近场散射现象

天线罩用于保护天线免受环境影响，不仅可以防止物理损坏，还可以提供高增益。主要用于气候雷达、空中通道控制、卫星交互、遥测等。针对不同的应用，开发了许多形状和尺寸。材料选择是一个主导因素，对于增益、方向性、使用区域等不同参数，天线罩的设计仍然不尽相同。目录 天线罩的材料 天线罩与天线 参考资料 RadomeAs shown below👇天线罩的材料天线罩不仅用于保护天线，还用于防止电路复 制。设计天线罩（Radome）的材料需要综合考虑电磁性能、机械强度、环境适应性及成本。 材料特性要求1、电磁透明性 低介电常数（ε<sub>r</sub>）：减少电磁波反射（通常 ε<sub>r</sub> < 4）。 低损耗角正切（tanδ）：降低信号衰减（通常 tanδ < 0.01）。2、机械性能 高强度、轻量化（如航空航天应用需低密度）。 抗冲击、耐疲劳（如应对风雨、冰雹）。3、环境适应性 耐高低温（-50°C 至 150°C）。 防潮、防盐雾、抗紫外线（户外长期使用）。4、加工性能 易成型（注塑、热压、3D 打印等）。 可与其他材料复合（如夹层结构）。常用材料（1）聚合物基复合材料玻璃纤维增强塑料（GFRP）特性：低成本、轻质、中等介电性能（ε<sub>r</sub>≈3.5，tanδ≈0.01）。应用：民用基站、气象雷达。聚四氟乙烯（PTFE）特性：低损耗（tanδ≈0.001）、耐高温（-200°C 至 260°C）。应用：高频天线（毫米波、卫星通信）。芳纶纤维（Nomex/Kevlar）特性：高强度、耐冲击（ε<sub>r</sub>≈3.0，tanδ≈0.005）。应用：机载/舰载雷达罩。（2）陶瓷材料石英陶瓷（Fused Silica）特性：耐高温（>1000°C）、低膨胀系数，但脆性高。应用：高超声速飞行器天线罩。氮化硅（Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>）特性：高强度、耐腐蚀，适合极端环境。（3）泡沫与蜂窝夹层结构聚酰亚胺泡沫/PMI 泡沫特性：轻质（密度 30-200 kg/m³）、低介电常数（ε<sub>r</sub>≈1.1）。应用：夹层结构芯材，降低整体重量。蜂窝铝/芳纶纸蜂窝特性：高刚度重量比，与复合材料面板结合使用。（4）新兴材料超材料（Metamaterials）特性：人工设计结构实现负折射率、宽带透波。应用：隐身天线罩、多频段兼容设计。3D 打印聚合物（如PEKK、PEEK）特性：复杂形状快速成型，适合定制化需求。天线罩的设计与天线的考量在设计天线罩时需要考虑两个前提。1、 与天线距离最小安全距离通常要求天线与天线罩内壁的最小距离大于1/4工作波长，以避免近场耦合和驻波效应。 高频天线（如毫米波）：λ较小，需严格控制间距（例如毫米波28 GHz时，λ≈10.7 mm，最小距离需≥2.68 mm）。低频天线（如UHF）：λ较大，间距要求相对宽松（例如433 MHz时，λ≈69 cm，最小距离≥17 cm）。天线罩厚度（ t）和间距（ d）需协同设计，避免多次反射干扰。单层天线罩：总传播路径(d+t) 应避免形成驻波，通常需满足： 多层天线罩：通过渐变介电常数设计（如λ/4匹配层），可放宽间距限制。2、在非平面波时的影响天线罩与天线之间的距离会影响以下电磁特性：电磁波反射与驻波：天线罩材料与空气的介电常数差异会导致电磁波反射。若距离设计不当，反射波可能在天线与天线罩之间形成 驻波，导致信号失真或效率下降。驻波比（VSWR）可能升高，引发阻抗失配，降低天线辐射效率。近场干扰：在近场区域，距离天线约λ/2π 以内，电磁场分布复杂，天线罩的存在可能显著干扰天线近场分布，导致方向图畸变或增益损失。波束畸变：天线罩的曲面形状和距离可能改变天线的远场波束方向图，例如主瓣展宽、旁瓣抬高等。 参考文献 [1] B. Zhang and Z. N. Chen, "Guided-Wave Suppression in Uniaxial Anisotropic Metamaterial Slab for Radiation Pattern Control of Covered Dipoles," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 73, no. 2, pp. 952-961, Feb. 2025, doi: 10.1109/TAP.2024.3474799.[2] H. Sheng and Z. N. Chen, "Improving Radiation Pattern Roundness of a Monopole Antenna Placed Off-Center Above a Circular Ground Plane Using Characteristic Mode Analysis," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 69, no. 2, pp. 1135-1139, Feb. 2021, doi: 10.1109/TAP.2020.3004991. 来源：微波工程仿真