一种太赫兹极化栅网制造装置及方法与流程

1.本发明属于电磁波技术领域，尤其涉及一种太赫兹极化栅网制造装置及方法。


背景技术：

2.随着电磁波的应用不断向亚毫米波及太赫兹波段的更高频段范围拓展，其发展应用受到了多方面限制。首先，随着频率升高，各种类型的传输线，如波导、微带等都存在尺寸小，损耗大，承受功率小，加工难度大及价格昂贵等不足。其次，亚毫米波及太赫兹波段的光学特性逐渐显现，电磁场的传统研究方法暴露出一定的局限性，需要借鉴准光学技术进行完善补充。准光馈电网络与传统微波天线的主反、副反馈源结构不同，其一般由馈源喇叭、平面镜、椭球镜、频率选择面和极化栅等多个准光馈电部件按照一定的空间相对位置关系排列安装在同一复材板上而成，其工作频率达到数百赫兹以上，对各个部件的安装位姿精度及极化栅网等部件的制造精度要求较高。
3.目前对于电磁波起到极化分离作用的极化栅网的制作主要基于金属绕丝的方式，通过一根金属丝一次性完成绕丝，但这种制造方式存在着明显的缺陷，因为金属绕丝方式绕丝过程中容易折断，特别是在拐角处金属丝极易折断，而只要一处发生折断整个栅网要重新绕丝。


技术实现要素：

4.针对背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种太赫兹极化栅网制造装置，包括栅网制备工装、栅网框架和压紧框架，所述栅网框架可拆卸安装于所述栅网制备工装上，且所述栅网框架和所述压紧框架均为环形；
5.所述栅网制备工装的两端分别设有从其一侧延伸至其另一侧的预固定部，所述栅网框架设于两个所述预固定部之间；所述预固定部用于预固定金属丝，所述金属丝的两端分别预固定在两个所述预固定部上；
6.所述栅网框架上设有环形凹槽，所述压紧框架上设有与所述环形凹槽相匹配的环形凸起，所述环形凸起设于所述环形凹槽内以将覆盖在所述栅网框架上的所述金属丝压紧在所述环形凹槽内，以使所述金属丝绷紧。
7.较佳的，所述栅网制备工装上设有通孔，且所述栅网制备工装在所述通孔的周侧设有一圈固定槽，所述固定槽的形状和大小与所述栅网框架相匹配，所述栅网框架设于所述固定槽中。
8.较佳的，所述固定槽中设有至少一个定位销，所述栅网框架上设有至少一个定位孔，所述栅网框架设于所述固定槽中时，所述定位孔与所述定位销配合定位所述栅网框架。
9.较佳的，所述预固定部为压敏胶带。
10.较佳的，所述环形凸起上设有橡胶垫。
11.较佳的，所述栅网制备工装的两端分别设有若干定位槽，若干所述定位槽按照预设间距从所述栅网制备工装的一侧至另一侧依次设置，所述金属丝的两端分别设于所述栅
网制备工装两端的所述定位槽中以实现定位。
12.较佳的，所述栅网环状框架、所述压紧框架、所述环形凹槽和所述环形凸起均为圆环形。
13.基于相同的构思，本发明还提供一种太赫兹极化栅网制造方法，采用上述任意一项实施例所述的太赫兹极化栅网制造装置，包括如下步骤：
14.s1：将所述栅网框架放置于所述栅网制备工装上；
15.s2：将若干所述金属丝平行且按照预设间距放置于所述栅网制备工装上覆盖所述栅网框架，所述金属丝的两端分别预固定在所述栅网制备工装两端的所述预固定部上，且预固定时保持所述金属丝的张紧；
16.s3：将所述金属丝与所述栅网框架在所述环形凹槽外侧的部分粘接；
17.s4：将所述金属丝位于所述栅网框架外的部分剪去；
18.s5：将所述压紧框架安装于所述栅网框架上，使得所述环形凸起设于所述环形凹槽内压紧所述金属丝以将其绷紧；
19.s6：将所述压紧框架与所述栅网框架粘接固定并密封两者之间的间隙。
20.较佳的，s3中所述金属丝采用e-51环氧树脂ab胶与所述栅网框架粘接固定，所述e-51环氧树脂ab胶在25℃粘度值为6000mpa.s；
21.所述e-51环氧树脂ab胶采用a:b＝1:1.2的配比，待24小时完全固化后再进行s4步骤。
22.较佳的，s6中采用硅橡胶将所述压紧框架与所述栅网框架粘接密封固定。
23.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
24.1、本发明通过预固定部实现了若干金属丝逐根放置在栅网制备工装上制造太赫兹极化栅网的目的，与传统的极化栅网制造方法相比，不采用绕丝的方式，而是采用单根金属丝逐一放置的方式，其优势在于可以在保证精度的同时也避免了目前极化栅网制备过程中金属绕丝折断后需要全部重新绕丝的缺陷。同时本发明还通过压紧框架实现了金属丝的进一步绷紧，避免其松弛。
25.2、本发明在环形凸起上设有橡胶垫，橡胶垫直接接触金属丝，可以避免压断金属丝。
26.3、本发明在栅网制备工装的两端分别设有若干定位槽，金属丝的两端分别设于栅网制备工装两端的定位槽中以实现定位，通过设置定位槽可实现手动制备太赫兹极化栅网，使用更加灵活。
27.4、本发明预固定部为压敏胶带，使得预固定部的设置更加简单方便、成本低，且固定金属丝时更加方便，直接将金属丝压在压敏胶带上即可完成固定。
附图说明
28.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
29.图1为本发明栅网制备工装示意图；
30.图2为本发明栅网框架示意图；
31.图3为本发明压紧框架示意图；
32.图4为本发明压紧框架截面图；
33.图5为本发明栅网框架截面图；
34.图6为本发明金属丝设置在栅网制备工装上覆盖栅网框架时的示意图。
35.附图标记说明：
36.11、固定槽；12、定位销；13、压敏胶带；14、通孔；21、环形凹槽；22、定位孔；31、金属丝；41、环形凸起；51、橡胶垫。
具体实施方式
37.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
38.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.本发明所述的环形为首尾连接的封闭形状，不限制具体的形状，可为圆环形、方环形或者其他异形形状。
40.实施例1
41.参看图1至6，本发明的核心是提供一种太赫兹极化栅网制造装置，包括栅网制备工装、栅网框架和压紧框架，栅网框架可拆卸安装于栅网制备工装上，且栅网框架和压紧框架均为环形，可以为圆环形或方环形等，本实施例中以圆环形为例。
42.栅网制备工装、栅网框架和压紧框架均为不锈钢材质，本实施例中栅网框架的内径为120mm，使得后续制备得到的太赫兹极化栅网的有效口径为直径120mm。栅网制备工装的长宽尺寸分别为210
×
210mm。
43.栅网制备工装上设有通孔14，且栅网制备工装在通孔14的周侧设有一圈固定槽11，固定槽11的形状和大小与栅网框架相匹配，栅网框架设于固定槽11中。固定槽11中设有至少一个定位销12，栅网框架上设有至少一个定位孔22，栅网框架设于固定槽11中时，定位孔22与定位销12配合精确定位栅网框架，本实施例中共设置两个定位销12和定位孔22，且定位销12的高度不高于定位孔22的高度，使其不突出于栅网框架。通过固定槽11、定位销12和定位孔22使得栅网框架可拆卸安装于栅网制备工装上。
44.栅网制备工装的两端分别设有从其一侧延伸至其另一侧的预固定部，栅网框架设于两个预固定部之间；预固定部用于预固定金属丝31，金属丝31的两端分别预固定在两个预固定部上。本实施例中预固定部为压敏胶带13，且优选为双面压敏胶带13，以方便固定在栅网制备工装上，本实施例中压敏胶带13的宽度为30mm，长度为210mm。通过压敏胶带13的设置，使得预固定部的设置更加简单方便、成本低，且固定金属丝31时更加方便，直接将金属丝31压在压敏胶带13上即可完成固定。
45.栅网框架上设有环形凹槽21，压紧框架上设有与环形凹槽21相匹配的环形凸起41，本实施例中环形凹槽21和环形凸起41均为圆环形。环形凸起41设于环形凹槽21内以将覆盖在栅网框架上的金属丝31压紧在环形凹槽21内，以使金属丝31绷紧。
46.进一步的，环形凸起41上设有橡胶垫51，橡胶垫51直接接触金属丝31，可以避免压
断金属丝31。本实施例中橡胶垫51厚度为3mm。
47.栅网制备工装的两端分别设有若干定位槽，若干定位槽按照预设间距从栅网制备工装的一侧至另一侧依次设置，金属丝31的两端分别设于栅网制备工装两端的定位槽中以实现定位，且可控制相邻金属丝31之间的间距，通过设置定位槽可实现手动制备太赫兹极化栅网，使用更加灵活。定位槽可刻蚀在栅网制备工装两端的边缘处，本实施例中相邻定位槽之间的间距为0.25mm，定位槽槽宽0.1mm，且设置共342个定位槽，定位槽结构尺寸与形位加工精度为
±
0.01mm。
48.实施例2
49.参看图1至6，本发明的另一核心是提供一种太赫兹极化栅网制造方法，采用实施例1的太赫兹极化栅网制造装置，且以制备准光馈电网络183ghz太赫兹极化栅网为实例，首先提前准备制备太赫兹极化栅网的金属丝31，可以选择不锈钢丝、钼丝、钨丝等，本实例采用丝径0.05mm的钨丝进行制备，且采用成卷的钨丝。
50.包括如下步骤：
51.s1：将栅网框架放置于栅网制备工装上的固定槽11中，且使得环形凹槽21朝上设置，同时栅网框架上的定位孔22套设于定位销12。
52.s2：将若干金属丝31平行且按照预设间距放置于栅网制备工装上覆盖栅网框架，金属丝31的两端分别预固定在栅网制备工装两端的预固定部上，且预固定时保持金属丝31的张紧。
53.具体的，可采用手动方式或者采用自动化设备完成此步骤。
54.采用手动方式时，在50倍光学显微镜下，首先依据定位槽位置通过手工方式将成卷的金属丝31一端放置在栅网制备工装一端的其中一个定位槽中定位，然后压固于一端的压敏胶带13上，接着拉住金属丝31绷紧后放置在栅网制备工装另一端对应的定位槽中定位，定位完成后压固于另一端的压敏胶带13上，最后剪断金属丝31，完成一根金属丝31的放置，依上述方式将所有金属丝31逐一放置并覆盖栅网框架。
55.采用自动化方式时，可借助高精度三维移动滑台，三维移动滑台上装有具有剪断功能的夹持装置，金属丝31固定在三维移动滑台上，夹持装置将金属丝31从线圈中抽出后通过三维移动滑台以间距0.25mm依次将金属丝31放置于栅网制备工装，金属丝31两端通过压敏胶带13初步固定，夹持装置拉动金属丝31的张力通过张力传感器实时检测并保持统一固定值。完成当前金属丝31的固定后，夹持装置对于已固定的金属丝31的末端进行剪断，完成单根金属丝31的放置，一根金属丝31剪断固定后夹持装置返回初始位置按照上述步骤进行下一根金属丝31的抽出、放置，重复上述步骤完成所有金属丝31的放置。
56.s3：将金属丝31与栅网框架在环形凹槽21外侧的部分粘接。
57.具体的，采用e-51环氧树脂ab胶与栅网框架粘接固定，e-51环氧树脂ab胶在25℃粘度值为6000mpa.s，且最小不能小于4000mpa.s(25℃)，以减小涂胶后爬胶的影响。为了进一步防止胶水的爬丝问题，并且降低胶水固化对于金属丝31间距的影响，e-51环氧树脂ab胶采用a:b＝1:1.2的配比，待24小时完全固化后再进行下一步骤。
58.s4：将金属丝31位于栅网框架外的部分剪去。
59.s5：将压紧框架安装于栅网框架上，使得环形凸起41设于环形凹槽21内压紧金属丝31以将其绷紧。
60.s6：最后将栅网框架连同压紧框架从栅网制备工装上取下，将压紧框架与栅网框架粘接固定并密封两者之间的间隙。采用硅橡胶将压紧框架与栅网框架粘接密封固定，可在压紧框架安装于栅网框架之间预先在两者上涂硅橡胶，然后安装后在压紧框架与栅网框架圆周外壁的缝隙处也涂有硅橡胶实现进一步密封。至此，完成准光馈电网络太赫兹极化栅网的制备。
61.本发明通过压敏胶带13实现了若干金属丝31逐根放置在栅网制备工装上制造太赫兹极化栅网的目的，与传统的极化栅网制造方法相比，不采用绕丝的方式，而是采用单根金属丝31逐一放置的方式，金属丝31之间互不相连，其优势在于可以在保证精度的同时也避免了目前极化栅网制备过程中金属绕丝折断后需要全部重新绕丝的缺陷。同时本发明还通过压紧框架实现了金属丝31的进一步绷紧，避免其松弛。
62.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，包括栅网制备工装、栅网框架和压紧框架，所述栅网框架可拆卸安装于所述栅网制备工装上，且所述栅网框架和所述压紧框架均为环形；所述栅网制备工装的两端分别设有从其一侧延伸至其另一侧的预固定部，所述栅网框架设于两个所述预固定部之间；所述预固定部用于预固定金属丝，所述金属丝的两端分别预固定在两个所述预固定部上；所述栅网框架上设有环形凹槽，所述压紧框架上设有与所述环形凹槽相匹配的环形凸起，所述环形凸起设于所述环形凹槽内以将覆盖在所述栅网框架上的所述金属丝压紧在所述环形凹槽内，以使所述金属丝绷紧。2.根据权利要求1所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述栅网制备工装上设有通孔，且所述栅网制备工装在所述通孔的周侧设有一圈固定槽，所述固定槽的形状和大小与所述栅网框架相匹配，所述栅网框架设于所述固定槽中。3.根据权利要求2所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述固定槽中设有至少一个定位销，所述栅网框架上设有至少一个定位孔，所述栅网框架设于所述固定槽中时，所述定位孔与所述定位销配合定位所述栅网框架。4.根据权利要求1所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述预固定部为压敏胶带。5.根据权利要求1所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述环形凸起上设有橡胶垫。6.根据权利要求1所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述栅网制备工装的两端分别设有若干定位槽，若干所述定位槽按照预设间距从所述栅网制备工装的一侧至另一侧依次设置，所述金属丝的两端分别设于所述栅网制备工装两端的所述定位槽中以实现定位。7.根据权利要求1所述的太赫兹极化栅网制造装置，其特征在于，所述栅网环状框架、所述压紧框架、所述环形凹槽和所述环形凸起均为圆环形。8.一种太赫兹极化栅网制造方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任意一项所述的太赫兹极化栅网制造装置，包括如下步骤：s1：将所述栅网框架放置于所述栅网制备工装上；s2：将若干所述金属丝平行且按照预设间距放置于所述栅网制备工装上覆盖所述栅网框架，所述金属丝的两端分别预固定在所述栅网制备工装两端的所述预固定部上，且预固定时保持所述金属丝的张紧；s3：将所述金属丝与所述栅网框架在所述环形凹槽外侧的部分粘接；s4：将所述金属丝位于所述栅网框架外的部分剪去；s5：将所述压紧框架安装于所述栅网框架上，使得所述环形凸起设于所述环形凹槽内压紧所述金属丝以将其绷紧；s6：将所述压紧框架与所述栅网框架粘接固定并密封两者之间的间隙。9.根据权利要求8所述的太赫兹极化栅网制造方法，其特征在于，s3中所述金属丝采用e-51环氧树脂ab胶与所述栅网框架粘接固定，所述e-51环氧树脂ab胶在25℃粘度值为6000mpa.s；
所述e-51环氧树脂ab胶采用a:b＝1:1.2的配比，待24小时完全固化后再进行s4步骤。10.根据权利要求8所述的太赫兹极化栅网制造方法，其特征在于，s6中采用硅橡胶将所述压紧框架与所述栅网框架粘接密封固定。

技术总结
本发明公开了一种太赫兹极化栅网制造装置及方法，包括栅网制备工装、栅网框架和压紧框架，栅网框架可拆卸安装于栅网制备工装上，且栅网框架和压紧框架均为环形；栅网制备工装的两端分别设有从其一侧延伸至其另一侧的预固定部，栅网框架设于两个预固定部之间；预固定部用于预固定金属丝，金属丝的两端分别预固定在两个预固定部上；栅网框架上设有环形凹槽，压紧框架上设有与环形凹槽相匹配的环形凸起，环形凸起设于环形凹槽内以将覆盖在栅网框架上的金属丝压紧在环形凹槽内，以使金属丝绷紧。采用单根金属丝逐一放置的方式，其优势在于可以在保证精度的同时也避免了目前极化栅网制备过程中金属绕丝折断后需要全部重新绕丝的缺陷。丝的缺陷。丝的缺陷。


技术研发人员：刘亮 刘兰波 李源 毛喆 柴艳红 陈敏豪
受保护的技术使用者：上海航天电子通讯设备研究所
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/7