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概述天线罩技术发展史

所属分类:公司新闻    发布时间: 2020-05-25    作者:
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天线罩radome是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性,机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。室外天线通常置于露天工作,直接受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵袭,致使天线精度降低、寿命缩短和工作可靠性差。

20世纪,人类进入无线电时代,雷达无线电测量定位(Radar)、导弹、射电天文、卫星通信等技术先后出现并迅速发展,与之相关的天线罩技术也几乎同步发展起来。1940年,英国在世界上首次研制了对水面搜索雷达和AI型空空截击雷达,这两部雷达率先装备用有机玻璃制造的机载雷达天线罩;1941年,美国在B-18A轰炸机上安装半球形用胶合板材料制成的雷达天线罩,罩内配备了S波段机载雷达;1944年,麻省理工学院辐射实验室研制出一种A夹层的天线罩,替代了易吸潮的胶合板材料。到第二次世界大战结束时,大批机载雷达天线罩被装备到军用飞机上,在 B-29轰炸机吊舱罩内安装了AN/APQ-7、 AN/APQ-13系列 X波段的轰炸瞄准雷达,在P-61战斗机雷达天线罩内配备了AN/APS-2、AN/APS-3、AN/APS-4, AN/APS-6系列250px波段的搜索瞄准雷达,这些雷达天线罩为搜索轰炸海上舰船和地面军事目标发挥了重要的作用。

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20世纪50年代,由于航空、港口管理的需要,研究人员开始研制地面雷达天线罩, 1948年,由美国康耐尔公司研制的直径为16.8m的充气天线罩安装在纽约州港口,天线罩靠内部充气压力维持形状。地面雷达的工作频率提高到微波频段后,天线结构精度的防护更加需要天线罩,特别是远程警戒雷达,精密跟踪雷达的结构尺寸大,阳光照射使得大型天线温度不均匀也会产生严重的指向误差。1954年,麻省理工学院林肯实验室用玻璃钢复合材料制造了直径9.45m的介质骨架天线罩。1956年,美国在北美大陆的北极圈内建造了一座远程预警雷达站,雷达安装在直径16.8m的介质骨架天线罩内,经受了200英里/h(1英里=1.60934km)的风速,随后又建造了几百座雷达天线罩用于远程预警。1960年,古德义耳公司制造了直径42.7m(高35.38m)的介质骨架天线罩,用于弹道导弹预警雷达系统。

1950年,雷神公司为“银雀”导弹研制了无线电导引头及其天线罩,天线罩为层压蒙皮和泡沫芯组成的A夹层结构,是历史上第一部空空导弹天线罩,如图1所示。


20世纪60—70年代,是天线罩快速发展的时期,1962年法国在不来梅建造了直径64m、截高49m的大型卫星通信充气天线罩。1964年,美国麻省理工学院亥斯达克天文台建成了一座大型射电天文望远镜,主反射面天线为36.6m,用直径45.75m的球形金属骨架天线罩保护,工作频率为8~35GHz,天线罩在35GHz频率的传输效率大于78%。出于反地杂波和抗干扰的要求,地面预警雷达、机载预警雷达、机载脉冲多普勒(PD)火控雷达和PD气象雷达都对天线罩提出了低副瓣要求。1963年,美国波音公司联合西屋公司开始研制大型机载预警机E-3A的雷达天线罩,雷达天线罩为扁平椭球旋罩,直径达9.1m,安装在波音707飞机机背上方3.35m处。该雷达天线罩的特点是极力控制天线罩对机载预警和控制系统(AWACS)超低副瓣天线的副瓣影响,于1978年交付并服役。与此同时,美国通用公司开展了第三代超声速战斗机的低副瓣火控雷达的天线罩研究,1976年F-16战斗机开始装备低副瓣火控雷达天线罩。另外,还研制了多种空间骨架结构的地面低副瓣雷达天线罩用于地面防空警戒。值得注意的是,1970年美国俄亥俄州立大学发表了基于频率选择表面(FSS)技术的金属化天线罩的论文,隐身天线罩技术开始萌芽。

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20世纪80—90年代,天线罩研究的领域更加宽阔、更加深入,首先是在反导反卫方面,1983年,美国在马绍尔群岛的夸贾林环岛建立了靶场测量雷达系统,用于弹道导弹防御试验,建造了直径为20.5m的金属骨架薄膜天线罩,在35GHz天线罩传输损耗小于0.8dB,在95GHz天线罩传输系数仍能保持87%。2005年,美国雷神公司在海基移动的X波段SBX系统安装了直径36m的大型充气天线罩,它是当时尺寸最大的充气天线罩,能够承受130英里/h的风速,SBX系统用于对远程洲际弹道导弹上升末段弹头识别弹道的监视,可以移动布置在公海上,天线罩为导弹防御雷达提供了可靠性保护。在隐身天线罩方面,美国投巨资研究集隐身、高机动、超声速巡航和先进航空电子系统为一体的第四代超声速战斗机,进气道、座舱和雷达舱是飞机的三大散射源,其中雷达舱的散射截面高达数千平方米,地空雷达、空空雷达能轻而易举地捕捉到飞机的踪迹,威胁巨大,所以隐身是四代机的关键技术。美国F-22战斗机能够实现隐身很大程度上得益于隐身天线罩,隐身天线罩有效地降低了雷达天线的散射截面。在导弹天线罩研究方面,导弹的速度越来越快,耐高温材料的研制进展迅速,多模(覆盖微波、光波和红外波谱的透明材料)导弹天线罩的研究十分活跃。在电子战方面,宽带天线罩已广泛用于电子无源定位情报侦听系统中。


我国的天线罩技术起步于20世纪60年代,60—70年代研制了当时世界上尺寸最大(直径44m)的地面介质骨架天线罩;70—90年代,国内有关研究所设计制造了多种型号的地面天线罩、机载天线罩和导弹天线罩;在90年代后期,我国天线罩的自主创新能力明显增强,一批天线罩技术接近国际先进水平,先后独立成功研制了机载大型预警雷达天线罩、大型地面低副瓣天线罩、机载超宽带天线罩、直径56m的大型金属骨架天线罩,在隐身天线罩技术方面也取得了重要进展。

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