一种天线罩及其金属图案层设计方法技术

本发明专利技术公开了一种天线罩及其金属图案层设计方法，属于天线设施技术领域。本发明专利技术天线罩包括天线罩主体和加热电路，天线罩主体上设有加热层，加热层包括透明的基层以及金属图案层，金属图案层连接在加热电路中，加热电路包括电源以及用于控制金属图案层发热量的电路结构。本发明专利技术兼具除雪和选频的双重功能，极大地简化了除雪工作的难度，是对现有技术的一种重要改进。

【技术实现步骤摘要】
一种天线罩及其金属图案层设计方法
本专利技术涉及天线设施
，特别是指一种天线罩及其金属图案层设计方法。
技术介绍
天线罩也称为雷达罩，其作用是保护天线和天线系统免受外界恶劣环境如风沙、雨雪、冰雹、盐雾、尘土、昆虫及低温和高温天气的损害，同时给天线系统提供类透明电磁窗口，通常是由天然或者人工合成复合材料制作成的物理隔离环境。天线罩在国防建设中起着重要的作用，被广泛的应用于军事和民用，如用于雷达天线的天线罩；供彩电中心、微波塔楼、微波中继站、保护通信天线及微波设备的微波墙；用于天线馈源和相位校正透镜的馈源罩等。随着电子技术的发展，天线罩已经成为天线系统的重要组成部分。目前，天线罩常与外界环境接触，在寒冷的冬季，尤其是雨雪天气，天线罩外表面经常覆盖一层积雪或者结冰，这不仅对天线罩的结构严重危害，导致天线罩被雨雪压塌，还将导致天线的电气性能恶化。针对这一问题，通常采用手动清扫，人工将雨雪去除。但这种做法存在劳动强度大、作业危险，容易导致人员受伤。而若天线罩外面结冰，更加难以去除。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种天线罩及其金属图案层设计方法，该天线罩即具有加热功能，又具有频率选择功能，可以提高天线的选频能力，同时便于对天线罩进行除雪除冰作业。基于上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种天线罩，包括透明的天线罩主体；还包括加热电路，所述天线罩主体上设有加热层，所述加热层包括透明的基层以及承载在基层上的金属图案层，所述金属图案层作为发热电阻连接在所述加热电路中，所述加热电路包括电源以及用于控制金属图案层发热量的电路结构。可选的，所述基层的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺或聚乙烯树脂。可选的，所述加热层贴覆在所述天线罩主体的内表面或外表面上，或者作为所述天线罩主体的夹层。可选的，所述用于控制金属图案层发热量的电路结构为与所述金属图案层串联的变阻器。可选的，所述金属图案层由金属丝交织构成。此外，本专利技术还提供一种上述金属图案层的设计方法，其包括以下步骤：1.（1）根据天线罩内天线的频率，确定电磁波的波长，进而确定金属图案层的初步尺寸和厚度；2.（2）通过电磁仿真软件确定金属图案层的详细结构；3.（3）通过三维造型软件完成金属图案层在天线罩上的整体赋形；4.（4）利用电磁仿真软件完成整个天线罩的电气性能仿真，并对金属图案层的结构进行优化；5.（5）根据发热要求，再次对金属图案层的厚度、电阻值及加热电压进行调整，完成最终设计。从上面的叙述可以看出，本专利技术技术方案的有益效果在于：1、本专利技术省去人工操作，不受天气、环境影响，减少了劳动强度，保证人员安全。2、本专利技术可以及时清理天线罩积雪或者结冰，不受自然环境和天气的影响，保证了天线全天候工作。3、本专利技术采用的金属图案层具有频率选择的功能，可实现对工作频率的筛选，保证工作频带内的电磁能够穿过天线罩，以使天线罩内的天线正常工作，同时可对工作频带外的电磁波进行阻挡，从而提高了天线的频率选择能力。总之，本专利技术兼具除雪和选频的双重功能，极大地简化了除雪工作的难度，是对现有技术的一种重要改进。附图说明为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的
技术介绍
、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。图1是本专利技术实施例中天线罩的一种结构示意图；图2是图1中天线罩的层状结构示意图；图3是本专利技术实施例中加热电路的一种原理示意图。具体实施方式为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。如图1～3所示，一种天线罩，包括透明的天线罩主体1；还包括加热电路，所述天线罩主体1上设有加热层，所述加热层包括透明的基层22以及承载在基层22上的金属图案层21，金属图案层由金属丝交织构成，加热层作为天线罩主体1的夹层，所述金属图案层作为发热电阻连接在所述加热电路中，加热电路包括加热电源、开关以及用于控制金属图案层发热量的电路结构（例如滑动变阻器）。可选的，所述基层的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺或聚乙烯树脂。可选的，所述加热层贴覆在所述天线罩主体的内表面或外表面上。上述金属图案层可以采用如下方法进行设计：（1）根据内部天线所使用的频率，确定电磁波的波长，进而确定金属图案单元的初步尺寸和厚度。（2）通过HFSS、CST、FEKO等现有技术中的电磁仿真软件确定金属图案单元的详细结构。（3）通过现有技术中的三维造型软件完成整体金属图案在天线罩上的赋形。（4）利用电磁仿真软件完成整个天线罩的电气性能仿真和金属图案布局结构优化。仿真过程中，主要通过设计金属图案的外形尺寸、布局结构、天线罩的厚度、天线罩的铺层设计，完成电气性能仿真验证。（5）对于设计好结构的金属图案，根据发热要求，再次设计金属图案的厚度、电阻值、加热电压等参数，完成最终设计。例如，天线罩的工作频率为1～5GHz，因此电磁波的波长为60mm左右，根据电磁波理论，初步确定采用金属网状图案进行加热，单元尺寸为4～8mm。通过电磁软件和三维造型软件仿真设计，完成金属图案的单元尺寸、布局结构的优化、天线罩的厚度、天线罩的铺层设计，完成电气性能仿真验证。确定天线罩整体厚度为2mm，采用环氧玻璃钢原材料，金属图案单元尺寸为8mm，均匀分布在天线罩内表面，由于加工限制，金属图案以聚酰亚胺薄膜为载体，聚酰亚胺薄膜厚度为0.1mm将加热膜采用共固化或者粘接在天线罩内表面，与天线罩整体完全贴合，并保证强度。天线罩发热要求温度不低于20℃，于是最终确定采用金属铜箔厚度为0.035mm，金属丝直径为0.2mm，加热电压为5V。通过上述设计，既实现了天线罩在1～5GHz频段内电磁波的选择透过，又可以实现天线罩自身的发热功能，确保天线罩温度不低于20℃，实现除雪功能，可谓一举两得。总之，本专利技术利用设置于天线罩内的金属图案层实现天线罩的自发热，通过金属图案的结构设计控制天线罩对电磁波的选择性，通过金属层的厚度设计控制金属图案层的加热电阻，并利用加热电路的电压和以及整个加热电路对金属图案层的输出功率来动态调整金属图案层的发热量，从而既可提高天线罩天线的性能，又可利用金属图案层的发热来消除天线罩表面的积雪，可谓一举两得。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线罩，包括透明的天线罩主体；其特征在于，还包括加热电路，所述天线罩主体上设有加热层，所述加热层包括透明的基层以及承载在基层上的金属图案层，所述金属图案层作为发热电阻连接在所述加热电路中，所述加热电路包括电源以及用于控制金属图案层发热量的电路结构。

【技术特征摘要】
1.一种天线罩，包括透明的天线罩主体；其特征在于，还包括加热电路，所述天线罩主体上设有加热层，所述加热层包括透明的基层以及承载在基层上的金属图案层，所述金属图案层作为发热电阻连接在所述加热电路中，所述加热电路包括电源以及用于控制金属图案层发热量的电路结构。2.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述基层的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺或聚乙烯树脂。3.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述加热层贴覆在所述天线罩主体的内表面或外表面上，或者作为所述天线罩主体的夹层。4.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述用于控制金属图案层...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长胜，杨杨，卜敬，许名杰，翟玉靖，霍明亮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13