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双极化平板缝隙天线的真空钎焊

2014-09-21

                                                        双极化平板缝隙天线的真空钎焊

  摘  要:主要介绍了铝双极化平板缝隙天线等工件的真空铝钎焊技术,对真空钎焊工件的接头与夹具、钎焊工艺参数和钎焊加工过程进行了较详细的论述。

    关键词:双极化平板缝隙天线;真空钎焊;柔性夹具

1 引言

    由于铝合金密度小、耐腐蚀、导热和导电性好,且具有一定的比强度,铝合金材料应用范围不断扩大,电子设备中散热器、汽车上的冷却器和平板缝隙天线(典型结构如图所示)基本上采用铝合金钎焊结构。

    平板缝隙天线的表面积大,对钎缝成形和变形有一定要求,根据不同要求可选用网带氮气保护连续炉钎焊、真空炉钎焊工艺,其中真空钎焊适合质量要求高的平板天线零件。

    平板缝隙天线由1mm (±0.01)厚的辐射板、隔板、底板组成的共壁波导阵和馈电波导焊接成形,该天线结构复杂,目前国内外对此零件通常以数控加工成形,装配后采用盐浴焊、网带氮气保护连续炉、真空钎焊炉等几种焊接方式进行整体焊接,在制造工艺上存在一系列问题,尤其是天线的组合钎焊,波导作为微波传输通道,它要求有严格的截面尺寸、形位公差要求,钎焊后不仅要有合适的内腔圆角,同时不能在内腔形成金属堆积、熔蚀等缺陷,更不能有未焊上的钎缝和截面的翘曲变形,任何加工不合适都会影响天线的电气性能,如:相位和驻波,所以平板缝隙天线的结构特点给天线加工带来了很大的难度。

 

2 铝真空钎焊原理

    在真空气氛的保护下加热,可以减少母材和钎料的氧化,使母材和钎料表面的氧化膜分解、去除或破坏,钎料熔化后对母材形成润湿,在毛细作用下填缝,冷却后形成接头。真空钎焊一般不需要钎剂,钎焊后不需清洗钎剂,工件免受氧化,钎缝成形美观,是高质量的钎焊工艺方法。真空气氛下氧化膜的去除机理是高的真空度减少了金属加热过程中的氧化,并发生了以下反应:真空下氧化膜的分解;氧化物的挥发;H或CO对氧化膜的还原作用;C对氧化膜的还原作用;表面的氧向材料内部的扩散或溶解;致密氧化膜的破裂等。以上反应的综合作用使氧化膜去除或破坏,促进钎料对母材的润湿。从真空下去膜机理的热力学条件看,氧化膜去除不仅与真空度有关,还需要一定的钎焊温度。用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件,如平板缝隙天线等。

2.1网带氮气保护连续炉中钎焊

    网带连续炉中钎焊是最简单的炉中钎焊方法。钎焊时把装配好并加上钎料及钎剂的工件放入电炉中,工件被加热到钎焊温度后,依靠钎剂去除母材表面的氧化膜,使钎料流入接头间隙。取出冷却后便形成钎焊接头。

    由于网带连续炉中钎焊的加热周期较长,为了减少工件氧化,防止钎剂蒸发和丧失活性,应尽量缩短工件在高温下停留时间,钎焊工件的加热时间根据工件和夹具的大小而不同,一般通过试验确定。网带氮气保护连续炉中钎焊设备简单,成本较低,加热均匀,变形小。但最大的缺点是钎焊过程中母材暴露在空气(3ppm)中,钎剂会发生一定的氧化,如果采用氮气(氮气纯度:含氧量小于3ppm 露点-56℃ 氮气流量:0-300(500)ml/min )保护效果会更好。另外由于氯化物钎剂钎渣的强烈吸潮性,钎焊接头易发生腐蚀,所以铝钎焊使用的钎剂最好是无腐蚀钎剂,其中QF型[1,2]钎剂是氟化物钎剂,它由KF及ALF3组成,当KF为45.8%、ALF3为54.2%时,钎剂中将不存在KF及ALF3,而全部形成 K3AlF6-KAlF4,由相图可知其共晶温度为562℃。该种钎剂不吸潮,在室温下不与水和铝发生反应,仅在钎焊温度附近有活性,焊后残渣不会引起腐蚀,在钎焊过程中去膜能力强,钎焊后接头耐蚀性好,钎缝致密性好,能用于铝合金空气炉中钎焊,但如果在潮湿的空气中加热这种钎剂时,钎剂成分要发生变化而影响去膜能力。另外,各个厂家生产的钎剂质量相差较大,在加热时间较长时尤其明显,有的钎剂根本不能完成钎焊,多年的工作经验告诉我,在原材料、加热温度、装配间隙、焊前清洗等正常情况下,钎剂质量波动是造成钎焊质量大幅度波动的主要原因,

2.2真空钎焊

   真空钎焊是在真空环境下对已经装配好钎料的焊件进行加热,利用真空条件下一系列对钎焊有利的物理化学反应,实现去膜和润湿,形成钎焊的工艺方法。主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。真空钎焊是相对较新的钎焊方法,它不需要钎剂,钎焊接头光亮致密,具有良好的力学性能和抗腐蚀性能,焊件美观,因此真空钎焊在航空航天等领域获得了广 泛的应用,真空钎焊对材料和结构的适应性强,广泛用于铝合金、钛合金、不锈钢、高温合金、难熔金属及结构钢、铜合金等结构的钎焊。真空焊接过程不需要钎剂即能焊接铝、钛等高活性金属,同时能保证获得精密光亮的接头,此接头具备优良的机械性能和抗腐蚀性能。  随着真空炉性能价格比的不断提高,铝真空钎焊炉已在民品、军品工业中得到大量应用,铝真空钎焊相比盐浴钎焊和钎剂钎焊具有明显的优点:

(1)无毒和无污染;真空钎焊,因不用钎剂,显著提高了产品的抗腐蚀性,免除了各种污染,工件不氧化,钎缝成形美观;有好的安全生产条件;

(2)真空钎焊不使用钎剂不仅节省大量价格昂贵的金属钎剂,不存在焊渣,而且又不需要复杂的焊剂清洗工序,无需焊后清洗,节约大量的人力物力;降低了生产成本;

(3)在真空中加热,不存在产品氧化的问题,真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好,可以焊更复杂和狭小通道的器件,由于采用整体加热,热应力小,工件变形小,真空钎焊提高了产品的成品率,获得坚固的清洁的工作面;可以加工很大的工件;

(4)与其它方法相比,炉子的内部结构及夹具等寿命长,可降低炉子的维修费用。工件加热均匀(±3℃)控温精度(±1℃),变形量小,钎焊精度高,可实现无余量加工和精密钎焊,可以做到焊后不修整,可以实现钎焊和热处理的一体化工艺。这对于焊后难于清洗和修整的高精度铝波导是非常必要的,同时对于风、油、水冷散热器的真空钎焊也比较适合。真空工艺参数控制准确,产品质量稳定。真空炉由真空室、加热器、控制系统和配套的真空系统组成。现在主流的铝真空钎焊为冷壁炉,采用水冷炉壁,生产条件好,钎焊的工件质量高,适用于小批量、多品种零件的加工。

(5). 适于真空钎焊的材料很多,如:铝、铝合金、铜、铜合金,不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍(Inconei)等都可以在真空电炉中钎焊,设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料,其中铝和铝合金应用得最广泛。

3 真空钎焊工艺过程

  真空钎焊工艺一般需经过以下过程:表面准备—零件的装配与定位—钎料的添加—真空钎焊热循环—焊后检验—钎焊后处理等。真空钎焊时需控制的工艺要点包括零件和钎料的表面质量、焊件配合形式和间隙、钎料的添加放置、升温速度、钎焊温度、保温时间、真空度等。
  待焊零件首先需要进行表面准备,所有表面应为经过机加、吹砂或化学清洗过的无氧化皮、无油污的洁净表面,较低温度下的钎焊对表面的洁净度要求更高。在润湿有困难时可以考虑表面镀膜,一般为镀镍、镀银、镀铜等。
  零件需装配与定位,零件间应能保持正确的位置关系和钎焊间隙,或钎焊间隙在钎料熔化后可以闭合。装配一般可以利用零件的自定位关系、点焊定位、工装定位、重物及其他辅助方式。真空钎焊时需将钎料预先添加放置,根据不同情况可以采用粉状、片状、丝状等不同的钎料形式。粉状钎料的添加可采用下列方法:与粉末钎料与黏结剂调制成膏状,再用注射器添加或手工添加;手工直接添加后采用黏结剂固定;制成黏带钎料(粉末钎料与黏结剂混合轧制成带状)等。片状钎料添加时一般加在钎焊间隙中间,对于大面积钎缝,使用片状钎料时应对工件施加一定的压力,以便钎料熔化后被钎料占据的钎焊间隙可以闭合。片状钎料可以采用贮能点焊进行定位。丝、环及预成形钎料添加时,可以放在紧邻钎缝处或预先加工的料槽内,尽可能考虑重力的作用,使钎料流动方向向下。
    在焊件完成整体装配和固定、钎料添加和装炉后开始钎焊热循环过程。首先需要按照真空炉的操作顺序抽真空,真空度达到预定的数值后开始加热,在加热的全过程中真空机组应保持工作,以将释放的气体抽出,维持炉内必要的真空度。加热保温结束后,焊件应继续在真空或保护气氛中冷却至150—200℃,以防止工件氧化,因此降温时仍需抽真空或向炉中通入惰性气体。一般无特殊要求的钎焊可以随炉冷却,有冷却速度要求的按相应的冷却曲线进行,需快冷的工件可以进行真空气淬冷却。对热膨胀系数相差较大、易产生热应力的结构(如陶瓷的钎焊等),应采用缓冷的方法。根据需要,钎焊加热完成后,可以紧接着进行焊件的热处理,即钎焊和热处理在同一炉次内完成,也称钎焊—热处理一体化工艺。钎焊—热处理一体化工艺一般需要快冷,通常采用通人惰性气体的气淬快冷工艺。钎焊—热处理一体化工艺需考虑钎焊保温温度与零件的热处理温度相一致,使用的设备应具有特殊的快冷功能。

3.1平板缝隙天线基体材料、钎料及使用

    表1是几种常用钎焊基体材料、钎料的物理和机械性能。由于LF21、LD31铝合金材料的固相线温度比其他铝合金高,比较适合铝合金高温钎焊,LF21铝合金适用于各种结构件,而LD31铝合金可热处理强化,其加工性能、抗腐蚀性能、力学性能良好,适用于真空钎焊后需热处理强化的结构件,如平板缝隙天线等。在散热器、冷板加工过程中发现10mm左右的铝合金原材料有一定的变形,会影响装配过程和钎焊质量,也增大后续铣加工量,冷校平很难解决这一问题,通过试验采用热校平工艺很好地解决了此问题。

    

    钎料是钎焊工艺中的关键连接材料,Al-Si、Al-Si-Sr-La共晶钎料适合于网带氮气保护连续炉有钎剂钎焊,目前使用的为0.05-0.09mm的钎料,为了使钎料贴近钎缝形成满意的焊缝,要求钎料必须直,在校直过程中我们采用退火工艺后拉直,现在钎料可以做的很直,有利于钎焊质量的提高。Al-Si-Mg钎料及复合钎料板适用于真空钎焊,在钎料中加入一定量的Mg,可以提高局部去膜效果。

3.2钎剂和活化剂

    铝合金表面氧化膜致密稳定、熔点高,在普通钎焊温度下不易分解,在空气炉、气体保护炉钎焊必须使用钎剂,QF型氟化物钎剂有较强的去氧化膜能力,但其机理目前尚不清楚,有人认为主要是氟铝酸钾能溶解氧化铝膜,且常温下不与水反应,我们用的就是带水的浆状钎剂。铝的真空钎焊由于铝的氧化膜在真空中也很难分解,所以在很长的一段时间内没有取得进展,直到提出采用所谓金属活化剂后,铝的真空钎焊才被实现。试验表明,Mg是铝真空钎焊最好的活化剂,通过加入镁可以获得良好的钎焊性能和优良的钎焊接头。

3.3工件结构特点的分析和加工过程

3.3.1工件结构特点的分析

    由于各工件技术要求不同,加工工艺也不一样,合理的钎焊接头设计十分必要,通过对散热器、冷板和平板缝隙天线各自特点的分析,提出如图的结构形式。

    网带氮气保护钎焊方式一般平板缝隙天线采用铣定位槽结构,该结构定位可靠,钎剂和钎料添加位置合理,大面为整体材料,变形易控制,已在生产中大量采用。

    真空钎焊平板缝隙天线采用复合钎料板夹在基材中的夹层结构,该结构由于利用了复合钎料板良好的钎焊性能,只要控制好工艺,钎焊质量易保证,但对上面结构的平板缝隙天线要兼顾钎料流淌和强度,温度过高,钎料流淌严重,温度过低,强度不易保护。真空钎焊平板缝隙天线采用扭式榫头,中间夹钎料箔的结构,该接头相比目前常用的胀铆榫头结构,减少铆接应力,加工也比较方便。

3.3.2典型工件的加工过程

    网带氮气保护连续炉钎焊平板缝隙天线的工序为:1)热校平;2)焊前清洗、零件铣成形;3)装配、加钎剂钎料(不需要烘干);4)钎焊;5)清洗;6)机加工成形。

    真空钎焊平板缝隙天线的工序:1)零件成形; 2)焊前清洗、钎焊; 3)机加工成形。平板缝隙天线的工序为:1)数冲阵面板成形、波导等零件铣或线切割成形;2)焊前工件、钎料表面处理,尤其线切割面的处理;3)装配钎焊成形,包括夹具设计;4)校形;5)电性能测试。

3.4夹具设计

    铝合金钎焊一般要加热到600℃左右,在这个过程中,工件易变形,尺寸精度不易保证,同时为了保证钎焊间隙通常要采用夹具,铝合金钎焊夹具材料一般采用不锈钢,有特殊要求时也可以选用其他材料作为夹具材料。采用不锈钢夹具材料时,由于不锈钢和铝合金的热膨胀系数不同,LF21的热膨胀系数为25×10-6/℃,1Cr18Ni9Ti的热膨胀系数为18×10-6/℃,工件从25℃加热到600℃时,当所限制尺寸为100mm(散热器)时,铝合金与不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍,膨胀量差为0.4mm,当所限制尺寸为600mm(如平板缝隙天线)时,膨胀量差为2.4mm,在钎焊温度时由于不锈钢的刚性远大于铝合金,所以铝合金会产生严重变形。另外,工件在加热和冷却过程中由于速度不均匀也会产生变形。夹具设计时根据工件不同要求,在考虑定位需要的同时还必须考虑以上因素。

    平板缝隙天线主要对加工大面的平面度、侧板与底板垂直度、焊缝间隙有要求,其他要求不十分严格,采用强制变形夹具可以满足使用要求,下图为强制变形夹具的使用状态,待焊件依配合尺寸而紧固于夹具体内,在钎焊过程中,被焊件的变形行为始终受夹具的限制,即随夹具的变形而变形,这样在焊后其配合尺寸即为夹具尺寸。由于夹具的刚性远大于铝合金,因而配合尺寸基本可以保证。另外为了降低工件的冷却速度,设计一个冷却罩,在工件出炉后立即罩上,使工件与冷空气热交换减少,达到使工件均匀冷却,减少变形的目的。产品出炉温度控制在120度以下。

 

 

    对于平板缝隙天线这类工件,不仅有配合尺寸要求而且对外形尺寸精度要求高的零件,采用强制变形夹具就不能满足要求,当所限制长度方向尺寸为600mm(天线)时,膨胀量差为2.4mm,可能引起的变形量就达2.4mm,而厚度方向尺寸为10mm时,可能的变形量为0.04mm,这对于壁厚为1mm,尺寸公差为0.01mm的波导来说,这种变形是不允许的,必须考虑别的结构形式的夹具,如文献提出的柔性夹具(会设计柔性夹具的这种人才是凤毛麟角、通常是怀才不遇。例如您)。

3.5钎焊设备

    真空钎焊炉从基本结构上分为冷壁真空炉和热壁真空炉。热壁真空炉结构简单,多用于试验,工业上采用的大部分均为冷壁真空炉。
    冷壁真空炉按照结构、功能等又可以分为许多种类。按结构布置形式分为立式、卧式;按真空室数量分为单室、双室和三室;按加热元件材料类型分为金属加热体炉、石墨加热体炉等;按冷却方式分为无快冷功能炉、气淬真空炉、油淬真空炉等。此外,真空炉还可以按使用功能、冷却结构方式、真空度高低、温度高低等分类,如铝用钎焊炉、外循环真空气淬炉、超高真空钎焊炉等。图给出了几种典型结构的真空钎焊炉的示
意图。
    冷壁真空钎焊炉由真空炉体、真空系统、控制系统、加热电源、水冷系统及快冷系统等组成。图为典型铝用真空钎焊炉的基本结构。

 

   

 

   

   

    该炉温测控系统主要由EP23人工智能工业调节器、小型温度记录仪、可控硅模块、各功能按钮及仪表等组成。将设定值输入Al人工智能工业调节器(温度和时间),由调节器控制可控硅模块,通过调整一个固定的时间内可控硅通断比例来实现输出功率大小变化,从而达到连续调节加热炉功率的目的。小型圆图温度记录仪通过热电偶的转换,可分别记录炉膛温度和钎焊工件温度(模拟)与时间的曲线,有利于钎焊工艺的分析和参数的调整。该控制系统具有测温精度高,控温性能好,操作方便等优点。现在采用10温区控温的氮气炉性能更好,钎焊的平板缝隙天线质量更高。

    (2)铝真空钎焊炉,这类钎焊炉采用多温区控温,炉温均匀性为±3℃,工作真空度≤1.3×10-3Pa,最适用于复合板(带钎料)结构工件的钎焊。在民品、军品生产中得到广泛应用,如空分设备中的换热器、汽车和电子设备的散热器等,但对于特殊结构工件(如平板缝隙天线)的钎焊需要采用特殊工艺。

3.6钎焊规范

3.6.1真空炉加热规范和清洗工艺的确定

    由于该工件厚度较薄、体积较大,采用硬加热容易变形,需要提前把把炉膛温度预置到650℃,然后把安置好钎料和钎剂(苏威牌按照额定比例)把工件放入炉膛进行加热,待工件温度上升到600℃即可出炉冷却。钎焊后的工件在2%左右的氢氟酸溶液清洗,可以得到满意的清洗效果。

3.6.2真空钎焊规范

    严格按照真空钎焊作业指导书进行操作。

    为保证平板缝隙天线的钎焊质量,要严格控制零部件、钎料焊前表面处理(包括必要的机械、化学清理),缩短焊前装配时间(平板缝隙天线清洗、烘干以后控制在4小时以内,产品烘干温度控制在120℃以下),在真空钎焊过程中,真空度控制在1.3×10-3Pa左右,钎焊温度为605℃,加适量镁,钎焊时钎料的润湿和接头形成是一快速过程,保温时间约需要60-600秒钟,因此保温时间主要由整个零件加热到钎焊温度所需的时间及氧化膜层消散所需时间决定,如果保温时间过长,工件易形成熔蚀,材料晶粒度粗大,晶界减少,抗拉强度会下降、天线的平整度会受影响。保温时间太短容易造成钎料熔化未完全,经过正确的焊接以后平板缝隙天线焊接变形较小,焊接后经过适当的磨削、热处理、研铲,实现1000mm≌850mm表面精度σrms≤0.05mm。实现了阵面口径为800mm≌800mm的多层平板隙缝阵列天线的精密真空钎焊,阵面精度达σrms≤0.05mm,并满足进行多次焊接要求。

4试验结果及讨论

4.1外观检验

   外观检验方法手续简便,应用广泛,常用于平板缝隙天线的成品检验,有时亦使用在焊接过程中.外观检验一般通过肉眼,借助标准样板,量规和放大镜等工具来进行检验,主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差.在网带氮气保护连续炉中平板缝隙天线的的过程中也发现部分工件有少量熔蚀、钎缝成形欠好和变形等缺陷,经试验分析认为产生熔蚀的主要原因为加热时间过长,钎缝成形欠好的原因是钎剂质量不稳定,产生变形原因为夹具设计不完善,针对产生问题的原因采取相应措施后钎焊的平板缝隙天线,钎缝经目测检验,圆角形成良好,钎料熔化完全,无熔蚀现象,钎焊后工件大面的平面度≤0.05mm。平板缝隙天线20根波导阵中的波导内圆角≤0.3mm,波导内表面光滑,钎缝成形较好,辐射面平面度≤0.15mm,基本达到设计要求,其中馈电部分有所欠缺,主要问题是部分尺寸有偏差和部分钎缝结合不好,大小H-T组成的功分网络钎焊质量有待提高。

4.2钎焊接头机械性能和金相组织

    钎焊接头按国标GB2651-89、GB2653-89进行拉伸和弯曲试验,钎焊接头的抗拉强度为100MPa,冷弯角为145°,拉伸试样断裂部位都在母材,表明钎缝的强度比母材高,弯曲试验表明钎焊接头塑性较好。分析钎缝的金相组织,该组织为典型的α~Al+Si共晶组织。

4.3交变湿热试验

    结合整机要求,将空气炉中钎焊的散热器清洗后按GJB367.2-87进行交变湿热试验,周期为48小时,钎缝表面保持金属光泽,无腐蚀现象发生。

4.4冷板致密性检查

(1)煤油试验是致密性检查最常用的方法,也可通过超声波检测仪器对产品进行致密性检查。

(2)载水试验
进行这种试验时,将容器的全部或一部分充水,观察焊缝表面是否有水渗出.
(3)水冲试验
这种试验进行时,在焊缝的一面用高压水流喷射,而在焊缝的另一面观察是否漏水.
(4)沉水试验
试验时,先将工件浸入水中,然后冲灌压缩空气,为了易于发现焊缝的缺陷,被检的焊缝应在水面下约20~40mm的深处.当焊缝存在缺陷时,在缺陷的地方有气泡出现.
(5)吹气试验
这种方法是用压缩空气对着焊缝的一面猛吹,焊缝另一面涂上肥皂水,有缺陷存在时,便产生肥皂泡.
(6)氨气试验
试验时,将容器的焊缝表面用5%硝酸汞水溶液浸过的纸带盖上,在容器内加入含1%体积(常压下的含量)氨气的混合气体,加压至所需的压力时,如果焊缝有不致密的地方,氨气就透过焊缝,并作用到浸过硝酸汞的纸上,使该处形成黑色的图像.根据这些图像就可以确定焊缝的缺陷部位.
(7) 氦气试验
氦气检查是通过被检容器充氦或用氦气包围着容器后检查容器是否漏氦和漏氦的程度.

4.4.1水压试验

    将水通过手动试压泵徐徐加压充入冷板内(试验压力为0.8MPa),未见泄露。水压试验结果表明,采用上述工艺制造的冷板能满足0.4MPa压力的冷却液在使用过程中不漏水的要求。

4.4.2断面检查

    为检查钎缝内部的致密性,将平板缝隙天线用线切割的方法从中间剖开,腐蚀后观测钎缝,平板缝隙天线钎焊部分上可以看到有不致密缺陷存在,但由于这些缺陷是相对孤立的,只要不形成从内到外灌通的通道,就是安全的,这一点也可以从水压试验冷板不漏水中得到证实。而真空钎焊平板缝隙天线内部十分致密,无任何缺陷存在,这是因为真空钎焊不需要钎剂,钎焊过程中又采用复合板,不会有钎剂残渣留在钎焊面上。

4.5天线电性能测试

    真空钎焊的平板缝隙天线,1/16子阵天线经测试近、远场方向图良好和驻波比小于1.1。全阵天线驻波比小于1.2,增益为34dB,方向图良好,达到了设计要求。

 

5缝隙式平板天线的技术指标 

与反射式抛物面天线一样,缝隙式平板天线的技术指标。 

1、适用的频率范围。也就是这面天线可以接收的信号的频率范围,有两种:一种是内置单本振高频头的本振频率为10.75GHz的,适用接收的信号频率范围是11.7~12.75GHz,带宽为1.05GHz。还有一种是内置为双本振高频头的本振频率为9.75GHz和10.6GHz的,适用接收的信号频率范围是10.75~12.75GHz,带宽达到2.05GHz。 虽然看起来后者的带宽比前者宽一倍,适合接收的频带宽得多,很多10和11GHz的信号能接收。但是,正是由于后者的频带做的很宽,因此它的幅频特性就难以做好,它的带内不平坦度有可能大于前者,结果是有些频点不一定好用。 

2、天线的增益。经过实测,这款小缝隙平板天线的线阵的两个极化端口实测阻抗带宽达20.7%,隔离度优于-32dB,主瓣内交叉极化电平低于-28dB ,波导窄边缝隙天线阵的交叉极化电平低至-36dB,平均增益是34dBi。

3、驻波比。大家对驻波比可能比较生疏,它表述的是电信号在传输中是否全部传输到达终点的一个指标。我们知道,电波在传输中,希望将入射电波全部传输到输出口。但实际上,传输中处处都可能有阻挡,有阻挡就会有反射,因为传输中,任何地方阻抗不匹配或传输导体的粗糙和不光滑,都会造成电波的反射。因此驻波比是反映电波反射情况的一个物理量。驻波比用表征,P为反射系数=,其中E-为反射波电场值,E+为入射波电场值。 
当反射波E-越小,意味着反射系数P越小,驻波比便趋向于1。因为我们可以看出,驻波比越小越好,因此它表示没有反射,表示接收的信号更多的传输到终端。虽然驻波比越小,越趋向于1越好,但不会等于1,这说明这个天线好,能将天线所接收到的信号全部或接近全部传输到下一级上去。这款缝隙式平板天线的驻波比为1.2。 

4、噪声。天线的噪声是一个很复杂的问题,通常在无源天线中我们只讨论天线固有的热噪声和引入的天电噪声(仰角噪声),而这里这二种噪声均因这款天线的面积很小可忽略不计。但是由于目前的平板天线又多为天线+高频头而构成一体化平板天线,所以高频头的噪声在此时就成为一体化天线的噪声了。目前这款平板天线的噪声是0.7~0.8dB。 

5、方向性。为了提高天线使用的有效性,将有限的功率集中辐射到有用的地方,通常天线都设计有较强的方向性。一般用天线的方向性系数和方向性图来表征天线的方向性。方向性系数D≈3.2n,n为缝隙数。天线的方向性图有两类:一是直角座标系的方向性图,一是圆座标系方向性图。见图,这两张图基本上反映了这款小型缝隙式平板天线的辐射方向特性。从中我们看出,它有较强的辐射方向性。

结束语

    真空炉钎焊平板缝隙天线,天线钎焊质量良好,工艺过程稳定,设备投资少(国产的最少50万人民币,最多300万人民币),综合成本小,采用该工艺已生产平板缝隙天线工件多套,总结下来氮气保护炉钎焊质量没有真空钎焊炉好。采用合理的真空钎焊工艺可以加工出满足设计要求的平板缝隙天线,而真空钎焊的平板缝隙天线的质量相比于其他网带炉钎焊质量有明显提高,对于尺寸大、质量要求高的工件采用真空钎焊工艺是合适的。

 




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