短波天線在海洋環境下的三防設計

張峰 李虎

摘 要：防潮濕、防鹽霧、防霉菌的三防設計是海洋環境下短波天線設計的重要任務。在產品研制過程中，通過材料選擇、結構設計、工藝措施、包裝防護等方面進行全面的三防設計。選用耐腐蝕性好的材料是三防設計的基礎。采用不易積水、多層防護的結構設計是三防設計的關鍵。實行表面鍍覆、盒體灌封等工藝處理措施能進一步提高天線的三防性能。在包裝、運輸和架設等過程中合理的保護器材表面是三防設計得以實現的保障。通過以上措施可以全面增強天線的三防能力，滿足短波天線在海洋環境下的三防要求。

關鍵詞：短波天線 海洋環境 三防設計

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0064-02

短波天線是無線電通信系統的重要組成部分，它的作用是有效的發射或接收電磁波。隨著人們對電離層傳播特性的了解和設計出高增益天線，短波通訊應用范圍也越來越廣[1]。海洋環境是極為苛刻的腐蝕環境，空氣濕度大、紫外線強、干濕交替、含鹽量高，對天線造成的腐蝕很強烈。海洋環境一般分為大氣區、飛濺區、潮差區和全浸區，尤以飛濺區腐蝕最為嚴重。在海洋環境下，對短波天線的防潮濕、防霉菌、防鹽霧的三防設計提出了更高的要求。短波天線一般架設于室外近海環境，直接面對嚴峻的海洋腐蝕環境。短波天線的三防設計主要涉及材料選擇、結構和工藝三防設計、以及包裝、運輸和架設的三防保護措施等。

1 材料選擇

由于短波天線產品的特殊性（對材料導電性、絕緣性有特殊要求），在選擇材料時有一定的局限性。材料本身的特性直接決定三防性能的好壞。所以，在選材上，需要選擇具有良好的耐候性，耐腐蝕、抗老化性能的材料。

短波天線常用的耐腐蝕金屬材料為不銹鋼、銅材和鋁材。不銹鋼材料常用于短波天線的振子線、拉線、索具等部位。在海洋環境下，不銹鋼的防腐性能相對來說是比較好的，常用不銹鋼在海洋環境下的腐蝕數據如表1所示。

在短波天線中應用最廣泛的不銹鋼材料是304和1Cr18Ni9Ti，它們在干燥清潔大氣環境下，有優良的耐蝕性能，還具有良好的綜合力學性能、工藝性能和焊接性能[2]。

銅材由于其優良的導電性能，常用于短波天線振子、反射網、和小型結構件等部位。在海洋環境下銅及銅合金表面會有一層均勻的綠繡，主要是均勻腐蝕形態，對點蝕、縫隙腐蝕不敏感，有良好的耐蝕性[3]。銅及銅合金在海洋環境下的平均腐蝕率都是比較低的（如表2所示），可根據實際的需要選用。

鋁材常用于制作硬結構短波天線振子和小型結構零件。由于鋁及鋁合金在大氣中可以生成一層惰性的鈍化膜，在干燥大氣環境中很穩定。在海洋環境中，鈍化膜易被氯離子刺破，耐蝕性也明顯下降。在海洋大氣環境下，鋁材的耐均勻腐蝕性能比較好，但是鋁及鋁合金的主要破壞形式不是均勻腐蝕而是點蝕、縫隙腐蝕、剝離腐蝕等多種腐蝕形式。鋁及鋁合金在飛濺區的腐蝕數據如表3所示。因為鋁材的腐蝕形式種類比較多，而且腐蝕程度也比較嚴重，所以短波天線在海洋環境下盡量不要選用鋁材。

短波天線常用的絕緣材料為高頻陶瓷和聚四氟乙烯。高頻陶瓷絕緣子組織致密，太陽紫外線對陶瓷也不起破壞作用，耐候性非常好。另外陶瓷釉有非常好的抗滲透性，又有很好的耐自然界酸堿鹽水溶液性能，因此，其三防性能非常好。

2 三防結構設計

結構三防設計指在結構形式設計時將三防問題作為一個因素考慮進去，所設計的結構表面不易進水、積水、不易進潮氣、有潮氣能及時散出，耐日曬等。以下通過幾個具體結構說明下短波天線在海洋環境下的三防設計考慮。

硬結構短波天線振子線大部分都設計成管狀結構，頭部有密封措施，使整個零部件成為一個密封的結構，表面不會積水，管內也不會進水，從根本上保證了天線幕的三防性能。

為防止電偶腐蝕，相互接觸的表面盡量選用同一種金屬材料。如果必須選用不同金屬，需要選擇接觸腐蝕等級低的材料，或者在其中一種金屬上鍍覆上允許與第二種金屬相接觸的金屬層。

3 三防工藝

合理選擇三防工藝可以在材料選擇和結構設計的基礎上進一步的提高短波天線在海洋環境下的三防性能。常用的三防工藝技術包括材料改性處理工藝、表面鍍涂處理工藝和灌封和絕緣處理工藝技術。

3.1 材料改性處理工藝

焊接時通過合理選擇焊接方式、焊接工裝、焊接次序等工藝，減小焊接應力引起的結構件變形，焊后采用去應力方法消除殘余應力，從而減少由殘余應力造成的晶間腐蝕傾向。

3.2 表面鍍涂處理工藝

銅及銅合金結構件如果沒有導電性要求可以進行鈍化處理，從而提高其耐蝕性。有導電要求的結構件可以在保證電連接的前提下采用涂漆的方式保護。

3.3 灌封和絕緣處理工藝技術

阻抗變換器是短波天線的重要部件，對天線的性能影響很大，其內部元器件的三防保護至關重要。常規的處理方式是線路表面涂覆三防絕緣清漆，并將樹脂（或泡沫）填入盒體內部線路的空隙，對其進行整體灌封。通過絕緣處理和灌封處理可以提高產品的防潮、防霉、防鹽霧的能力，保證電子器件在惡劣的海洋環境下也可以長時間正常使用。

4 包裝、運輸和架設過程的三防保護措施

原材料、外購件、加工件等的外層保護的好壞，直接影響到天線的整體“三防”性能。從采購、運輸到天線架設施工的一系列環節中，應嚴格保護各種器材的表面。例如：包裝時盡量選用軟質的包裝材料（如厚海綿、海綿紙等）進行包裝，吊裝時盡量使用吊裝帶而不要用鋼絲繩，以免刮傷天線面表面涂層，天線架設完成后進行局部補漆等。

5 結語

該文提出一種適用于短波天線在海洋環境下的三防設計方案。該方案通過材料選擇、三防結構設計、三防工藝和包裝、運輸和架設過程的三防保護措施4個方面進行三防處理。該方法在實際短波天線工程中應用效果良好，可以滿足短波天線在海洋環境下的三防要求，有良好的工程應用價值。

參考文獻

[1] 郵電部北京設計所.天線和饋電線[M].北京：人民郵電出版社，1985.

[2] 王保成.材料腐蝕與防護[M].北京：北京大學出版社，2012.

[3] 黃桂橋，郁春娟.金屬材料在海洋飛濺區的腐蝕[J].腐蝕研究，1999，32（2）：28-32.