球型桁架和玻璃钢结构卫星通信天线罩

球型桁架和玻璃钢结构卫星通信天线罩

球型桁架和玻璃钢结构卫星通信天线罩

球型卫星天线罩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。

目的：

①保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定可靠，同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。

②消除风负荷和风力矩，减小转动天线的驱动功率，减轻机械结构重量，减小惯量，提高固有频率。

③有关设备和人员可在罩内工作，不受外界环境影响，提高设备的使用效率和改善操作人员的工作条件。

④对于高速飞行的飞行器，天线罩可以解决高温、空气动力负荷和其他负荷给天线带来的问题。

但是,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,改变自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。

其原因是：

①天线罩壁的反射和不均匀部分的绕射会引起天线主波瓣电轴偏移，从而产生瞄准误差；

②天线罩对高频能量的吸收和反射会引起传输损耗，从而影响天线增益（接收时使系统噪声温度增加）;

③天线罩引起的天线波瓣畸变,使天线主瓣宽度改变、零点深度提高和旁瓣电平增加；

其次，天线罩增加工程造价。飞行器上的天线一般都加天线罩，而地面天线罩尚未普遍采用。

分类

①从使用上分为航空型和地面(含舰载)型两大类。

②从电气上根据天线辐射波的入射角分为垂直入射天线罩和大入射角天线罩。辐射波射线与罩壁法线的夹角为入射角。入射角小于30°的称垂直入射天线罩。天线在罩内扫描到任何位置、入射角的变化范围都比较大（从0～75以上），称为大入射角天线罩。后者电气性能比前者大为降低。

③按天线罩壁横断面形状，天线罩分为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构三种。

④根据天线罩的成形方式，地面天线罩分为充气罩和刚性罩两种。

结构设计

天线罩的结构和其他建筑结构的不同点在于，设计时对结构型式、构件尺寸、罩壁厚度、材料选择以及结构细节等都必须考虑电气特性。

①罩壁厚度：与工作波长有关。在电气上，为了使反射小，必须按工作波长设计均匀单壁壁厚或夹层结构的夹芯厚度。但所选择的壁厚必须能承受预计的空气动力负荷和其他负荷而不被破坏或不产生大的变形。壁厚的具体选择应根据工作波长、天线罩尺寸和形状、环境条件、所用材料等在电气和结构性能上互相兼顾。

②材料选择：对天线罩壁所用介质材料要考虑的因素有：在工作频率下的介电常数和损耗角正切要低，要有足够的机械强度。一般说来，充气天线罩常用涂有海帕龙橡胶或氯丁橡胶的聚酯纤维薄膜；刚性天线罩用玻璃纤维增强塑料；夹层结构中的夹心多用蜂窝状芯子或泡沫塑料。航空天线罩一般用玻璃纤维增强塑料、陶瓷、玻璃－陶瓷和层压板等。

③具体结构：天线罩的不均匀部分会引起高频能量的绕射和反射，因此，在天线罩壁上凡是高频能量通过的部位一般不宜设置加强筋，因为它可能使壳体天线罩产生局部或整体失稳、或产生大变形，从而给结构设计和罩子尺寸带来许多限制。为了便于制造、安装和运输，必须把大型刚性天线罩做成分块式，球状连接处须设置法兰，致使罩壁不均匀。

因此，在设计时一般要通过电气性能试验和结构性能试验，找出综合性能良好的连接方案。此外，所用的金属构件或金属连接件应使其电气遮挡小。

主要结构形式

天线罩主要有航空天线罩、地面天线罩、充气天线罩、壳体结构天线罩及空间骨架天线罩五种结构。