雷达传感器由前端 (RFE)(具有天线结构的微波部件)和用于信号处理的元器件组成。前端是雷达的实际核心,因为它是天线发射和接收电磁信号的部位。为了解读收集到的信息,前端会将其转发给信号处理单元(图 1)。 为了保护雷达天线和电子元器件,传感器通常封闭在外壳中。这样可以保护 RFE,避免外部影响造成损坏或降低性能。由于具有穿透材料的能力,雷达往往还因为外形美观而受到青睐。这一方面尤其令产品设计师欣赏。 当谈到天线结构的这种保护壳时,雷达技术人员指的就是“天线罩”(radome)。这个词是 "radar"(雷达)和 "dome"(圆顶)两个词的组合。与 iSYS-6003 上的一样,圆顶形罩主要用于固定安装的大型雷达系统,例如飞机或船舶的雷达。 然而,工业或商业应用中采用的传感器和系统还需要防止机械或化学影响,以免损害天线功能。这些都是为了适用于天线,符合雷达波的特性。 此外,在设计天线罩时,使用正确的材料也至关重要。如果电磁波传播过程中遇到物体或人体,那么该物质的特性会影响传播。为了找到适用于天线罩的材料,务必要考虑它们遇到雷达波后的影响。 表 1 概述了各种材料对微波的吸收和反射特性,以及微波对这些材料的穿透力。 材料 吸收 反射 波穿透
金属无垂直入射:完全反射;倾斜入射:可能发生折射和部分反射几乎不可能,只能透入表面毫米级深度(趋肤效应)
木材(取决于湿度)中到高低低
水非常高取决于入射角:可能会部分或完全反射无(吸收的原因)
泡沫(例如聚苯乙烯、Roofmate 隔热材料)低无非常好
塑料低到高(取决于材料和厚度)低到高(取决于材料、厚度和距离)低到高(取决于材料、厚度和距离)表 1:各种材料对雷达波的影响 雷达波必须能够穿透天线罩。金属会对雷达传感器造成屏蔽。由于具有高反射特性,因此金属不适合放在天线前方。木镶板(通常有一定的残留湿度)也不适合,因为电磁波对它的穿透力有限。 聚苯乙烯等泡沫非常适合用作覆盖材料,甚至可以不经加工就直接包裹在天线上。但是,由于较低的稳定性和对化学物质的敏感性,在选择材料时,泡沫往往会落选。 因此,塑料是生产防护罩或外壳最常见的替代材料。但是,在设计天线罩时,设计人员必须考虑塑料的特性。这种材料越厚、越靠近天线,电磁波穿透得越少。 在使用黑色塑料的情况下,测量时可能会出现损耗,因为这种塑料通常含有碳。此外,无法排走的积水也会对前端的信息采集造成不利影响。塑料天线罩的后续处理,例如涂漆,也会对雷达天线的数据采集产生负面影响。
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