CN217983670U - 一种基于频率选择表面的装配式天线罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于频率选择表面的装配式天线罩，包括：若干均匀介质平板、用于连接相邻两个均匀介质平板的加强肋；所述的加强肋具有七层结构，从上至下分别为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层、第七层；其中，第一层、第三层、第五层、第七层均为玻璃钢介质，第二层、第四层与第六层均为频率选择表面；层与层之间紧密贴合。本实用新型能够提升加强肋的透波特性进而提升大型装配式天线罩整体的电性能。

Description

一种基于频率选择表面的装配式天线罩

技术领域

本实用新型涉及天线罩电性能的技术领域，具体是涉及一种基于频率选择表面的装配式天线罩。

背景技术

天线罩是保护雷达系统免受自然环境影响的透明电磁窗口。随着天线口径越来越大，相匹配的天线罩尺寸也越来越大，为了制造、安装和运输的方便，通常将大型天线罩进行分割，制造成大小合适的独立分块。这些分块需要通过适当的连接装配构成一个完整的天线罩。这些分块是由均匀板块和加强肋组成。均匀板块在工作频段具有最大的传输系数，其结构形式通常分为均匀单层、A-夹层、B-夹层、C-夹层和多夹层结构,为得到天线罩电性能的对称性和良好的透波性能,除了天线罩外表面的涂层外,介质层板一般由奇数层组成。目前大型装配式天线罩常用的均匀板块为A-夹层结构,它由薄的致密的表面蒙皮和较厚低密度芯层组成,以获得高的强度和低的质量，其表面蒙皮材料一般为玻璃纤维织物增强的玻璃钢，芯层材料一般为聚氨酯泡沫或Nomax蜂窝材料。板块与板块之间的连接处称为加强肋。加强肋首先需要满足一定的结构强度，常选用玻璃纤维增强物的实芯玻璃钢材料。但是现有的加强肋的电性能相比于均匀板块的夹层结构有明显降低，造成大型装配式天线罩在各个加强肋处电性能明显与其他部分不一致而形成整体天线罩电性能的不稳定。

实用新型内容

实用新型目的：针对以上缺点，本实用新型公开了一种基于频率选择表面的装配式天线罩，能够提升加强肋的透波特性进而提升大型装配式天线罩整体的电性能。

技术方案：为解决上述问题，本实用新型提供一种基于频率选择表面的装配式天线罩，包括：若干均匀介质平板、用于连接相邻两个均匀介质平板的加强肋；所述的加强肋具有七层结构，从上至下分别为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层、第七层；其中，第一层、第三层、第五层、第七层均为玻璃钢介质，第二层、第四层与第六层均为频率选择表面；层与层之间紧密贴合。

进一步的，所述第二层与第六层的频率选择表面为若干带有曲折线缝隙结构的方形金属贴片方正排列而成；所述第四层的频率选择表面为若干十字形曲折线金属贴片方正排列而成。通过带有曲折线缝隙结构的方形金属贴片的选择使得频率选择表面更加小型化。

进一步的，所述第二层与第六层的频率选择表面为若干方形金属贴片方正排列而成；所述第四层的频率选择表面为若干十字形金属贴片方正排列而成。

进一步的，所述均匀介质平板具有三层结构，从上至下依次为玻璃钢材料蒙皮、蜂窝材料芯层、玻璃钢材料蒙皮，层与层之间紧密贴合。

进一步的，所述加强肋的厚度设置为7.1-7.3mm，其中第二层、第四层与第六层的每一个金属贴片中心到相邻金属贴片中心的距离设置为5.9-10.8mm。在3-6GHZ的工作频段内，厚度为7.1-7.3mm的加强肋的电性能最佳。

有益效果：本实用新型提供的相对于现有技术而言，其优点在于：1、与传统采用单一玻璃钢介质的加强肋相比，通过三层频率选择表面与玻璃钢介质形成七层结构的加强肋在不降低装配式天线罩力学强度的同时提高了加强肋的透波特性；2、通过频率选择表面实现双极化电性能补偿，使加强肋的电性能接近均匀介质平板的电性能，降低板块连接处对辐射天线的影响；3、通过选择不同的频率选择表面结构适配不同频段以及不同搭接形式的装配式天线罩的设计。

附图说明

图1所示为实施例一所述装配式天线罩样件的剖面示意图；

图2所示为实施例一所述加强肋的结构示意图；

图3所示为实施例一所述频率选择表面透射/反射系数曲线；

图4所示为实施例一所述加强肋与A夹层、传统玻璃钢介质连接板的透波率结果对比；

图5所示为实施例一所述装配式平板天线罩-天线一体化仿真示意图；

图6所示为实施例一所述天线增益对比结果；

图7所示为实施例二所述加强肋中三层频率选择表面的结构示意图；

图8所示为实施例二所述加强肋与A夹层、传统玻璃钢介质连接板的透波率结果对比；

图9所示为实施例二所述装配式平板天线罩-天线一体化仿真示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进一步说明。

实施例一、

如图1所示，本实用新型所述的一种基于频率选择表面的装配式天线罩，具体包括：若干均匀介质平板1，用于连接相邻两个均匀介质平板1的加强肋2。

所述均匀介质平板1为A夹层结构；其内外层蒙皮材料为介电常数为4.07，介质损耗为0.11的玻璃钢材料；内外层蒙皮介质厚度均为0.67mm；中间芯层为介电常数为1.07，介质损耗为0.002的蜂窝材料，具体为Nomax蜂窝，厚度为14.11mm。即均匀介质平板1具有三层结构，从上至下依次为玻璃钢材料蒙皮11、蜂窝材料芯层12、玻璃钢材料蒙皮11，层与层之间紧密贴合。

如图2所示，将相邻两个均匀介质平板1相连接的加强肋2具有七层结构，从上至下依次为0.2mm的玻璃钢介质21，频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)22，3.4mm的玻璃钢介质21，频率选择表面22，3.4mm的玻璃钢介质21，频率选择表面22和0.2mm的玻璃钢介质21(频率选择表面的厚度可忽略)。

为了进一步使得频率选择表面小型化并保证高度角的稳定性，第二层与第六层的频率选择表面22为谐振金属层，具体为带有曲折线缝隙结构的方形金属贴片结构，曲折线缝隙宽度为0.2mm，方形贴片边长为4.1mm；第四层的频率选择表面22为金属电感层，具体为十字形曲折线金属贴片结构，曲折线宽度为0.2mm；层与层之间紧密的贴合，整体的厚度为7.2mm。其中，单元结构周期为5.9mm，即每个金属贴片中心到相邻金属贴片中心的距离为5.9mm。此外，频率选择表面不限于该结构，可以设计成其他符合条件的频率选择表面结构，只需对频率选择表面进行小型化处理，在有限大的板块连接处排布尽可能多的频率选择表面单元，同时实现良好的层间耦合和良好的阻抗匹配实现低插入损耗即可。

如图3所示，三层频率选择表面与玻璃钢介质层形成双极化二阶带通频率选择表面，在3.55GHz和6GHz形成两个传输极点，在工作频段3-6GHz形成低插入损耗特性；在工作频段3-6GHz内，最大插入损耗为0.7dB。如图4所示，分别给出上述A夹层结构、7.2mm玻璃钢介质、加载FSS玻璃钢介质(本实施例所述加强肋)的透波率结果。本实施例所述的加载FSS的玻璃钢透波率相比单一玻璃钢介质透波率上升15％-30％，在工作频段内本实施例所述的加载FSS玻璃钢的透波率结果接近A夹层结构的透波率结果。将该频率选择表面沿x,y方向进行周期性排布加载在图1所示的加强肋处，沿x方向排布17个单元，沿y方向排布57个单元。本实施例将传统的单一介质加强肋替换成加载FSS的加强肋，实现不改变力学强度的前提下，提升加强肋处透波性能。

如图5所示，将实施例所述的装配式天线罩与天线进行一体化仿真，本实施例所述的天线罩的整体几何尺寸为520mm×336.3mm×15.45mm，其中加强肋几何尺寸为100.3mm×336.3mm×7.2mm。使用2-8GHz的喇叭天线3作为激励源，将其口面中心置于坐标原点，本实施例所述装配式天线罩位于(0,0,200mm)处。如图6所示，根据上述仿真模型进行电磁仿真，分别给出了3-6GHz频段下A夹层天线罩、单一玻璃钢介质加强肋和本实施例所述加强肋三种情况下对喇叭天线的增益影响结果。从图中可以看出，在整个3-6GHz频段内，本实施例所述加强肋对天线增益影响均小于单一玻璃钢介质加强肋对天线增益的影响；本实施例所述加强肋的天线增益接近甚至超过均匀介质天线罩条件下天线增益。

实施例二

与实施例一不同的在于加强肋2的七层结构中，如图7所示，第二层与第六层所述的频率选择表面22为方形金属贴片，方形贴片边长为4.1mm；第四层的频率选择表面22为十字形金属贴片结构，十字形贴片宽度为0.2mm；层与层之间紧密的贴合，整体的厚度为7.2mm。

如图8所示，分别给出A夹层结构、7.2mm玻璃钢介质、本实施例二所述加载FSS玻璃钢介质(本实施例所述加强肋)的透波率结果。本实施例所述的加载FSS的玻璃钢透波率相比单一玻璃钢介质透波率上升10％-30％；并且本实施例所述的加载FSS玻璃钢的透波率结果接近A夹层结构的透波率结果。本实施例中加强肋相比于传统的单一介质加强肋，实现不改变力学强度的前提下，提升加强肋处透波性能。

如图9所示，根据上述仿真模型进行电磁仿真，分别给出了3-6GHz频段下A夹层天线罩、单一玻璃钢介质加强肋和本实施例所述加强肋三种情况下对喇叭天线的增益影响结果。从图中可以看出，在整个3-6GHz频段内，本实施例所述加强肋对天线增益影响均小于单一玻璃钢介质加强肋对天线增益的影响；本实施例所述加强肋的天线增益接近甚至超过均匀介质天线罩条件下天线增益。

Claims (5)

1.一种基于频率选择表面的装配式天线罩，包括：若干均匀介质平板(1)、用于连接相邻两个均匀介质平板(1)的加强肋(2)；其特征在于，所述的加强肋(2)具有七层结构，从上至下分别为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层、第七层；其中，第一层、第三层、第五层、第七层均为玻璃钢介质，第二层、第四层与第六层均为频率选择表面；层与层之间紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的装配式天线罩，其特征在于，所述第二层与第六层的频率选择表面为若干带有曲折线缝隙结构的方形金属贴片方正排列而成；所述第四层的频率选择表面为若干十字形曲折线金属贴片排列呈方正排列而成。

3.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的装配式天线罩，其特征在于，所述第二层与第六层的频率选择表面为若干方形金属贴片方正排列而成；所述第四层的频率选择表面为若干十字形金属贴片呈周期方正排列而成。

4.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的装配式天线罩，其特征在于，所述均匀介质平板(1)具有三层结构，从上至下依次为玻璃钢材料蒙皮、蜂窝材料芯层、玻璃钢材料蒙皮，层与层之间紧密贴合。

5.根据权利要求2所述的基于频率选择表面的装配式天线罩，其特征在于，所述加强肋(2)的厚度设置为7.1-7.3mm，其中第二层、第四层与第六层的每一个金属贴片中心到相邻金属贴片中心的距离设置为5.9-10.8mm。

Images