Nowe materiały stosowane do ​​konstrukcji anten.

Nowe możliwości uzyskanie wytrzymałych i ekonomicznych projektów anten

Wraz ze zmniejszaniem się urządzeń, platform i budżetów rośnie zapotrzebowanie na mniejsze, lżejsze anteny. W przypadku zastosowań lotniczych i obronnych tradycyjne materiały antenowe - płytki obwodów drukowanych, obudowy z aluminium obrabiane maszynowo i termicznie ekrany antenowe - oferują wypróbowane, ale kosztowne podejścia do budowy anten. Konieczne jest nowe podejście do spełnienia wymagań stawianych antenom nowej generacji.
 
struktura
 
 
Rysunek 1. Powłoki przewodzące można elastycznie i precyzyjnie nakładać na podłoża kompozytowe. (Źródło: TE Connectivity)

Rozwijająca się branża łaczności bezprzewodowej dla masowych konsumentów przyczyniła się do szybkiego postępu w technologii formowania wtryskowego i selektywnej metalizacji. Anteny szybko ewoluowały z płytki drukowanej i wytłaczanych metalowych wzorów do formowanych części metalizowanych za pomocą przewodzących farb. Produkcja anten w dużych ilościach szybko rozwinęła te technologie na rynku zastosowań konsumenckich.
Przemysł lotniczy i obronny może skorzystać z tej technologicznej dojrzałości. Kluczowe postępy w dziedzinie materiałów dla przemysłu lotniczego i obronnego obejmują formowanie wtryskowe kompozytów oraz selektywne procesy metalizacji. Technologie te oferują możliwość tworzenia kompaktowych trójwymiarowych geometrii anteny, co pozwala zaoszczędzić miejsce i wagę, minimalizuje liczbę części, a nawet zmniejsza opór aerodynamiczny w zastosowaniach lotniczych. Te postępy w nauce o materiałach umożliwiają opłacalną realizację projektów anten 3D, które są wytrzymałe mechanicznie i mogą wytrzymać trudne warunki środowiskowe.
T
echnologia opracowana dla zasosowań konsumenckich jest słabo dostosowana do trudnych warunków i ostrych wymagań RF związanych z lotnictwem i obronnością. Aby wybrać technologie, które mogą przejść z rynku konsumenckiego do lotnictwa i przemysłu obronnego, trzeba spełnić trzy główne założenia:

1. Wytrzymałość. Materiały anteny muszą wytrzymać wibracje, wstrząsy mechaniczne, ekstremalne temperatury i warunki pogodowe bez degradacji cech fizycznych i parametrów łaczności radiowej. W przeciwieństwie do anten w urządzeniach "jednorazowych", parametry powinny powinne być zachowane przez dziesiątki lat.

2. Mała stratność. Ponieważ energia powinna być transmitowana i odbierana wydajnie - bez strat, które zwiększają ciepło i degradują strukturę anteny - wymagana jest metalizacja o niskiej stratności.

3. Opłacalność. Głównym celem są tutaj materiały i procesy, które umożliwiają produkcję objętościową z powtarzalną precyzją i bez wad lub przeróbek. Wyższe poziomy integracji komponentów mogą zmniejszyć liczbę elementów i czas instalacji.
struktura2
 
Rysunek 2. Modułowa matryca antenowa, w której zastosowano materiały kompozytowe i przewodzące powłoki (Źródło: TE Connectivity)

Tradycyjne wytwarzanie anteny obejmuje ręczne układanie wielu warstw materiału - nużący, powolny i kosztowny proces, który staje się trudny, gdy wymagane są skomplikowane kształty radaru. Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie długich włókien szklanych i ciągłych kompozytów z włókien szklanych oferują nowe podejście do uzyskania cieńszych, lżejszych materiałów radiolokacyjnych z wykorzystaniem formowania wtryskowego. Zdolność do formowania mocnych, lekkich struktur stanowi znaczącą zmianę w ekonomice projektowania i wytwarzania anteny. W razie potrzeby, selektywna metalizacja 3D może zmienić funkcje emisji lub selektywności częstotliwościowej anteny.

Powłoki przewodzące i kompozyty umożliwiają ekonomiczną produkcję nowych anten o zmniejszonym rozmiarze, masie i koszcie. Kompozyty formowane wtryskowo oferują doskonałe podejście do masowej produkcji podłoży antenowych. Selektywna metalizacja z przewodzącymi powłokami pozwala na tworzenie trójwymiarowych anten. Te procesy oferują niezawodne pod względem elektrycznym i mechanicznym anteny i macierze w lekkich obudowach. Te postępy w zakresie materiałów, procesów i technologii umożliwiają zmniejszenie rozmiarów i wagi wymaganych w projektach anten nowej generacji.
 
 
Źródło: "Military & Aerospace Electronics".