CN102931482A

CN102931482A - 一种对称多层双频段天线罩结构及制备方法

Info

Publication number: CN102931482A
Application number: CN2012104474629A
Authority: CN
Inventors: 裴永茂; 周立成; 方岱宁
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CN102931482B

Abstract

本发明公布了一种对称多层双频段天线罩结构及其制备方法。本发明所述的对称多层天线罩结构，每层介电层的厚度满足高频段中心频率对应的相厚度与低频段中心频率对应的相厚度相差整数倍π弧度角，这种结构设计容易实现在厘米波和毫米波频段的双频段透波功能，低频段的中心频率可以任意选取，且高频段中心频率可以设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。本发明所述的天线罩结构介电层的介电常数由两边向中间递减，天线罩结构的最外层介电常数最高，整体结构的强度、刚度等力学性能优越。本发明的天线罩结构设计方案简单，电信可设计性强，且结构的力学性能优越。

Description

一种对称多层双频段天线罩结构及制备方法

技术领域

本发明涉及一种在厘米波和毫米波频段实现双频段透波功能的对称多层天线罩结构，属于天线罩结构设计领域。

背景技术

天线罩是用于保护通讯、遥测、制导、引爆等系统能在各种服役环境下进行正常工作的一种多功能透波结构，在运载火箭、飞船、导弹及返回式卫星等飞行器的天线电系统中得到广泛的应用。天线罩的透波结构不仅需要在天线工作频带内具有高效的透波性能，同时需要具有承载、抗冲击、隔热和抗雨蚀等功能。随着毫米波技术的发展和抗电子干扰要求的提高，宽频带、多频带甚至超宽频的天线罩材料与结构设计成为国内外研究的热点之一。因此，天线罩的结构需要通过结构优化设计，以获得宽频段、多频段透波功能和所需要的结构刚度、强度等力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种对称多层双频段天线罩结构，它能够实现在厘米波和毫米波频段的双频段透波功能。该结构的低频段中心频率可以任意选取，且高频段中心频率可以设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。本发明的天线罩结构设计方案简单，电信可设计性强，且结构的力学性能优越。

本发明的技术方案如下：

一种对称多层双频段天线罩结构，它由大于或等于三的对称的奇数层介电层构成；所述的介电层的介电常数由两边向中间递减。

所述的介电常数的分布可以按照不同的方式由两边向中间递减。优选的，介电常数的分布可以按照等比数列的方式由两边向中间递减。

每层介电层的厚度满足高频段中心频率对应的相厚度与低频段中心频率对应的相厚度相差整数倍π弧度角。

所述的对称多层双频段天线罩结构的低频段中心频率可以根据需求任意选取，高频段中心频率可以设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。

本发明同时提供一种对称多层双频段天线罩结构的制备方法，包括如下步骤：

（1）选取结构电信设计频率；

（2）选取蒙皮介电层的材料，选取任意一种点阵夹层结构作为所述的中间介电层的材料，选取过渡介电层的材料；

（3）各层之间用粘接剂粘结在一起，形成对称多层双频段天线罩结构；

其中，蒙皮层和过渡介电层在中间介电层两边对称分布；过渡介电层的数量大于等于0；所述的介电层的介电常数由两边向中间递减。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本发明所述的对称多层天线罩结构，每层介电层的厚度满足高频段中心频率对应的相厚度与低频段中心频率对应的相厚度相差整数倍π弧度角，这种结构设计容易实现在厘米波和毫米波频段的双频段透波功能，低频段的中心频率可以任意选取，且高频段中心频率可以设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。本发明所述的天线罩结构介电层的介电常数由两边向中间递减，天线罩结构的最外层介电常数最高，整体结构的强度、刚度等力学性能优越。本发明的天线罩结构设计方案简单，电信可设计性强，且结构的力学性能优越。

附图说明

图1是本发明提供的一种对称多层双频段天线罩结构的一个实施例1的三层结构示意图。

11-蒙皮介电层；12-中间介电层。

图2是本发明提供的一种对称多层双频段天线罩结构的一个实施例2的五层结构示意图。

21-蒙皮介电层；22-过渡介电层；23-中间介电层。

图3显示了实施例1的天线罩结构的透射率T（%）与频率f的关系。

图4显示了实施例2的天线罩结构的透射率T（%）与频率f的关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：

图1为本发明提供的一种对称多层双频段天线罩结构的一个实施例的三层结构示意图，它由上下两个蒙皮介电层11和中间介电层12构成。

所述的对称多层双频段天线罩结构的三层结构，按如下步骤进行设计：

（1）选取4GHz（此频率可以任意选取）作为结构电信设计频率。

（2）选取致密氮化硅陶瓷作为所述的蒙皮介电层11的材料，其介电常数为8.0；可选取任意一种点阵夹层结构作为所述的中间介电层12的材料（例如，可以采用树脂基点阵复合材料），其介电常数约为1.0。

（3）所述的蒙皮介电层的厚度11及中间介电层12的厚度均选取为4GHz电磁波在材料中波长的1/12。

（4）各层之间可用粘接剂粘结在一起，形成如图1所示的三层结构。

图3显示了实施例1的天线罩结构的透射率T（%）与频率f的关系，从图中可以看到所述的实施例1的结构具有在0到6.2GHz和17.8到30.0GHz两个频段内透波的性能，且高频率与低频率之比大约在5-7的范围内。

实施例2：

图2为本发明提供的一种对称多层双频段天线罩结构结构的另一个实施例2的五层结构示意图。

所述的对称多层双频段天线罩结构的五层结构，按如下步骤进行设计：

（1）结构的电信设计频率、两个蒙皮介电层21和中间介电层23的构成材料可与实施例1相同；

（2）优选的，过渡介电层22的介电常数可选取为2.8，其材料可选取多孔氮化硅陶瓷、多孔氮化硼陶瓷或者陶瓷基复合材料中的一种。所述的多孔氮化硅陶瓷、多孔氮化硼陶瓷可用热压法并且通过添加适量的成孔剂烧制而成。

（3）所述的蒙皮介电层21的厚度及过渡介电层22的厚度均选取为4GHz电磁波在材料中波长的1/12；所述的中间介电层23的厚度均选取为4GHz电磁波在材料中波长的1/24。

（4）各层之间可用粘接剂粘结在一起，形成如图2所示的五层结构。

图4显示了实施例2的天线罩结构的透射率T（%）与频率f的关系，从图中可以看到所述的实施例2的结构具有在0到6.4GHz和41.6到54.5GHz两个频段内透波的性能，且高频率与低频率之比大约在11-13的范围内。

本发明的实施例仅为解释而非限制本发明，例如，材料的选择并不限于实施例所述，其他满足介电常数、强度刚度等的合适材料都是可以采用的。

Claims

1.一种对称多层双频段天线罩结构，其特征是，所述结构由大于或等于三的对称的奇数层介电层构成；所述的介电层的介电常数由两边向中间递减。

2.如权利要求1所述的天线罩结构，其特征是，所述介电常数的分布按照等比数列的方式由两边向中间递减。

3.如权利要求1所述的天线罩结构，其特征是，每层介电层的厚度满足高频段中心频率对应的相厚度与低频段中心频率对应的相厚度相差整数倍π弧度角。

4.如权利要求1所述的天线罩结构，其特征是，所述对称多层双频段天线罩结构的低频段中心频率可以根据需求任意选取，高频段中心频率设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。

5.如权利要求1所述的天线罩结构，其特征是，所述对称多层双频段天线罩结构的蒙皮介电层材料为致密氮化硅陶瓷；过渡介电层材料为多孔氮化硅陶瓷、多孔氮化硼陶瓷或者陶瓷基复合材料中的一种；中间介电层的材料为树脂基点阵复合材料。

6.如权利要求5所述的天线罩结构，其特征是，所述中间介电层采用点阵夹层结构。

7.一种对称多层双频段天线罩结构的制备方法，包括如下步骤：

（1）选取结构电信设计频率；

8.如权利要求7所述的天线罩结构，其特征是，所述蒙皮介电层材料为致密氮化硅陶瓷；过渡介电层材料为多孔氮化硅陶瓷、多孔氮化硼陶瓷或者陶瓷基复合材料中的一种；中间介电层的材料为树脂基点阵复合材料。

9.如权利要求7所述的天线罩结构，其特征是，所述对称多层双频段天线罩结构的低频段中心频率可以根据需求任意选取，高频段中心频率设计为低频段中心频率大于等于五的任意倍数。

10.如权利要求7所述的天线罩结构，其特征是，每层介电层的厚度满足高频段中心频率对应的相厚度与低频段中心频率对应的相厚度相差整数倍π弧度角。