波導(dǎo)組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種波導(dǎo)組件，適應(yīng)于高低溫交變環(huán)境，由多個(gè)波導(dǎo)和波導(dǎo)夾子組成，其中，波導(dǎo)夾子至少包括固定式波導(dǎo)夾子和滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子。因此，采用本實(shí)用新型，通過選擇合適的軟波導(dǎo)及調(diào)整固定式波導(dǎo)夾子、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子的位置，可以在較大溫差下，對(duì)波導(dǎo)組件兩端產(chǎn)生的額外負(fù)載很小，同時(shí)對(duì)中間固支點(diǎn)產(chǎn)生的額外負(fù)載很小。
【專利說明】
波導(dǎo)組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種波導(dǎo)組件，適用于高低溫交變的環(huán)境，尤其適用于航天領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]波導(dǎo)作為傳輸微波信號(hào)通道是一種常用的技術(shù)。在地面雷達(dá)、衛(wèi)星天線等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。影響波導(dǎo)的熱源主要有兩個(gè):外界環(huán)境和內(nèi)部微波損耗。在熱源影響下，波導(dǎo)因溫度變化而產(chǎn)生熱變形，不僅影響波導(dǎo)本身也對(duì)波導(dǎo)兩端連接的設(shè)備產(chǎn)生額外負(fù)載。
[0003]CN201956451U號(hào)專利“裂縫波導(dǎo)天線防熱脹冷縮固定支架”提出了一種用于軌道交通車地通信系統(tǒng)的支架，通過彈簧可以減小波導(dǎo)熱變形對(duì)支架端的影響。這種支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，固定端需滑動(dòng)，對(duì)于軌道交通領(lǐng)域以外的通用性較弱。另外，在CN204741082U號(hào)專利《一種Ka頻段小型化寬頻帶多模自跟蹤饋源》和CN201510099027號(hào)專利《一種衛(wèi)星饋源組件》中，均采用了波導(dǎo)直接固支的形式，沒有進(jìn)一步針對(duì)高低溫交變環(huán)境做細(xì)化設(shè)計(jì)。
[0004]綜上所述，在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，尚缺少一種簡易的適應(yīng)高低溫交變環(huán)境的波導(dǎo)組件。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種適應(yīng)高低溫交變環(huán)境的波導(dǎo)組件，可以容忍的環(huán)境溫度區(qū)間大，并且能夠在高低溫交變時(shí)，對(duì)波導(dǎo)組件兩端產(chǎn)生的額外負(fù)載很小，而在高低溫交變時(shí)，對(duì)中間固支點(diǎn)產(chǎn)生的額外負(fù)載很小。
[0006]本實(shí)用新型提供了一種波導(dǎo)組件，適應(yīng)于高低溫交變環(huán)境，由多個(gè)波導(dǎo)和波導(dǎo)夾子組成，其中，波導(dǎo)夾子至少包括固定式波導(dǎo)夾子和滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子。
[0007]多個(gè)波導(dǎo)中的中間一個(gè)采用的是軟波導(dǎo)并且材料為鈹青銅波紋管，而其它波導(dǎo)均為硬波導(dǎo)。多個(gè)波導(dǎo)中的第一個(gè)波導(dǎo)的一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接，并且被設(shè)為幾字形，以使波導(dǎo)方向的熱變形轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而減小旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受的彎矩。多個(gè)波導(dǎo)依次連接，并且多個(gè)波導(dǎo)中的最后一個(gè)波導(dǎo)的另一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的固定部分連接。
[0008]另外，固定式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)法蘭連接，從而連接后固定式波導(dǎo)夾子與多個(gè)波導(dǎo)之間無相對(duì)位移。滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)管連接，從而波導(dǎo)沿波導(dǎo)管的方向不受約束。波導(dǎo)夾子用于固定波導(dǎo)和增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0009]因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型，通過選擇合適的軟波導(dǎo)及調(diào)整固定式波導(dǎo)夾子、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子的位置，可以在較大溫差下，對(duì)波導(dǎo)組件兩端產(chǎn)生的額外負(fù)載很小，同時(shí)對(duì)中間固支點(diǎn)產(chǎn)生的額外負(fù)載很小。
【附圖說明】
[0010]圖1a是本實(shí)用新型的波導(dǎo)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖1b是固定式波導(dǎo)夾子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖1c是滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1所示波導(dǎo)組件中的波導(dǎo)1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是圖1所示波導(dǎo)組件中的固定式波導(dǎo)夾子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1所示波導(dǎo)組件中的滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015] 應(yīng)了解，本實(shí)用新型的適應(yīng)高低溫交變環(huán)境的波導(dǎo)組件由波導(dǎo)1.....波導(dǎo)M......波導(dǎo)N和固定式波導(dǎo)夾子、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子組成。波導(dǎo)M采用軟波導(dǎo)，材料為鈹青銅波紋管。除波導(dǎo)M外，其他波導(dǎo)為硬波導(dǎo)。波導(dǎo)1 一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接。波導(dǎo)1設(shè)計(jì)成幾字形，使沿波導(dǎo)方向的熱變形轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，減小旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受彎矩。波導(dǎo)1......波導(dǎo)N依次連接，波導(dǎo)N的另一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的固定部分連接。固定式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)法蘭連接，連接后固定式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)之間無相對(duì)位移。滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)管連接，波導(dǎo)沿波導(dǎo)管方向不約束。這兩種波導(dǎo)夾子均有固定波導(dǎo)，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。
[0016]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]如圖la、lb、lc所示，本實(shí)用新型的適應(yīng)高低溫交變環(huán)境的波導(dǎo)組件由波導(dǎo)1、波導(dǎo) 2、波導(dǎo)3、波導(dǎo)4、波導(dǎo)5、波導(dǎo)6、波導(dǎo)7和固定式波導(dǎo)夾子8、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9組成。除波導(dǎo)1 和波導(dǎo)7對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的接口外，其余波導(dǎo)法蘭均為BJ260標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口。
[0018]注意，圖lb的固定式波導(dǎo)夾子8和圖lc的滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9是圖la所示的部分I和 II的4倍放大圖。在圖la中，位于波導(dǎo)7左側(cè)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與電機(jī)輸出軸固定，而位于波導(dǎo)1右側(cè)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)也與電機(jī)輸出軸固定。本發(fā)明的波蘭由鋁合金制成，臂桿由碳纖維制成。 [〇〇19]波導(dǎo)1、波導(dǎo)2、波導(dǎo)3、波導(dǎo)4、波導(dǎo)5、波導(dǎo)6采用3A21防銹鋁，有利于波導(dǎo)腔體真空鋁釬焊成型。波導(dǎo)6為軟波導(dǎo)，采用鈹青銅波紋管。隨長度增加，波導(dǎo)6的剛度下降明顯，允許變形量變大。因此長度選用1 〇〇_。根據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，1 〇〇_軟波導(dǎo)的允許變形量為± 2_。
[0020]波導(dǎo)1設(shè)計(jì)成幾字形，使沿臂桿軸向的熱變形轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，減小旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受彎矩。波導(dǎo)1滿足其法蘭與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)裝配后，另一端法蘭法向沿臂桿方向。
[0021]固定式波導(dǎo)夾子8分別與波導(dǎo)2、波導(dǎo)6用螺釘連接。固定式波導(dǎo)夾子8上端有兩個(gè)安裝孔，與BJ260標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口對(duì)應(yīng)。下端設(shè)計(jì)與臂桿共型的圓弧段，增大其與臂桿粘接面。固定式波導(dǎo)夾子8的這種布局可以使波導(dǎo)1、波導(dǎo)2和波導(dǎo)7具有較好的連接剛度。而且，由于臂桿法蘭為鋁合金材料，這些波導(dǎo)受熱變形影響較小。[〇〇22]滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9分別與波導(dǎo)3、波導(dǎo)4、波導(dǎo)5連接?；瑒?dòng)式波導(dǎo)夾子9上端形成方孔，使波導(dǎo)外壁剛好能從中通過。下端設(shè)計(jì)與臂桿共型的圓弧段，增大其與臂桿粘接面。滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9分為三部分:本體、蓋板和硅橡膠墊。硅橡膠墊與蓋板、本體用GD414硅橡膠粘接固定?；瑒?dòng)式波導(dǎo)夾子9的安裝位置接近波導(dǎo)法蘭，可改善受力效果。當(dāng)高低溫交變時(shí)， 波導(dǎo)3、波導(dǎo)4和波導(dǎo)5的熱變形將傳遞至波導(dǎo)6,降低波導(dǎo)的熱應(yīng)力。[〇〇23]裝配時(shí)，首先在固定式波導(dǎo)夾子8、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9與臂桿之間涂REDUX420膠。在膠固化前，試裝配波導(dǎo)1、波導(dǎo)2、波導(dǎo)3、波導(dǎo)4、波導(dǎo)5、波導(dǎo)6、波導(dǎo)7和固定式波導(dǎo)夾子8、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9,確定固定式波導(dǎo)夾子8和滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9的安裝位置。拆下固定式波導(dǎo)夾子8、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9與臂桿的組合體，再次對(duì)波導(dǎo)夾子8和滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9的弧段纏繞碳纖維絲，加強(qiáng)其連接效果。待以上組合體固化成型后，正式裝配波導(dǎo)1、波導(dǎo)2、波導(dǎo)3、波導(dǎo) 4、波導(dǎo)5、波導(dǎo)6、波導(dǎo)7和固定式波導(dǎo)夾子8、滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子9。此外，由于裝配誤差的存在，波導(dǎo)6將在最后裝配，可容忍法蘭間的微小間隙。
[0024]作為具體實(shí)施例，將本實(shí)用新型涉及的波導(dǎo)組件作為某衛(wèi)星Ka頻段反射面天線的一部分。如圖1所示，波導(dǎo)I和波導(dǎo)7的兩端分別于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與電機(jī)的輸出軸固定。波導(dǎo)I?波導(dǎo)7形成了兩處旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之間的射頻通道。兩處電機(jī)軸之間的距離為1010mm。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過深溝球軸承連接與固定部分連接。為了保證長期可靠，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受載荷應(yīng)盡可能小。
[0025]由于太陽光照的影響，衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)將經(jīng)歷高低溫交變的環(huán)境。本實(shí)用新型涉及的波導(dǎo)組件所經(jīng)歷的溫度為-92.6°C?54.1°C。在航天領(lǐng)域比較常用的波導(dǎo)材料為鋁合金，鋁合金材料的線脹系數(shù)約為22 X 10-6/°C。在圖1中，臂桿的材料為碳纖維，長度為780mm。碳纖維的線脹系數(shù)近似于O。臂桿兩端的法蘭為鋁合金材料。由于波導(dǎo)和法蘭采用了相同的材料，在溫度變化時(shí)，熱變形一致。若以常溫20°C作為零件的裝配溫度，則波導(dǎo)組件的最大溫差為112.6°C。計(jì)算可得，波導(dǎo)組件相對(duì)于臂桿的最大變形量為1.93_。
[0026]由于在火箭發(fā)射段衛(wèi)星需經(jīng)歷惡劣的力學(xué)環(huán)境，天線的一階固有頻率與衛(wèi)星不能發(fā)生頻率耦合，因此波導(dǎo)需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定以保證其擁有足夠剛度。若僅使用圖1中的固定式波導(dǎo)夾子，則波導(dǎo)熱變形產(chǎn)生的力將直接通過固定式波導(dǎo)夾子傳遞到臂桿，使臂桿承受較大外力。若僅使用滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子，則波導(dǎo)沿臂桿方向的熱變形將直接影響兩端的旋轉(zhuǎn)
-V- -K-
夫Tl O
[0027]另外，通過力學(xué)分析軟件Patran+Nastran建模和分析，在波導(dǎo)I和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接處由熱變形產(chǎn)生的力為O ο由于軟波導(dǎo)允許有± 2mm的變形量，波導(dǎo)熱變形為1.93mm，在允許變形量之內(nèi)，所以波導(dǎo)熱變形對(duì)臂桿的影響可忽略不計(jì)。
[0028]此外，本實(shí)用新型可根據(jù)臂桿長度的變化，調(diào)整波導(dǎo)夾子的數(shù)量以及軟波導(dǎo)的長度。
[0029]綜上所述，本實(shí)用新型的波導(dǎo)夾子的布局方式(兩端固定式波導(dǎo)夾子，中間滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子)降低了旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處的受力，并使臂桿上波導(dǎo)的熱變形都傳遞至軟波導(dǎo)，而幾字形波導(dǎo)的設(shè)計(jì)使旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受外力方向由彎曲變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031]本實(shí)用新型中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波導(dǎo)組件，適應(yīng)于高低溫交變環(huán)境，其特征在于，由多個(gè)波導(dǎo)和波導(dǎo)夾子組成，其中，所述波導(dǎo)夾子至少包括固定式波導(dǎo)夾子和滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述多個(gè)波導(dǎo)中的中間一個(gè)采用的是 軟波導(dǎo)并且材料為鈹青銅波紋管，而其它波導(dǎo)均為硬波導(dǎo)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述多個(gè)波導(dǎo)中的第一個(gè)波導(dǎo)的一端 與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接，并且被設(shè)為幾字形，以使波導(dǎo)方向的熱變形轉(zhuǎn)化為所述旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而減小所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受的彎矩。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述多個(gè)波導(dǎo)依次連接，并且所述多 個(gè)波導(dǎo)中的最后一個(gè)波導(dǎo)的另一端與所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的固定部分連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述固定式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)法蘭連 接，從而連接后所述固定式波導(dǎo)夾子與所述多個(gè)波導(dǎo)之間無相對(duì)位移。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述滑動(dòng)式波導(dǎo)夾子與波導(dǎo)管連接， 從而所述波導(dǎo)沿所述波導(dǎo)管的方向不受約束。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)組件，其特征在于，所述波導(dǎo)夾子用于固定波導(dǎo)和增加結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性。
【文檔編號(hào)】H01P3/12GK205583111SQ201620100200
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】俞筆奇, 韓運(yùn)忠, 高文軍, 莊建樓, 潘博
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部