求助波导单各个缝隙天线的问题
席乾龙+孔小涛
[摘 要]现阶段波导裂缝阵列天线被广泛应用并取得一定的成绩，但实际中依然存在一些问题，造成天线阵面精度与最终电性能不理想，最为常见的就是天线单元安装方式不合理。本文中笔者给出两种波导裂缝天线单元安装方式，并深入分析两种安装方式的优缺点，方便实际工程中选择合适的安装方式，提高阵列天线安装精度。
[关键词]波导裂缝；天线单元；安装方式
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0308-01
引言
波导裂缝阵列天线方式相比于其他阵列天线有着极为鲜明的特点，容易控制的口径分布与高增益使其更容易低或超低副瓣，再加上重量轻与成本低等特点让这种阵列天线方式普遍应用在地面雷达等雷达的天线设计中。本文中笔者以波导窄边加工倾斜缝为研究对象，分析波导裂缝天线单元的安装固定方式，对比两种方式的优缺点。
1、波导裂缝天线单元安装方式
天线单元X向加工基准以一端法兰盘面加工后为起线基准，Y向以波导管窄面中心线为基准，Z向以波导窄边顶面为基准。因此在设计安装方式选取装配基准时，尽可能考虑和天线单元的加工基准一致，减少因加工、装配基准不一致带来的误差[1]。
1.1安装方式一
天线单元的安装方式一如图1所示，天线单元安装在装配于天线骨架上的固定槽板中，固定槽板位置间隔1M左右。天线单元装配时X向以装配后的法兰面为定位基准固定在X向基准板上，与设计加工基准一致；Y向、Z向使用骨架上装配的固定槽板来装配，Z向以波导窄边底面为装配基准，和加工时装夹基准一致，Y向利用固定槽板的开槽口尺寸作为装配基准，安装固定用上方的固定夹压紧装配[2]。固定槽板的槽开口尺寸在数控铣床上一次加工成型，装配后可以保证相邻天线单元的Y向间距要求；Z向尺寸因固定槽板的开口槽是在机床上一次加工，安装槽的位置尺寸易保证，天线单元安装时波导窄面底面装配在槽上面，能够保证Z向高度尺寸。
安装方式一的缺点：安装天线单元时固定槽板的卡槽开口尺寸和波导窄边两面的配合尺寸安装时需要有间隙天线单元才能顺利安装进卡槽，固定夹与卡槽装配后配合尺寸需小于天线单元宽边高度尺寸方能保证天线单元被压紧；在天线面阵较小时该安装方式的另一缺点是位于天线单元上方裂缝槽之间的金属固定夹会对天线副瓣性能产生不利影响，且固定夹的安放位置受裂缝槽位置限制，装配时必须避开裂缝槽。
1.2 安装方式二
当裂缝波导阵面口径小，副瓣要求高时，为避免安装方式一的固定夹装配天线单元对天线副瓣性能产生的不良影响，天线单元可以采用图2安装方式。
安装方式二中天线单元在X向安装定位方法和安装方式一相同；Y向、Z向安装固定依赖固定角件装配在骨架安装板上，固定角件外形及固定天线单元方式如图4所示。固定角件与天线单元连接方式采用精密焊接方法，固定角件的位置距离1M左右。固定角件的L尺寸精度和天线单元的Z向安装精度直接相关，H及M尺寸则和天线单元的Y向安装精度相关。为保证天线单元安装后的Y向精度，固定角件加工时，H尺寸和每批待装配的天线单元波导管窄面尺寸在保证焊接间隙的前提下实际配合加工，这样可以尽量减少因角件加工后和天线单元装配间隙不等带来的误差[3]。
2、波导裂缝天线单元安装方式比较
前文讲述两种安装方式，接下来主要分析两种安装方式的优缺点及适用范围。
2.1 精度影响分析
波导裂缝阵列天线工程设计时，在满足天线阵面精度的前提下，天线单元的设计安装非常关键。在天线单元上述两种安装方式实施过程中，主要考虑天线单元装配后X向、Y向、Z向的精度。两种安装方式中，天线单元均安放固定在天线骨架的大基本平面上，该基本平面由大型机床一次加工成型，精度易保证，两种安装方式中天线单元的X向安装精度都由装配在骨架基本平面上的X向基准板保证。而天线单元的Y向、Z向安装精度在两种安装方式中实现方法不同，安装方式一中天线单元的Y向精度受固定槽板的加工装配精度影响，Z向精度受固定槽板和固定夹的加工装配精度共同约束；安装方式二中天线单元的Y向精度受固定角件的加工装配精度影响，Z向精度同样只受固定角件的加工装配精度影响。可见安装方式二中的Z向精度影响因素少于安装方式一[4]。
2.2 实现流程比较
天线单元两种安装方式设计中，天线骨架上大的基本安装平面制造流程相同，通过前述安装方式设计比较分析可以看出，其实现流程不同主要体现在天线单元的制造上。在安装方式二中，天线单元的Y向、Z向安装固定由焊接在天线单元上的固定角件来实现，因而在安装方式二中的天线单元制造流程比安装方式一复杂。在安装方式二中波导管加工完裂缝后需要和加工好的固定角件实现组焊，为避免加工裂缝后的天线单元产生焊接变形，实施焊接时需做好防变形控制，主要从焊前装配、炉中预升温、同时施焊等重要环节进行质量控制，通过工程实践结果表明，安装方式二的实现流程也能够较好的保证天线单元的制造质量。通过上述两方面比较可以看出，从安装精度实现角度看，方式二影响因素少，更易实现；从实现流程上比较，方式一天线单元实现流程较方式二简单，两种安装方式在工程中均已实现成功应用。
3、结语
波导裂缝阵列天线设计中天线单元的安装固定直接影响到阵面精度，对雷达的使用精度造成影响，随着设计要求与技术水平的提高，天线单元安装方式设计过程中也在不断优化完善。本研究中主要论述天线单元安装方式，并给出两种具体的安装方式，为行业技术进步贡献一份力量。
参考文献
[1]李怀珠.大型铝合金构件的焊接工艺设计[J].电子工艺技术.2015（06）：12-14.
[2]过石正.用光学仪器组装与检测阵面雷达天线的研究[J].电子工艺技术.2013（05）：45.
[3]黄艳云.浅谈裂缝波导的数控加工技术[J].科技创业家.2012（16）：90.
[4]王续跃；孟庆轩；康仁科；徐文骥；郭东明；王连吉.气熔比法铝合金薄板激光切割试验研究[J].中国激光.2010（10）：56-58.
