天线罩又称为雷达天线罩，是保护天线免受自然环境影响的壳体结构。
天线罩是雷达系统的重要组成部分，其重要性在于为雷达天线提供了全天候的工作环境。天线罩对天线的保护作用体现在：天线罩将天线与外界环境物理上隔离，大大降低了天线承受的载荷，简化了天线结构、驱动、阵面的设计，罩内温度均匀适中，延长了天线的使用寿命，消除了因温差带来的结构变形；在各种气候环境下，都能保证雷达天线正常工作，在特别恶劣的情况下雷达天线不被破坏，提高了天线的平均无故障时间（MTBF）。
天线罩的作用不仅在于保护天线的结构不受环境的损害，还能解决许多特殊的问题，为抗干扰和应对反辐射导弹的威胁，天线的副瓣要求控制在很低的水平，在微波频段、低副瓣和极低副瓣天线对装配加工公差要求甚严，配备天线罩后能够很好地保护天线的高精度型面，保持天线的低副瓣性能。现代天线罩在天线工作带宽内具有良好的性能，且在天线工作频带之外呈现隐身性能。
天线罩广泛应用于各个行业和系统中，如机载雷达罩、弹载雷达罩、舰载和车载天线罩等，如图1-7所示。
图1-7 天线罩的应用
天线罩的分类很多种，可以按照使用场合、电尺寸大小、工作带宽等来进行分类。如果按照罩壁结构来进行分类，分为均质单层（半波长实芯壁、薄壁）天线罩、A夹层天线罩、B夹层天线罩、C夹层天线罩和多夹层结构天线罩，如图1-8所示。
1）均质半波长实芯壁是指单层壁厚
，式中，λ为空气波长；θ为入射角；ε为相对介电常数；n是正整数，表示阶数，一般取1或2。
2）薄壁是指壁厚远小于介质波长，小于或等于
，这类天线罩适合工作在波长较长频段的雷达。
3）A夹层是由两层高密度蒙皮和低密度的中间芯层组成的。
4）B夹层与A夹层相似，区别在于B夹层为内外两层低密度蒙皮和内层的高密度芯层。
5）C夹层是由两个A夹层组成的夹层结构，具有强度高、工作频带宽等特点。
天线罩壁可采用等厚度或变厚度设计。根据环境需要，天线罩外表面有时需要涂敷防雨蚀涂层、抗静电涂层或贴防紫外线辐射薄膜，有时还要安装防雷击保护层。
图1-8 基本罩壁形式
天线罩的常用材料见表1-4，其电参数包括相对介电常数（ε）和损耗角正切（tanδ）。
常用天线材料的介电常数和损耗角正切见表1-4。
表1-4 常用天线罩材料的介电常数和损耗角正切[4]
1.天线罩的主要透波性能参数
天线罩在保护天线的同时，给天线的电性能也带来了一定的影响，例如，加天线罩后，天线的方向性变化、增益降低、波瓣展宽、副瓣退化、产生镜像瓣、均方根（RMS）副瓣抬高、差波瓣出现不对称、指向出现非线性误差、产生交叉极化分量等。
天线罩对天线电性能的影响可用下列技术参数来表达。(www.chuimin.cn)
1）功率传输系数：又称为传输效率，是天线罩损耗以及反射引起的主瓣峰值电平的变化。
2）瞄准误差：又称为指向误差、波束偏转，是指主瓣峰值指向角的变化，在单脉冲PD雷达体制中定义为差瓣零深指向角的变化。
3）波瓣宽度变化：是指加天线罩时与不加天线罩时3dB主瓣宽度变化的百分比。
4）副瓣抬高：是指天线罩引起的天线副瓣抬高。
5）反射瓣：是由天线罩罩壁反射而产生的波瓣。反射瓣方向与主瓣方向是关于天线罩镜像对称的，所以又称为镜像瓣。反射瓣在雷达显示屏出现闪烁的假目标，所以又称为闪烁瓣。
6）交叉极化电平：是指天线罩产生的与天线主极化正交的极化分量电平。
7）瞄准误差率：又称为波束偏转率，是指天线在天线罩内扫描角变化对应的瞄准误差的变化。火控雷达天线罩瞄准误差率小于1mrad/(°)，即扫描角变化1°时，瞄准误差的变化小于1mrad。过大的瞄准误差会造成跟踪失稳，导致脱靶。
不同类型的天线罩，由于工作的环境不同，所以对天线罩的电性能指标的设计要求也不同。
1）通用微波雷达天线罩：重点在于高的功率传输系数，对带宽和反射要求一般，常用于搜索雷达天线。
例如：对于鼻锥机头罩，在X波段，功率传输系数最小值为75%，平均值为85%；对于蛋卵机头罩和导弹天线罩，在X波段，最小值为85%，平均值为90%。
2）引导雷达天线罩：强调低的瞄准误差或小的波束偏移，根据实际情况可适度降低传输效率的要求，对带宽和反射系数要求不严格，如导弹天线罩。
例如：对于鼻锥机头罩和蛋卵机头罩，在X波段，瞄准误差的典型值为2～5(mrad)，瞄准误差率为0.5～1(mrad/(°))；对于导弹天线罩，在X波段，瞄准误差的典型值为2～5(mrad)，瞄准误差率为0.4～1(mrad/(°))。
3）宽带雷达天线罩：设计要点在于保证足够带宽的前提下有适中的传输效率、低反射及足够的指向精度。最常见的就是电子支援侦察（ESM）天线罩、干扰机天线罩等。
4）低副瓣天线罩：强调维持原天线的极低副瓣性能指标，对传输效率、带宽要求适中，如机载PD雷达天线罩、机载预警和控制系统（AWACS）的雷达天线罩。
2.基于FSS结构的天线罩隐身设计
飞机（也适用于导弹或军舰等平台）的散射截面主要受平台外形技术和隐身材料技术影响。而雷达舱的隐身非常复杂，原因是雷达舱的前端要为天线辐射阵面保留射频的窗口，而雷达天线作用距离要有一定尺寸的口径，辐射口径的镜面反射使得雷达天线系统在飞机头部鼻锥方向产生很强的电磁散射，降低天线雷达散射截面的主要方法是斜置天线和设计低RCS天线。图1-9所示描述了斜置天线改变雷达回波方向降低RCS的原理。设计低RCS天线存在很多技术难题，要求天线RCS的模式项和结构项都在宽频带全匹配是十分困难的，需要采用隐身天线罩技术来降低天线带外的RCS。
图1-9 天线与天线罩的散射
FSS是一种由谐振单元按照二维周期性排列构成的单层或多层的平面或立体结构，它对电磁波具有频率选择特性，其单元分为周期性金属贴片和周期孔径两种类型。FSS基本单元形状有偶极子、耶路撒冷、十字、方环、圆环、Y形等。FSS与滤波器的特性非常相似，有高通、低通、带通、带阻特性。
在雷达前加一个频率选择天线罩，天线罩在雷达频段内透过，在雷达频段外反射。加FSS天线罩后，雷达频段外天线的镜面反射被避免了，而雷达天线罩的外表面仅产生漫反射，降低了来波方向上的散射。
本书的第6章将详细介绍在FEKO中如何进行材料的设计和FSS结构的透波分析，以及天线罩透波特性、瞄准误差分析的工程实现。关于目标体的隐身分析，可以参考第9章的内容。
有关FEKO仿真原理与工程应用的文章
定义变量在CADFEKO中左侧的树形浏览器中双击“Variables”结点，依次定义如下变量。图10-100 设置长度单位为cm工作频率：freq=1.53e9。长度缩放系数：sf=0.01。缝隙的宽度：s_h=0.1。缝隙离开机箱的距离：s_dh=0.2。图10-101 定义变量机箱模型建立单击“Construct”菜单中的“Cuboid”按钮，弹出“Create cuboid”对话框，进行如下设置。单击“Create”按钮，如图10-102所示。图10-103 修改Region区域的材料为“Free space”在“Workplane”对话框中：Orgin：。图10-110 定义Z=0平面为磁对称电参数设置在左侧的树形浏览器中，由“Construct”切换到......
2023-10-31
单击“Create”按钮，如图5-200所示。图5-201 选择Feedbase的Region图5-202 设置FeedBase的“Region medium”参数为“isolator”同样，设置FeedPin的区域“Region2”和“Region3”的“Region medium”参数均为“air”。在“Region Medium”中选择“dome”选项设置材料属性。图5-205 创建介质球“OuterDome”图5-206 选择所有的“Region”图5-207 设置所有Region的求解方法为“FEM”简化模型在树形浏览器中选择“DRA”结点，单击鼠标右键，选择“Apply”→“Simplify”选项，采用默认设置，简化掉多余的面。1）“FeedBase”的上下两个端面。2）内外两个半球面。......
2023-10-31
有限元方法是近似求解数理边值问题的一种数值技术，有限元方法思想最早在20世纪40年代由Courant提出，在50年代用于飞机设计。有限元法是采用整个区域上的变分原理或某种弱提法得到积分形式的控制方程，而边界条件通过引入积分表达式来隐式体现，也可以最后用显式引进。FEKO中的有限元采用与矩量法混合方法。在这个边界的内部用有限元法给出场的表达，而外部区域的场用边界积分表达。......
2023-10-31
将该工程另存为“LF_ant.cfx”。图5-71 创建Port2在“Configuration”中，右键单击“Gloabl”结点，选择“Add load”选项。图5-72 Load1定义图5-73 Load2定义双击激励“VoltageSource1”，修改“Magnitude”为0.8e6，与Port1上的大电阻串联，保证端口的激励电流约为800mA，如图5-74所示。在“Position”选项卡中进行如下设置。图5-75 创建近场观测面进入“Solve/Run”菜单，单击“FEKO Solver”按钮，提交计算。图5-76 近场磁场分布图......
2023-10-31
定义参量在CADFEKO中左侧的树形浏览器中展开“Definitions”→“Variables”结点，双击“Variables”结点，在弹出的“Create variable”对话框中定义变量angle，初始值设为0。对话框中的“Yes”按钮，在EDITFEKO编辑器中进行如下操作。把如下脚本复制到IN函数的下边。修改后的EDITFEKO脚本如图6-67所示。图6-67 EDITFEKO脚本在EDITFEKO中，保存做过的修改，退出EDITFEKO。显示结果在CADFEKO的“Solve/Run”菜单中，单击“POSTFEKO”按钮，启动后处理模块POSTFEKO。......
2023-10-31
几何单位采用默认的m（米）。图7-73 读入几何模型在左侧的树形浏览器中，依次展开“Model”→“Geometry”结点，将导入的GeomImport1名称修改 为“Car”，同时选中导入的模型“GeomImport2”和“GeomImport3”，单击鼠标右键，选择“Apply”→“Union”选项，把新生成的模型更名为“BCM”，如图7-74所示。图7-74 修改模型名称选中BCM模型并单击鼠标右键，选择“Transform”→“Rotate”选项，弹出“Rotate”对话框，进行如下设置。Rotation angle：90，如图7-75所示。Point：，如图7-76所示。......
2023-10-31
1）LUA脚本例子1：--This is a single line comment--[[This isa multi line comment]]变量定义赋值下面的例子2说明了如何对变量进行赋值。表4-5 LUA中的主要转义字符4）LUA脚本例子4：当运行上面的程序时，会得到如下输出：[String 1 is]:Lua\String 2 is\:Tutorial!LUA脚本支持字符串赋值和字符串连接操作等。表4-6 字符串模块5）LUA脚本例子5：字符串大写与小写表示。--string.gsub()functionstring="Lua Tutorial"string1="Tutorial"string2="Language"--replacing stringsnewstring=string.gsubprint运行上述脚本，得到如下输出：The new string is Lua Language7）LUA脚本例子7：字符串的其他操作。......
2023-10-31
电波传播是所有无线电收发系统之间信息传输的基础，是电子系统的重要组成部分，而电波传播模型的研究也是电子系统工程的重要基础之一。地球表面及大气层是影响无线电传播的两个主要因素。图1-11 无线电波的传播途径电波传播模型是指无线电波在空间传播过程中物理特征所形成的模式，指特定远场区域中的电波传播模型，具体见表1-5，利用这些传播模型可以更好地理解电波的空间传播特性，并定量计算其传播参数和预测场强值。......
2023-10-31
相关推荐