天線罩-結(jié)構(gòu)和材料

目的

使用天線罩的目的是：

1.      保護(hù)天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定可靠，同時(shí)減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。

2.      消除風(fēng)負(fù)荷和風(fēng)力矩，減小轉(zhuǎn)動(dòng)天線的驅(qū)動(dòng)功率，減輕機(jī)械結(jié)構(gòu)重量，減小慣量，提高固有頻率。

3.      有關(guān)設(shè)備和人員可在罩內(nèi)工作，不受外界環(huán)境影響，提高設(shè)備的使用效率和改善操作人員的工作條件。

4.      對于高速飛行的飛行器，天線罩可以解決高溫、空氣動(dòng)力負(fù)荷和其他負(fù)荷給天線帶來的問題。

但是,天線罩是天線前面的障礙物，對天線輻射波會(huì)產(chǎn)生吸收和反射,改變天線的自由空間能量分布，并在一定程度上影響天線的電氣性能。

其原因是：

1.      天線罩壁的反射和不均勻部分的繞射會(huì)引起天線主波瓣電軸偏移，從而產(chǎn)生瞄準(zhǔn)誤差；

2.      天線罩對高頻能量的吸收和反射會(huì)引起傳輸損耗，從而影響天線增益（接收時(shí)使系統(tǒng)噪聲溫度增加）;

3.      天線罩引起的天線波瓣畸變,使天線主瓣寬度改變、零點(diǎn)深度提高和旁瓣電平增加；

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

天線罩的結(jié)構(gòu)和其他建筑結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)在于，設(shè)計(jì)時(shí)對結(jié)構(gòu)型式、構(gòu)件尺寸、罩壁厚度、材料選擇以及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)等都必須考慮電氣特性。

1.      罩壁厚度：與工作波長有關(guān)。在電氣上，為了使反射最小，必須按工作波長設(shè)計(jì)均勻單壁壁厚或夾層結(jié)構(gòu)的夾芯厚度。但所選擇的壁厚必須能承受預(yù)計(jì)的最大空氣動(dòng)力負(fù)荷和其他負(fù)荷而不被破壞或不產(chǎn)生大的變形。壁厚的具體選擇應(yīng)根據(jù)工作波長、天線罩尺寸和形狀、環(huán)境條件、所用材料等在電氣和結(jié)構(gòu)性能上互相兼顧。

2.      材料選擇：對天線罩壁所用介質(zhì)材料要考慮的因素有：在工作頻率下的介電常數(shù)和損耗角正切要低，要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。一般說來，充氣天線罩常用涂有海帕龍橡膠或氯丁橡膠的聚酯纖維薄膜；剛性天線罩用玻璃纖維增強(qiáng)塑料；夾層結(jié)構(gòu)中的夾心多用蜂窩狀芯子或泡沫塑料。航空天線罩一般用玻璃纖維增強(qiáng)塑料、陶瓷、玻璃－陶瓷和層壓板等。

3.      具體結(jié)構(gòu)：天線罩的不均勻部分會(huì)引起高頻能量的繞射和反射，因此，在天線罩壁上凡是高頻能量通過的部位一般不宜設(shè)置加強(qiáng)筋，因?yàn)樗赡苁箽んw天線罩產(chǎn)生局部或整體失穩(wěn)、或產(chǎn)生大變形，從而給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和罩子尺寸帶來許多限制。為了便于制造、安裝和運(yùn)輸，必須把大型剛性天線罩做成分塊式，球狀連接處須設(shè)置法蘭，致使罩壁不均勻。

因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一般要通過電氣性能試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，找出綜合性能良好的連接方案。此外，所用的金屬構(gòu)件或金屬連接件應(yīng)使其電氣遮擋最小。