[發明專利]高透波低RCS天線罩

有效

• 申請號: 201410294035.0
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104103898A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 任志剛;陳毅喬;何海丹
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明涉及一種廣泛應用于天線雷達散射截面控制的低RCS天線罩。

背景技術

雷達天線罩是飛行器的重要部件，它是集電氣性能、結構強度、氣動外形和特殊功能要求于一體的功能結構件。要求在保護雷達的同時，還要保持滿足雷達發射接收的全部電性能要求，即對雷達信號的傳輸要求具有最小的波瓣畸變和功率吸收。雷達目標散射的能量可以表示為一個有效面積和入射功率密度的乘積。這個面積通常稱為雷達散射截面(RCS)。RCS表征了目標在雷達波照射下所產生回波強度的一種物理量。天線的散射包括兩部分：一部分是與散射天線負載無關的結構項散射，它是由入射平面波在天線上的感應電流或位移電流所產生的散射場，其散射機理與普通散射體的散射機理相同：另一部分則是隨天線的負載情況變化的天線模式項散射場，它是由于負載與天線不匹配而反射的功率經天線再輻射而產生的散射場，這是天線作為一個加載散射體而特有的散射。雷達目標反射面積RCS可從電磁散射理論方面進行定義為：目標在單位立體角內目標朝接收方向散射的功率與從給定方向入射于該目標的平面波功率密度之比的4π倍。縮減雷達散射截面RCS可降低目標被探測到的幾率。入射波波長對雷達散射截面的影響可劃分為低頻區、諧振區、高頻區(光學區)。不同性質、形狀和分布的目標，其散射效率是不同的。為確定這一效率，把有效散射面積等效為一個各向同性反射體的截面積，稱為目標的雷達截面積，寫作σ，對于簡單的幾何體，如金屬圓面、金屬矩形面等，其法向雷達散射截面表達式為，σ＝4πA^2/λ^2，式中：A為照射面積，λ為工作波長。低RCS天線罩在雷達散射截面控制方面有著廣泛的應用，如共形天線罩，雷達罩等。天線罩是保護天線免受自然環境影響的外殼。它是由天然或人造電介質材料制成的覆蓋物，或是由桁架支撐的電介質殼體構成的特殊形狀的電磁窗口。天線罩從使用環境、天線精度要求、工作壽命、能源消耗和維護等諸多因素出發全面考慮，論證是否使用并使用何種類天線罩。通常，在雷達天線罩的設計過程中要充分考慮它的電磁窗口作用，讓它在雷達的作用頻段內有最大的透波率，在有高透波率的同時，而且要有低吸收率。多數人認為結構強度好可以不使用天線罩，但是惡劣的環境仍然會使得天線不能正常工作，為了保證天線的高精度，為天線配置天線罩仍是較為便捷的選擇。對于大型精密跟蹤雷達，大直徑射電天文望遠鏡及大型相控陣天線，則更是需要配置天線罩。

飛行器上的天線罩在保護天線的同時還兼顧可以改善氣動外形的作用。機載天線會大大增加飛行器自身的飛行阻力，同時對天線的結構強度要求過高，從而使機載天線過于笨重，所以飛行器上的天線大多數都是使用天線罩的，即使是共形陣列，也需要與飛行器外形相似的保護罩。

天線罩的種類繁復多樣，按照不同的標準有著不同的分類。天線罩按結構形式分類，可以分為空間桁架式和薄殼式兩大類。空間桁架天線罩采用自行支撐式結構設計。整個結構由堅固的剛性骨架及能透過電磁波的薄膜或其他多層蒙皮的自承結構構成。支撐骨架采用金屬或介質材料。空間桁架式天線罩往往做成大型的地面或艦載天線罩。薄殼式天線罩采用均勻或者近似于各項同性的電介質材料制成一個平滑、被截割的球體或其他形狀。

天線罩按照壁橫截面分類可以分為均勻單層、變厚度單層、A-夾層、變厚度A-夾層、B-夾層、C-夾層、變厚度C-夾層和多層結構。均勻單層已在很多天線罩中使用，它的材料有玻璃纖維增強塑料、陶瓷、合成橡膠等。單層天線罩又分為薄壁和半波長壁。薄壁是指壁的厚度小于波長的20分之一。半波長壁指壁的最佳電氣厚度對應于相應入射角時在介質材料中接近于半波長的倍數。A-夾層由兩個比較致密、電氣上很薄的蒙皮和一個較厚的低密度芯子組成。A-夾層多用于尺寸較小的飛行器上的鼻錐天線罩或流線型天線罩。B-夾層是其芯子有比蒙皮高的介電常數的三成夾層。C-夾層是一個五層結構。它由外面的兩個表皮、一個中心蒙皮和兩個中間芯子組成。