当前位置: 首页 > 专利查询>雷神公司专利>正文

增材制造技术(AMT)薄型辐射器制造技术

技术编号:25449629 阅读:54 留言:0更新日期:2020-08-28 22:34
本申请描述了使用增材制造技术(AMT)制造的薄型辐射器(LPR)。这样的AMT辐射器适合用于可以使用AMT制造工艺制造的阵列天线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造技术(AMT)薄型辐射器政府权利不适用。相关申请的交叉引用本申请要求在2017年11月10日提交的名称为“ADDITIVEMANUFACTURINGTECHNOLOGY(AMT)LOWPROFILERADIATOR(增材制造技术(AMT)薄型辐射器)”、申请号为62/584,264的美国临时专利申请和在2017年11月10日提交的名称为“LOWPROFILEPHASEDARRAY(薄型相控阵列)”、申请号为62/584,300的美国临时专利申请的优先权,这两份美国临时专利申请全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
如本领域中已知的,天线或(辐射器)设计通常采用标准的印刷电路板(PCB)制造工艺,该工艺依赖于多个工艺步骤、昂贵的材料以及缓慢的生产周期周转时间。多个工艺步骤会导致高成本和缓慢的周转时间。而且,通常通过一系列工艺(例如,层压,通过回填进行导电)来制造天线组件,这增加了制造整个天线组件的人工成本。除了增加这类人工成本外,使用多道工艺还会增加生产周期时间,从而导致长的构建时间。此外,如果需要任何电路调整,使用多道工艺可能延长任何故障排除阶段。另外,典型的PCB工艺不允许小的特征尺寸,而这些小的特征尺寸对生产用于基于空间的应用的薄型阵列是必需的。
技术实现思路
在此描述的是一种厚度在大约0.020英寸(20密尔(mil))范围内的辐射器。这种辐射器称为薄型(lowprofile)辐射器,并且适用于由这种薄型辐射器组成的阵列天线。本文所述的薄型辐射器(LPR)设计是使用增材制造技术(AMT)提供的,因此可以被称为AMT辐射器。这种AMT辐射器适合用于可以使用AMT制造工艺来制造的阵列天线。已经认识到,能够通过AMT方法制造的辐射器设计大大降低了生产成本,可以快速进行原型制造和定制以满足设计需求。此外,本文所述的辐射器由于具有薄外形,因此适于在基于空间的应用中使用。此外,本文描述的辐射器适用于可折叠阵列,其具有的发射体积(即,在运载火箭中将占据的体积)和成本相对于具有相同或相似的工作特性的现有技术的天线所需的成本和体积都降低了。本文描述的辐射器还能够在低地球轨道(LEO)空间环境中部署。因此,本文所述类型的辐射器适用于移动卫星系统(MSS)。由于本文描述的辐射器设计可以使用AMT制造,因此本文描述的辐射器解决了与使用常规印刷电路板(PCB)制造技术提供的辐射器相关的问题。如上所述,因为AMT机器的铣削和印刷能力允许薄型阵列所需的较小的特征尺寸,所以本文所述的辐射器的总厚度可以被限制在约20密尔(508微米)内。特征尺寸将包括但不限于传输线的宽度和法拉第壁(隔离元件)二者,它们可以比使用传统方法制造的更小。此外,本文所述的辐射器使用印刷的导电“法拉第壁”,所述导电“法拉第壁”被设置为使电场约束在辐射器的期望区域中。这样的法拉第壁可以在铣削其它特征的同一制造步骤中制造。这节省了可观的人工成本,从而降低了组件的总成本。本文所述的辐射器设计还利用AMT能力以在机器约束范围内印刷几乎任何形状和尺寸的导电元件。这些导电元件用作调谐元件,以实现薄型阵列的所需性能。最后,使用定制的印刷连接器接口,以便可以使用标准的BMB连接器来测试该器件。本文所述的辐射器设计由AMT单步铣削和填充操作来提供,以产生具有法拉第壁、垂直发射件(launch)连接、小(2x2元素)构建块和铣削铜迹线的辐射器。提供的AMT天线具有的几何形状与具有类似工作特性(例如,工作频率范围,带宽等)的常规辐射器的几何形状相比相对简单。此外,通过使用AMT制造技术,天线可包括具有产生双重调谐性能所需的形状和/或尺寸的印刷调谐元件。此外,本文描述的天线设计可以被集成到可在短时间内被印刷和原型制造的完整阵列中。本申请的一个方面针对一种使用增材制造技术(AMT)制造的天线元件。在一个实施例中,该天线元件包括基板和至少一个法拉第壁,该基板具有第一表面和相对的第二表面,在该第一表面上设置有铣削的领结隙孔,并且所述至少一个法拉第壁设置在所述领结隙孔附近。天线元件的实施例还可以包括该至少一个法拉第壁,该至少一个法拉第壁具有多个法拉第壁中的第一壁和第二壁。该多个法拉第壁可以围绕该孔对称地设置,所述多个法拉第壁中的第一壁形成第一组调谐元件,该第一组调谐元件对称地设置在所述领结隙辐射器的两侧,并且所述多个法拉第壁中的第二壁形成第二组调谐元件,该第二组调谐元件对称地设置在所述领结隙辐射器的两侧。所述天线元件还可包括馈送电路。所述馈送电路包括从所述基板的第一表面延伸到第二表面的垂直发射件;以及馈线,其跨所述铣削孔的隙缝部分设置。所述馈送电路可以设置在第一组调谐元件和第二组调谐元件之间。本申请的另一方面涉及一种天线组件,该天线组件包括:具有第一表面和相对的第二表面的基板,在其第一表面中设置有铣削孔;第一组调谐元件,其对称地设置在所述铣削孔的两侧;第二组调谐元件,其对称地设置在所述铣削孔的两侧,以及馈送电路,其包括从所述基板的第一表面延伸至第二表面的垂直发射件以及跨该铣削孔的隙缝部分设置的馈线。实施例还可以包括具有多个天线组件的阵列天线。所述天线组件可以包括四个天线组件,其设置为使得第一天线组件的第一组调谐元件和第二天线组件的第一组调谐元件分别与第三天线组件的第二组调谐元件和第四天线组件的第二组调谐元件相邻。本申请的又一方面针对一种用于制造领结隙天线的AMT工艺。在一个实施例中,该方法包括:(a)从双覆层电介质基板的第一表面铣削铜以形成孔;(b)从所述双覆层电介质基板的相对的第二表面铣削铜,以形成用于所述孔的馈线;(c)将所述双覆层电介质基板粘合(bond)到第二基板的第一表面上以用于粘合组件,该第二基板具有设置在其第二表面上的接地平面导体;(d)铣削所述粘合组件,以在所述孔附近形成用于法拉第壁的至少一个开口;以及(e)用导电液填充所述至少一个开口以形成法拉第壁。该方法的实施例还可以包括铣削所述粘合组件以形成用于垂直信号路径的至少一个开口,以及填充用于垂直信号路径的至少一个开口。所述导电液可以是导电油墨。附图说明下面参考附图讨论至少一个实施例的各个方面,这些附图并非旨在按比例绘制。包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步的理解,并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分,但是不旨在作为对本公开的限制的定义。在附图中,在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件可以由相似的数字表示。为了清楚起见,并非每个部件都可以在每个图中被标记。从以下附图描述中可以更充分地理解前述特征,其中:图1是使用增材制造技术(AMT)制造的领结辐射器的俯视图。图1A是在辐射器输入/输出端口处的反射系数(S11)的曲线图,其示出了通过调谐元件实现的所谓的“双重调谐”特性。图1B是设置形成2×2阵列天线的多个领结辐射器的俯视图,该领结辐射器可以与图1中描绘的领结辐射器相同或相似;图2是通过使用印刷的电抗性调谐元件实现的领结辐射器场构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用增材制造技术(AMT)制造的天线元件,所述天线元件包括:/n基板,具有第一表面和相对的第二表面,在所述第一表面上设有铣削的领结隙孔;以及/n至少一个法拉第壁,设置在所述领结隙孔附近。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 US 62/584,300;20171110 US 62/584,2641.一种使用增材制造技术(AMT)制造的天线元件,所述天线元件包括:
基板,具有第一表面和相对的第二表面,在所述第一表面上设有铣削的领结隙孔;以及
至少一个法拉第壁,设置在所述领结隙孔附近。


2.根据权利要求1所述的天线元件,其中,所述至少一个法拉第壁包括多个法拉第壁中的第一壁和第二壁。


3.根据权利要求2所述的天线元件,其中,所述多个法拉第壁围绕所述孔对称地设置,所述多个法拉第壁中的所述第一壁形成第一组调谐元件,所述第一组调谐元件对称地设置在所述领结隙辐射器的两侧,且所述多个法拉第壁中的所述第二壁形成第二组调谐元件,所述第二组调谐元件对称地设置在所述领结隙辐射器的两侧。


4.根据权利要求3所述的天线元件,还包括:馈送电路,所述馈送电路包括从所述基板的所述第一表面延伸至所述第二表面的垂直发射件;以及馈线,所述馈线跨所述铣削孔的隙缝部分设置。


5.根据权利要求4所述的天线元件,其中,所述馈送电路设置在所述第一组调谐元件和所述第二组调谐元件之间。


6.一种天线组件,包括:
基板,其具有第一表面和相对的第二表面,在所述第一表面上设置有铣削孔;
第一组调谐元件...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·P·黑文T·V·席基纳P·J·亚当斯J·E·贝内迪克特
申请(专利权)人:雷神公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1