[0001] 本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双螺旋宽频天线制作方法及双螺旋宽频天线。

[0002] 宽频螺旋天线具有宽频带、圆极化、尺寸小、效率高以及可以嵌装等优点，广泛应用于航空航天设备中，双螺旋宽频天线也称双臂螺旋天线，使用平行双线缠绕柱状介质棒而成，在卫星导航通信系统中双臂螺旋天线成了一种适宜的选择。目前各类宽频螺旋天线受制于原材料、成型工艺、加工手段，基本采用金属材料进行设计和加工。使得自重较大，会占用较多的有效载荷，挤占其余系统的载荷。

[0003] 受限于火箭负载，导致对各类微波天线的减重有强烈的需求。

[0029] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

[0030] 现有的双螺旋宽频天线的部件全部采用铝合金等金属材质，材料密度是2.7克/立方厘米，导致不管在重量上和电性能指标上均不理想，使产品的综合性能降低，严重的占用火箭的有效载荷。

[0031] 受限于设计经验、对新工艺的不熟悉等原因，现有的双螺旋宽频天线在设计时对减重的轻量化要求重视不够，不敢尝试新材料、新工艺，在很多技术问题裹足不前。本实施例中，我们考虑将双螺旋宽频天线的支撑件及非导电结构件替换为非金属材质，来降低双螺旋宽频天线的重量，同时非金属的非电性能件可以减少电磁波的吸收与反射，很好的改善螺旋天线的电性能指标。

[0032] 如图1所示，本实施例提出了一种双螺旋宽频天线，其支撑件及非导电结构件替换为非金属材质，包括介质筒1、金属螺旋带2、介质螺钉3、介质板4和内导体，本实施例中，介质筒1考虑采用凯夫拉材质，介质螺钉3和介质板4考虑采用聚酰亚胺。此两种材料的密度1.4克/立方厘米左右，比原有材料密度小一倍，可以有效的对双螺旋天线进行减重，同时此材料对天线的收发信号干扰小。

[0033] 如图1所示，介质筒1的筒身11外壁缠绕有平行的安装槽，所述金属螺旋带2分别安装于对应的安装槽中，所述内导体的内导体直段7端部穿过介质板4的通过孔后插设于筒身11的内孔中，所述介质板4夹设于内导体的内导体底座5和筒身11端部的安装板12之间，所述介质螺钉3的端部穿过安装板12后插设于介质板4的第一螺纹孔中。

[0034] 如图1所示，内导体的内导体直段7两端分别设有内导体中间段6和内导体顶段8，内导体直段7与两端的内导体中间段6和内导体顶段8分别以插拔方式可查询连接，所述内导体直段7通过内导体中间段6和内导体底座5连接，内导体中间段6和内导体底座5以插拔方式可查询连接，所述内导体直段7通过内导体顶段8和筒身11连接，通过上述结构，内导体采用模块化的设计，便于维护时仅对损耗件进行替换，节省维护成本。

[0035] 本实施例中，以插拔方式可查询连接具体是指，在两者的接触面分别设置凸部和凹部，凸部插设于对应的凹部中，凸部与对应凹部可以采用过盈配合、螺纹配合等方式，在此不做限定，让凸部能够稳固插设于对应的凹部即可。

[0036] 图1中还包括螺钉10，螺钉10采用十字槽盘头组合螺钉M2.5x8，且内导体中间段6和内导体顶段8侧壁均设有第二螺纹孔，所述安装槽的两端分别设有与第二螺纹孔对应的第二通孔，所述金属螺旋带2的两端分别设有与第二通孔对应的第三通孔，所述螺钉10的端部依次穿过对应的第三通孔和第二通孔后插设于对应的第二螺纹孔中，通过上述结构，能够将金属螺旋带2以及内导体同时牢固的安装于介质筒1的筒身11内外部。

[0037] 如图1所示，内导体底座5与安装板12远离介质板4的一侧均安装有SMA接头9，从而提高了本实施例中双螺旋宽频天线的扩展性。

[0038] 由于现有的双螺旋宽频天线结构设计中对复合材料(凯夫拉：Kevlar)、聚酰亚胺(YS‑20)没有运用，结构工程师对该材料性能不熟悉，对相关工艺不了解，导致他们在设计此类螺旋天线结构件时难以实际应用。针对前文中所设计的双螺旋宽频天线，我们对应提出一种双螺旋宽频天线制作方法，如图2所示，包括以下步骤：

[0039] 1)使用干铣方式加工凯夫拉圆筒胚料，得到介质筒1，如前文所述，介质筒1的筒身11外壁缠绕有平行的安装槽；

[0040] 2)使用湿铣方式加工聚酰亚胺胚料，得到介质螺钉3和介质板4；

[0041] 3)通过介质螺钉3将介质板4安装于筒身11端部的安装板12；

[0042] 4)将内导体安装于介质筒1的筒身11中；

[0043] 5)将金属螺旋带2分别安装于对应的安装槽中。

[0044] 经过上述步骤，即得到了前文所述的双螺旋宽频天线。

[0045] 本实施例中，由于介质筒1采用非金属的复合材料‑凯夫拉(Kevlar)材质，材料的密度1.44克/立方厘米。因此如图3所示，在步骤1之前，针对介质筒1设计考虑成型工艺，充分论证支撑筒结构尺寸的可行性。

[0046] 论证通过后，使用凯夫拉预浸料并采用模具成型获取基本胚料，具体包括：将凯夫拉材料逐层的铺贴在预先设计的模具上，然后经过抽真空模压固定，最后放入热压罐进行热压成型，得到凯夫拉圆筒胚料。

[0047] 在本实施例的步骤1中，由于成型坯料遇液体会软化，直接报废，成型出来的凯夫拉圆筒胚料加工过程不能用任何冷却液，并且切削过程要尽可能减少毛边、毛刺。在多次试验后，本实施例的步骤1中确定采用干铣解决冷却液问题，并使用定制的特种金刚石切削刀具解决毛边、毛刺问题。步骤1中使用干铣方式加工凯夫拉圆筒胚料时，包括：使用金刚石刀具，按照图纸要求，在所述凯夫拉圆筒胚料与筒身11对应的位置加工出螺旋状的安装槽，并在所述凯夫拉圆筒胚料与所述安装板12对应的位置加工出与介质螺钉3一一对应的第一通孔。

[0048] 本实施例中，由于介质螺钉3与介质板4选用聚酰亚胺(YS‑20)胚料，密度1.4克/立方厘米。聚酰亚胺原材料弹性较差，加工过程易崩边，同时该材料对酸碱度敏感，铣削不能用常规冷却液。如图4所示，本实施例的步骤2中，使用定制的特殊涂层刀具并配合高转速、高精密的铣削设备解决崩边问题，冷却液选用合适的纯净水解决酸碱度敏感问题。

[0049] 具体的，本实施例的步骤2中使用湿铣方式加工聚酰亚胺胚料时，包括：将纯净水作为冷却液，在数控铣床上使用涂层刀具，在聚酰亚胺胚料的圆板胚料的中心加工出通过孔，并在所述圆板胚料上与第一通孔对应的位置加工出第一螺纹孔；在聚酰亚胺胚料的圆柱胚料的端部加工出螺纹，并将所述圆柱胚料的头部加工为指定形状，例如六角型。

[0050] 本实施例中，步骤3通过介质螺钉3将介质板4安装于筒身11端部的安装板12，以及步骤4将内导体安装于介质筒1的筒身11中时，具体包括：将内导体的内导体直段7端部穿过介质板4的通过孔后插设于筒身11的内孔中，将介质板4夹设于内导体的内导体底座5和安装板12之间，将介质螺钉3的端部穿过安装板12后插设于介质板4的第一螺纹孔中。

[0051] 本实施例的步骤4将内导体安装于介质筒1的筒身11中之后还包括：在所述内导体底座5与安装板12远离介质板4的一侧均通过螺钉10安装SMA接头9。

[0052] 综上所述，考虑到目前双螺旋宽频天线对复合材料的应用较少，本发明将双螺旋宽频天线的非导电结构件替换为非金属材料，其中介质筒采用凯夫拉复合材料，介质板和介质螺钉均采用低耗损、小切模角的聚酰亚胺材质，使双螺旋宽频天线达到有效减重，同时产品的强度得到有效提升，相关的插损、增益等电性能指标得到有效提升。既可以达到双螺旋天线轻量化要求，同时也能改善天线的电性能指标。

[0053] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。