發布日期：2022-04-17 點擊率：56
重要注意事項：天線罩的開發和構建都很復雜。文中提及的數據僅是近似值。這些信息只能作為對該主題的初步了解，并不能替代必要的評估和測試。
雷達傳感器由前端 (RFE)（具有天線結構的微波部件）和用于信號處理的元器件組成。前端是雷達的實際核心，因為它是天線發射和接收電磁信號的部位。為了解讀收集到的信息，前端會將其轉發給信號處理單元（圖 1）。
圖 1：雷達系統的基本元器件（圖中所示為 iSYS-4004）。（圖片來源：InnoSenT）
為了保護雷達天線和電子元器件，傳感器通常封閉在外殼中。這樣可以保護 RFE，避免外部影響造成損壞或降低性能。由于具有穿透材料的能力，雷達往往還因為外形美觀而受到青睞。這一方面尤其令產品設計師欣賞。
當談到天線結構的這種保護殼時，雷達技術人員指的就是“天線罩”(radome)。這個詞是 "radar"（雷達）和 "dome"（圓頂）兩個詞的組合。與 iSYS-6003 上的一樣，圓頂形罩主要用于固定安裝的大型雷達系統，例如飛機或船舶的雷達。
然而，工業或商業應用中采用的傳感器和系統還需要防止機械或化學影響，以免損害天線功能。這些都是為了適用于天線，符合雷達波的特性。
此外，在設計天線罩時，使用正確的材料也至關重要。如果電磁波傳播過程中遇到物體或人體，那么該物質的特性會影響傳播。為了找到適用于天線罩的材料，務必要考慮它們遇到雷達波后的影響。
表 1 概述了各種材料對微波的吸收和反射特性，以及微波對這些材料的穿透力。
| 材料吸收反射波穿透金屬無垂直入射：完全反射；傾斜入射：可能發生折射和部分反射幾乎不可能，只能透入表面毫米級深度（趨膚效應）木材（取決于濕度）中到高低低水非常高取決于入射角：可能會部分或完全反射無（吸收的原因）泡沫（例如聚苯乙烯、Roofmate 隔熱材料）低無非常好塑料低到高（取決于材料和厚度）低到高（取決于材料、厚度和距離）低到高（取決于材料、厚度和距離） 表 1：各種材料對雷達波的影響 |
雷達波必須能夠穿透天線罩。金屬會對雷達傳感器造成屏蔽。由于具有高反射特性，因此金屬不適合放在天線前方。木鑲板（通常有一定的殘留濕度）也不適合，因為電磁波對它的穿透力有限。
聚苯乙烯等泡沫非常適合用作覆蓋材料，甚至可以不經加工就直接包裹在天線上。但是，由于較低的穩定性和對化學物質的敏感性，在選擇材料時，泡沫往往會落選。
因此，塑料是生產防護罩或外殼最常見的替代材料。但是，在設計天線罩時，設計人員必須考慮塑料的特性。這種材料越厚、越靠近天線，電磁波穿透得越少。
在使用黑色塑料的情況下，測量時可能會出現損耗，因為這種塑料通常含有碳。此外，無法排走的積水也會對前端的信息采集造成不利影響。塑料天線罩的后續處理，例如涂漆，也會對雷達天線的數據采集產生負面影響。
在構建天線罩時，不僅是天線罩的材料選擇，精準固定及其形狀也非常重要。為了不限制其功能，必須考慮以下方面：
天線罩底面與天線之間的距離
天線罩材料的厚度
天線罩的形狀（盡可能均勻）
這些因素決定了大部分的雷達波會被所構建的天線罩反射還是吸收。
天線罩各處到天線的距離均勻性極為重要。即使是細微的偏差，例如保護罩底部有一個小缺口，也會改變電磁波的傳播。出于這個原因，傾斜的天線罩也會產生不利影響，因為它們可能會影響正常反射。圓端、凸耳、加強件或材料中的凹槽同樣如此（圖 2）。
圖 2：右圖顯示“錯誤放置”：天線罩的表面不平，并且未平行于天線放置。左圖顯示“正確放置”：天線罩的距離均勻，位置和尺寸正確。（圖片來源：InnoSenT）
為了確定正確、均勻的距離，以下條件適用：
如果到天線罩的距離恰好是波長的一半（或其倍數），則波的傳播只會受到輕微干擾。
這意味著天線表面（波中心）必須平行于天線罩放置，且距離為 λ/2（或其倍數）。
在中心頻率為 24.125 GHz（波長的一半約為 6.2 mm）時，最佳距離約為 6.2 mm。
在這方面，可采用確定適當距離的相同原則：為使波的傳播干擾最小化，天線罩應置于波長的一半處。同樣，也必須根據波長的一半選擇適當的天線罩材料厚度。
不過，還必須考慮天線罩材質改變波的方式（通過穿透材料）。這種改變對應于所用材料的電導率（介電函數 ε），會使波長縮短 √(εr) 倍。
例如，對于塑料，該介電常數介于 3 到 4 之間，但是實際上它變化很大。為了取得近似值，可以使用平均值 1.5 進行計算。然后，可以使用公式 λ/2√(εr) 計算材料的厚度。使用這些初始值得出的厚度為 4 mm。
圖 3：計算天線罩材料適當厚度的示例。（圖片來源： InnoSenT）
要構建天線罩，必須對所用材料的成分和電磁波的傳播有深入的了解。本文所提供的信息僅作為指導，旨在強調構建天線罩時絕對有必要考慮的事項。
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