天線罩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識介紹

重要注意事項：天線罩的開發(fā)和構(gòu)建都很復(fù)雜。文中提及的數(shù)據(jù)僅是近似值。這些信息只能作為對該主題的初步了解，并不能替代必要的評估和測試。

雷達傳感器由前端 (RFE)（具有天線結(jié)構(gòu)的微波部件）和用于信號處理的元器件組成。前端是雷達的實際核心，因為它是天線發(fā)射和接收電磁信號的部位。為了解讀收集到的信息，前端會將其轉(zhuǎn)發(fā)給信號處理單元。

為了保護雷達天線和電子元器件，傳感器通常封閉在外殼中。這樣可以保護 RFE，避免外部影響造成損壞或降低性能。由于具有穿透材料的能力，雷達往往還因為外形美觀而受到青睞。這一方面尤其令產(chǎn)品設(shè)計師欣賞。

當(dāng)談到天線結(jié)構(gòu)的這種保護殼時，雷達技術(shù)人員指的就是“天線罩”(radome)。這個詞是 "radar"（雷達）和 "dome"（圓頂）兩個詞的組合。與 iSYS-6003 上的一樣，圓頂形罩主要用于固定安裝的大型雷達系統(tǒng)，例如飛機或船舶的雷達。

然而，工業(yè)或商業(yè)應(yīng)用中采用的傳感器和系統(tǒng)還需要防止機械或化學(xué)影響，以免損害天線功能。這些都是為了適用于天線，符合雷達波的特性。

此外，在設(shè)計天線罩時，使用正確的材料也至關(guān)重要。如果電磁波傳播過程中遇到物體或人體，那么該物質(zhì)的特性會影響傳播。為了找到適用于天線罩的材料，務(wù)必要考慮它們遇到雷達波后的影響。

表 1 概述了各種材料對微波的吸收和反射特性，以及微波對這些材料的穿透力。

雷達波必須能夠穿透天線罩。金屬會對雷達傳感器造成屏蔽。由于具有高反射特性，因此金屬不適合放在天線前方。木鑲板（通常有一定的殘留濕度）也不適合，因為電磁波對它的穿透力有限。

聚苯乙烯等泡沫非常適合用作覆蓋材料，甚至可以不經(jīng)加工就直接包裹在天線上。但是，由于較低的穩(wěn)定性和對化學(xué)物質(zhì)的敏感性，在選擇材料時，泡沫往往會落選。

因此，塑料是生產(chǎn)防護罩或外殼最常見的替代材料。但是，在設(shè)計天線罩時，設(shè)計人員必須考慮塑料的特性。這種材料越厚、越靠近天線，電磁波穿透得越少。

在使用黑色塑料的情況下，測量時可能會出現(xiàn)損耗，因為這種塑料通常含有碳。此外，無法排走的積水也會對前端的信息采集造成不利影響。塑料天線罩的后續(xù)處理，例如涂漆，也會對雷達天線的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生負面影響。

天線罩的尺寸和位置

在構(gòu)建天線罩時，不僅是天線罩的材料選擇，精準(zhǔn)固定及其形狀也非常重要。為了不限制其功能，必須考慮以下方面：

天線罩底面與天線之間的距離

天線罩材料的厚度

天線罩的形狀（盡可能均勻）

這些因素決定了大部分的雷達波會被所構(gòu)建的天線罩反射還是吸收。

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天線罩各處到天線的距離均勻性極為重要。即使是細微的偏差，例如保護罩底部有一個小缺口，也會改變電磁波的傳播。出于這個原因，傾斜的天線罩也會產(chǎn)生不利影響，因為它們可能會影響正常反射。圓端、凸耳、加強件或材料中的凹槽同樣如此。

為了確定正確、均勻的距離，以下條件適用：

如果到天線罩的距離恰好是波長的一半（或其倍數(shù)），則波的傳播只會受到輕微干擾。

這意味著天線表面（波中心）必須平行于天線罩放置，且距離為 λ/2（或其倍數(shù)）。

在中心頻率為 24.125 GHz（波長的一半約為 6.2 mm）時，最佳距離約為 6.2 mm。

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在這方面，可采用確定適當(dāng)距離的相同原則：為使波的傳播干擾最小化，天線罩應(yīng)置于波長的一半處。同樣，也必須根據(jù)波長的一半選擇適當(dāng)?shù)奶炀€罩材料厚度。

不過，還必須考慮天線罩材質(zhì)改變波的方式（通過穿透材料）。這種改變對應(yīng)于所用材料的電導(dǎo)率（介電函數(shù) ε），會使波長縮短 √(εr) 倍。

例如，對于塑料，該介電常數(shù)介于 3 到 4 之間，但是實際上它變化很大。為了取得近似值，可以使用平均值 1.5 進行計算。然后，可以使用公式 λ/2√(εr) 計算材料的厚度。使用這些初始值得出的厚度為 4 mm。

要構(gòu)建天線罩，必須對所用材料的成分和電磁波的傳播有深入的了解。本文所提供的信息僅作為指導(dǎo)，旨在強調(diào)構(gòu)建天線罩時絕對有必要考慮的事項。

審核編輯 黃昊宇