漆層對(duì)265雷達(dá)高度表天線電磁性能的影響分析

于占輝 門文杰 趙祥師

摘要：利用CST微波工作室仿真分析了漆層薄厚對(duì)265雷達(dá)高度表天線電磁性能的影響，以及漆層破損后能不能補(bǔ)漆的問(wèn)題。通過(guò)分析解決了疑惑，指導(dǎo)了天線的操作與維護(hù)。

關(guān)鍵詞：仿真；電磁性能；影響

Keywords：simulation；electromagnetic performance；influence

0 引言

265雷達(dá)高度表天線表面不允許涂漆，如圖1所示。為了了解漆層對(duì)265雷達(dá)高度表天線的電磁性能有什么影響，本文利用CST微波工作室仿真軟件對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行仿真分析。通過(guò)仿真主要搞清楚兩件事：一是漆層薄厚對(duì)天線電磁性能的影響；二是漆層破損后能否補(bǔ)漆。

CST微波工作室是專用于微波無(wú)源器件及天線設(shè)計(jì)與分析的軟件包。該軟件適合快速有效地設(shè)計(jì)和分析天線、濾波器、傳輸線、耦合器、印制電路板、諧振器等器件。

1 建立天線模型

根據(jù)天線外形、材料、尺寸，在軟件中建立天線模型，見圖2所示。為了測(cè)量發(fā)射天線與接收天線之間的隔離度，分別在天線旁設(shè)立兩個(gè)探針，距離為兩天線之間的安裝間隔944mm，用于測(cè)量天線之間的損耗，損耗結(jié)果如圖3所示，由此獲得發(fā)射與接收天線之間的損耗為60dB。

根據(jù)仿真結(jié)果，只有發(fā)射與接收天線的水平增益小于-12.5dB時(shí)，兩天線的水平隔離度才能小于85dB，即-60-12.5-12.5=-85dB。

2 不同漆層厚度的仿真

2.1 不同漆層厚度駐波比的仿真

圖4為漆層厚度分別為50μm、100μm、150μm、250μm、350μm、400μm的駐波比參數(shù)。在4.3GHz頻點(diǎn)，漆層厚度超過(guò)250μm后，駐波比參數(shù)已經(jīng)達(dá)到3.3。

2.2 不同漆層厚度增益的仿真

圖5為漆層厚度分別為80μm、140μm、350μm的增益。通過(guò)垂直方向圖可以看出天線的垂直增益情況。在4.3GHz頻點(diǎn)，漆層厚度對(duì)于垂直方向的增益基本無(wú)影響。

2.3 不同漆層厚度隔離度的仿真

圖6為漆層厚度分別為100μm、200μm、260μm、300μm、350μm的隔離度仿真情況。通過(guò)水平方向圖可以查看天線的隔離度參數(shù)。

圖7說(shuō)明漆層越厚，隔離度越差。當(dāng)厚度為260μm時(shí)，和隔離度相關(guān)的水平增益為-13dB。當(dāng)厚度為300μm時(shí)，和隔離度相關(guān)的水平增益為-12.4dB，已經(jīng)大于-12.5dB，不符合天線隔離度應(yīng)大于85dB的要求。

2.4 漆層不同厚度的仿真結(jié)論

仿真得到的基本規(guī)律是：漆層越厚，天線的駐波比和隔離度性能越差；天線的增益基本一致，與漆層的厚度無(wú)關(guān)。

3 天線補(bǔ)漆情況的仿真

3.1 掉補(bǔ)漆情況分類

外場(chǎng)天線掉漆后是否應(yīng)該補(bǔ)漆，分兩種情況進(jìn)行仿真研究。一種為芯片處掉漆（見圖8），一種為基板處掉漆（見圖9）。一般刷涂的漆厚約40μm，因此用CST微波工作室進(jìn)行40μm、80μm漆厚模擬補(bǔ)涂1遍和2遍的仿真試驗(yàn)。

3.2 基板處補(bǔ)漆情況仿真

圖10為基板處補(bǔ)漆情況下的駐波比，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm、120μm以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。駐波比完全一致，說(shuō)明基板處補(bǔ)漆對(duì)于天線駐波比無(wú)影響。

圖11為基板處補(bǔ)漆情況下的增益仿真，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm 、120μm以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。方向圖展現(xiàn)的增益情況完全一致，說(shuō)明基板處補(bǔ)漆對(duì)于天線增益無(wú)影響。

圖12為基板處補(bǔ)漆情況下的隔離度仿真，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm 、120μm以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。水平方向圖體現(xiàn)的隔離度完全一致，說(shuō)明基板處補(bǔ)漆對(duì)于天線隔離度無(wú)影響。

3.3 芯片處補(bǔ)漆情況仿真

圖13為芯片處補(bǔ)漆情況下的駐波比，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm 、120μm 以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。駐波比不一樣，說(shuō)明芯片處補(bǔ)漆對(duì)于天線駐波比有影響。厚度不同，影響大小不一。補(bǔ)涂厚度與原漆厚度越貼近，駐波比越一致。

圖14為芯片處補(bǔ)漆情況下的增益，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm 、120μm 以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。方向圖展現(xiàn)的增益情況基本一致，說(shuō)明芯片處補(bǔ)漆對(duì)于天線增益基本無(wú)影響。

圖15為芯片處補(bǔ)漆情況下的隔離度，分別仿真了補(bǔ)漆厚度為40μm 、80μm 、120μm 以及漆層未損壞情況下的對(duì)比。水平方向圖體現(xiàn)的隔離度不一致，說(shuō)明芯片處補(bǔ)漆對(duì)于天線隔離度有影響。厚度不同，影響大小不一。補(bǔ)涂厚度與原漆厚度越貼近，隔離度越一致。

3.4 天線補(bǔ)漆情況仿真結(jié)論

外場(chǎng)天線漆層損壞后，對(duì)于基板處掉漆的情況，允許補(bǔ)涂一、二遍漆；對(duì)于芯片處掉漆的情況，不建議補(bǔ)漆，或者補(bǔ)涂原型號(hào)原厚度漆。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以漆層對(duì)265雷達(dá)高度表天線電磁性能的影響為題，利用CST微波工作室進(jìn)行軟件仿真。通過(guò)仿真說(shuō)明天線漆層越薄，天線電磁性能越好。并提出外場(chǎng)漆層脫落后不補(bǔ)漆或補(bǔ)涂原型號(hào)原厚度漆的建議。

參考文獻(xiàn)

[1]仝曉剛，等.相控陣天線裸陣面涂層的電磁性能研究[J].電子元件與材料，2015-11.

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