雷達(dá)和天線是一組黃金搭檔，前者研究主要可以用來(lái)輻射和接收電磁波并決定其探測(cè)發(fā)展方向；后者則是一種用于企業(yè)完成波導(dǎo)場(chǎng)和空間環(huán)境輻射場(chǎng)的相互之間轉(zhuǎn)換。不過(guò)對(duì)于許多問(wèn)題情況下使用它們會(huì)“躲”在一個(gè)球下，而這個(gè)球形狀的物體，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)不受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)，在電性能上具有良好的電磁波穿透性，在機(jī)械性能上能夠承受外界惡劣環(huán)境的作用。 地面大型天線的天線罩可以減小風(fēng)阻，避免冰雪堆積，通常為球形殼體，而機(jī)載和彈載平臺(tái)為了減小空氣阻力，必須采用錐形天線罩。

為了制造天線罩，透波材料是必不可少的。對(duì)于天線罩，透波材料必須具備以下特性:

①高溫介電性能穩(wěn)定。天線罩透波材料不僅要有較低的介電常數(shù)(ε<10)和損耗角正切(tanδ<10-2)，而且其介電性能不隨溫度和頻率發(fā)生明顯變化(如溫度上升100℃，ε變化1%)，以保證在氣動(dòng)加熱的條件下盡可能不失真地發(fā)射電磁波。

②低的熱脹系數(shù)，以利于提高抗熱能力沖擊和滿足壁厚公差；

3耐腐蝕性。具有防止雨水侵蝕和顆粒云侵蝕的能力

4具有足夠的力學(xué)性能，保證天線罩在飛行過(guò)程中不會(huì)因氣動(dòng)縱向和橫向加速度引起的機(jī)械應(yīng)力而損壞;

⑤低的材料密度；

⑥低電導(dǎo)率要求介質(zhì)材料的電導(dǎo)率σ為10-20～10-10S/m.

一般來(lái)說(shuō)，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(guò)系數(shù)就愈大。

目前除玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)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。下表列出了幾種主要的陶瓷基透波材料的基本物性。

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(guó)康寧為保障“小獵犬”導(dǎo)彈計(jì)劃的實(shí)施而開(kāi)發(fā)出以二氧化鈦為晶核劑的鎂鋁硅系微晶玻璃。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(wèn)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，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(duì)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(shì)也非常明顯，由于是脆性材料，其抗彎強(qiáng)度相對(duì)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）自身具有良好的介電性能，與石英陶瓷相比，在力學(xué)性能以及耐高溫等方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，被眾多研究者所青睞，并進(jìn)行了大量的研究。目前，美法俄等西方軍事強(qiáng)國(guó)研制出BN/Si3N4透波材料，并采用這種復(fù)合材料制備出了達(dá)到實(shí)用化水平的高馬赫數(shù)導(dǎo)彈天線罩。美國(guó)海軍某研究機(jī)構(gòu)早在上世紀(jì)末就采用無(wú)壓燒結(jié)方式、選用磷酸鹽作為粘結(jié)劑制備出多孔氮化硅陶瓷材料，其燒結(jié)溫度低于900℃，在20℃時(shí)，其介電常數(shù)為4.03，升溫至1000℃，其介電常數(shù)不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)5.2%的變化率，彎曲強(qiáng)度達(dá)85MPa。

近年來(lái)，針對(duì)問(wèn)題主要經(jīng)濟(jì)成分Si3N4的復(fù)合陶瓷產(chǎn)品材料，一方面，進(jìn)行分析反應(yīng)、熱壓燒結(jié)制備生物技術(shù)與工藝的不斷發(fā)展完善；另一重要方面，圍繞教學(xué)材料的基礎(chǔ)化學(xué)成分及無(wú)壓燒結(jié)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)展開(kāi)研究廣泛應(yīng)用探討。在國(guó)內(nèi)，目前已先后開(kāi)發(fā)了Si3N4-BN、Si3N4-SiO2、Si3N4-BN-SiO2、Si3N4-Al2O3-MgO等材料管理體系，并采用通過(guò)多種方式手段可以實(shí)現(xiàn)多孔化來(lái)降低其ε。

對(duì)這些材料的機(jī)械/熱/電學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果表明，均勻氮化硅透波材料體系具有優(yōu)異的綜合性能，但由于多孔陶瓷材料結(jié)構(gòu)的均勻性難以控制，增韌技術(shù)也未取得實(shí)質(zhì)性突破，因此研制的大尺寸陶瓷天線罩的安全性和可靠性降低。 在開(kāi)發(fā)大尺寸構(gòu)件過(guò)程中，在粉末組成、混合、構(gòu)件成型、燒結(jié)、加工、無(wú)損檢測(cè)等方面還存在一些亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。