CN107331960A - 一种用于反射面天线的天线罩及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于反射面天线的天线罩及其制造方法。所述天线罩包括：圆台形罩体；所述圆台形罩体的下底面直径为d，其中，d为所述反射面天线的反射面口面直径；所述圆台形罩体的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，h为所述反射面天线的天线物理机构高度，f为所述反射面天线的工作频率，c为真空光速；所述圆台形罩体的上底面直径为d‑2*a*tan(w/2)，其中，a为所述反射面天线的反射面焦距，w为所述反射面天线的反射面张角。本发明提供的天线罩不仅可以包罩住天线，同时减轻了罩体重量，减小了罩体体积，降低了罩体风阻，并从整体上降低了雷达的总重量和体积，便于运输架设。

Description

一种用于反射面天线的天线罩及其制造方法

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种用于反射面天线的天线罩及其制造方法。

背景技术

室外应用的测雨雷达和毫米波测云雷达，其反射面天线直接暴露于自然环境，遇到降雨降雪情况时，天线反射面内的积水积雪会导致天线损耗变大、增益下降，严重影响雷达探测效果，因此必须加天线罩。天线罩实现天线的保护并实现透波功能，传统上，室外雷达可以采用两种天线罩方式。

一种天线罩采用截球结构，将天线与整个伺服结构甚至雷达收发组件全部包覆在截球形罩体内。这种天线罩形式存在罩体体积和重量大，加工成本高，不利于运输安装等问题。

另一种天线罩使用铝制围边加高强度涤纶布的方式罩住天线口面，铝制围边作为罩体支撑部件，而涤纶布通过拉绳紧固的方式绷紧在在天线口面上方。这种天线罩形式存在围边过大过重，长期使用会出现布面老化、纤绳拉力降低等问题。

两种传统形式的天线罩均存在体积和重量大的弊病。截球结构天线罩将雷达的伺服、收发等组件连同天线一起整体包罩，是造成其体积重量无法缩小的主要原因。铝制围边加涤纶布罩结构天线罩存在结构较软、组件易老化的问题。

发明内容

为了使天线罩不仅能包罩雷达天线，并最大限度地降低天线罩体积和重量，同时保证结构强度和透波性能，延长使用寿命，本发明提供一种用于反射面天线的天线罩及其制造方法。

本发明提供的一种用于反射面天线的天线罩，包括：圆台形罩体；所述圆台形罩体的下底面直径为d，其中，d为所述反射面天线的反射面口面直径；所述圆台形罩体的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，h为所述反射面天线的天线物理机构高度，f为所述反射面天线的工作频率，c为真空光速；所述圆台形罩体的上底面直径为d-2*a*tan(w/2)，其中，a为所述反射面天线的反射面焦距，w为所述反射面天线的反射面张角。

本发明的有益效果是，本发明的天线罩根据所包罩的天线结构尺寸与参数进行设计，可适用于多种具有反射面天线的雷达。另外，圆台形结构不仅可以包罩住天线，同时减轻了罩体重量，减小了罩体体积，降低了罩体风阻，并从整体上降低了雷达的总重量和体积，便于运输架设。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述圆台形罩体的材料具有A型蜂窝夹层结构。

上述进一步的技术方案的有益效果是，A型蜂窝夹层结构的罩体材料使天线罩强度更高、结构更稳定、寿命更长、维护成本更低，并无需定期紧固，增加了雷达部署的灵活性。

进一步，所述圆台形罩体的外表面经抛光后，涂覆有疏水涂层。

上述进一步的技术方案的有益效果是，天线罩外壁将不挂水珠，不覆水膜，使其透薄性能更好，从而保证了雷达的探测效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具有反射面天线的雷达的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种用于反射面天线的天线罩和具有反射面天线的雷达组合的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种用于反射面天线的天线罩的三维结构示意图；

图4为A型蜂窝夹层结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、2和3所示，本发明实施例所述的天线罩包罩在具有反射面天线的雷达之上，天线罩包括圆台形罩体1，雷达包括反射面天线2。

圆台形罩体1的下底面直径为d，其中，d为反射面天线2的反射面口面直径；圆台形罩体1的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，前乘系数1.005是为了弥补制造公差及测量误差可能带来的影响而增加0.5％的高度余量，h为反射面天线2的天线物理机构高度，即反射面天线2超出反射面口面的垂直高度，f为反射面天线2的工作频率，c为真空光速，即c＝3*10^8m/s；圆台形罩体1的上底面直径为d-2*a*tan(w/2)，其中，a为反射面天线2的反射面焦距，w为反射面天线2的反射面张角。

具体地，圆台形罩体1的尺寸需根据具体天线形式确定得到。圆台形罩体1下底面直径和天线反射面口面直径相同，即刚好包罩住发射面天线2。圆台形罩体1的高度应当大于反射面天线2的高度。

下面以采用卡塞格伦天线的Ka波段毫米波雷达为例对天线罩尺寸进行说明。此时，反射面天线2的反射面口面直径为d＝1.3m，天线物理机构高度小于等于0.4m，故设定其高度为h＝0.4m，工作频段为33.44GHz±0.1GHz，故设定其工作频率为f＝33.44GHz，反射面焦距为a＝0.385m，反射面张角w＝110°。

计算得到圆台形罩体1下底面直径为1.3m，高度为0.456m，上底面直径为0.2m。

优选地，圆台形罩体的尺寸可以根据实际使用情况在上述计算公式的基础上调整前乘系数。

优选地，圆台形罩体上底面和斜面之间可根据实际使用情况进行倒角或圆角加工。

在本实施例中，根据不同雷达尺寸参数进行设计的天线罩可适用于各型反射面天线。天线罩采用圆台形罩体，易与雷达所用的反射面天线相配合，在有效包罩天线的基础上可大幅降低天线罩体积，从而降低重量、减小罩体截面风阻、并便于运输安装。另外，圆台形罩体的结构使天线罩的斜面具有良好的疏水基础，方便积水快速滑落。

在上述实施例的基础上，作为本发明的一个优选实施例，在本优选实施例中，圆台形罩体1的材料具有A型蜂窝夹层结构。

为保证天线罩的强度和重量要求，选用A型蜂窝夹层结构的罩体材料结构。A型蜂窝夹层是由高介电常数、损耗较小的介质做内外蒙皮3，低介电常数、损耗更小的介质做蜂窝芯4，由粘结胶连接蒙皮和蜂窝芯的三层结构。具体结构形式如图4所示，通过粘结胶将内外蒙皮3与蜂窝芯4贴合，能够在尽量降低罩体电气损耗和重量的基础上提供足够的机械强度。其中，蒙皮材料可以为S玻纤，其电学和力学性能均优，可以有效减小蒙皮厚度，中间夹层的蜂窝芯可以为环氧树脂，采用热压罐成型的工艺方法，其具有纤维体积含量高，孔隙率低或无空隙，性能可靠等优点。相较于单层结构，A型蜂窝夹层结构的运用能够有效降低罩体自重，增强罩体的刚度和稳定性。

在本实施例中，A型蜂窝夹层结构的罩体材料既保证了天线罩的结构强度和重量要求，避免了涤纶布材料面对强风和降水击打时产生的形变，从而保证了天线罩透波性能的均一稳定性。同时使天线罩寿命更长、维护成本更低，并无需定期紧固，增加了雷达部署的灵活性。

在上述实施例的基础上，作为本发明的另一个优选实施例，在本优选实施例中，圆台形罩体1的外表面经抛光后，涂覆有疏水涂层。

液态水对电磁波具有很高的介电常数和损耗正切角，很薄的水膜即可增加传输损耗和噪声温度，为减少这一影响，需要提高天线罩外表面的疏水性。通过对天线罩外表面抛光并涂覆复合材料超疏水涂层，可以使降水时形成的水膜更薄更均匀，且在重力作用下沿圆台形罩体外壁自然流下，在降水天气中，使天线罩外表面不挂水珠，不覆水膜，快速干燥。

在本实施例中，圆台形罩体的外表面经抛光后，涂覆有疏水涂层，避免了雷达电磁波穿过天线罩表面聚集的液态水造成的强度衰减，保证了天线罩的透波性能。

经测试，根据工程实际需求，本发明实施例的天线罩的整罩双层插入损耗≤1.2dB，天线第一副瓣抬升≤4.0dB，总重量≤15kg。

本发明的另一实施例提供一种用于反射面天线的天线罩的制造方法，该方法包括如下步骤：

根据预定尺寸压制所述天线罩的圆台形罩体。

圆台形罩体的下底面直径为d，其中，d为反射面天线的反射面口面直径；圆台形罩体的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，前乘系数1.005是为了弥补制造公差及测量误差可能带来的影响而增加0.5％的高度余量，h为反射面天线的天线物理机构高度，即反射面天线超出反射面口面的垂直高度，f为反射面天线的工作频率，c为真空光速；圆台形罩体的上底面直径为d-2*a*tan(w/2)，其中，a为反射面天线的反射面焦距，w为反射面天线的反射面张角。

优选地，采用具有A型蜂窝夹层结构的材料压制所述天线罩的圆台形罩体。

优选地，该方法还包括如下步骤：在压制后，对所述圆台形罩体外表面进行抛光。

天线罩底漆采用环氧聚酰胺清漆，面漆采用丙烯酸聚氨酯。

优选地，该方法还包括如下步骤：在抛光后，在所述圆台形罩体的外表面涂覆疏水涂层。

在本实施例中，根据所述方法制造的天线罩可适用于多种具有反射面天线的雷达。圆台形结构不仅可以包罩住天线，同时减轻了罩体重量，降低了罩体体积，减小了罩体风阻，并从整体上降低了雷达的总重量和体积，便于运输架设。涂覆有疏水涂层的罩体表面避免了雷达电磁波穿过天线罩表面聚集的液态水造成的强度衰减，保证了天线罩的透波性能。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种用于反射面天线的天线罩，其特征在于，所述天线罩包括：圆台形罩体；

所述圆台形罩体的下底面直径为d，其中，d为所述反射面天线的反射面口面直径；

所述圆台形罩体的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，h为所述反射面天线的天线物理机构高度，f为所述反射面天线的工作频率，c为真空光速；

所述圆台形罩体的上底面直径为d-2*a*tan(w/2)，其中，a为所述反射面天线的反射面焦距，w为所述反射面天线的反射面张角。

2.根据权利要求1所述的用于反射面天线的天线罩，其特征在于，所述圆台形罩体的材料具有A型蜂窝夹层结构。

3.根据权利要求1或2所述的用于反射面天线的天线罩，其特征在于，所述圆台形罩体的外表面经抛光后，涂覆有疏水涂层。

4.一种用于反射面天线的天线罩的制造方法，其特征在于，所述方法包括根据预定尺寸压制所述天线罩的圆台形罩体的步骤；

所述圆台形罩体的下底面直径为d，其中，d为所述反射面天线的反射面口面直径；

所述圆台形罩体的高度为1.005*h+(6c/f)，其中，h为所述反射面天线的天线物理机构高度，f为所述反射面天线的工作频率，c为真空光速；

所述圆台形罩体的上底面直径为d-2*a*tan(w/2)，其中，a为所述反射面天线的反射面焦距，w为所述反射面天线的反射面张角。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，采用具有A型蜂窝夹层结构的材料压制所述天线罩的圆台形罩体。

6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：在压制后，对所述圆台形罩体外表面进行抛光。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：在抛光后，在所述圆台形罩体的外表面涂覆疏水涂层。