CN112736457B - 一种提高防护材料下c波段雷达天线隔离度的方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法及结构，包括：将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。本发明实现简单，可实现降低收发天线之间耦合能量，提高收发隔离度，有效解决防护材料带来的电磁干扰影响雷达工作这一问题。

Description

一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法及结构
技术领域
本发明属于雷达天线技术领域，特别是一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法及结构。
背景技术
飞行器、舰船、汽车等系统通常有多部雷达设备，这些设备之间需满足电磁兼容要求，相互无干扰正常工作。有一些特殊应用，需在飞行器、舰船、汽车表面增加防护材料。防护材料一者易引起天线方向图畸变，副瓣电平增多，对周围设备干扰信号加大。二者，防护材料改变机/舰/车体表面电流分布，会引导辐射能量以表面波的形式进入其它天线，使得天线间的耦合能量增大，引起不同设备间相互干扰，影响系统正常工作。实际中由于防护材料覆盖机/舰/车体的表面，影响气动性，不易变动，往往需要重新设计天线，更换天线解决干扰问题，但重新设计天线周期长，试验多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法及结构，解决防护材料下C波段雷达天线隔离度低雷达相互干扰，影响电磁兼容性的问题。
有鉴于此，本发明提供一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于，包括：
将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；
根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；
基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。
进一步地，根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息，包括：
根据所述防护材料的介电常数、厚度，及间隙距离参数，确定所述金属栅带的位置、数量、高度、长度、形式。
进一步地，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域，包括：将雷达收发天线之间的防护材料区域确定为特定区域。
进一步地，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，包括：将所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
进一步地，在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
本发明的另一目的在于提供一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构，其特征在于，包括：
防护材料，所述防护材料覆盖机/舰/车体的表面，用于确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；
金属栅带，所述金属栅带设置于所述特定区域的防护材料的间隙，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。
进一步地，所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
进一步地，在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。可实现降低收发天线之间耦合能量，提高收发隔离度，有效解决防护材料带来的电磁干扰影响雷达工作这一问题。
附图说明
图1为本发明的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法的流程图；
图2为本发明的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构的实施例示意图。
附图标记示意
11—金属栅带 12—防护材料 13—天线
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
请参照图1至图2，本发明提供一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，包括：
步骤S101，将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；
步骤S102，根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；
步骤S103，基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。
在一个实施例中，根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息，包括：
根据所述防护材料的介电常数、厚度，及间隙距离参数，确定所述金属栅带的位置、数量、高度、长度、形式。
在一个实施例中，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域，包括：将雷达收发天线之间的防护材料区域确定为特定区域。
在一个实施例中，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带11，包括：将所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
在一个实施例中，在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
本发明的另一目的在于提供一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构，包括：
防护材料，所述防护材料覆盖机/舰/车体的表面，用于确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；
金属栅带，所述金属栅带11设置于所述特定区域的防护材料12的间隙，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。
在一个实施例中，所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
在一个实施例中，在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
作为具体的实施例，本发明在防护材料空隙加金属栅带方法，依据防护材料介电常数、厚度，及间隙距离等参数，确定金属栅带位置、数量、高度、长度、形式等，实现将耦合路径的电磁波反射回去，解决电磁干扰问题，提高电磁兼容性。
作为具体的实施例，本发明采用在防护材料中加金属栅带方式，可实现降低收发天线之间耦合能量，提高收发隔离度，有效解决防护材料带来的电磁干扰影响雷达工作这一问题。
作为具体的实施例，本发明设计方法包括：
(1)不同天线工作在不同频段，而防护材料在不同频段下介电常数、介质损耗不同，对电磁波的衰减、耦合程度不同。采用在防护材料间隙加金属栅带的方法可提高防护材料下收发天线的隔离度。
(2)金属栅带高度在一定范围内(比如，C波段在65mm内)，栅带高度至少大于半波长，随金属栅带增高隔离度变大。
(3)金属栅带越靠近接收天线，隔离效果越好。
(4)金属栅带数量越多，隔离效果越好。
(5)金属栅带厚度在0～1mm内变化，隔离度效果几何无差异。
基于上述方法，以某C波段雷达为例，收发天线间距0.8m，防护材料介电常数约1.5，高70mm，两天线间防护材料共有4条缝隙。
在每个缝隙加1条高度不小于
Figure BDA0002809103360000051
约30mm时金属栅带，隔离度可提高约20dB。
作为具体的实施例，本发明设计方法如下：
(1)计算等效介电常数、介质内波长
不同天线工作在不同频段，依据防护材料在不同频段下的介电常数，计算电磁波在该防护材料下波长。假定工作频率f，防护材料在频率f介电常数为ε，防护材料下有效波长
Figure BDA0002809103360000052
金属栅带高度至少为
Figure BDA0002809103360000053
(2)金属栅带越靠近接收天线，隔离效果越好。
(3)金属栅带数量越多，隔离效果越好。
以某C波段雷达为例，收发天线间距0.8m，防护材料介电常数约1.5，高70mm，两天线间防护材料共有4条缝隙。
仿真情况为：无防护材料时，收发天线仿真隔离度约115dB；当增加防护材料后，仿真隔离度约80dB，防护材料使隔离度下降约35dB。通过加共4条高度为
Figure BDA0002809103360000054
的金属栅带后，隔离度仿真结果约97dB，较之前提高17dB。
实测结果有：防护材料下无金属栅带，收发隔离度实测约为60dB，加4条金属栅带，隔离度约79.5dB，提高约19.5dB。
由于仿真为局部仿真，与实测结果有差异。实测和仿真均能看到通过加金属栅带隔离度得到提高，可以说明该方法提高隔离度的可行性、有效性。
从上面的介绍可以看到本发明与现有方法有以下不同：
本发明采用保持天线不变，通过在防护材料中加金属栅带的方法，提高天线隔离度，有效解决因防护材料使收发天线隔离度下降，影响雷达工作这一问题。
在收发天线之间的防护材料空隙内加金属栅带，栅带高度至少大于防护材料下波长的一半，金属栅带高度越高、数量越多、越接近接收天线，越有利于提高隔离度。
本发明与现有的法相比主要的创新点为：
(1)设计一种在防护材料间隙加金属栅带提高隔离度方法。
(2)C波段雷达收发天线之间，金属栅带高度需至少为
Figure BDA0002809103360000061
隔离度才能有明显提高，约20dB。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定电磁波响应雷达天线辐射的特定区域；根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料下电磁波波长的一半。可实现降低收发天线之间耦合能量，提高收发隔离度，有效解决防护材料带来的电磁干扰影响雷达工作这一问题。
根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于，包括：
将防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定防护材料响应雷达天线辐射电磁波的特定区域；
根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息；
基于所述金属栅带的特征信息，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，所述金属栅带高度至少大于防护材料内所述电磁波波长的一半。
2.根据权利要求1所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于，根据所述特定区域的防护材料的参数信息进行处理，获取金属栅带的特征信息，包括：
根据所述防护材料的介电常数、厚度，及间隙距离参数，确定所述金属栅带的位置、数量、高度、长度、形式。
3.根据权利要求1所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于，确定防护材料响应雷达天线辐射电磁波的特定区域，包括：将雷达收发天线之间的防护材料区域确定为特定区域。
4.根据权利要求3所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于，在所述特定区域的防护材料的间隙设置所述金属栅带，包括：将所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
5.根据权利要求3或4所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的方法，其特征在于：在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
6.一种提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构，其特征在于，包括：
防护材料，所述防护材料覆盖机/舰/车体的表面，确定防护材料响应雷达天线辐射电磁波的特定区域；
金属栅带，所述金属栅带设置于所述特定区域的防护材料的间隙，所述金属栅带高度至少大于防护材料内所述电磁波波长的一半。
7.根据权利要求6所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构，其特征在于：所述雷达天线包括雷达收发天线，所述金属栅带设置于靠近接收天线的位置。
8.根据权利要求6或7所述的提高防护材料下C波段雷达天线隔离度的结构，其特征在于：在所述特定区域的防护材料的间隙设置多组金属栅带。
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