工艺因素对天线罩性能影响

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1、工艺因素对天线罩性能影响　　摘要本文主要从工艺方面出发，对地面雷达天线罩在生产过程中所需要控制的指标进行了分析，指出罩壁厚度和均匀性是主要的工艺指标，并分析各项指标是如何对雷达天线罩性能产生影响。关键词天线罩；罩壁厚度；均匀性中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1.前言我国的雷达天线罩生产始于1963年，经过50年的发展，取得了长足的进步，特别是44米直径的蜂窝夹层玻璃钢雷达罩的成功研制，为我国雷达罩发展积累了经验，但同发达国家同类产品比较还有很大不足，主要体现在材料和工艺水平还不能充分满足电性能设计的要求。近年来，随着质量管理体系的普及，完善的质量管理和

2、产品的可视化生产显现出巨大的优势。对于雷达罩这种非标产品，其工艺过程的控制相对比较困难，但也是势在必行的。分析过程如何让电性能及结构设计达到预期的效果，一般来说对于大型地面雷达天线罩，在工艺上所需要控制的指标主要有两个：几何厚度和均匀性。下面分别对这两方面进行论述。厚度8天线罩对雷达传输性能的影响主要表现在对波的吸收和反射，用功率传输系数

3、T

4、2和功率反射系数

5、R

6、2来衡量。入射角和罩壁厚度决定了雷达波的反射和透射比例，由于地面雷达天线罩的入射角大多都小于35°，在0~35°范围内，入射角对天线罩性能的影响比较小，所以在材料相同条件下，厚度成为透波性能关键影响因素

7、。在实际应用中，按照结构有单层罩和夹层罩，其对厚度的要求也各不相同，下面分别对这两类天线罩进行分析。单层罩根据电磁波的传播理论，当电磁波进入不同介质时，如到达罩壁与空气界面时候，会产生反射。回程的反射波会对接受天线带来影响，其中当第一界面反射波与第二界面反射波相位相反、振幅相等时，反射波就会完全抵消，这时的功率传输系数最大，并且随着厚度的增加，功率传输系数间隔出现极大值和极小值，由于罩壁材料对电磁波能量的吸收，极大值呈递减趋势。对于单层罩来说，设计厚度一般都会取最大值，处于波峰位置。因此，无论厚度的增减，都将会引起功率传输系数的下降，并且随着频率的增加，这种变化是

8、十分敏感的，见图1。8从图1可以看出，随着厚度d的变化，功率传输系数和功率反射系数呈交替起伏变化，并且极大值和极小值相差很大，随着频率的增加这种变化更加明显。在设计中一般都会选取最佳厚度使得传输最大、反射最小，但实际生产中由于各种工艺的局限性，往往达不到设计厚度，厚度的增减都会引起功率传输系数的下降，有时候误差还很大，最终导致产品性能降低。对于罩壁较簿的天线罩，由于本身存在工艺难度大，厚度不易控制的问题，更需要提高制作精度，控制好罩壁厚度。夹层罩图1︱T︱2～d与︱R︱2～d曲线夹层结构天线罩由于在结构、重量以及电学性能上的优势，在地面天线罩中广泛使用（以对称A-

9、夹层为例说明）。它的优点在于通过选择一定厚度的低密度芯层，达到强化结构、减轻重量，重要的是来调整到达接受天线的反射波的相位，使得零反射的设计成为可能。当电磁波由空气进入夹层时，在各介质层产生反射，对于最佳的芯层厚度，内、外蒙皮的反射波振幅相等，相位相反，相互抵消，从而降低了反射波对雷达性能的影响，对于低频的地面天线罩来说，影响更微弱了。所以此类结构的天线罩需要控制的厚度包括蒙皮和芯层厚度，其中蒙皮的厚度控制占主导地位，芯层厚度相比之下是次要的。图28表1图2为蒙皮厚度（db）和芯层厚度（dc）变化引起功率传输系数和IPD值变化的曲线图，从表1的分析数据中可以看出，

10、在较低频率，dc由最佳厚度7~8mm变化1mm时，所引起的

11、T

12、2变化在0.6%左右，而而db变化0.1mm，引起的

13、T

14、2变化在0.7%左右。在较高频率，厚度同时变化0.1mm，db引起的

15、T

16、2变化值远大于dc引起的变化；在IPD值变化曲线图中，dc变化0.1mm，IPD变化约为0.036°，db变化0.1mm，IPD变化超过6°。由此可以得出：蒙皮厚度的控制相比芯层厚度来说更为重要；在较低频率段，芯层厚度公差较为宽松，工艺实现比较容易；在较高频率段，芯层和蒙皮厚度都比较严格，在工艺中，需采用介电性能较好的材料和尺寸精确的模具方可实现。但是在实际生产中，由于蒙

17、皮厚度是无法精确控制和测量的，所以总厚度便成为主要的控制手段，在确定总厚度不变的情况下，可以根据强度、工艺要求对芯层和蒙皮厚度进行适当调整。均匀性8如果天线罩上处处厚度一致，处处均匀，许多电性的缺陷是不会出现的，比如瞄准误差，在均匀板块中，电磁波的传播比较均匀，而不会出现由于衍射、干涉、反射等造成的能量损耗和杂波。对于地面天线罩来说，可以将均匀性分为三个方面，以方便在生产中有针对性的进行控制。单板块的均匀性这类均匀性是工艺中最主要的控制指标，主要涉及到单一板块的各向同性性能，对于单一均匀材料所制成的板块，是不存在这种情况的，但是对于复合材料制成的存在各向同性的板块

18、，不均匀是