雷達(dá)和天線是一對黃金搭檔，前者主要用于輻射和接收電磁波并確定探測方向，后者用于完成波導(dǎo)場和空間輻射場的轉(zhuǎn)換。但在許多情況下，它們會“藏”在一個球下，而那個球形的物體就是天線罩。

天線罩是什么？

天線罩是一種保護(hù)天線系統(tǒng)免受外界環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)。在電氣性能上具有良好的電磁波穿透特性，在機(jī)械性能上能夠承受外界的惡劣環(huán)境。在地面使用時(shí)，大型天線的天線罩可以減少風(fēng)阻，避免冰雪堆積，通常為球殼形狀。對于機(jī)載和彈載平臺，為了減小空氣阻力，必須采用錐形天線罩。

為了中國制造天線罩，透波材料是必不可少的。對于一個雷達(dá)天線罩而言，透波材料必須要發(fā)展具有通過以下幾個幾點(diǎn)特質(zhì)：

① 穩(wěn)定的高溫介電性能。 天線罩材料不僅應(yīng)具有較低的介電常數(shù)(ε<10)和損耗角正切(tan δ<10-2),而且材料的介電性能不隨溫度和頻率的變化(如溫升100 ℃)而發(fā)生明顯變化。 ε 變化<1%)，以確保在氣動加熱條件下電磁波的傳輸盡可能不失真；

2低熱膨脹系數(shù)，以抵御熱沖擊，并符合壁厚容限;

③抗侵蝕主要性能。具有進(jìn)行防雨蝕、防粒子云侵蝕的能力等；

④具有足夠的力學(xué)性能，保證天線罩在飛行過程中由空氣動力縱向和橫向加速度引起的機(jī)械應(yīng)力作用下不受損傷；

⑤低的材料密度；

⑥低的電導(dǎo)率，要求介質(zhì)材料的電導(dǎo)率σ為10-20～10-10S/m。

一般來說，材料的介電常數(shù)越低，介質(zhì)損耗愈小，罩壁愈薄，被吸收的能量愈少，功率透過系數(shù)就愈大。

目前除玻璃纖維增強(qiáng)樹脂材料被廣泛應(yīng)用于研究制作透波材料外，還有部分陶瓷基材料也有較多的研究，例如：氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷、石英陶瓷及微晶玻璃等。

1.氧化鋁

氧化鋁是最早商業(yè)化的單一氧化物陶瓷透波材料，已在響尾蛇和麻雀Ⅲ等導(dǎo)彈上得到了成功應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、硬度高、抗雨蝕性能好。缺點(diǎn)是介電性能差，熱膨脹系數(shù)和彈性模量較高，缺乏足夠的抗熱沖擊性能。

2.微晶玻璃

微晶玻璃是上世紀(jì)50年代美國康寧為保障“小獵犬”導(dǎo)彈計(jì)劃的實(shí)施而開發(fā)出以二氧化鈦為晶核劑的鎂鋁硅系微晶玻璃，產(chǎn)品牌號為9606。這種材料介電性能好，介電常數(shù)約5.7，同時(shí)兼具耐高溫、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，問世后，在高馬赫雷達(dá)中，微晶玻璃逐步取代Al2O3被作為透波材料。但微晶玻璃的制備工藝復(fù)雜，材料成型和晶化處理等工序難以控制，使得這種材料的發(fā)展受到了局限。

3.石英陶瓷

石英陶瓷具有相對較低的密度和熱膨脹系數(shù)，使其熱防護(hù)性能與抗熱沖擊性能較為出眾，此外石英陶瓷的介電損耗與介電常數(shù)較低。熔融石英的介電常數(shù)ε為3.4，介電損耗tanδ為0.4×10-3。在透波材料中，除了各向同性熱解BN外，熔融石英陶瓷為介電性能中最為優(yōu)異的材料，其成型工藝比較成熟，在制備不同形狀和尺寸產(chǎn)品方面易于實(shí)現(xiàn)，目前已經(jīng)成功的應(yīng)用于防空導(dǎo)彈天線罩材料和透波天線窗領(lǐng)域。但是，石英陶瓷的劣勢也非常明顯，由于是脆性材料，其抗彎強(qiáng)度相對較低，斷裂韌性為1.0MPa·m1/2，抵抗災(zāi)難性破壞的能力較差，此外耐高溫（1200℃）性差、不耐雨蝕，限制了這種材料的應(yīng)用。

4.氮化物陶瓷

氮化物系列陶瓷（氮化硅、氮化硼、氧氮化硅等）自身發(fā)展具有一個良好的介電性能，與石英陶瓷企業(yè)相比，在力學(xué)系統(tǒng)性能分析以及耐高溫能力等方面進(jìn)行有著自己無可比擬的優(yōu)勢，被眾多研究者所青睞，并進(jìn)行了大量的研究。目前，美法俄等西方國家軍事文化強(qiáng)國研制出BN/Si3N4透波材料，并采用基于這種影響復(fù)合建筑材料可以制備出了學(xué)生達(dá)到實(shí)用化水平的高馬赫數(shù)導(dǎo)彈天線罩。

近年來，針對以Si3N4為主要成分的復(fù)合陶瓷材料，一方面對反應(yīng)燒結(jié)和熱壓燒結(jié)的制備工藝和工藝進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，另一方面對材料的基本組成和無壓燒結(jié)工藝進(jìn)行了廣泛的討論。 目前國內(nèi)已相繼開發(fā)出Si3N4-BN、Si3N4-SiO2、Si3N4-BN-SiO2、Si3N4-Al2O3-MgO等材料體系,并采用各種方法實(shí)現(xiàn)孔隙率的降低,以降低Si3N4-BN的含量。

這些材料的力學(xué)/熱學(xué)/電學(xué)性能測試結(jié)果表明，均質(zhì)氮化硅透波材料系統(tǒng)具有優(yōu)良的綜合性能，但由于多孔陶瓷材料的結(jié)構(gòu)均勻性難以控制和增韌技術(shù)未能取得實(shí)質(zhì)性突破，大尺寸陶瓷天線罩的安全性和可靠性降低，在大型元器件的研制過程中，在粉末成分、混合、成型、燒結(jié)、機(jī)械加工和無損檢測等方面還存在一些技術(shù)問題有待解決。