碳纤维复合材料在毫米波天线上的应用

  毫米波频段具有极宽阔的信息带宽、独特的电波传播特性和良好的设备轻小型化潜力,因此其军事应用前景十分光明。随着电子科技的飞速发展,越来越多的电子部件要求小型化、轻型化和多功能化,这就对材料提出了更多、更高的要求。我国电子领域未来十几年,将在毫米波技术与卫星通迅方面发生质的飞跃,这是先进复合材料推广应用的一次良机,也是一次挑战。

  一般毫米波抛物面天线要求曲面精度σ<0.1mm(r.m.s),由于天线是通过驱动整个天线头或靠扭转副面、反射平板和极化扭转板来达到高速扫描,所以对这些构件的重量要求十分苛刻,采用碳纤维等先进复合材料制造毫米波雷达器件是取得成功的关键。从目前取得的成果来看,毫米波技术主要应用于轻小型化战术雷达,以及近距离高分辨率成像、军事目标识别、导弹末制导和特种通迅等领域。

  一、毫米波战场监视雷达天线。毫米波几乎集微波、红外和光学的优点于一身,在海湾战争中,它与红外传感器相结合的多频谱战场侦察系统,在保证导弹准确命中目标方面显示了良好的性能。

  二、直升机毫米波防撞雷达天线。1983年,西德AEG-德律风根公司研制成直升机防撞雷达;1984年,法国汤姆逊-CSF公司研制成功ROMEO雷达,都较好地解决了直升机在复杂地形、恶劣气象条件下的超低空隐蔽飞行能力差的问题。法国人认为,直升机毫米波雷达是“简单原理与高技术的结合”,而轻质、高强、高精度的天线正是它的一项关键技术。由于我国工业基础和技术条件尚比较薄弱,大力发展碳纤维复合材料的应用研究,才不会使碳纤维天线成为毫米波雷达技术发展的“瓶颈”。

  三、星载天线。美国1999年发射的NASA跟踪与数据中继卫星HS601,卫星由加拿大休斯公司制造,天线口径3.8m,其中天线网格由碳纤维复合材料制造,具有轻质、高强,耐空间环境特性。

    毫米波天线反射面精度σ要求小于 λ/32mm(r.m.s),这就对碳纤维复合材料天线的制造工艺提出了很高的技术要求。因此日后的生产中必须从成形模具、铺层设计以及成型工艺和装配等方面采取措施,来保障天线精度。

 

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