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為了研制出性能理想的天線罩,國內外學者進行了長期探索,并取得了很大進展。根據通信波段的波長,天線罩對其對應的罩壁厚度有嚴格的要求。目前天線罩按罩壁截面分類可分為單層和多層結構。在天線罩的發展中,復合材料技術主要有兩大類:
單層罩
單層罩又分為三個薄壁式和半波長壁結構。前者是壁厚遠小于工作介質的波長,通常為波長的1/10-1/20,適用于各種波長10cm以上的天線,其優點是透波性比較高,對電磁波進行極化發展方向以及敏感性影響較小等。后者的壁厚接近半波長的一半,一般可以用于窄頻段高精度數據通信,但缺點是通信網絡帶寬小,可調性弱。這兩種方法復合建筑材料層合結構呈蒙皮的形式與剛性金屬企業或者介電材料配合在一個天線罩上使用。按照實際應用的場合通過不同,復合納米材料的成分也不同。對于中國航天技術用途的天線罩,如導彈、載人航空航天飛船等,有相當高的耐高溫能力要求,一般我們選用傳統陶瓷基復合功能材料,如氮化硼基復合包裝材料、二氧化硅基復合設計材料、硅鋁氧氮基復合控制材料等。

對于航空用的天線罩,則一般選用樹脂基纖維增強復合材料,選用的樹脂體系主要有環氧樹脂、氰酸酯和聚酰亞胺樹脂,增強纖維則以玻璃類纖維為主,例如D-玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維等。應用最為廣泛的是氰酸酯基石英玻璃纖維增強復合材料,其有耐熱、耐腐蝕、低介電系數、高力學性能等優點。工業上普遍采用含玻璃纖維的樹脂預浸料疊層配合熱壓罐成型的辦法來制備,然而由于單層天線罩特殊的幾何形狀,在疊層的邊緣結合部往往存在應力集中和分布不均的情況,有可能導致進一步裂紋的萌生和力學性能的下降。如何在保證滿足電磁性能的要求的同時不影響其力學性能是次類高分子復合材料在天線罩上應用的技術關鍵。
多層罩
對于多層結構的天線罩,主要有三明治夾層和基于超材料的多層天線罩兩種類型。三明治結構的天線罩,一般采用紙蜂窩或者泡沫聚合物充當內芯,復合材料充當蒙皮。通常相比于單層壁天線罩其擁有更好的介電性能,這可以通過對其結構和夾層厚度等結構參數進行設計和優化,獲得與入射波更好的電磁匹配,從而實現更低損耗的目的。泡沫聚合物相比紙蜂窩有更佳的力學性能和機械加工性能,應用更為廣泛。另外,泡沫聚合物與蒙皮之間的粘接強度更高,抗力學沖擊能力更強,比較有代表性的是PMI泡沫。采用蜂窩結構作為內芯則能實現一些特殊的力學性能,如零泊松比、負泊松比等,這對于提高天線系統的減震性能有工程意義。
超材料是目前最火熱的科學前沿課題之一,其主要采用周期性排列人工功能單元的技術實現自然界中不存在的一些奇特現象,如負折射率、100%電磁吸收、慢波效應等等。而基于超材料的頻率選擇表面(Frequency Selective Surfaces, FSS)也越來越多的應用于新型雷達天線罩的開發中。其主要利用二維周期性排列的縫隙人工單元和金屬貼片,并將其與復合材料蒙皮相結合的方法,利用對入射電磁波的帶通或帶阻特性,實現天線在工作頻段內正常工作,同時借助復合材料蒙皮的錐形外形設計,降低電磁信號在鼻錐方向上的反射,達到反射工作頻段外電磁波的目的。FSS天線罩在降低損耗,減小雷達散射截面積(Radar Cross-Section)上相比其他類型的天線罩具有得天獨厚的優勢。然而隨著反隱身技術的發展,在軍事應用上現有的FSS天線罩的設計遇到了瓶頸,主要是因為其由蒙皮反射回的信號仍然有可能被探測到,如何在保證已方雷達系統正常工作的同時,實現電磁隱身,成為了新的研究熱點之一。可行的辦法主要有將工作頻段外的雷達波引導到微博吸收層中,使敵方雷達探測不到有效電磁信號。