CN102800960A - 一种降低传输损耗和***相位移的天线罩 - Google Patents

一种降低传输损耗和***相位移的天线罩 Download PDF

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高劲松
王岩松
陈新
徐念喜
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Abstract

一种降低传输损耗和***相位移的天线罩属于雷达天线罩电性能的技术领域，该天线罩降低了对天线***的一阶影响，提高飞行器的制导精度。该天线罩是在普通天线罩的技术上增加金属导电屏和电介质层，电介质层制作在普通天线罩上，金属导电屏制作在电介质层上。当天线罩加载金属导电屏后，能够改善雷达天线的方向图，即降低天线增益损耗和减小天线波束偏移，从而提高飞行器的制导精度。本发明不仅可以优化原有型号天线罩的传输特性，还可以研制新型天线罩，不增阻、不增重，并具备了薄、轻、宽和强的技术特征。

Description

一种降低传输损耗和***相位移的天线罩
技术领域
本发明属于雷达天线罩电性能的技术领域，具体涉及一种降低传输损耗和***相位移的天线罩。
背景技术
天线罩（Radome）是由天然或人造电介质材料制成的覆盖物，或是由桁架支撑的电介质壳体构成的特殊形状的电磁窗口。天线罩罩壁横断面结构可分为均匀单层、变厚度单层、A-夹层、B-夹层、C-夹层和多层结构等。应要求较高的飞行器上的天线罩，一般采用半波长壁结构。天线罩对任何天线***的影响，可分为一阶影响和二阶影响。其中，一阶影响主要取决于天线罩随入射角而变化的透过率和***相位移（Insertion phase delay，IPD）。它们主要影响天线近轴范围内方向图变化，其中包括天线增益的下降、波束指向的偏移、波瓣宽度的改变及旁瓣电平的增加。对于精确制导型天线罩而言，天线增益的下降以及波束指向的偏移将严重影响武器的战术性能。因此，如何降低天线罩的传输损耗和IPD是武器装备领域内的研究热点。
目前，在宽角范围内（≤60°）降低天线罩的传输损耗和IPD的技术主要是采用变电度的天线罩罩壁。当平面波入射到任意形状的天线罩罩壁上时，罩壁表面不同区域对应不同入射角度，如图1所示。当采用变电厚度的罩壁降低天线罩的传输损耗和IPD时，我们需要针对20°、40°和60°扫描范围内，优化不同的电厚度。
该方法的缺点是：（1）天线罩的表面形成一种不连续的结构，过渡区域容易导致天线方向图出现畸变；（2）变电厚度的方法不仅增加了天线罩电性能优化设计难度，而且增加了制备天线罩的工艺难度。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，该天线罩降低了对天线***的一阶影响，提高飞行器的制导精度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，包括天线罩本体，在天线罩本体上设有电介质层，在电介质层上设有金属导电屏。
本发明的有益效果是：当天线罩加载金属导电屏后，能够改善雷达天线的方向图，即降低天线增益损耗和减小天线波束偏移，从而提高飞行器的制导精度。本发明具有原有型号天线罩的传输特性，还可以研制新型天线罩，不增阻、不增重，并具备了薄、轻、宽和强的技术特征。
附图说明
图1现有技术中平面波入射到任意形状天线罩上时，天线罩的表面划分为不同的扫描角度所对应的区域示意图。
图2本发明一种降低传输损耗和***相位移的天线罩的主视图。
图3本发明一种降低传输损耗和***相位移的天线罩的俯视图。
图4在0°-60°扫描角范围内本发明天线罩和普通天线罩的传输损耗关系对比图。
图5在0°-60°扫描角范围内本发明天线罩和普通天线罩的***相位移关系对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，如图2所示，该天线罩是在普通天线罩的技术上增加金属导电屏1和电介质层2，电介质层2制作在普通天线罩上，金属导电屏1制作在电介质层2上。如图3所示，金属导电屏是由倒“Y”形缝隙单元构成，金属导电屏上均匀分布Y型缝隙单元，相邻三个Y型缝隙单元的中心夹角为60°，Y型缝隙单元顶端外环长度为Wout，内环长度为Win，外环顶部到中心的长度为Lout，内环顶部到中心的长度为Lin，设电介质层2有效相对介电常数为εreff，工作波长为λ0。金属导电屏满足：
Figure BDA00001921387400021
单元周期小于半个波长时，金属导电屏1具有较高且稳定的Q值。但是，金属导电屏1的传输特性是由无穷多个弗洛盖模式决定，包括主模式和高阶模式。其中，高阶模属于衰减模式，它将影响主模式的传输。因此，在不影响主模传输的情况下，电介质层2可以将高阶模式衰减，从而将主模和高阶模分离。当在电介质层2的另一侧加载任意结构的电介质时，在宽扫描角范围内，金属导电屏1都具有较高且稳定的Q值。利用这一特性，优化现有型号天线罩或研制新型天线罩时，我们将金属导电屏1和电介质层2与普通天线罩依次组合后，利用金属导电屏1的较高且稳定的Q值，在宽扫描角范围内，如图4所示，本发明中的天线罩传输损耗与普通天线罩相比明显下降。不仅如此，利用支撑金属导电平的有效介电常数，本发明天线罩要比普通介质天线罩的***相位移低，如图5所示。
本实施例中，降低传输损耗和***相位移的天线罩的制作方法如下：在金属导电屏的制备中将日本福田公司生成的35微米厚的压延铜箔和美国杜邦公司生成的25微米厚的聚酰亚胺膜Kpaton层合。然后，利用印刷线路板技术，腐蚀制备图2中金属导电屏1所示的形状，“Y”形缝隙精度控制在10微米以内。电介质层2采用北京航空工业集团625所生成的2mm厚的泡沫，相对介电常数为1.03，损耗正切值为0.001。当天线罩外形为可展开的二次曲面时，利用已有的天线罩制备工艺，按照普通天线罩→泡沫→金属导电屏顺序，层合制备出含有金属导电屏的新型天线罩。当天线罩外形为不可展开的二次曲面时，此时需要在热压罐的阳膜上分片制备金属导电屏，然后在依次层合泡沫和普通天线罩。

Claims (4)

1.一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，包括天线罩本体，其特征在于，在所述天线罩本体上设有电介质层，在电介质层上设有金属导电屏。
2.如权利要求1所述的一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，其特征在于，所述金属导电屏上均匀分布Y型缝隙单元，相邻三个Y型缝隙单元的中心夹角为60°，所述电介质层的材料为低介电常数的电介质。
3.如权利要求2所述的一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，其特征在于，所述倒Y型缝隙单元的缝隙在10nm内。
4.如权利要求1所述的一种降低传输损耗和***相位移的天线罩，其特征在于，所述电介质层的材料为泡沫或者蜂窝材料。
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