一种用于频率选择表面多夹层复合材料、制备方法及相控阵雷达天线罩技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，在绝缘膜上制备导电网络，获得频率选择表面膜；在模具中依次叠铺频率选择表面膜、纸蜂窝层和蒙皮层,进行真空袋压固化，获得具有夹层的预成型复合材料；沿预成型复合材料一侧外边沿由外向内依次布设第一孔洞组和第二孔洞组，向各第一孔洞组和各第二孔洞组中注胶并分别插入定位销进行固定安装，获得用于频率选择表面多夹层复合材料；还包括一种用于频率选择表面多夹层复合材料，一种相控阵雷达天线罩，通过制备用于频率选择表面多夹层复合材料解决频选膜不易对位、FSS膜边界基准不易确定等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于频率选择表面多夹层复合材料、制备方法及相控阵雷达天线罩


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其是涉及一种用于频率选择表面多夹层复合材料、制备方法及相控阵雷达天线罩。

技术介绍

[0002]频率选择表面（FSS）是一种具有空间滤波性能的周期性阵列结构，由金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成组成。这种表面可以在单元谐振频率附近呈现全反射（贴片型）或全传输特性（孔径型），分别称为带阻或带通型 FSS。FSS的应用十分广泛，可用于天线副反射面和准光滤波器以实现波束的复用与分离，提高天线的利用率；还可用于吸波隐身技术，如雷达天线罩以降低天线系统的雷达截面（RCS），为天线提供隐身防护功能，免受敌方雷达的探测。为实现降低天线系统的雷达截面，提高对电磁波信号的滤波性，FSS膜通常需要多层配合相互耦合作用才能达到特定的电磁滤波性能。夹层复合材料由于其比强度、比刚度高，抗疲劳、抗失稳性能强，且多层复合的特点，适合超材料FSS膜多层复合，实现频率选择性透波的功能。多层FSS膜电磁功能产品中多层FSS膜的对位显得尤为重要，不仅关系着电磁信号频率的透波率，对传输和接收电磁波幅度、相位的一致性也有着举足轻重的影响。
[0003]传统的雷达罩一般仅需满足对雷达的透波要求，但随着相控阵雷达（一个雷达阵面可以有多达数千个天线组成）的应用，相比传统雷达罩对其性能提出了更高的要求。相控天线阵面所用雷达罩除了对其透波率有要求外，还要考虑雷达罩（天线罩不同位点、方位、角度等）的幅度、相位一致性等电性能，保证相控阵面上不同位点的天线发出的电磁波经过雷达罩后，各天线间电磁波幅度相位信息稳定在一定范围内，从而保证雷达探测波束的精准性（波束形状稳定性好，波束指向精度高）。雷达罩在加载FSS膜后，多层FSS膜的对位精度对电磁波幅度相位的影响远大于传统雷达罩的厚度、材料均匀一致性对电磁波幅度相位的影响。传统雷达罩幅度一致性一般<
±
0.2dB，相位一致性<
±5°
，加载FSS膜雷达罩的幅度一致性一般<
±
0.4dB，相位一致性<
±
20
°
，且主要由多层FSS膜的对位精度导致。加载FSS膜雷达罩的工作频点相较传统雷达罩的设计工作频点更易偏移，偏移频率最高可超过0.3GHz。
[0004]CN103401048A 混合单元频率选择表面提出混合单元频率选择表面由导电金属屏上周期排列的开孔单元构成，每个开孔单元的相邻两条或者四条周期边界上设有条形孔，每个开孔单元的条形孔的开孔位置，方向和尺寸一致，每个条形孔的长边等于条形孔开孔位置的周期边界的长度，该混合单元频率选择表面的结构简单，通带损耗小，阻带抑制效果好，且制备工艺简单，解决了现有技术中单屏频率选择表面的通带和阻带频段很近时难以兼顾通带和阻带的性能，而双屏/多屏频率选择表面结构复杂、损耗大、占用空间、增重大的技术问题。但是仅仅停留在微波
，并未应用在复合材料领域，也未提出选择频段。CN100577715C 一种电磁屏蔽高分子复合材料提出由泡沫金属与高分子材料复合而成；所述泡沫金属选择为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铁，具有通孔结构；所述高分子材料为ABS、PE、氯化
橡胶、单组分丙烯酸树脂或环氧树脂，获得屏蔽效果非常好并且成本低，因此可广泛用于航空、航天、保密通信、电子、电气和电器等高新
，用来防止电磁波的泄漏，保证电子设备的正常工作，但是使用技术手段适用于材料研发，不适用于成品生产。
[0005]然而，在含多层FSS膜夹层复合材料的生产过程中，所使用的FSS膜由于重力、滑动、对位无参考等原因往往出现对位不正的问题，在共性天线罩中，多层FSS膜对位则更为困难。多层FSS膜间的对位精度直接影响着天线罩产品频率选择性能和幅相一致性等，导致产品的电性能设计与实际性能不匹配，无法发挥其作用。多层FSS膜间对位的难点主要在于：一、FSS膜在蒙皮内部使用，很难直接用肉眼观察对位，需要较高精度的对位设计；二、对位中使用到的定位装置不能破坏产品的电磁性能定位销钉位点设计与FSS膜的工作的频率有关，如定位销距离过近，电磁波在定位销钉处产生耦合，影响产品的功能特性；三、对定位销钉位点的控制需考虑销钉对产品幅相一致性的影响；四、定位装置也要尽可能不影响产品连续性，保证产品力学强度和外观要求；五、是以FSS膜边界为基准，进行手工定位，该方法在大尺寸多夹层复合材料的实际生产中存在难以找寻FSS膜边界基准的问题。
[0006]因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种用于频率选择表面多夹层复合材料、制备方法及相控阵雷达天线罩。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于频率选择表面多夹层复合材料、制备方法及相控阵雷达天线罩，通过制备用于频率选择表面多夹层复合材料解决频选膜不易对位、频率选择表面膜边界基准不易确定等问题。
[0008]一种用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，具体步骤如下：S1.在绝缘膜上制备导电网络，获得频率选择表面膜；S2.在模具中依次叠铺频率选择表面膜、纸蜂窝层和蒙皮层,进行真空袋压固化，获得具有夹层的预成型复合材料；S3.沿预成型复合材料一侧外边沿由外向内依次布设第一孔洞组和第二孔洞组，向各第一孔洞组和各第二孔洞组中注胶并分别插入定位销进行固定安装，获得用于频率选择表面多夹层复合材料；第一孔洞组和第二孔洞组之间的间距为S：S＞10λ；电磁波波长为λ：λ=c/f；式中，c为光速，c=3
×
108m/s；f为用于电磁波频率选择的频率，f=5～15GHz；λ为波长，mm；S为第一孔洞组和第二孔洞组之间的间距，mm。
[0009]优选地，步骤S1中，在绝缘膜上铺贴一层导电膜，进行压合，通过刻蚀工艺对导电膜进行刻蚀，形成连续的导电网络，导电网络包括连接外框，各外框内设有与外框绝缘的导电芯；或者采用印刷工艺，在绝缘膜上印刷导电网络，导电网络包括连接外框，各外框内印刷有与外框绝缘的导电芯。
[0010]优选地，步骤S2中，将两层频率选择表面膜进行重叠，各频率选择表面膜上的导电网络一一对应，依次交叉铺叠至少两层纸蜂窝层和至少两层蒙皮层,进行真空袋压固化，获得多夹层复合材料预成型。
[0011]优选地，步骤S3中，第一孔洞组包括沿一侧外边沿纵向间隔布设多个第一孔洞，第
二孔洞组包括纵向间隔布设多个第二孔洞，各第一孔洞和各第二孔洞均设于各外框与导电芯之间。
[0012]优选地，步骤S3中各第一孔洞与各第二孔洞的连线与各外框边线垂直设置；定位销的材质为金属，定位销的长度为20
±
2mm，直径为
±
3mm。
[0013]还包括一种基于上述任一项所述的制备方法获得的用于频率选择表面多夹层复合材料，包括预成型复合材料，预成型复合材料包括依次叠铺的频率选择表面膜、纸蜂窝层和蒙皮层,其中，预成型复合材料的一侧外边沿由外向内依次布设第一孔洞组和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1.在绝缘膜上制备导电网络，获得频率选择表面膜；S2.在模具中依次叠铺频率选择表面膜、纸蜂窝层和蒙皮层,进行真空袋压固化，获得具有夹层的预成型复合材料；S3.沿预成型复合材料一侧外边沿由外向内依次布设第一孔洞组和第二孔洞组，向各第一孔洞组和各第二孔洞组中注胶并分别插入定位销进行固定安装，获得用于频率选择表面多夹层复合材料；第一孔洞组和第二孔洞组之间的间距为S：S＞10λ；电磁波波长为λ：λ=c/f；式中，c为光速，c=3
×
108m/s；f为用于电磁波频率选择的频率，f=5～15GHz；λ为波长，mm；S为第一孔洞组和第二孔洞组之间的间距，mm。2.根据权利要求1所述的用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在绝缘膜上铺贴一层导电膜，进行压合，通过刻蚀工艺对导电膜进行刻蚀，形成连续的导电网络，导电网络包括连接外框，各外框内设有与外框绝缘的导电芯；或者采用印刷工艺，在绝缘膜上印刷导电网络，导电网络包括连接外框，各外框内印刷有与外框绝缘的导电芯。3.根据权利要求2所述的用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将两层频率选择表面膜进行重叠，各频率选择表面膜上的导电网络一一对应，依次交叉铺叠至少两层纸蜂窝层和至少两层蒙皮层,进行真空袋压固化，获得多夹层复合材料预成型。4.根据权利要求3所述的用于频率选择表面多夹层复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，第一孔洞组包括沿一侧外边沿纵向间隔布设多个第一孔洞，第二孔洞组包括纵向间隔布设多个第二孔洞，各第一孔洞和各第二孔洞均设于各外框与导电芯之间。5.根据权利要求4所述的用于频率选择表面多夹层复合材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑光，柴朋军，裴力，郑宏雪，张为军，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：