天线罩理论与设计方法

雷达天线罩电性能设计技术

全书介绍了雷达天线罩电性能设计、仿真和优化方面涉及的知识、理论、内容和方法；重点论述了传统罩壁结构电性能挖掘的抓手，变厚度设计技术，介绍了窄带半波壁雷达天线罩轴向变厚度设计、宽带夹层结构雷达天线罩双向变厚度设计技术及应用；

重点论述了宽带和隐身雷达天线罩设计的抓手——频率选择表面（FSS）、小型化单元频率选择表面（MEFSS）及电抗加载等罩壁结构的构建、设计与优化方法，描述了带有金属含物罩壁结构的基本机制、设计与仿真技术；

还介绍了双频、超宽带、梯度等功能结构的电性能特性与设计分析方法；兼顾未来技术发展，对共形阵电磁智能蒙皮和超材料天线罩进行了概念与要素论述以及设计与性能探讨。

目录

第1章导论

1.1雷达天线罩基本概念

1.2天线罩发展历程

1.3天线罩电性能要求与设计的基本内容

第2章天线罩电性能仿真计算方法

2.1麦克斯韦方程组

2.2几何光学法

2.3物理光学法

2.4矩量法

2.5有限元法

2.6时域有限差分法

第3章天线罩电性能设计

第4章优化设计基本理论与方法

第5章窄带雷达罩变厚度设计

第6章宽带雷达罩变厚度设计

第7章频率选择表面天线罩设计

第8章小型化单元频率选择表面天线罩设计

第9章电抗加载天线罩设计

第10章双频段天线罩设计

第11章超宽带电子战天线罩设计

第12章共形阵电磁智能蒙皮设计探讨

第13章超材料天线罩设计探讨

雷达天线罩电性能设计技术

作者：刘晓春

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天线罩是保护天线系统不受外部环境影响的结构物，天线罩具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。室外天线通常置于露天工作，直接受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等侵袭，致使天线精度降低、寿命缩短和工作可靠性差。使用玻璃钢天线外罩能起到绝缘防腐、防雷、抗干扰、经久耐用等作用，而且透波效果非常好，是目前天线外罩最理想材料。

透波材料是近年来快速发展起来的一类集结构、防热、透波于一体的多功能介质材料，是具有极小介电损耗的结构材料，电磁波在传播过程中遇到某一材料时，如果透过的强度大于一定限度，则该材料可被视作高透波材料。从材料本性讲，其特征是具有很小的介电常数和介质损耗角正切值。玻璃纤维材料可用作各种飞机、导弹、宇宙飞船、卫星及地面站的天线罩和天线窗，还可用作高性能印刷电路板基材等，在航空航天、电子、通讯等领域发挥着重要作用，有着非常重要的经济和社会效益。

透波材料通常分为两种：一种为无机材料，如氧化铝、二氧化硅、玻璃陶瓷、氮化硅、氮化硼等;另一种为耐热树脂基纤维复合材料。山东英特力新材料有限公司主要对透波复合材料进行分析。

一、天线罩常用透波复合材料

透波复合材料属于功能复合材料，有基体和增强体两部分组成。是目前实际中应用最广的玻璃纤维增强树脂基复合材料。

1、基体

透波复合材料是由增强纤维和树脂基体构成的，两者的电性能好才能成型出电性能好的透波材料。通常增强材料的力学性能和介电特性均优于树脂基体，所以复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。因此必须选择具有优良电性能的树脂基体，同时树脂在复合材料中也起胶粘剂的作用，是决定复合材料耐热性的基本成分。

树脂基体主要有传统的不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂(EP)、改性酚醛树脂(PF)以及近年来开始研究和应用的氰酸酯树脂(CE)、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂(BMI)、聚酰亚胺(P1)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型的耐高温树脂。

2、增强体

目前大多都采用玻璃纤维，而国内透波复合材料使用的增强材料主要是 E 玻璃纤维和 S 玻璃纤维，M 玻璃纤维使用量较少。Kevlar(芳纶)最初由美国杜邦公司发明，加拿大已把它用于飞机的雷达罩。Spectra1000 在各种频率下均表现出优异的介电性能，且具有的低密度、高强度、高模量和高抗冲击性能，使其在高性能天线罩的制造中具有极大的吸引力。

二、天线罩主要应用用途

主要应用于直径最大的超远程精密跟踪雷达天线罩、高度精密跟踪雷达天线罩、

引导雷达天线罩、警戒雷达天线罩、气象雷达天线罩、薄壁结构地面天线罩、

移动通讯基站天线罩、车载天线罩等多种领域。山东英特力新材料有限公司可以根据用户透波、尺寸等要求定制加工。目前已和国内多个院所进行合作，产品质量均达到各项国军标要求。

公司产品的主要优点：

1、玻璃钢天线罩永不变形，几何尺寸长期保持稳定。

2、耐候性强：防腐蚀、防紫外线、抗老化、抗冲击，在高温、低寒等恶劣环境中依然性能良好，更能适用于各种复杂的环境。

3、玻璃钢天线罩表面添加了助剂增强了它们之间的附着力，使表面油漆即使在恶劣气候环境中都不会出现脱落、起皱纹，长期保持色泽。

4、电绝缘性佳,透波性强。

5、质轻,加工、运输及安装方便。

6、外观精美、高档，质感好。

7、玻璃钢天线罩具有使用寿命长(一般设计寿命为二十年)、安装方便且成本低(比重仅为碳钢的1/4，施工中无需动火，单根长度可达6米，甚至更长)、切割方便、不需维护等优越性。

英特力新材料生产的天线罩技术综合了材料、工艺、机械、电磁、空气动力学和结构力学等学科的知识，设计和制造难度很大。公司下设四大研发中心，专业从事关键基础材料研发、结构设计、计算机模型模拟、关键工艺等研发，为产品生产制造提供坚实的后备力量。公司建立了多窗口互补、全方位跟踪、多梯次融合的企业管理模式。与国内外多家科研单位建立产学研合作，不断引进新技术、新材料和新工艺，使企业核心技术始终能够占据行业高端。