如果把雷達(dá)看成“千里眼”,那天線罩就相當(dāng)于這千里眼的“護(hù)目鏡”了吧!
天線罩的作用主要是將雷達(dá)天線、電子戰(zhàn)天線、通信天線、敵我識(shí)別天線等與外界隔離,免遭風(fēng)吹日曬、嚴(yán)寒酷暑等惡劣環(huán)境的影響。天線罩提供一個(gè)界面,既要保持結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力特征,又要保證對(duì)天線的電氣特性影響最小。
先來看看幾種不同雷達(dá)系統(tǒng)的天線罩吧!
地面和艦船上的天線罩,主要作用是保護(hù)雷達(dá)系統(tǒng)免受強(qiáng)風(fēng)、酸雨、大雪、 冰雹和烈日等產(chǎn)生的破壞性影響,保證系統(tǒng)有良好的工作環(huán)境并延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的壽命。
航空飛行器上使用天線罩,在滿足氣動(dòng)外形的前提下,能夠在更惡劣的環(huán)境中,保持較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,為雷達(dá)提供較好的環(huán)境,從而保證飛行器中雷達(dá)的正常工作。
天線罩的重要作用
雖然天線罩的重要作用是保護(hù)天線免受惡劣環(huán)境的影響和破壞,但是前提是必須具有優(yōu)良的電磁波通透性,能保證天線系統(tǒng)的工作性能,就像保護(hù)眼睛的護(hù)目鏡如果不透光那材料再好也是無用。
天線罩不僅需要具有優(yōu)異的透波性能,還需要足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的隔熱性能和精確的氣動(dòng)外形,能夠最大程度的降低對(duì)天線電氣參數(shù)的影響,通常制造材料是透波樹脂或者玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以及復(fù)合陶瓷材料等。壁厚的選擇是根據(jù)工作波長(zhǎng)、天線罩尺寸和形狀、環(huán)境條件、所用材料等在電氣和結(jié)構(gòu)性能上互相兼顧。
雷達(dá)天線罩對(duì)天線電氣性能的影響
天線罩壁的反射和不均勻部分的繞射會(huì)引起天線主波瓣電軸偏移,從而產(chǎn)生瞄準(zhǔn)誤差;天線罩對(duì)高頻能量的吸收和反射會(huì)引起傳輸損耗,從而影響天線增益(接收時(shí)使系統(tǒng)噪聲溫度增加);天線罩引起的天線波瓣畸變,使天線主瓣寬度改變、零點(diǎn)深度提高和旁瓣電平增加。
現(xiàn)階段天線罩的分析方法主要有解析法、低頻方法、高頻方法以及混合方法;高頻方法的計(jì)算效率高而計(jì)算精度低;低頻方法的計(jì)算精度高而計(jì)算效率低;混合方法是將高頻和低頻方法結(jié)合起來,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),解決效率和精度兼顧的問題。
SAR天線罩
對(duì)于機(jī)載火控雷達(dá)天線罩、SAR天線罩和寬帶天線罩來說,罩內(nèi)天線口徑可以是任意形狀,在計(jì)算這些天線罩的電磁特性時(shí),混合方法是一種有效而實(shí)用的方法。
一般情況下,機(jī)載SAR分兩大類:
一類是雷達(dá)重量在15~200kg之間,這類雷達(dá)作用距離相對(duì)較近,裝載平臺(tái)大多數(shù)是中小型無人機(jī)、直升機(jī)或者小型有人機(jī)。雷達(dá)天線通常安裝在飛機(jī)機(jī)身的正下方,天線在方位上可以進(jìn)行360度轉(zhuǎn)動(dòng),在俯仰上大多數(shù)是機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng),也可以是一維相掃。這類雷達(dá)的天線一般口徑尺寸較小,通常小于0.8m(方位)x 0.5m(俯仰),選擇的天線罩形狀大多數(shù)是圓柱形,天線罩底部形狀是球冠形。
另一類是雷達(dá)重量在200~1000kg之間,有時(shí)會(huì)超過1000kg,這類雷達(dá)的作用距離較遠(yuǎn),載機(jī)一般是中型有人機(jī)或者大型無人機(jī),天線一般安裝在載機(jī)機(jī)身的兩側(cè),或者機(jī)身的正下方,這類雷達(dá)的天線在方位和俯仰上都能夠進(jìn)行電掃描。
如果天線安裝在機(jī)身的正下方,同時(shí)滿足左右側(cè)視工作,一般在俯視上采用機(jī)械(轉(zhuǎn)動(dòng)180°)加電掃描方式來實(shí)現(xiàn),這類雷達(dá)的天線口徑較大,方位上長(zhǎng)度在0. 4~12m之間,天線罩形狀大多數(shù)選擇船形。
這兩類天線罩在設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮天線罩的剛度和強(qiáng)度,以便在惡劣條件下,天線和天線罩都能穩(wěn)定正常工作。如果天線要進(jìn)行大角度(±45°以上)掃描,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮天線罩適應(yīng)天線波束寬角掃描。
隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)天線罩技術(shù)也在向雷達(dá)隱身、紅外隱身、激光隱身、超寬頻帶、高透波、耐大功率、耐高溫、透毫米波、雷達(dá)/紅外雙模復(fù)合等方向發(fā)展。