一种多向异形馈电结构及其加工工艺的制作方法

1.本发明涉及馈电结构设计技术领域，具体涉及一种多向异形馈电结构及其加工工艺。


背景技术：

2.随着无源微波组件不断向小型化、多功能化、高频段方向发展，对馈电部分的性能指标要求越来越高，馈电的设计也越来越复杂，尤其体现在地面及卫星通信系统中。另外，无源互调会严重干扰通信系统的正常工作，馈电设计存在的无源互调也是很多工程应用中面临的瓶颈问题，低无源互调已成为通信系统微波组件的关键指标之一。
3.馈电作为高频无源微波组件的重要组成部分，其电讯设计的工程实现至关重要。为满足优良电性指标要求，大量馈电结构内部伴有多向异形、高精度要求的特征设计，且整体结构上要求避免接触非线性引起的无源互调问题。一方面，当产品达到ka频段及以上时，其微波性能对内部尺寸极其敏感，内腔特征的尺寸精度将直接影响高频段微波组件馈电性能的好坏。另一方面，若整体结构采用螺钉拼装，不仅限制了产品的小型化，存在的金属电接触面也易产生无源互调问题。仅采取不断优化接触状态的措施，如增大接触压力、接触表面特殊处理等，增加工艺复杂度的同时，也将提高生产成本，接触非线性的改善效果也一般。若复杂内腔特征采用拼焊的方式，高精度的焊接尺寸控制将会成为另一大难题。另外，大部分高频无源微波组件，如天线单元、滤波器等，其端口的馈电连接也是通过连接器内导体的焊接来实现的。采用多次焊接的方式，则需考虑温度梯度问题，工艺窗口会越来越窄，产品成品率降低。同时，绝大多数连接器是通过法兰与壳体螺装固定或外导体与壳体焊接接地固定，当连接器无法兰或者外导体无法焊接时，连接器的固定也是需解决的难题。为此，提出一种多向异形馈电结构。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于：如何在满足馈电设计要求的同时解决工艺实现上的技术难题，提供了一种多向异形馈电结构，将馈电结构成形工艺和馈电结构与前后端接口的互联工艺相结合，大大简化工艺流程，既保证高频无源组件对馈电复杂内腔结构的高精度要求，又解决接触非线性引起的无源互调问题。
5.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括封闭腔体形式的馈电主体、至少两个馈电接口，所述馈电主体内腔设置有至少两个多向异形特征结构，所述多向异形特征结构与所述馈电接口一一对应匹配连接，所述馈电接口通过与射频连接器焊接实现所述馈电结构内部与外部的互联；
6.所述多向异形特征结构上设置有与射频连接器内导体端部形状匹配的安装孔，所述安装孔上贯穿开设有垂直螺纹孔，连接时所述射频连接器内导体的端部插入所述安装孔中，所述垂直螺纹孔中穿设有定位销，所述射频连接器内导体上开设有与所述定位销外部轮廓相匹配的凹槽，所述定位销自上而下依次穿过垂直螺纹孔的上部、凹槽、垂直螺纹孔的
下部，实现射频连接器纵向的定位。
7.更进一步地，所述馈电主体包括壳体、上盖板、下盖板，所述上盖板设置在所述壳体的上端，所述下盖板设置在所述壳体的下端。
8.更进一步地，所述壳体上设置有定位孔，所述上盖板、下盖板均通过所述定位孔与所述壳体连接定位。
9.更进一步地，所述多向异形特征结构与所述壳体一体成型。
10.更进一步地，所述多向异形特征结构为“7”字形结构。
11.更进一步地，所述垂直螺纹孔的下方设置有预置焊料垂直孔，所述安装孔与所述预置焊料垂直孔连通。
12.更进一步地，所述射频连接器内导体、定位销、多向异形特征结构、预置焊料垂直孔在连接后焊接为一体。
13.本发明还提供了一种多向异形馈电结构的加工工艺，用于加工上述的多向异形馈电结构，包括以下步骤：
14.s1：对多向异形馈电结构进行工艺性拆分，拆分为上盖板，下盖板和壳体三层结构，其中，壳体腔内包含两个多向异形特征结构；
15.s2：采用机械数控铣的方式加工上盖板、下盖板和壳体，并将壳体内部的多向异形特征结构进行一次性数控铣加工成形；
16.s3：在安装孔内装配射频连接器内导体，在垂直螺纹孔内安装定位销固定射频连接器内导体；
17.s4：在预置焊料垂直孔、上盖板、下盖板与壳体的焊接面上预置相同熔点的焊片，并借助销钉定位盖板和焊片；
18.s5：用弹性工装进行整体固定后，在同一个温度曲线下，将射频连接器、定位销、上盖板、下盖板及壳体进行多维度一体化焊接，同时实现馈电连接和机械连接，形成封闭腔体的多向异形馈电结构。
19.更进一步地，在所述步骤s2中，多向异形特征结构尺寸精度至少为
±
0.02mm。
20.本发明相比现有技术具有以下优点：通过巧妙设计将射频连接器内导体凹槽和垂直螺纹孔，将内导体、定位销和多向异形特征结构三者焊接为一体，给射频连接器定位的同时保证了电连接强度；在工艺性多层拆分的基础上采用机械加工的方法加工多向异形特征结构，不仅加工成本低，在加工制造上也可以保证馈电指标对特征结构尺寸精度的高要求。通过单个或多个馈电接口、盖板与壳体主体的多维度一体化焊接的方法，有效地将包含多向异形结构的馈电结构成形工艺和馈电接口的互联工艺相结合，避免了多次焊接存在的工艺窗口变窄及成品率问题，一次性实现馈电互联和结构机械连接，并通过焊接形成连续界面解决了金属接触面引起的接触非线性无源互调问题，大大简化了工艺流程，降低了生产成本。本发明的工艺实现方法工艺流程简单、成本低、大大提高生产效率。
附图说明
21.图1是本发明实施例二中多向异形馈电结构的正视图；
22.图2是本发明实施例二中多向异形馈电结构的一侧视图；
23.图3是本发明实施例二中多向异形馈电结构的另一侧视图；
24.图4是本发明实施例二中多向异形馈电结构经过工艺性拆分后的结构示意图；
25.图5是本发明实施例二中多向异形馈电结构去除上盖板后的结构示意图；
26.图6是图4中a-a处剖视图；
27.图7是图5中b-b处剖视图；
28.图8是图5中c-c处剖视图。
具体实施方式
29.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
30.实施例一
31.本实施例的多向异形馈电结构包括封闭腔体形式的馈电主体、至少两个馈电接口，所述馈电主体内腔设置有至少两个多向异形特征结构，所述多向异形特征结构与所述馈电接口一一对应匹配连接，所述馈电接口通过与射频连接器焊接实现所述馈电结构内部与外部的互联；
32.所述多向异形特征结构上设置有与射频连接器内导体端部形状匹配的安装孔，所述安装孔上贯穿开设有垂直螺纹孔，连接时所述射频连接器内导体的端部插入所述安装孔中，所述垂直螺纹孔中穿设有定位销，所述射频连接器内导体上开设有与所述定位销外部轮廓相匹配的凹槽，所述定位销自上而下依次穿过垂直螺纹孔的上部、凹槽、垂直螺纹孔的下部，实现射频连接器纵向的定位。
33.在本实施例中，所述馈电主体包括壳体、上盖板、下盖板，所述上盖板设置在所述壳体的上端，所述下盖板设置在所述壳体的下端。
34.在本实施例中，所述壳体上设置有定位孔，所述上盖板、下盖板均通过所述定位孔与所述壳体连接定位。
35.在本实施例中，所述多向异形特征结构与所述壳体一体成型。
36.在本实施例中，所述多向异形特征结构为“7”字形结构。
37.在本实施例中，所述垂直螺纹孔的下方设置有预置焊料垂直孔，所述安装孔与所述预置焊料垂直孔连通。
38.在本实施例中，所述射频连接器内导体、定位销、多向异形特征结构、预置焊料垂直孔在连接后焊接为一体。
39.实施例二
40.如图1、2所示，本实施例的多向异形馈电结构包括馈电接口1、馈电接口2和馈电主体3。馈电接口2的内导体开有凹槽21。馈电主体3内包含两个多向异形特征结构51和52，两个特征结构外形尺寸精度要求为
±
0.01mm。特征结构上设有接口安装孔511和521、下垂直孔512和522、上垂直螺纹孔513，其中，下垂直孔512和522用于预置焊料，上垂直螺纹孔513用于装填定位销7。壳体5上设置定位孔53，用于安装销钉来给盖板及焊片定位。两个馈电接口分别通过锡焊与特征结构实现互联，通过凹槽21和垂直螺纹孔将内导体、定位销7和多向异形特征结构三者焊接为一体，给馈电接口定位的同时保证了电连接强度。
41.本实施例多向异形馈电结构的工艺实现方法步骤如下：
42.(1)先对多向异形馈电结构进行工艺性拆分，拆分为上盖板4，下盖板6和壳体5三层结构；壳体5腔内包含两个多向异形特征结构51和52；
43.(2)采用机械数控铣的方式加工上盖板4、下盖板6和壳体5；将壳体5内部的多向异形特征结构51和52进行一次性数控铣加工成形，保证尺寸精度
±
0.01mm；
44.(3)在接口安装孔511、521内装配射频连接器内导体，在下垂直孔512和522内预置焊料，在上垂直螺纹孔513内安装定位销7固定射频连接器内导体；
45.(4)在下垂直孔512和522、上盖板4、下盖板6与壳体5的焊接面上预置相同熔点的sn63pb37焊片，并借助销钉定位盖板和焊片。
46.(5)用弹性工装进行整体固定后，在同一个温度曲线下，进行馈电接口1、馈电接口2、定位销7、上盖板4、下盖板6和壳体5的一体化焊接，同时实现馈电连接和机械连接，形成封闭腔体的多向异形馈电结构。
47.需要说明的是，馈电接口1为螺旋天线接口端，馈电接口2为电缆接口端。
48.在本实施例中，该多向异形馈电结构用于作为同轴线到天线的馈电转换装置，用于天线与电缆的馈电匹配，其中，“7”字形多向异形特征结构既能形成电容，又能形成电感，达到宽带匹配的目的，相对于传统的馈电结构(仅形成电感、只能窄带匹配)有明显优势，不易发生频率偏移。
49.综上所述，上述实施例的多向异形馈电结构，通过巧妙设计将射频连接器内导体凹槽和垂直螺纹孔，将内导体、定位销和多向异形特征结构三者焊接为一体，给射频连接器定位的同时保证了电连接强度；在工艺性多层拆分的基础上采用机械加工的方法加工多向异形特征结构，不仅加工成本低，在加工制造上也可以保证馈电指标对特征结构尺寸精度的高要求。通过单个或多个馈电接口、盖板与壳体主体的多维度一体化焊接的方法，有效地将包含多向异形结构的馈电结构成形工艺和馈电接口的互联工艺相结合，避免了多次焊接存在的工艺窗口变窄及成品率问题，一次性实现馈电互联和结构机械连接，并通过焊接形成连续界面解决了金属接触面引起的接触非线性无源互调问题，大大简化了工艺流程，降低了生产成本。本发明的工艺实现方法工艺流程简单、成本低、大大提高生产效率，值得被推广使用。
50.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。