天線罩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)介紹

重要注意事項(xiàng)：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(duì)該主題的初步了解，并不能替代必要的評(píng)估和測(cè)試。

雷達(dá)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(hào)處理的元器件組成。前端是雷達(dá)的實(shí)際核心，因?yàn)樗翘炀€發(fā)射和接收電磁信號(hào)的部位。為了解讀收集到的信息，前端會(huì)將其轉(zhuǎn)發(fā)給信號(hào)處理單元。

為了保護(hù)雷達(dá)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(hù) 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(dá)往往還因?yàn)橥庑蚊烙^而受到青睞。這一方面尤其令產(chǎn)品設(shè)計(jì)師欣賞。

當(dāng)談到天線結(jié)構(gòu)的這種保護(hù)殼時(shí)，雷達(dá)技術(shù)人員指的就是“天線罩”(radome)。這個(gè)詞是 "radar"（雷達(dá)）和 "dome"（圓頂）兩個(gè)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(dá)系統(tǒng)，例如飛機(jī)或船舶的雷達(dá)。

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(jī)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(dá)波的特性。

此外，在設(shè)計(jì)天線罩時(shí)，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(huì)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(dá)波后的影響。

表 1 概述了各種材料對(duì)微波的吸收和反射特性，以及微波對(duì)這些材料的穿透力。

雷達(dá)波必須能夠穿透天線罩。金屬會(huì)對(duì)雷達(dá)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?yàn)殡姶挪▽?duì)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(duì)化學(xué)物質(zhì)的敏感性，在選擇材料時(shí)，泡沫往往會(huì)落選。

因此，塑料是生產(chǎn)防護(hù)罩或外殼最常見的替代材料。但是，在設(shè)計(jì)天線罩時(shí)，設(shè)計(jì)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(cè)量時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)損耗，因?yàn)檫@種塑料通常含有碳。此外，無法排走的積水也會(huì)對(duì)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(huì)對(duì)雷達(dá)天線的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生負(fù)面影響。

天線罩的尺寸和位置

在構(gòu)建天線罩時(shí)，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(dá)波會(huì)被所構(gòu)建的天線罩反射還是吸收。

適當(dāng)?shù)木嚯x

天線罩各處到天線的距離均勻性極為重要。即使是細(xì)微的偏差，例如保護(hù)罩底部有一個(gè)小缺口，也會(huì)改變電磁波的傳播。出于這個(gè)原因，傾斜的天線罩也會(huì)產(chǎn)生不利影響，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)影響正常反射。圓端、凸耳、加強(qiáng)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(zhǎng)的一半（或其倍數(shù)），則波的傳播只會(huì)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(zhǎng)的一半約為 6.2 mm）時(shí)，最佳距離約為 6.2 mm。

適當(dāng)?shù)牟牧虾穸?/p>

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(zhǎng)的一半處。同樣，也必須根據(jù)波長(zhǎng)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(duì)應(yīng)于所用材料的電導(dǎo)率（介電函數(shù) ε），會(huì)使波長(zhǎng)縮短 √(εr) 倍。

例如，對(duì)于塑料，該介電常數(shù)介于 3 到 4 之間，但是實(shí)際上它變化很大。為了取得近似值，可以使用平均值 1.5 進(jìn)行計(jì)算。然后，可以使用公式 λ/2√(εr) 計(jì)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(duì)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(qiáng)調(diào)構(gòu)建天線罩時(shí)絕對(duì)有必要考慮的事項(xiàng)。

審核編輯 黃昊宇