Разработка технологии формообразования заготовок плоских волноводно-щелевых антенных решеток для спутникового телевидения на основе физического и математического моделирования

• Автор: Дженг Сын
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с.

Содержание
Введение

Глава 1 Анализ способов изготовления сложно профильльных заготовок

для производства приемных телевизионных спутниковых антенн

1.1 Анализ основных типов приемных телевизионных антенн по кон

структивному признаку приемного элементавибратора.

1.2. Анализ способов производства заготовок, используемых для изго

товления телевизионных антенн.

1.2.1. Литье под давлением

1.2.2. Прессование полых профилей

1.2.3. Объемная штамповка

1.2.4. Изотермическая штамповка и штамповка в режиме сверхпла
стнчности
1.2.5. Сверхпласгичсская формовка полых оболочек из листа
1.2.6Штамповка жидкого металла
1.3. Особенности разработки технологии ОМД для серийного произ водства.
1.4. Методы экспериментальных исследований и физического модели роваиия процессов ОМД.
1.5. Теоретические методы исследования и моделирования технологи ческих процессов ОМД
1.6. Выводы но главе 1
1.7. Цель и задачи исследований.
Глава 2. Методика проведения исследований.
2.1. Объект и методы исследования.
2.2. Исследуемые материалы и их подготовка.
2.3. Экспериментальное оборудование.
2.4. Обработка результатов эксперимента и программное обеспечение.
Глава 3. Использование метода экспертных оценок для выбора вариантов
технологических процессов получения заготовок антенных решеток
3.1. Выбор экспертов и постановка задачи экспертизы.
3.2. Ранжирование мнения экспертов по выбору технологии получения антенной решетки.
3.3. Результаты экспертных оценок и их статистическая оценка.
3.4. Выводы по главе 3.
Глава 4. Разработка опытного инструмента и оценка его работоспособности
при предельных режимах формоизменения
4.1. Проработка конструкции антенной решетки на технологичность и выбор типового элемента для моделирования
4.2. Разработка конструкции поковки и экспериментального штампа
4.3. Определение реологических свойств модельных и натурных мате риалов для расчетов предельных режимов работы инструмента
4.3.1. Основные реологические уравнения
4.3.2. Подготовка образцов для испытаний
4.3.3. Результаты испытаний и их аппроксимация
4.4. Теоретический анализ температурных полей и упругопластических 0 деформации штампа при предельных параметрах.
4.5. Выводы по главе 4
Глава 5. Моделирование и разработка технологии получения заготовок
тенных решеток
5.1. Литье под давлением.
5.2. Свсрхпласшческая формовка
5.3. Изотермическая объемная штамповка
5.4. Штамповка жидкого металла
5.5. Разработка типовой технологии и повой конструкции антенны
5.6. Заключение по главе 5
Основные результаты и выводы по работе
Библиографический список
I риложение 1. Список экспертов, привлеченных к разработ ке технелоши
производства заготовок плоских волноводнощелевых антенных решеток
Приложение 2.Результаты экспертных оценок
Приложение 3 Технический акт использования результатов работы
IТриложение 4 Чертежи атгтенны
ВВЕДЕНИЕ


Различие на антенны индивидуального и коллективного приема с точки зрения их конструкции является достаточно условным также как диапазон принимаемых ими волн и конструктивные признаки вибраторов. С середины х годов двадцатого века наибольшее распространение в качестве спутниковых антенн непосредственного приема ТВсигналов получили конструкции с параболическими и сферическими отражателями. Параболоид по принципу зеркала отражает все лучи, падающие на его поверхность параллельно оси, и концентрирует отраженные лучи в фокусе, где располагается облучатель, выполняющий роль усилителя 5 . Трудоемкость изготовления и достаточно большие размеры параболического отражателя 0,5. В последние годы ведутся большие работы по созданию плоских антенных решеток 6. К таким конструкциям, в частности, относится зональный антенный отражатель Френеля 5. Он представляет собой проводящие концентрические кольцевые поверхности, расположенные в одной плоскости. Гюйгенса каждое кольцо становится источником вторичного излучения, которое направлено в разные стороны. При подборе ширины каждого кольца антенны и расстояний между ними так, чтобы сигналы вторичного излучения от средних линий каждого кольца концентрировались в определенной точке пространства и совгада1 и по фазе, то эта точка будет играть роль фокуса, где, как и в параболической антенне, располагается облучатель. Основное достоинство антенны Френеля в сравнении с параболической состоит в том, что она плоская и значительно технологичнее в изготовлении. Она может быть легко выполнена из фольгиройанного пластика либо методом травления, либо вырезанием промежутков между кольцами. Главным ее недостатком является меныиий коэффициент усиления по сравнению с параболической, так как не вся энергия сигнала, падающая на антенну, направляется к облучателю. Другой тип плоской антенны выполнен в виде многорядной и многоэтажной решетки, состоящей из большого количества простейших плоских вибраторов 5. Точки питания всех вибраторов в этажах и рядах должны соединяться так, чтобы принятые всеми вибраторами сигналы складывались в фазе. Тогда мощность сигнала окажется равной сумме мощностей всех вибраторов. При соответствующих размерах решетки и количестве вибраторов коэффициент ее усиления может оказаться не меньшим, чем у антенны с параболическим отражателем. Другой тип плоских антенных решегок это вибраторы выполненные на печатных платах 3,4. Они технологичны в изготовлении, обладают малой массой и толщиной, простотой конструкции, имеют высокую повторяемость размеров и параметров рис. Однако для них не удастся реализовать высокий коэффициент полезного действия изза высоких погонных потерь в полосковых линиях, которые обусловлены потерями в диэлектрике и токопроводящих поверхностях. Излучающие элементы размещены с шагом, меньшим длины волны, при параллельном их возбуждении. Межэлементные расстояния, меньшие длины волны, позволяют реализовать коэффициент использования поверхности, близкий к единице, а параллельная схема возбуждения обеспечить отсутствие изменения углового положения диаграммы направленности в пространство при изменении частоты 5 . Однако такая конструкция антенной решетки нетехнологична с точки зрения требуемой повторяемости размеров и параметров антенной решетки. Применение металлических волноводов, изготовленных из полых профилей прямоугольного сечения, приводит к тому, что такая антенная решетка обладает большой массой, толщиной и металлоемкостью и требует большого объема механосборочных операций. Дальнейшим шагом в развитии конструкций волноводнощелевых антенн было использование для создания каналов волноводов металлических пластин с прямоугольными пазами и щелевыми прорезями, образующими регулярную синфазную антенную решетку. Рис. Плоская антенная решетка на печатной плате . I Плоский излучающий электрод, 2 электропроводный слой печатной платы, 3 прокладка диэлектрик, 4 плита кондуктор, 5 непроводящие крепежные элементы, 6 основание печатной платы. Рис. Плоская волноводнощелевая антенна из полых профилей. I подводящий волновод фидер. Рис.