)圓角控制在0.3 mm以內(nèi)，構(gòu)件在0.12 MPa氣壓下保持15 min無泄漏，在一定程度上解決了尺寸變形大和焊縫圓角難以控制的難題。文獻(xiàn)[26]針對(duì)高精度毫米波縫隙波導(dǎo)天線，通過選擇與3A21鋁合金材料匹配的0.05 mm厚鋁硅鎂焊片，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)及共形加載工裝，實(shí)現(xiàn)了整體平面度不大于0.05 mm，單層焊料殘余精度控制在±0.01 mm以內(nèi)，焊縫圓角半徑不大于0.1 mm，獲得了小于1.5的低駐波比。文獻(xiàn)[27]針對(duì)某LD31鋁波導(dǎo)的電測(cè)駐波系數(shù)超出設(shè)計(jì)要求的異?，F(xiàn)象，定位到器件材料晶界腐蝕的微觀組織缺陷，對(duì)釬焊工藝進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)將化學(xué)清洗時(shí)間縮短為10～15 s，經(jīng)顯微鏡觀察，未發(fā)現(xiàn)晶界腐蝕現(xiàn)象。擴(kuò)散焊是將焊接件緊密貼合，在一定溫度和壓力下保持一段時(shí)間，使接觸面之間的原子相互擴(kuò)散形成連接的焊接方法。與釬焊相比，擴(kuò)散焊具有無需焊料、焊件的精度更高、耐腐蝕性能好、接頭強(qiáng)度等于基本金屬?gòu)?qiáng)度等優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[28]應(yīng)用擴(kuò)散焊工藝將25層0.2 mm厚銅箔成形為一個(gè)整體器件，各層銅箔上的細(xì)微圖案由刻蝕工藝獲得，最小圓角半徑是所用銅層厚度的一半。

4 增材制造工藝技術(shù)

4.1 電鑄成形

與一般機(jī)加工方法相反，電鑄工藝基于金屬離子陰極電沉積原理復(fù)制零件，由于離子尺寸極小，其零件的復(fù)制精度和尺寸控制精度可達(dá)亞微米級(jí)甚至更高[29]。目前具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的電鑄材料主要有銅、鎳、鐵等[30]。文獻(xiàn)[31]采用鋁芯模電鑄出毫米波波紋喇叭，精度達(dá)±0.02 mm，粗糙度優(yōu)于0.8 μm，芯模采用溫度70°C～80°C的10%氫氧化鈉溶液浸泡溶解除去。文獻(xiàn)[32]先通過精密加工得到電鑄鋁芯模，隨后得到電鑄厚層鎳，最后溶解鋁芯模得到波紋喇叭，并用該工藝制作了頻率達(dá)到1.25～1.57 THz的波紋喇叭（如圖4（a）所示）。文獻(xiàn)[29]使用電鑄工藝在機(jī)加鋁芯模上電鑄了毫米波縫隙天線，模芯、法蘭和電鑄工裝實(shí)行一體化設(shè)計(jì)。在電鑄過程中，由于晶粒異常長(zhǎng)大、陰極析氫、電場(chǎng)分布不均等原因，外型面易產(chǎn)生結(jié)瘤、麻點(diǎn)等缺陷和電鑄層厚度不均勻的問題，而且缺陷和壁厚差一旦產(chǎn)生就很難消除，并隨著沉積層不斷生長(zhǎng)而迅速加??；目前只能后續(xù)利用機(jī)械車銑和拋磨來消除缺陷和壁厚差，以達(dá)到外型面的表面質(zhì)量和尺寸精度要求；對(duì)于壁厚為數(shù)毫米的零件，需要經(jīng)過多次停機(jī)整平才能達(dá)到壁厚要求[30]。針對(duì)電鑄層較脆、韌性差的問題，文獻(xiàn)[33]研究了一種波導(dǎo)組件的電鑄成形方法，通過選擇合適的電鍍液、鍍銅添加劑以及鍍銅條件，可以得到結(jié)晶細(xì)致、組織致密、韌性好的電鑄層。此外，針對(duì)高頻段的波導(dǎo)腔體，退芯處理、接觸面積過小、腐蝕芯模的周期過長(zhǎng)也是需要解決的問題。

圖4 基于增材制造方法實(shí)現(xiàn)的波導(dǎo)器件

4.2 三維打印

三維打印是通過“離散-堆積”使材料逐點(diǎn)鑄層累積疊加形成三維實(shí)體的技術(shù)。對(duì)于成形精度要求高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為靈活的波導(dǎo)器件，三維打印的出現(xiàn)使其擺脫了傳統(tǒng)制造工藝的束縛，更多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能優(yōu)異的器件因此得以實(shí)現(xiàn)[34]。波導(dǎo)器件三維打印的方法一種是采用“非金屬三維打印和內(nèi)腔金屬化”的技術(shù)路徑間接實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)。文獻(xiàn)[35]設(shè)計(jì)了基于三維打印的波導(dǎo)縫隙天線陣列，結(jié)合增材制造與金屬電鍍來修改槽陣列結(jié)構(gòu)，以快速響應(yīng)頻率、增益和傾斜角度的要求。文獻(xiàn)[36]研究了采用非金屬打印+表面金屬化模式加工的W波段波紋喇叭天線，采用立體光固化成形技術(shù)，波導(dǎo)內(nèi)部的金屬化通過化學(xué)鍍鎳和電鍍銅工藝完成，它在大部分頻帶和主波束模式下的回波損耗＜?20 dB，性能良好。文獻(xiàn)[37]采用類似方法獲得的W波段功分合成器如圖4（b）所示，該器件的鍍銅層有10 μm厚，大于5倍趨膚深度，鍍銅層帶來的腔體體積變化在待打印的電子模型中預(yù)先進(jìn)行了結(jié)構(gòu)補(bǔ)償。文獻(xiàn)[38]針對(duì)工作在77 GHz的喇叭天線，利用噴射金屬技術(shù)直接優(yōu)化天線性能，是一種在室溫和環(huán)境壓力下使用的新型直接電鍍技術(shù)，在幾秒鐘內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)銀薄膜對(duì)非導(dǎo)電表面的金屬處理。另一種波導(dǎo)器件三維打印方法是采用金屬三維打印技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)。常見方法通過激光束熔化AlSi10Mg粉末逐層制造部件，如文獻(xiàn)[39]使用金屬材料直接增材制造出波導(dǎo)饋電天線陣列，其工作頻率為14～16 GHz；文獻(xiàn)[40]介紹了一種工作在12～18 GHz的共形開槽波導(dǎo)天線陣列，如圖4（c）所示，實(shí)現(xiàn)快速原型評(píng)估。如果電磁元件表面粗糙度的幅值大于趨膚深度，其性能將顯著降低[41]。文獻(xiàn)[42]指出，應(yīng)用這種金屬增材制造工藝打印出的微波器件表面平整度很差，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的后續(xù)精加工是研究者們面臨的一大難題。波導(dǎo)內(nèi)壁的粗糙度越差，波導(dǎo)傳輸損耗越大。針對(duì)小口徑波導(dǎo)，常用的內(nèi)部填充磨料微粒的超聲波震動(dòng)法和電鍍銀降低粗糙度方法存在一定的局限性，如超聲波法灌注磨料困難、鍍銀法需加輔助陽極等。文獻(xiàn)[43]提出一種化學(xué)腐蝕拋光提高鋁波導(dǎo)內(nèi)腔表面質(zhì)量的工藝方法，波導(dǎo)損耗得到大幅改善。文獻(xiàn)[44]認(rèn)為，三維打印面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是技術(shù)本身的制造參數(shù)，如幾何公差、表面粗糙度和材料性能，這些都直接影響波導(dǎo)器件的性能，若這些參數(shù)得到改進(jìn)，三維打印技術(shù)將會(huì)得到快速發(fā)展。文獻(xiàn)[45]通過尺寸微小的均勻鋁微滴逐點(diǎn)逐層堆積，成形出尺寸微小、壁薄、外形復(fù)雜的鋁合金波導(dǎo)件，利用可溶性型芯可有效保證微小鋁合金波導(dǎo)件的內(nèi)腔形狀和尺寸精度。

5 精密制造技術(shù)分析和展望

幾十年來，伴隨著機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)的快速發(fā)展，各種精密制造工藝得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)的尺寸精度、表面質(zhì)量等指標(biāo)直接作用于毫米波波導(dǎo)器件的微波性能，貢獻(xiàn)突出。技術(shù)分析和展望主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

1）根據(jù)波導(dǎo)對(duì)象的頻率、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸精度、加工數(shù)量、周期成本等具體需求，選擇合理、先進(jìn)、可靠的工藝方法。各種波導(dǎo)器件精密制造技術(shù)的對(duì)比情況見表1。其中，基于模具的方案適合批量高效制造，基于三維打印的方法適合快速驗(yàn)證響應(yīng)。

表1 波導(dǎo)器件精密制造技術(shù)對(duì)比

2）大部分屬于集成工藝技術(shù)應(yīng)用，除了毫米波波導(dǎo)內(nèi)腔的形狀制造，還需要綜合工藝設(shè)計(jì)特性和加工過程的過程特性需求，綜合解決諸如多工序加工過程基準(zhǔn)保證、低應(yīng)力制造、無損去毛刺、可靠電鍍等工藝技術(shù)問題。

3）與減材和等材制造相比，屬于增材制造的三維打印僅有幾十年的發(fā)展歷史。從制造原理來看，三維打印對(duì)形狀和材料沒有特別要求，是一種理想的微小型復(fù)雜波導(dǎo)制造手段，但要進(jìn)一步擴(kuò)展其在毫米波甚至更高頻段器件的應(yīng)用空間仍存在一些有待解決的問題。目前可打印制備的金屬材料種類有限，對(duì)其只有力學(xué)性能研究，缺少電特性研究。基于金屬材料的打印質(zhì)量還不夠理想，無論精度、質(zhì)量還是成本仍難以與傳統(tǒng)工藝相比。

4）對(duì)于毫米波甚至更高頻段的器件，微小的尺寸誤差可能導(dǎo)致頻率、帶寬、損耗等指標(biāo)發(fā)生質(zhì)的變化。有些文獻(xiàn)對(duì)微波特性與結(jié)構(gòu)、工藝指標(biāo)之間的影響關(guān)系進(jìn)行了研究，提出了一些有價(jià)值的工程應(yīng)用數(shù)據(jù)和規(guī)律，但還需要進(jìn)一步研究，特別是基于特定工藝技術(shù)的工藝性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來的影響，與波導(dǎo)器件的靈活設(shè)計(jì)、可制造性、成本周期等密切相關(guān)。

6 結(jié)束語

在“需求引領(lǐng)”下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞毫米波波導(dǎo)器件精密制造工藝技術(shù)開展了大量研究工作，本文針對(duì)該主題進(jìn)行了綜述和分析，綜合評(píng)價(jià)了波導(dǎo)器件精密制造技術(shù)的材料選擇、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、加工數(shù)量、周期成本等要素，為系統(tǒng)方案的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了有益借鑒。同時(shí)，從制造原理來看極具工程應(yīng)用前景的屬于增材制造的金屬三維打印等技術(shù)，受限于材料、工藝、裝備、應(yīng)用等方面的水平，仍是相對(duì)欠缺的方面，還需要積極發(fā)揮“技術(shù)驅(qū)動(dòng)”能動(dòng)性，有針對(duì)性地開展相關(guān)基礎(chǔ)研究，使其得到穩(wěn)步發(fā)展，未來必將推動(dòng)和促進(jìn)高性能毫米波波導(dǎo)器件以及毫米波雷達(dá)產(chǎn)品的研制生產(chǎn)。