[发明专利]PMI泡沫环形天线罩

说明书

本发明公开的一种PMI泡沫环形天线罩，旨在提供一种传输效率高、传输损耗小、质量轻、减震性好，具有滤波功能的天线。本发明通过下述技术方案实现：环形天线罩外观为带切角的柱体圆筒，筒体内设有用于安置天线单元的空腔，筒壁嵌入有无源谐振单元组成周期性阵列结构的频率选择表面，构成一个空间上的滤波器，滤波器环绕环形筒壁形成柔性微带滤波网络；入射电磁波通过滤波网络时，电场对电子产生的作用力使其发生振荡，从而在滤波网络的金属表面上形成感应电流，入射电磁波的一部分能量转换为维持电子振荡状态的动能，而另外一部分能量穿过频率选择表面传播至天线单元，PMI天线罩搭载滤波网络选择性地滤除非天线工作频段的电磁波。

技术领域

本发明涉及一种保护天线系统免受外部环境影响的结构件，尤其是具有滤波性能的刚性天线罩。

背景技术

天线罩是用来保护天线系统的壳状多功能透波结构物，其机械性能上能避免天线系统在外部如风雨、冰雪、沙尘、太阳辐射、气动加热等各种恶劣环境下受到损害，其电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，尤其是对天线工作频段内电磁波的透波性和滤波能力直接关系到天线性能指标的好坏。

目前，多数天线罩以是以天线系统保护壳的形式呈现，其内部空间用于放置天线的功能部件。由于天线罩是天线前面的障碍物,对天线辐射波会产生吸收和反射,改变天线的自由空间能量分布,并在一定程度上影响天线的电气性能，为使穿透天线罩的电磁波损耗尽量低，传统的刚性的天线罩通常是由单一种类介质或多层介质构成的壳状结构物。随着天线技术的发展和日益提高的抗干扰要求，天线罩的发展方向正在由单纯透波功能向能允许电磁波信号通过并屏蔽干扰信号的频选滤波功能转变。

单一介质天线罩通常为均匀平面或曲面结构，其材料主要有增强纤维(多为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维中的一种或几种)与热固性树脂(主要有不饱和聚酯，环氧树脂，酚醛树脂，乙烯基树脂，丁二烯树脂，丁苯树脂等)敷制的复合材料，也可以是某种单一成分的介质材料。为了减少反射、获得较好的透波性能，罩壁厚度与工作波长有关。薄壁结构虽然具有较好的电磁透波率，但固有频率低，容易受到力学环境的破坏，因此天线罩的厚度不能仅依据工作波长得到理想的电气性能，还必须兼顾天线罩尺寸和形状、环境条件、所用材料力学参数等结构性能。

多层介质天线罩多为在复合材料内部封有蜂窝、泡沫塑料等夹芯的多层结构，若其内部封有频选滤波网络夹层，该天线罩即具有频选、滤波功能，可以选择性地使目标频率的电磁波透过。如专利CN105186131B所述带有滤波功能的多层天线罩，可以选择性地使天线工作频段范围内的电磁波穿过，该技术是战机实现隐身的一种途径，同时还可用于解决环境杂波对天线的干扰问题，在航空、制导领域均有应用。与单一介质天线罩相比，多层介质天线罩具备更完善的透波功能和更优异的力学性能，但其制作工艺更复杂，制造成本相对更高。

虽然上述利用纤维增强树脂等材料的刚性天线罩具有强度高，耐候性强，技术成熟和应用广泛等特点，但不宜用于制造成曲率大的曲面或形态复杂的三维外形，薄壳结构不利于抗击恶劣的力学环境，而且多层结构的复合材料天线罩制造工艺复杂，加工性差，成本较高。

泡沫塑料壳体结构因材料的介电常数和损耗角正切低于其他常见天线罩材料，电气上允许采用较厚的罩壁以满足结构负荷要求。各泡沫块之间的连接，可用胶接以拼成均匀的整体壳，电气性能好，适于高频率和宽频段工作。泡沫塑料以其超低的密度、低介电常数、高透波率、优良的加工性能，时常被用于复合材料多层天线罩的内部夹芯或填充在天线罩内。常规泡沫塑料普遍密度低，强度较差，一般情况下，只应用于较小型，电磁性能要求很高，机械强度要求低的天线罩中。

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是目前同等密度条件下最硬的天线罩芯材泡沫塑料，在某些对力学性能、耐候性要求不高的场合，PMI泡沫的力学参数可以使其直接用作天线电路的天线罩。PMI天线罩和其他材料天线罩相比，具有介电常数低、密度低、加工性好、耐高温、价格较廉、可快速成型等诸多优势。但对于有频选滤波要求的天线，PMI泡沫天线罩无法像纤维增强树脂一样与滤波网络直接复合，因此目前没有为滤波网络的成型提供表面支撑的带滤波功能的PMI泡沫天线罩。