一、前言

       20世紀(jì)70年底啊中期，隨著衛(wèi)星技術(shù)與電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，世界上出現(xiàn)了能直接進(jìn)行大面積電視覆蓋的新技術(shù)，這就是衛(wèi)星電視廣播技術(shù)。到了80年代中期，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，導(dǎo)致管理水平的不斷提高，許多專業(yè)部門(mén)和大型企業(yè)集團(tuán)對(duì)通信，尤其是數(shù)據(jù)通信的需求日益迫切，要求通信系統(tǒng)覆蓋范圍大、組網(wǎng)迅速靈活、具有多紙接入、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸?shù)?，由此衛(wèi)星通信技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展十分迅速；例如世界零售業(yè)巨子，美國(guó)著名的沃爾瑪超市遍布全球，它就有一套自己的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以及時(shí)處理集團(tuán)事務(wù)。在新的世紀(jì)中，這兩項(xiàng)技術(shù)將展現(xiàn)出更為廣闊的發(fā)展前景。

       在20世紀(jì)80年代初期，SMC天線反射面的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從那時(shí)起，SMC模壓天線在世界著名天線制造商美國(guó)波得林公司開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)。這是對(duì)上述新技術(shù)、新材料實(shí)際應(yīng)用的最好響應(yīng)。這種用于接收衛(wèi)星電視的天線稱作TVRO（Television Receive Only ），即衛(wèi)星電視接收（單收）天線。這種新產(chǎn)品的面世由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而很快風(fēng)靡美、歐市場(chǎng)；緊接著，根據(jù)通信市場(chǎng)發(fā)展的需要，波得林公司經(jīng)過(guò)對(duì)材料與生產(chǎn)工藝透徹而深入的研究后，進(jìn)而在80年代末已開(kāi)始將SMC天線發(fā)展到通信領(lǐng)域，即（Very Small Aperture Terminal），稱作甚小型衛(wèi)星地球站天線，也通稱為收發(fā)兩用天線。經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，目前已成為執(zhí)VSAT天線世界市場(chǎng)牛耳之公司，所生產(chǎn)的VSAT天線占世界市場(chǎng)約80%之巨。

       80年代末期，深圳市華達(dá)玻璃鋼制品有限公司從美國(guó)波得林公司購(gòu)買(mǎi)了生產(chǎn)SMC模壓天線的專利特許權(quán)，引進(jìn)了全套生產(chǎn)設(shè)備與系列化的天線模具，以及生產(chǎn)技術(shù)，成為中國(guó)與亞太地區(qū)唯一擁有該項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備、模具和系列化生產(chǎn)SMC天線的企業(yè)、1997年以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)，尤其衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，華達(dá)SMC天線越來(lái)越受到市場(chǎng)關(guān)注；而且繼TVRO天線之后，繼續(xù)與波得林公司合作生產(chǎn)VSAT天線，以參與新世紀(jì)國(guó)內(nèi)通信市場(chǎng)對(duì)VSAT天線需求的競(jìng)爭(zhēng)。

二、SMC及其模壓天線

       SMC及其制品在新興的玻璃鋼的六大加工方式（手糊、噴射、纏繞、拉擠、樹(shù)脂傳遞模塑、模壓）中屬于機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高的一種工藝方法。

       SMC于60年代初出現(xiàn)在歐洲，在1965年左右美、日相繼發(fā)展了這種工藝，70年代初已初具生產(chǎn)規(guī)模，此后一直以每年近20~25%的增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)。SMC的模壓制品廣泛用于運(yùn)輸車(chē)輛、建筑、電子、電器等行業(yè)中，SMC及其模壓制品在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展也正處于方興未艾之時(shí)。SMC的模壓制品在美國(guó)主要用于汽車(chē)零部件，在日本主要是建筑衛(wèi)浴器材，而在歐洲則以汽車(chē)零部件與電器制品部件為主。將SMC用于模壓TVRO與VAST用天線反射面，且形成系列化生產(chǎn)的為數(shù)較少，美國(guó)在目前也僅波得林與Channel Master 兩大家，而法國(guó)的CAHORS的SMC天線部分就規(guī)模小多了。

       SMC模壓制品有如下特點(diǎn)：重量輕、強(qiáng)度高、尺寸精確而不易變形，批次質(zhì)量一直性好，產(chǎn)品可達(dá)零收縮率與A級(jí)表面水平，機(jī)械化自動(dòng)化程度較高；適用于表面質(zhì)量要求高、產(chǎn)量大、厚度均勻的制品。SMC模壓衛(wèi)星天線真正發(fā)揮了其材料與成型工藝的特點(diǎn)，一般的玻璃鋼材料，與強(qiáng)度接近于鋼材，但由于其比重較低，其比強(qiáng)度可相當(dāng)或大于鋼材；雖然其模量也較低，但其模量仍接近鋼材。美國(guó)波得林公司的試驗(yàn)指出：SMC天線與同口徑的鋁板天線相比較，前者所承受的彎曲應(yīng)力達(dá)到后者的14倍之多時(shí)，仍不會(huì)產(chǎn)生永久變形。常見(jiàn)的玻璃鋼材料一般都耐酸、耐稀堿、耐鹽霧、耐有機(jī)溶劑、耐海水等，也就是說(shuō)玻璃鋼的耐腐蝕性，以及耐大氣老化性能與一般金屬材料好得多。美國(guó)波得林公司曾作過(guò)更苛刻的耐腐蝕試驗(yàn)，在50℃高溫下，將SMC模壓天線試樣置于130中具腐蝕性的化學(xué)品環(huán)境中，結(jié)果表明，試驗(yàn)樣品僅有少許改變或沒(méi)有改變。綜上所述可知：SMC天線與傳統(tǒng)材料（鋼板、鋁板）制作的天線比較，在下述兩方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯：

（1） 天線的型面精度高，則天線的效率高，其增益也高

       眾所周知SMC材料在高溫高壓固化成型后，有一定的收縮率，收縮率過(guò)大往往會(huì)引起制品固化后的收縮變形，這會(huì)使天線反應(yīng)面的拋物線偏離原設(shè)計(jì)的形狀，從而影響天線的接收或發(fā)射效果。由于SMC材料具有很大的設(shè)計(jì)自由度，當(dāng)采用設(shè)計(jì)合理的加強(qiáng)筋、適當(dāng)?shù)牟＠w含量、選擇合適的低收縮添加劑，適當(dāng)提高填料加入量、制定合理的模壓工藝可以減少和控制制品的收縮變形。當(dāng)SMC材料的配方與工藝確定之后，SMC制品的收縮率也相對(duì)穩(wěn)定，以其實(shí)測(cè)收縮率為模具設(shè)計(jì)提供制品收縮的理論依據(jù)；因此，盡管SMC在固化成型時(shí)確有少量收縮，由于在模具設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了材料的收縮率，所以在SMC天線成型收縮率較小，且穩(wěn)定的條件下，SMC天線在成型后偏離設(shè)計(jì)的拋物面形狀較少，也就是說(shuō)SMC天線的精度是由模具的精度所保證的。實(shí)踐證明，當(dāng)SMC材料的收縮率小于0.2%，即能滿足TVRO天線的要求。低收縮添加劑以及低輪廓添加劑的研究與應(yīng)用正是SMC及其制品得以飛速發(fā)展的原因之一，這兩種添加劑的使用是SMC制品收縮較?。山咏诹悖?，保證表面波紋減少，表面質(zhì)量提高的物質(zhì)基礎(chǔ)。也因此得以在天線制造方面，以及汽車(chē)零部件制造方面能有廣泛的應(yīng)用。

       收發(fā)兩用的VSAT天線反射面對(duì)拋物線的精度提出了更高的要求。近20年來(lái)，美、歐等國(guó)家通過(guò)對(duì)達(dá)到零收縮率、A級(jí)表面的低輪廓添加劑的控制收縮機(jī)理的深入研究，開(kāi)發(fā)了此類(lèi)低輪廓SMC配合體系與全套工藝，消除了收縮引起的制品變形與表面不平整現(xiàn)象，從根本上保證了制品尺寸的穩(wěn)定，SMC天線反射面的精度可完全由金屬模具所保證。美國(guó)波得林公司80年代末，經(jīng)過(guò)大量材料和工藝的研究，一舉開(kāi)發(fā)出SMC模壓VSAT天線反射面，發(fā)展迅速，數(shù)年之內(nèi)即成為VSAT天線的世界主要供應(yīng)商。而金屬材料不論是鋼板或鋁板，均因其特有的回彈性無(wú)論是用拉伸成型、旋壓成型、沖壓成型等不同方法制成的天線反射面，一般均需要經(jīng)過(guò)二次矯正或者需要加繁復(fù)的加強(qiáng)筋、邊框、支撐等方法來(lái)消除或部分消除回彈的影響，所以金屬天線反射面的型面精度的提高受到相當(dāng)?shù)南拗啤?br />
       即使作為T(mén)VRO天線，一般要求增益為30~45dB，這就要求天線輪廓尺寸盡可能大些為好，即天線面積盡可能大；如果天線本身效率高，則可適當(dāng)減少天線的尺寸。由于天線是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，存在著轉(zhuǎn)換效率，天線型面的精度高，則天線的效率也將提高，其增益也高。

（2） 天線腐蝕性能好、耐老化性能好，則天線的使用壽命長(zhǎng)

      鋼板、鋁板等傳統(tǒng)天線用材料同屬金屬材料，在耐酸、耐鹽霧。耐海水以及耐老化性能方面，是明顯不及玻璃鋼的。

       美國(guó)的Pikington實(shí)驗(yàn)室用紅外線分析SMC材料的表面，發(fā)現(xiàn)表面是由不飽和聚酯樹(shù)脂為主的復(fù)合材料所覆蓋，具有良好的耐酸、耐鹽霧、耐海水以及耐老化性能，由其模壓制成的天線反射面成功解決了傳統(tǒng)金屬材料制作天線易腐蝕，因而使用壽命較短的缺點(diǎn)；在沿海地區(qū)、多雨、潮濕地區(qū)以及多酸雨的地區(qū)SMC天線這種耐腐蝕性能、耐老化性能優(yōu)異的特點(diǎn)尤為重要。

       所以一般的鋼板、鋁板天線在沿海地區(qū)少則4~6年，多則8~10年，一般都將因鹽霧侵蝕與老化導(dǎo)致腐蝕變形，以至損壞。最明顯的例子就是臺(tái)灣地區(qū)的有線電視建設(shè)早于內(nèi)地，80年代中期已建成全島的有線電視網(wǎng)絡(luò)，各接收站天線估計(jì)約近1000面，均為鋁板天線，時(shí)至90年代中后期已陸續(xù)開(kāi)始更換，目前據(jù)悉均已改為SMC天線。SMC模壓天線的壽命一般在15年以上，事實(shí)上，據(jù)美國(guó)波得林公司介紹，該公司首批SMC天線的用戶，至今已達(dá)15年，大部分均在正常使用之中。華達(dá)公司1991年首批試制的SMC模壓天線之一，至今仍在使用中。

三、SMC模壓偏饋天線在通信領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

       在衛(wèi)星電視廣播接收中使用的天線基本是都是面天線，其中拋物面天線與卡塞格倫天線的使用最為普遍。由于微波的似光性，利用面天線可以實(shí)現(xiàn)定向接收，因而有效地提高了信號(hào)的接收效果，接收天線與發(fā)射天線作用相反，但工作原理相同；雷達(dá)天線與通信天線都是雙向的，即收發(fā)兩用的。

       在旋轉(zhuǎn)拋物面天線中分為中心饋電與偏置饋電兩種饋電方式；由于技術(shù)不斷發(fā)展，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率不斷加大，用于接收衛(wèi)星信號(hào)的DBS（直播衛(wèi)星電視系統(tǒng)）的接收天線口徑愈來(lái)愈小，當(dāng)天線口徑小到一定范圍時(shí)， 饋電的饋源與支桿的阻擋就不可忽略，采用偏饋天線就不存在這種阻擋的影響，而且可以達(dá)到許多中心饋電天線無(wú)法解決的天線高性能的指標(biāo)。因此美、歐等先進(jìn)國(guó)家不但在DBS小口徑接收天線方面大都采用偏饋天線，而且在相對(duì)口徑較大的VSAT天線方面也采用了偏饋天線。在法國(guó)、南非等國(guó)家也正在發(fā)展小口徑SMC模壓偏饋天線；而SMC模壓偏饋VSAT天線更隨著美國(guó)波得林公司的品牌走向世界。綜前所述可知SMC模壓偏饋天線特別優(yōu)于金屬天線，故而用于DBS及VSAT的SMC模壓偏饋天線在衛(wèi)星通信與衛(wèi)星電視直接接收的領(lǐng)域中，也均在迅速發(fā)展。例如：我國(guó)氣象總局已基本建成的全國(guó)氣象衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)工程，其中使用的天線無(wú)論是雙向站的VSAT天線，以及單收站的小型單向天線，均為SMC模壓的偏饋天線，由此可見(jiàn)一斑。

       通過(guò)計(jì)算與分析可知，從饋源口徑阻擋引起的增益損失，天線制造時(shí)均方誤差引起的增益損失，以及拋物面天線表面均勻畸變引起的增益損失等三方面考慮，SMC模壓偏饋天線的增益比中心饋電天線的增益高約0.7dB；而偏饋天線在反射面的口面利用系數(shù)、饋源漏射功率和交叉極化損失比中心饋電天線低約0.3dB。綜合起來(lái)比較，SMC偏饋天線比中心饋電天線增益高約0.4dB,其等效天線效率高約8%；加之SMC模壓天線的一致性好，分瓣天線的互換性好、生產(chǎn)效率好，可供成千上萬(wàn)面的DBS與VSAT天線的需要，所以SMC模壓偏饋天線在單收與收發(fā)兩用天線方面應(yīng)用是十分適宜的，尤其是在通信領(lǐng)域的VSAT天線方面，其尺寸一般為直徑0.98m至3.8m，更是十分適合于SMC模壓天線的制作，故而應(yīng)用較多，發(fā)展速度也較快。

四、結(jié)語(yǔ)

       綜上所述，正是基于對(duì)各種材料及其生產(chǎn)工藝進(jìn)行的透徹和深入的研究，SMC模壓天線的技術(shù)才脫穎而出。這項(xiàng)新技術(shù)，不僅確保了SMC天線產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能達(dá)到，設(shè)置優(yōu)于通用標(biāo)準(zhǔn)，而其和其它材質(zhì)的產(chǎn)品相比，更具有反射面精度高，產(chǎn)品的耐腐蝕性能強(qiáng)，耐老化性能好，生產(chǎn)速度高，產(chǎn)品的一致性好等多方面的優(yōu)勢(shì)。目前SMC天線在美國(guó)、歐洲等國(guó)家的國(guó)際市場(chǎng)中VSAT與TVRO方面的應(yīng)用，可謂是蓬勃發(fā)展，如日中天；在中國(guó)雖然初為人認(rèn)識(shí)，也已引起業(yè)界人士的廣泛關(guān)注，隨著我國(guó)“村村通”工程的推進(jìn)與發(fā)展，進(jìn)而2003年中國(guó)將擁有自己的直播衛(wèi)星的促進(jìn)，與其是新世紀(jì)對(duì)通信市場(chǎng)的重視與發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的不同需求，建立各類(lèi)VSAT網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)呼聲與現(xiàn)實(shí)正在不斷高漲，也隨著不斷改進(jìn)與優(yōu)化SMC及其模壓工藝技術(shù)、模具制造技術(shù)，不斷提高生產(chǎn)效率，不斷降低生產(chǎn)成本，可以相信SMC天線一定會(huì)在中國(guó)的VSAT與TVRO市場(chǎng)上得到充分的應(yīng)用與發(fā)展，占據(jù)其應(yīng)有的市場(chǎng)份額。