天线罩是什么，天线罩可以用哪些陶瓷材料？

雷达和天线是一对黄金搭档，前者主要用于辐射和接收电磁波并确定探测方向，后者用于完成波导场和空间辐射场的转换。但在许多情况下，它们会“藏”在一个球下，而那个球形的物体就是天线罩。

天线罩是什么？

天线罩是一种保护天线系统免受外界环境影响的结构。在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，在机械性能上能够承受外界的恶劣环境。在地面使用时，大型天线的天线罩可以减少风阻，避免冰雪堆积，通常为球壳形状。对于机载和弹载平台，为了减小空气阻力，必须采用锥形天线罩。

为了中国制造天线罩，透波材料是必不可少的。对于一个雷达天线罩而言，透波材料必须要发展具有通过以下几个几点特质：

① 稳定的高温介电性能。 天线罩材料不仅应具有较低的介电常数(ε<10)和损耗角正切(tan δ<10-2),而且材料的介电性能不随温度和频率的变化(如温升100 ℃)而发生明显变化。 ε 变化<1%)，以确保在气动加热条件下电磁波的传输尽可能不失真；

2低热膨胀系数，以抵御热冲击，并符合壁厚容限;

③抗侵蚀主要性能。具有进行防雨蚀、防粒子云侵蚀的能力等；

④具有足够的力学性能，保证天线罩在飞行过程中由空气动力纵向和横向加速度引起的机械应力作用下不受损伤；

⑤低的材料密度；

⑥低的电导率，要求介质材料的电导率σ为10-20～10-10S/m。

一般来说，材料的介电常数越低，介质损耗愈小，罩壁愈薄，被吸收的能量愈少，功率透过系数就愈大。

目前除玻璃纤维增强树脂材料被广泛应用于研究制作透波材料外，还有部分陶瓷基材料也有较多的研究，例如：氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、石英纤维增强石英陶瓷、石英陶瓷及微晶玻璃等。

1.氧化铝

氧化铝是最早商业化的单一氧化物陶瓷透波材料，已在响尾蛇和麻雀Ⅲ等导弹上得到了成功应用，其主要优点是强度高、硬度高、抗雨蚀性能好。缺点是介电性能差，热膨胀系数和弹性模量较高，缺乏足够的抗热冲击性能。

2.微晶玻璃

微晶玻璃是上世纪50年代美国康宁为保障“小猎犬”导弹计划的实施而开发出以二氧化钛为晶核剂的镁铝硅系微晶玻璃，产品牌号为9606。这种材料介电性能好，介电常数约5.7，同时兼具耐高温、强度高等优点，问世后，在高马赫雷达中，微晶玻璃逐步取代Al2O3被作为透波材料。但微晶玻璃的制备工艺复杂，材料成型和晶化处理等工序难以控制，使得这种材料的发展受到了局限。

3.石英陶瓷

石英陶瓷具有相对较低的密度和热膨胀系数，使其热防护性能与抗热冲击性能较为出众，此外石英陶瓷的介电损耗与介电常数较低。熔融石英的介电常数ε为3.4，介电损耗tanδ为0.4×10-3。在透波材料中，除了各向同性热解BN外，熔融石英陶瓷为介电性能中最为优异的材料，其成型工艺比较成熟，在制备不同形状和尺寸产品方面易于实现，目前已经成功的应用于防空导弹天线罩材料和透波天线窗领域。但是，石英陶瓷的劣势也非常明显，由于是脆性材料，其抗弯强度相对较低，断裂韧性为1.0MPa·m1/2，抵抗灾难性破坏的能力较差，此外耐高温（1200℃）性差、不耐雨蚀，限制了这种材料的应用。

4.氮化物陶瓷

氮化物系列陶瓷（氮化硅、氮化硼、氧氮化硅等）自身发展具有一个良好的介电性能，与石英陶瓷企业相比，在力学系统性能分析以及耐高温能力等方面进行有着自己无可比拟的优势，被众多研究者所青睐，并进行了大量的研究。目前，美法俄等西方国家军事文化强国研制出BN/Si3N4透波材料，并采用基于这种影响复合建筑材料可以制备出了学生达到实用化水平的高马赫数导弹天线罩。

近年来，针对以Si3N4为主要成分的复合陶瓷材料，一方面对反应烧结和热压烧结的制备工艺和工艺进行了不断的改进，另一方面对材料的基本组成和无压烧结工艺进行了广泛的讨论。 目前国内已相继开发出Si3N4-BN、Si3N4-SiO2、Si3N4-BN-SiO2、Si3N4-Al2O3-MgO等材料体系,并采用各种方法实现孔隙率的降低,以降低Si3N4-BN的含量。

这些材料的力学/热学/电学性能测试结果表明，均质氮化硅透波材料系统具有优良的综合性能，但由于多孔陶瓷材料的结构均匀性难以控制和增韧技术未能取得实质性突破，大尺寸陶瓷天线罩的安全性和可靠性降低，在大型元器件的研制过程中，在粉末成分、混合、成型、烧结、机械加工和无损检测等方面还存在一些技术问题有待解决。