谈谈天线罩透波壁的理论厚度和结构厚度

基于多层结构的宽带天线罩设计摘要：天线罩是雷达天线系统的重要组成成分，随着天线工作频段的拓宽，天线罩也需要具有宽频带的传输特性，这对天线罩的设计工作提出了更高的要求。

本文基于多层透波结构实现了宽频带透波天线罩的设计。

首先利用等效传输线理论对多层透波结构的传输特性进行分析，计算出多层透波结构的传输系数公式，并分析影响多层透波结构的传输特性的设计因素，然后通过三维电磁仿真软件对多层透波结构进行结构变量优化，仿真设计得到具有宽频带透波特性的多层天线罩结构，同时具有良好的斜入射稳定性。

关键词：天线罩；宽带；多层结构中图分类号：TN820 文献标识码：A1引言天线在飞机、导弹、射电天文、测控等方面有着广泛的应用，天线罩也随之快速发展起来。

雷达天线罩是一种功能结构件，它不仅要满足结构强度和刚度、空气动力、耐环境性和其他特殊功能等要求，还要满足电性能要求，需要对原天线的电性能影响较低[1][2]。

随着军事需求的发展，各类武器系统如战机、舰船的雷达系统需要满足多频段天线的使用，以提高武器系统的通信、制导能力以及电子设备抗干扰能力，这就需要天线罩具有宽频带特性，工作频段同时覆盖一个或多个波段[3]，这就给天线罩的优化设计工作提出了更大的挑战。

传统的天线罩设计采用的计算分析方法，包括低频算法（如矩量法（MOM）、有限元法（FEM）），高频算法（如几何光学法（GO）、物理光学法（PO））和解析方法等。

但是上述算法也存在一些缺点，比如低频算法使用全波分析方法来分析计算，精度高，但计算量大、运算速度慢，高频算法计算精度不高，解析方法常常公式推导过于繁琐复杂等，这些都不利于在实际工程设计中快速进行天线罩高性能的优化设计工作。

本文基于多层结构进行宽频带透波天线罩的设计，首先利用等效传输线理对多层透波结构建立等效电路模型来进行传输特性分析，然后通过三维电磁仿真软件CST 对多层天线罩进行优化计算分析，最终计算得到了宽传输带的多层天线罩结构，同时具有较好的斜入射稳定性。

机载天线罩透波窗结构参数优化分析作者：何敏来源：《航空兵器》2014年第06期摘要：在考虑机载气动载荷影响的情况下，运用ANSYS软件对某机载天线罩透波窗开口形状和复合材料铺层顺序等结构参数变化分别进行力学仿真分析，依据仿真结果确定了该天线罩透波窗结构的优化参数，比较明显地降低了该天线罩透波窗结构在气动压力作用下的正应力和剪切应力水平。

关键词：天线罩；透波窗；气动载荷；结构优化；铺层顺序中图分类号：TJ760.4；TN820.81文献标识码：A文章编号：1673-5048（2014）06-0041-04StructureParametersOptimizationAnalysisofAirborne RadomeElectromagneticWindowHEMin（SouthwestChinaInstituteofElectronicTechnology，Chengdu610063，China）Abstract：ConsideringtheinfluencesofAirborneaerodynamicloads，thestructuralparametersof airborneradome，suchaselectromagneticwindowshapeandstackingsequence，aresimulatedandana lyzedbyANSYS.Basedontheresults，theoptimizeparametersaredeterminedforradomestructurede sign，andthenormalstressandshearingstressonthejointcorneroftheradomearedecreasedobviously.Keywords：radome；electromagneticwindow；aerodynamicload；structureoptimization；stacking sequence0 引言天线罩是保护机载天线免受外部环境影响的重要保护结构，其结构设计必须同时满足电磁透波率、气动载荷、热载荷、三防等一系列综合要求，涉及到空气动力学、热、电磁场、机械等多个学科。

基于树脂基复合材料的天线罩电磁波传输特性研究摘要：本文采用自由空间法对常见树脂基复合材料进行了电磁参数测试，根据材料介电常数和损耗特性选取石英双马复合材料为天线罩材料；采用等效传输线理论和等效平板透波率实验，研究了单层、A夹层、C夹层罩壁结构电磁波传输特性，结果表明：薄壁结构天线罩在低入射角时具有宽带透波特性；多层夹芯结构复合材料可有效拓展天线罩带宽，且需根据阻抗匹配特性来确定各层最佳厚度；在满足透波率前提下，蒙皮厚度越薄，芯层的可变裕度越大。

本文的研究工作为后续机载天线罩材料和结构选型提供分析计算依据。

关键词：树脂基复合材料；传输线理论；自由空间法；电磁波传输特性中图分类号：TN82 文献标识码：A材料选择是机载天线罩电气设计至关重要的第一步，天线罩选材不但对结构和电气性能有要求，对工艺性能和化学性能以及环境条件也有要求。

树脂基复合材料具备良好介电性能和机械性能，对温度和环境有较好耐受性，成为各类机载天线罩主要制作材料[1-3]。

增强纤维和树脂基体共同影响树脂基复合材料电性能，透波复合材料使用的增强纤维以玻璃纤维为主，石英纤维具备优良机械性能和耐热性，在10MHz~100GHz频率范围内的介电常数稳定且正切损耗低。

树脂作为实现透波复合材料功能的主体材料，在二代、三代机雷达罩上广泛应用低损耗环氧树脂和改性双马来酰亚胺树脂[4-6]。

根据罩壁截面形式，天线罩可分为单层结构、A夹层结构、B夹层结构、C夹层结构、多夹层结构等，其电性能和典型特征存在明显的区别[7-8]。

机载天线罩同时存在电性能指标、结构性能指标、轻量化指标的约束条件，对复合材料构成的典型罩壁结构电磁波传输特性进行分析是机载天线罩设计的基础[9-11]。

本文采用自由空间法测定了玻纤/环氧树脂基复合材料和石英/双马树脂基复合材料电磁参数，试验验证了等效传输线理论分析多层复合材料罩壁结构透波率的准确性。

基于试验测试和理论计算，本文对单层、A夹层、C夹层复合材料罩壁结构的电磁波传输特性进行了分析，相关研究可为后续机载天线罩材料和结构选型提供分析计算依据。

FRP移动通信天线罩的优势和工艺要点巩恩勇;白海波【摘要】本文结合企业实际及生产经验,介绍了FRP拉挤移动通信天线罩的优势和生产工艺要点.【期刊名称】《数字通信世界》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】2页(P17,79)【关键词】通信;天线罩;工艺【作者】巩恩勇;白海波【作者单位】深圳市华达玻璃钢通信制品有限公司,深圳 518001;东莞东石新材料开发有限公司,东莞 523808【正文语种】中文【中图分类】TN821 引言无线电波的辐射和接收离不开天线，所以，天线是无线电设备的一个重要组成部分。

我公司是专业生产FRP（玻璃钢）通信卫星天线的厂家，后又研制开发了FRP移动通信天线罩，现有13种规格的模压工艺的通信卫星天线系列、120拉挤工艺的移动通信天线罩产品，为中外知名通信制造设备厂商提供配套。

我公司的产品以优良的性能、上乘的品质，受到通信设备集成商的欢迎，为推动我国的通信事业的进步和发展作出了贡献。

本文拟简要介绍FRP拉挤移动通信天线罩（以下简称FRP 天线罩）的优势和工艺要点。

2 FRP天线罩的优势2.1 规模化连续生产图1显示了FRP天线罩的生产工艺流程。

图1 生产工艺流程通过图2的拉挤生产线，可以实现自动规模化连续生产。

图2 生产原理图2.2 良好的机械性能FRP天线罩的机械性能，远优于目前市场上普遍应用的热塑性材料。

以产品2mm 壁厚的标准样块为例，FRP天线罩的拉伸强度可以到400MPa以上，而热塑性产品只能达到50MPa就发生断裂。

另外，FRP天线罩抗腐蚀、经久耐用，即使在室外悬挂10年，其机械性能仍能达到原来的78%左右（见表1）。

表1 四种壁厚FRP天线罩的若干性能?2.3 优良的透波性天线罩的透波性关乎到无线电波辐射和接收的效率，是天线品质的重要指标。

在各类非金属材料天线产品中，FRP天线罩的透波性亦是优良的。

因为材料的壁厚固定后，影响透波性的最主要指标是介电常数，FRP天线罩的介电常数可以达到2.0F/m～4.0F/m。

天线罩透波功能复合材料的设计作者：罗彦侠温海东来源：《科学与财富》2014年第11期摘要：近年来透波材料是快速发展起来的一种集结构、防热、透波于一体的多功能介质材料。

此材料可用作各种飞机、导弹、宇宙飞船、卫星及地面站的天线罩和透波窗，还可用作高性能印刷电路板基材等，在各个电子、通讯等领域发挥着非常重要作用。

本文从实际应用入手简单阐述了天线罩透波复合材料的组成及其设计过程中遵循的原则。

关键词：透波复合材料；基体；增强体透波材料是指具有极小介电损耗的结构材料，是近年来快速发展起来的一类集结构、防热、透波于一体的多功能介质材料。

电磁波在传播过程中遇到某一材料（介质）时，如果透过的强度大于一定限度（>95%），则该材料可被视作高透波材料。

从材料本性讲，其特征是具有很小的介电常数和介质损耗角正切值。

此类材料可用作各种飞机、导弹、宇宙飞船、卫星及地面站的天线罩和天线窗，还可用作高性能印刷电路板基材等，在航空航天、电子、通讯等领域发挥着重要作用，具有很大的经济效益和社会效益。

透波材料通常分为两种：一种为无机材料，如氧化铝、二氧化硅、玻璃陶瓷、氮化硅、氮化硼等；另一种为耐热树脂基纤维复合材料。

本文主要对透波复合材料进行分析。

1. 天线罩常用透波复合材料透波复合材料属于功能复合材料，有基体和增强体两部分组成。

目前，在实际中应用最广的还是纤维增强树脂基复合材料。

1.1基体透波复合材料是由增强纤维和树脂基体构成的，两者的电性能好才能成型出电性能好的透波材料。

通常增强材料的力学性能和介电特性均优于树脂基体，所以复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。

因此必须选择具有优良电性能的树脂基体，同时树脂在复合材料中也起胶粘剂的作用，是决定复合材料耐热性的基本成分。

目前实际应用最广泛的还是纤维增强树脂基复合材料。

树脂基体主要有传统的不饱和聚酯树脂（UP）、环氧树脂（EP）、改性酚醛树脂（PF）以及近年来开始研究和应用的氰酸酯树脂（CE）、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂（BMI）、聚酰亚胺（P1）、聚四氟乙烯（PTFE）等新型的耐高温树脂。

短时高温工作的透波隔热天线罩设计摘要：随社会经济快速发展，天线罩作为天线系统的保护结构，能免除外部环境对天线电气结构的影响。

电气性能上，天线罩具备良好的电磁辐射穿透性；结构性能上，天线罩具备良好的恶劣环境适应性。

工作于露天的室外天线，通常直接承受自然冰雪、沙尘、暴风雨及太阳辐射等的侵蚀，导致天线的寿命缩短且精度降低，同时天线系统可靠性难以保证。

关键词：短时高温工作；透波隔热；天线罩设计引言天线罩作为天线的电磁窗口，需要良好的透波性能和环境适应能力，对提高天线工作稳定性、延长工作寿命有着重要作用。

由于天线应用场景的多样性，天线罩会面临不同的工作温度，例如飞行器在高速飞行时，机头罩与大气剧烈摩擦产生上百度的高温，而侦察机在高空侦查时处于零下50 ℃的低温环境。

当工作温度变化时，材料的介电常数和损耗角正切会发生变化，同时，天线罩也会发生一定形变，这些都会影响到天线罩的透波率等电性能，使得天线罩实际性能与设计指标存在一定差距，影响天线精准工作。

1高超音速导弹研究背景随着技术的发展，战术导弹向高速、高精度、高机动性等方向发展，速度越来越快，各类先进战术导弹的飞行速度己达4Ma以上，新一代导弹再入速度可达十几到几十个马赫。

高超音速导弹在大气层中飞行时，存在严重的气动力和气动加热现象，尤其再入段时弹体表面温度可达1000℃以上。

高温天线罩是高超导弹的重要组成部分，是保护天线本体不受严酷环境影响、正常工作的屏障。

高温天线罩须具备良好的综合性能，具有耐高温、耐烧蚀、优异的力学性能和电气性能等，天线罩设计技术也成为高温天线设计的研宄重点之一。

高温天线罩的研宄主要集中于两方面，一方面是材料研宄，主要包括天线罩外壳材料和高温隔热材料，外壳材料主要用以承受环境载荷，关键性能是耐高温、透波和承载能力，其发展经历了从纤维增强塑料，到陶瓷材料，再到陶瓷基复合材料的过程，目前以各种增强陶瓷基复合材料为主；隔热材料主要用于隔热，关键性能是隔热和透波能力，目前以气凝胶类材料和纤维编织类材料为主。

天线罩的研究------应用电磁学与电磁兼容大作业天线罩主要有航空天线罩、地面天线罩、充气天线罩、壳体结构天线罩及空间骨架天线罩五种结构。

天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。

它在电气上具有良好的电磁透过性能，在结构上能经受外部恶劣环境的作用。

天线通常置于露天工作，直接受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵袭，致使天线精度降低、寿命缩短和工作可靠性差。

使用天线罩的目的是：保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定可靠，同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命；消除风负荷和风力矩，减小转动天线的驱动功率，减轻机械结构重量，减小惯量，提高固有频率；有关设备和人员可在罩内工作，不受外界环境影响，提高设备的使用效率和改善操作人员的工作条件；对于高速飞行的飞行器，天线罩可以解决高温、空气动力负荷和其他负荷给天线带来的问题。

但是,天线罩是天线前面的障碍物,对天线辐射波会产生吸收和反射,改变天线的自由空间能量分布,并在一定程度上影响天线的电气性能。

其原因有：天线罩壁的反射和不均匀部分的绕射会引起天线主波瓣电轴偏移，从而产生瞄准误差；天线罩对高频能量的吸收和反射会引起传输损耗，从而影响天线增益（接收时使系统噪声温度增加）；天线罩引起的天线波瓣畸变,使天线主瓣宽度改变、零点深度提高和旁瓣电平增加。

天线罩分类方面：从使用上分为航空型和地面(含舰载)型两大类；航空型天线罩气动载荷分析的目的，首先是保证飞机良好的气动外形。

其二，为天线罩强度/刚度设计提供载荷依据。

从电气上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。

辐射波射线与罩壁法线的夹角为入射角。

入射角小于30°的称垂直入射天线罩。

天线在罩内扫描到任何位置、入射角的变化范围都比较大（从0～75以上）,称为大入射角天线罩。

后者电气性能比前者大为降低；按天线罩壁横断面形状，天线罩分为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构三种；根据天线罩的成形方式，地面天线罩分为充气罩和刚性罩两种。

天线罩理论与设计方法天线罩是用来保护天线免受外界干扰和提高天线性能的重要装置。

天线罩的设计方法和理论研究对于提高天线的工作性能和应用发挥重要作用。

天线罩的设计方法一般可以分为四个步骤：定义问题、进行仿真分析、进行天线罩结构设计、并进行性能测试和验证。

第一步是定义问题，包括天线工作频段、辐射方向图、电磁辐射和散射特性等，并根据这些要求确定天线罩的结构参数和材料。

第二步是进行仿真分析，通过电磁场仿真软件模拟天线罩在不同工作条件下的电磁特性。

可以通过改变天线罩的形状、厚度和开孔结构等参数，优化天线罩的性能。

常用的仿真方法有有限元分析、时域有限差分法、周期性结构方法等。

第三步是进行天线罩结构设计，根据仿真结果确定最佳的天线罩参数，包括外形、材料、厚度、开孔结构等。

天线罩的外形可以采用不同的几何形状，如球形、圆柱形、方形等。

天线罩的材料一般选择金属，如铝、铜等，具有高导电性和较大的电磁波吸收能力。

天线罩的厚度是一个重要参数，过厚会增加重量和成本，而过薄会影响天线罩的衰减性能。

第四步是进行性能测试和验证，通过实际测试和测量，验证天线罩的设计是否符合要求。

可以通过天线测试仪对天线罩的增益、辐射方向图、驻波比、辐射效率等进行测试，进一步优化和改进设计。

天线罩的设计理论主要包括天线罩的电磁波吸收机理、电磁波传输与散射机理等。

天线罩的工作原理是通过吸收和散射来减少天线周围的电磁波干扰。

当外界的电磁波入射到天线罩上时，一部分会直接进入天线罩，而另一部分则会被天线罩表面的开孔所散射。

通过合理设计天线罩的开孔结构，可以使大部分外界电磁波被散射掉，从而减少其对天线的干扰。

另外，天线罩的设计还需要考虑电磁波吸收问题。

天线罩的材料应具有良好的电磁波吸收性能，使其能够吸收入射的电磁波能量。

材料的电磁波吸收性能主要与其电导率和磁导率有关。

常用的电磁波吸收材料有聚合物复合材料、吸波材料等。

总之，天线罩的设计方法和理论研究对于提高天线工作性能和应用功能具有重要意义。