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天线罩透明材料是一种保护天线系统在外部环境中正常工作的多功能介质材料,其主要性能要求是减小天线罩介质对天线系统接收和反射电磁波信号的影响。 由于不同环境对天线系统的要求不同,天线罩材料的类型和结构也不同。 随着雷达天线环境的恶化,对材料性能的要求越来越高。
就天线罩的透波材料而言,它需要满足电性能、力学性能、环境阻力等一系列指标。电学性质通常用介电常数 ε 和切线 tanδ 来表示。在0.3 ~ 300ghz 的微波范围内,可透射材料应满足 e 小于10F/m,tanδ 小于0.01的要求,而优质材料 ε 仅为1 ~ 4F/m,tanδ 为0.001 ~ 0.01,且不随温度和频率变化(如温度升高或降低100 ° C 时变化小于1%)。
在满足电性能的前提下,良好的强度和模量可以使天线罩在受到纵向和横向机械应力时不易损坏,从而保证天线系统的工作稳定性和机械可靠性。雷达天线的使用环境多变,温度的差异可能会影响天线的性能。因此,良好的抗热震性、耐烧蚀性和低热膨胀系数也是天线罩用透波材料的必要条件。
目前,部分企业制备天线罩用透波材料采用玻璃纤维复合材料。玻璃纤维重量轻、环向强度好;电气绝缘性佳、透波性强(透波率高达98%以上),无电感应涡流;耐腐蚀、耐紫外线、抗老化、抗冲击,在-45~110℃恶劣环境中依然性能良好,并且能够适用于各种复杂的环境;可用于制作基站天线、军用通讯、船舶、高铁天线及大型会议场所等通讯外罩。
50年代初,波音飞机公司采用玻璃纤维缠绕成型制备的“波马克”导弹CIM-10天线罩,成功应用在马赫数等于3的主动寻的制导导弹上。玻璃纤维种类很多,S型玻纤含有较多的碱金属氧化物,导弹在工作时容易被发现和跟踪,在天线罩领域应用较少。D型玻纤具有最小的介电常数和损耗角正切值,尤其适用于对电性能要求较高的超高精确制导导弹天线罩。
“霍克”导弹和前苏联的“SA-6”导弹中均使用了D型玻纤增强体。石英玻纤质量轻、介电性能具有优异,多用于产生宽频、高频(10~ 20GHz)天线罩。上个一个世纪60年代,美国国家通用汽车电气工程公司企业成功进行制备了低成本的石英织物可以增强以及磷酸铝基复合结构材料,该透波材料在650℃时仍可通过正常工作使用。
天线罩是雷达天线必不可少的防护项目,研制和生产的玻璃纤维透反天线罩应具有重量轻、易于加工、几何尺寸稳定、使用过程中避免变形等特点。 在恶劣的自然环境中能承受紫外线辐射、冷热变化、抗老化、抗冲击,无需特殊维护。