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該主題的初步了解,并不能替代必要的評估和測試。
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(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)計師欣賞。
當(dāng)談到天線結(jié)構(gòu)的這種保護(hù)殼時,雷達(dá)技術(shù)人員指的就是“天線罩”(radome)。這個詞是 "radar"(雷達(dá))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(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(dá)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(dá)波必須能夠穿透天線罩。金屬會對雷達(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▽λ拇┩噶τ邢蕖?/p>
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(hù)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?yàn)檫@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(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,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?yàn)樗鼈兛赡軙绊懻7瓷洹A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。
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(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(qiáng)調(diào)構(gòu)建天線罩時絕對有必要考慮的事項(xiàng)。
審核編輯 黃昊宇
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天線罩
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