一種耐大功率寬頻帶雷達天線罩設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大型地面雷達天線罩的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型地面天線罩是雷達天線的防護設(shè)施，它可以防止環(huán)境對雷達設(shè)備的干擾和影 響，天線罩多由玻璃鋼與泡沫結(jié)構(gòu)復合材料制作。隨著電子信息技術(shù)不斷發(fā)展，各種大型的 警戒、情報、預警雷達在電子對抗背景下呈現(xiàn)出工作頻帶越來越寬、發(fā)射功率越來越大的特 點。天線罩在大功率微波照射下，復合材料分子間會產(chǎn)生高頻震蕩，導致局部發(fā)熱，當溫度 升高超過材料使用溫度時候，天線罩會有燒蝕甚至燒毀的危險。
[0003] 目前解決天線罩耐大功率問題的方法，多是從材料研究入手，通過選用低介電損 耗、高耐溫材料來解決問題。這種方法本質(zhì)上是一種實踐法，缺乏理論指導，實驗結(jié)果也只 能應(yīng)用于某一具體項目，如果設(shè)計條件改變，只能重新做實驗。另外，這種分析方法只適用 于單一材料成型的小型天線罩，對于大型天線罩，一般采用幾種材料復合形式，這種分析方 法就不適用了?？傊?，目前業(yè)內(nèi)還沒有一個針對大型寬頻帶天線罩耐大功率性的設(shè)計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決目前從材料研究入手設(shè)計天線罩的方法不適用于大型 地面天線罩的設(shè)計的問題，本發(fā)明提供一種耐大功率寬頻帶雷達天線罩設(shè)計方法。
[0005] 本發(fā)明的一種耐大功率寬頻帶雷達天線罩設(shè)計方法，所述方法包括如下步驟：
[0006] 步驟一：在寬頻帶條件下，根據(jù)陣列天線口徑場，計算天線輻射費涅爾區(qū)場強值 E，進而獲得天線輻射的最大功率密度Pm;
[0007] 步驟二：在滿足寬頻帶天線罩的要求下，在天線罩結(jié)構(gòu)材料列表中選定天線罩罩 壁的材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0008] 步驟三：根據(jù)步驟二確定的天線罩罩壁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用四端網(wǎng)絡(luò)理論進行計算， 獲得天線罩罩壁的功率透過系數(shù)和功率反射系數(shù)，進而獲得電磁輻射能量吸收系數(shù)L;
[0009] 步驟四：根據(jù)步驟一獲得的最大功率密度Pm和步驟三獲得的電磁輻射能量吸收系 數(shù)L，結(jié)合天線罩傳熱的能量守恒，獲得天線罩在大功率照射下的溫度；
[0010] 步驟五：查表獲得當前天線罩罩壁材料的耐溫值，判斷所述耐溫值是否大于步驟 四獲得的天線罩在大功率照射下的溫度，若是，則所述天線罩為最終設(shè)計的天線罩，若否， 則將當前天線罩在天線罩結(jié)構(gòu)材料列表中對應(yīng)的材料結(jié)構(gòu)刪除，轉(zhuǎn)入步驟二，重新選擇材 料。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的設(shè)計方法綜合運用了電磁學、傳熱學、材料學相 關(guān)知識，解決了現(xiàn)有單一的從材料入手的設(shè)計方法不適用于耐大功率寬頻帶天線罩的設(shè)計 的問題。設(shè)計過程充分考慮了天線電磁特性、天線罩結(jié)構(gòu)特性以及材料參數(shù)等各種前提條 件，對整個電磁過程和傳熱過程進行了分析，設(shè)計的天線罩，在實際大功率雷達長時間照射 下，耐功率性滿足要求。本設(shè)計方法已經(jīng)在某大型地面天線罩設(shè)計中得到應(yīng)用，測試結(jié)果與 設(shè)計相符。
【附圖說明】
[0012] 圖1為【具體實施方式】一所述的一種耐大功率寬頻帶雷達天線罩設(shè)計方法的原理 示意圖。
[0013] 圖2為采用本發(fā)明的設(shè)計方法設(shè)計的天線罩板塊的示意圖。
[0014] 圖3為實施例中C夾層罩壁結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0015]圖4為采用本發(fā)明的設(shè)計方法獲得的功率透過系數(shù)的曲線示意圖，橫坐標表示頻 率，縱坐標為功率透過系數(shù)。
[0016]圖5為采用本發(fā)明的設(shè)計方法獲得的功率反射系數(shù)的曲線示意圖，橫坐標表示頻 率，縱坐標為功率反射系數(shù)。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0017] 一：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種耐大功率寬 頻帶雷達天線罩設(shè)計方法，所述方法包括如下步驟：
[0018] 步驟一：在寬頻帶條件下，根據(jù)陣列天線口徑場，計算天線輻射費涅爾區(qū)場強值 E，進而獲得天線輻射的最大功率密度Pm;
[0019] 步驟二：在滿足寬頻帶天線罩的要求下，在天線罩結(jié)構(gòu)材料列表中選定天線罩罩 壁的材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0020] 步驟三：根據(jù)步驟二確定的天線罩罩壁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用四端網(wǎng)絡(luò)理論進行計算， 獲得天線罩罩壁的功率透過系數(shù)和功率反射系數(shù)，進而獲得電磁輻射能量吸收系數(shù)L;
[0021] 步驟四：根據(jù)步驟一獲得的最大功率密度Pm和步驟三獲得的電磁輻射能量吸收系 數(shù)L，結(jié)合天線罩傳熱的能量守恒，獲得天線罩在大功率照射下的溫度；
[0022] 步驟五：查表獲得當前天線罩罩壁材料的耐溫值，判斷所述耐溫值是否大于步驟 四獲得的天線罩在大功率照射下的溫度，若是，則所述天線罩為最終設(shè)計的天線罩，若否， 則將當前天線罩在天線罩結(jié)構(gòu)材料列表中對應(yīng)的材料結(jié)構(gòu)刪除，轉(zhuǎn)入步驟二，重新選擇材 料。
[0023] 步驟五中，對比所選天線罩材料性能指標，如果照射后溫度在材料允許的范圍內(nèi)， 則輸出設(shè)計結(jié)果；否則，有兩種解決辦法：a重新調(diào)整電性能設(shè)計，重復步驟二、步驟三和步 驟四，直至設(shè)計溫升滿足材料要求；b調(diào)整所選用材料，換用工作溫度更高的材料，并確定 新材料的電性能參數(shù)，然后重復步驟二、步驟三和步驟四。
【具體實施方式】 [0024] 二：本實施方式是對一所述的一種耐大功率寬頻帶雷 達天線罩設(shè)計方法的進一步限定，
[0025] 步驟一中，在寬頻帶條件下，根據(jù)陣列天線口徑場，計算天線輻射費涅爾區(qū)場強值 E，進而獲得最大功率密度？">的方法為：
[0026] 以天線口面中心為原點0,在天線口面為XY的平面上建立一個直角坐標系0-XYZ， 根據(jù)天線口面分布g(x，y)，計算天線在費涅爾區(qū)場強值EP:
【主權(quán)項】
1. 一種耐大功率寬頻帶雷達天線罩設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟一：在寬頻帶條件下，根據(jù)陣列天線口徑場，計算天線輻射費涅爾區(qū)場強值E，進 而獲得天線輻射的最大功率密度 步驟二：在滿足寬頻帶天線罩的要求下，在天線罩結(jié)構(gòu)材料列表中選定天線罩罩壁的 材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)； 步驟三：根據(jù)步驟二確定的天線罩罩壁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用四端網(wǎng)絡(luò)理論進行計算，獲得 天線罩罩壁的功率透過系數(shù)和功率反射系數(shù)，進而獲得電磁輻射能量吸收系數(shù)L; 步驟四：根據(jù)步驟一獲得的最大功率密度