天线罩是保护封闭式天线免受恶劣外部环境影响的设备,同时用作天线电磁 (EM) 波的透明窗口。
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天线罩
分类:
按使用场景:分为航空型和地面(含舰载)型两大类。
按电气性能:根据天线辐射波的入射角,分为垂直入射天线罩和大入射角天线罩。
按结构形式:分为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构等。
按成形方式:地面天线罩分为充气罩和刚性罩两种。
结构:
天线罩的结构设计需综合考虑电气特性和机械性能。
罩壁厚度与工作波长有关,需按工作波长设计均匀单壁壁厚或夹层结构的夹芯厚度。
材料选择需考虑介电常数、损耗角正切、机械强度等因素。常用的材料有玻璃纤维增强塑料、陶瓷、玻璃-陶瓷、层压板、聚酯纤维薄膜(涂有海帕龙橡胶或氯丁橡胶)、蜂窝状芯子或泡沫塑料等。
天线选型:根据具体应用场景和要求,选定适合的天线型号和频段范围。
天线罩形状选择:根据天线的类型和大小,选择合适的天线罩形状,如球形、圆柱形等。
材料选择:综合考虑材料的强度、重量、耐腐蚀性等因素,选择合适的天线罩材料。
天线罩尺寸确定:根据天线罩的外形、材料厚度、固定方式等因素,确定合适的尺寸范围。
天线罩制造与测试:进行天线罩的制造,并在制造完成后进行装配和测试,确保天线罩和天线的性能和质量符合要求。
层流烧蚀雷达罩
飞行器或车辆在再入过程中的速度通常达到高超音速水平,并且由于极端的空气动力学加热,天线罩会经历高温烧蚀。消融引起的天线罩厚度变化会影响天线罩系统的电磁性能,例如增益、指向精度和旁瓣水平,从而限制天线罩在再入环境中的更好应用。
一些用于高超音速环境的天线罩通常在其外表面涂有烧蚀层,以保护天线罩的内壳。高温烧蚀引起的平面天线罩烧蚀层厚度的变化可能会导致传输效率的不良波动。此外,锥形天线罩上烧蚀层厚度的变化将导致所需频率下的功率传输系数下降。
假设整个烧蚀层的厚度变化均匀;也就是说,每个地方的烧蚀厚度都是一致的。然而,对于流线型天线罩,情况要复杂得多,其中高温烧蚀基本发生在天线罩的正面区域,导致烧蚀区域内天线罩壁的厚度分布不均匀。
消融除了导致远场图案失真外,还显着提高了视轴误差 (BSE)。在再入飞行器的实际运行环境中,由于消融区域内烧蚀厚度和形态变化的固有随机性,天线罩具有复杂多样的烧蚀形状。现有的天线罩高温烧蚀工作侧重于孤立的情况,缺乏系统的研究,导致对高温烧蚀天线罩的电磁性能了解不足。
[1] W. Duan et al., "Study on the Electromagnetic Performance of Radome With Laminar Ablation for Reentry Applications," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 8, pp. 6261-6269, Aug. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3418130.