透鏡天線的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種透鏡天線的制造方法，包括以下步驟：計算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值，并將該材料的預(yù)設(shè)密度值發(fā)送至3D打印機(jī)的控制器；所述計算機(jī)根據(jù)所述透鏡天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)建模，并將建模數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)該預(yù)設(shè)密度值調(diào)整所述3D打印機(jī)的調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。本發(fā)明技術(shù)方案可提高節(jié)省模具，簡化加工工序，進(jìn)而節(jié)省成本。
【專利說明】
透鏡天線的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種透鏡天線的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在微波工程中為實(shí)現(xiàn)微波高效率的匯聚，制作天線單元常常需要不同介電常數(shù)的低損耗材料，同時也可使用不同介電常數(shù)的低損耗材料補(bǔ)償微波傳輸路徑上的光程差來制作平板天線，但目前傳統(tǒng)的材料加工方法一般采用模具進(jìn)行注塑加工。然而，采用模具進(jìn)行加工，每一種介電常數(shù)的透鏡天線均需要開模，因此成本較高，同時加工工藝也較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的是提供一種透鏡天線的制造方法，旨在節(jié)省模具，簡化加工工序，進(jìn)而節(jié)省成本。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的透鏡天線的制造方法包括以下步驟:
[0005]計算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值，并將該材料的預(yù)設(shè)密度值發(fā)送至3D打印機(jī)的控制器；
[0006]所述計算機(jī)根據(jù)所述透鏡天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)建模，并將建模數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器；
[0007]所述控制器根據(jù)該預(yù)設(shè)密度值調(diào)整所述3D打印機(jī)的調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。
[0008]可選地，所述控制器根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印的步驟中，包括:
[0009]所述控制器根據(jù)X軸和Y軸燒結(jié)間距及建模數(shù)據(jù)，控制所述3D打印機(jī)的激光器選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料形成片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)的手段使該片狀實(shí)體逐層堆積成一體的透鏡天線。
[0010]可選地，在根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值的步驟中，介電常數(shù)與材料密度的關(guān)系為:￡ = (1+0.3571*0)3，其中，￡為介電常數(shù)，P為材料密度。
[0011]可選地，所述透鏡天線的材料為聚苯乙烯或聚丙烯。
[0012]可選地，所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.988,計算得到的密度值為0.721g/cm3;
[0013]調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.1775mm和0.15mm。
[0014]可選地，所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.469,計算得到的密度值為0.383g/cm3;
[0015]調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.2453mm和0.15mm。
[0016]可選地，所述激光器的燒結(jié)溫度為110°C。
[0017]可選地，所述透鏡天線為龍伯透鏡天線，所述龍伯透鏡天線包括內(nèi)核層、外表層和設(shè)于所述內(nèi)核層和外表層之間的中間層，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)范圍為由內(nèi)核層到外表層、由2到I逐漸變化；
[0018]根據(jù)所述龍伯透鏡天線的各透鏡層的介電常數(shù)，計算密度值，依照該密度值調(diào)整3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。
[0019]可選地，所述龍伯透鏡天線的層數(shù)在7層到10層之間。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)方案通過3D打印的方法，通過控制透鏡天線材料的密度，實(shí)現(xiàn)制備不同介電常數(shù)的透鏡天線，從而節(jié)省了模具的應(yīng)用。因不需要開模，既可以節(jié)省加工工序，又可以節(jié)省成本。具體的，在使用時，先使用計算機(jī)，根據(jù)預(yù)加工的透鏡天線的介電常數(shù)計算出透鏡天線的密度值，3D打印機(jī)根據(jù)該密度值控制3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，從而使得打印出的透鏡天線的密度值與預(yù)設(shè)密度值相同，進(jìn)而使得打印出的透鏡天線的介電常數(shù)與預(yù)設(shè)的介電常數(shù)相同。從而，制得所需的透鏡天線。如此，當(dāng)需要不同介電常數(shù)的透鏡天線時，只需根據(jù)介電常數(shù)值計算出的密度值，來調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距即可，整個過程可在計算機(jī)上完成，無需開模，簡單方便，節(jié)省加工工序和成本。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明透鏡天線的制造方法一實(shí)施例的流程示意圖。
[0023]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]另外，各個實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0026]本發(fā)明提出一種透鏡天線的制造方法。
[0027]請參閱圖1，所述制造方法包括以下步驟:
[0028]步驟S10:計算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值，并將該材料的預(yù)設(shè)密度值發(fā)送至3D打印機(jī)的控制器；
[0029]步驟S20:所述計算機(jī)根據(jù)所述透鏡天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)建模，并將建模數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器；
[0030]步驟S30:所述控制器根據(jù)該預(yù)設(shè)密度值調(diào)整所述3D打印機(jī)的調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。[0031 ]其中，所述透鏡天線的材料為聚苯乙烯或聚丙烯。
[0032]本發(fā)明的技術(shù)方案通過3D打印的方法，通過控制透鏡天線材料的密度，實(shí)現(xiàn)制備不同介電常數(shù)的透鏡天線，從而節(jié)省了模具的應(yīng)用。因不需要開模，既可以節(jié)省加工工序，又可以節(jié)省成本。具體的，在使用時，先使用計算機(jī)，根據(jù)預(yù)加工的透鏡天線的介電常數(shù)計算出透鏡天線的密度值，3D打印機(jī)根據(jù)該密度值控制3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，從而使得打印出的透鏡天線的密度值與預(yù)設(shè)密度值相同，進(jìn)而使得打印出的透鏡天線的介電常數(shù)與預(yù)設(shè)的介電常數(shù)相同。從而，制得所需的透鏡天線。如此，當(dāng)需要不同介電常數(shù)的透鏡天線時，只需根據(jù)介電常數(shù)值計算出的密度值，來調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距即可，整個過程可在計算機(jī)上完成，無需開模，簡單方便，節(jié)省加工工序和成本。
[0033]在本實(shí)施例中，步驟S30中，包括:
[0034]所述控制器根據(jù)X軸和Y軸燒結(jié)間距及建模數(shù)據(jù)，控制所述3D打印機(jī)的激光器選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料形成片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)的手段使該片狀實(shí)體逐層堆積成一體的透鏡天線。
[0035]如此，本發(fā)明采用的3D打印方式主要為選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)，選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。選擇性激光燒結(jié)成型(SLS)有著制造工藝簡單，柔性度高、材料選擇范圍廣、材料價格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特點(diǎn)，針對以上特點(diǎn)SLS法主要應(yīng)用于鑄造業(yè)，并且可以用來直接制作快速模具。
[0036]在本實(shí)施例中，在根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值的步驟中，介電常數(shù)與材料密度的關(guān)系為:ε = (1+0.3571*Ρ)3，其中，ε為介電常數(shù)，P為材料密度。
[0037]該公式經(jīng)過大量的實(shí)驗推理而得，根據(jù)該公式，可在知道介電常數(shù)的情況下，計算材料密度。由此，即可通過該密度值調(diào)整3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，進(jìn)而使得制成的透鏡天線的介電常數(shù)與預(yù)設(shè)的介電常數(shù)相同。
[0038]在本發(fā)明的實(shí)施例一中:
[0039]所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.988，計算得到的密度值為0.721g/cm3;
[0040]調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.1775mm和0.15mm。
[0041]具體的，選用直徑200目的聚苯乙烯粉末，利用計算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)完成模型設(shè)計，并將三維數(shù)據(jù)模型發(fā)送給3D打印機(jī)內(nèi)的控制器，控制器對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.1775mm和0.15mm，激光器輸出功率為40W，燒結(jié)溫度110°C，控制器據(jù)此信息控制激光器有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料形成一系列具有一個微小厚度的片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體。
[0042]在本發(fā)明的實(shí)施例二中:
[0043]所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.469，計算得到的密度值為0.383g/cm3 ；
[0044]調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.2453mm和0.15mm。
[0045]具體的，選用直徑200目的聚苯乙烯粉末，利用計算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)完成模型設(shè)計，并將三維數(shù)據(jù)模型發(fā)送給3D打印機(jī)內(nèi)的控制器，控制器對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.2453mm和0.15mm，激光器輸出功率為40W，燒結(jié)溫度110°C，控制器據(jù)此信息控制激光器有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料形成一系列具有一個微小厚度的片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體。
[0046]可以理解的是，上述兩個實(shí)施例僅為本發(fā)明的兩種實(shí)施方式，本發(fā)明包含但不限于此，還可以為3D打印其他介電常數(shù)的透鏡天線。
[0047]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，3D打印龍伯透鏡天線的方法如下:
[0048]所述龍伯透鏡天線包括內(nèi)核層、外表層和設(shè)于所述內(nèi)核層和外表層之間的中間層，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)范圍為由內(nèi)核層到外表層、由2到I逐漸變化。
[0049]根據(jù)龍伯透鏡天線各透鏡層的介電常數(shù)，計算密度值，并根據(jù)該密度值調(diào)整3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。
[0050]如此，每層透鏡被依次打印，將各層透鏡組裝起來，即可完成龍伯透鏡天線的制備。
[0051]如此，使得成型得到的龍伯透鏡天線中各透鏡層的介電常數(shù)更加貼近設(shè)計值，實(shí)現(xiàn)提高龍伯透鏡各透鏡層的介電常數(shù)的精確度，使龍伯透鏡介電常數(shù)的變化更加貼近理想變化規(guī)律，進(jìn)而提高龍伯透鏡天線的工作性能。
[0052]優(yōu)選地，所述龍伯透鏡天線的層數(shù)在7層到10層之間。
[0053]可以理解的，龍伯透鏡天線的層數(shù)控制在7?10層之間可在保證龍伯透鏡天線層與層之間介電常數(shù)平滑變化的基礎(chǔ)上，可有效控制龍伯透鏡天線中層與層之間縫隙的占比，從而有效降低衛(wèi)星信號的衰減或折射，提高衛(wèi)星信號的質(zhì)量。并且，這樣的結(jié)構(gòu)還可有效避免龍伯透鏡天線相鄰兩層之間因介電常數(shù)過于相近而在加工過程中極易出現(xiàn)介電常數(shù)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，以提高龍伯透鏡天線的質(zhì)量，保證其優(yōu)異的工作狀態(tài)。
[0054]優(yōu)選地，所述龍伯透鏡天線的各透鏡層的厚度控制在15?25mm之間。
[0055]需要說明的是，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置使得龍伯透鏡天線的各透鏡層均能夠獲得一定的強(qiáng)度，從而進(jìn)一步提高龍伯透鏡天線的質(zhì)量，以進(jìn)一步保證其優(yōu)異工作狀態(tài)。
[0056]可以理解的，通過調(diào)整龍伯透鏡天線的設(shè)計值(如，天線直徑、天線層數(shù)、各透鏡層厚度、各透鏡層介電常數(shù)等)，可得到介電常數(shù)分布不同的龍伯透鏡天線，即得到性能不同的龍伯透鏡天線。
[0057]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種透鏡天線的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 計算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值，并將該材料的預(yù)設(shè)密度值發(fā)送至3D打印機(jī)的控制器； 所述計算機(jī)根據(jù)所述透鏡天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)建模，并將建模數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制器； 所述控制器根據(jù)該預(yù)設(shè)密度值調(diào)整所述3D打印機(jī)的調(diào)整X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。2.如權(quán)利要求1所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印的步驟中，包括: 所述控制器根據(jù)X軸和Y軸燒結(jié)間距及建模數(shù)據(jù)，控制所述3D打印機(jī)的激光器選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料形成片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)的手段使該片狀實(shí)體逐層堆積成一體的透鏡天線。3.如權(quán)利要求1或2所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，在根據(jù)預(yù)設(shè)的所述透鏡天線的材料的介電常數(shù)計算材料的密度，得到預(yù)設(shè)密度值的步驟中，介電常數(shù)與材料密度的關(guān)系為:ε = (1+0.3571*P)3，其中，ε為介電常數(shù)，P為材料密度。4.如權(quán)利要求3所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述透鏡天線的材料為聚苯乙烯或聚丙烯。5.如權(quán)利要求4所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.988，計算得到的密度值為0.721g/cm3; 調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.1775mm和0.15mm。6.如權(quán)利要求4所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述透鏡天線的材料為直徑為200目的聚苯乙烯粉末，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)為1.469，計算得到的密度值為0.383g/cm3; 調(diào)整3D打印機(jī)X軸和Y軸燒結(jié)間距分別為0.2453mm和0.15mm。7.如權(quán)利要求2所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述激光器的燒結(jié)溫度為IlOcC08.如權(quán)利要求1所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述透鏡天線為龍伯透鏡天線，所述龍伯透鏡天線包括內(nèi)核層、外表層和設(shè)于所述內(nèi)核層和外表層之間的中間層，預(yù)設(shè)的介電常數(shù)范圍為由內(nèi)核層到外表層、由2到I逐漸變化； 根據(jù)所述龍伯透鏡天線的各透鏡層的介電常數(shù)，計算密度值，依照該密度值調(diào)整3D打印機(jī)的X軸和Y軸燒結(jié)間距，并根據(jù)所述X軸和Y軸燒結(jié)間距以及建模數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印。9.如權(quán)利要求1所述的透鏡天線的制造方法，其特征在于，所述龍伯透鏡天線的層數(shù)在7層到1層之間。
【文檔編號】H01Q19/06GK106025565SQ201610474456
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】岑建立
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