PROTECCIÓN CONTRA INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS PARA CÚPULAS DE RADAR.

Cúpula para radar, adecuada para ser utilizada con un detector electro-óptico/infrarrojo/de radio frecuencia (EO / IR / RF),

de abertura común, que comprende: un substrato electro-óptico transparente; un recubrimiento semiconductor sobre dicho substrato; y/o una superficie selectiva de la frecuencia, atacando o grabando por ablación dicho recubrimiento, estando adaptado dicho "radome" para proporcionar protección contra interferencias electro-magnéticas (EMI) a dicho detector EO/IR/RF sin afectar de forma significativa a EO/IR ni al rendimiento de la RF

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/017088.

Solicitante: LOCKHEED MARTIN CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6801 ROCKLEDGE DRIVE BETHESDA, MD 20817 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: PICARD,Thomas,G.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 2 de Junio de 2004.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02B5/20S
  • H01Q1/42 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01Q ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 1/00 Detalles de dispositivos asociados a las antenas (dispositivos para hacer variar la orientación de un diagrama direccional H01Q 3/00). › Envolturas que no están asociadas mecánica e íntimamente con los elementos radiantes, p. ej. cúpula.
  • H01Q15/00C

Clasificación PCT:

  • G02B5/20 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 5/00 Elementos ópticos distintos de las lentes (guías de luz G02B 6/00; elementos ópticos lógicos G02F 3/00). › Filtros (elementos polarizantes G02B 5/30; filtros especialmente adaptados para propósitos fotográficos G03B 11/00).
  • H01Q1/42 H01Q 1/00 […] › Envolturas que no están asociadas mecánica e íntimamente con los elementos radiantes, p. ej. cúpula.
  • H01Q15/00 H01Q […] › Dispositivos para la reflexión, refracción, difracción o la polarización de las ondas radiadas por una antena, p. ej. dispositivos cuasi ópticos (variables con el objeto de modificar la directividad H01Q 3/00; disposiciones de tales dispositivos para la conducción de ondas H01P 3/20; variables con el objeto de obtener un efecto de modulación H03C 7/02).
  • H01Q3/22 H01Q […] › H01Q 3/00 Dispositivos para cambiar o hacer variar la orientación o la forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o por un sistema de antenas. › haciendo variar la orientación con arreglo a la variación de frecuencia de la onda radiada.
  • H01Q5/00 H01Q […] › Disposiciones para el funcionamiento simultáneo de antenas sobre dos o más bandas de frecuencia diferentes, p. ej., disposiciones de doble banda "dual-band" o multibanda "multi-band" (combinaciones de elementos activos de antenas separados que funcionan en diferentes bandas de frecuencia y conectados a un sistema de alimentación común H01Q 21/30).

Clasificación antigua:

  • H01R3/00 H01 […] › H01R CONEXIONES CONDUCTORAS DE ELECTRICIDAD; ASOCIACION ESTRUCTURAL DE UNA PLURALIDAD DE ELEMENTOS DE CONEXION ELECTRICA AISLADOS UNOS DE OTROS; DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO; COLECTORES DE CORRIENTE (interruptores, fusibles H01H; dispositivos de acoplamiento del tipo de guía de ondas H01P 5/00; disposiciones de conmutación para la alimentación o la distribución de energía eléctrica H02B; instalación de líneas eléctricas, cables o líneas o cables eléctricos y ópticos combinados, o de aparatos auxiliares H02G; medios impresos para realizar conexiones eléctricas con o entre circuitos impresos H05K). › Conexiones eléctricamente conductoras no previstas en otro lugar.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2369540_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Protección contra interferencias electromagnéticas para cúpulas de radar ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención (Campo técnico): La presente invención se refiere a radomes (también conocidas como cúpulas o ventanas) y a métodos para fabricarlas que proporcionen protección contra las interferencias electromagnéticas (EMI, por sus siglas en inglés). Los radomes son envolventes, generalmente en forma de cúpula, que son transparentes a una o varias formas de radiación, y son utilizadas habitualmente para alojar la parte de antena de radiación de un detector. Descripción de la técnica relacionada Los revestimientos EMI normales para cúpulas para radar, electro-ópticas (EO, por sus siglas en inglés), (tales como rejillas) son opacos a la radiofrecuencia (RF). Las cúpulas para radar existentes, son EO opacas debido a sus propiedades físicas. En consecuencia, existe la necesidad de cúpulas para radar para detectores, tales como en los buscadores de misiles que disponen a la vez de protección EMI y son EO transparentes. La presente invención cumple con ello al recubrir un substrato EO transparente con un semiconductor, preferentemente nitruro de galio (GaN), seguido del grabado de una superficie selectiva de frecuencias (FSS, por sus siglas en inglés) en el semiconductor. La patente U.S. 2002/0059881 A1 da a conocer un elemento protector que puede ser arrojado o despedido para proteger el elemento protegido contra la atmósfera exterior. Dicha invención es particularmente adecuada para un sistema electro-óptico de detección, equipado con una cúpula o ventana óptica. La patente U.S. 3 961 333 da a conocer un radome o un irdome (cúpula transparente a los rayos infrarrojos) con una rejilla de alambre para dejar pasar frecuencias de microondas. BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención la constituye un radome, y el método correspondiente de fabricación, que comprende: un substrato electro-óptico transparente; un recubrimiento semiconductor sobre el substrato; y una superficie selectiva de la frecuencia incorporada en el recubrimiento. En la realización preferente, el substrato es único o es una combinación de cristal, silicio, MgF2, ZnS y espinelas, muy preferentemente zafiro (con un recubrimiento de GaN). El recubrimiento es único o es una combinación de GaP, GaN, GaAs, SiC y Si, muy preferentemente GaN. Preferentemente, la superficie ha sido grabada en su recubrimiento (muy preferentemente grabada químicamente) o grabado el recubrimiento mediante ablación (muy preferentemente mediante láser con una longitud de onda aproximadamente de 234 nm). El recubrimiento proporciona una protección substancial a un detector frente a interferencias electromagnéticas, tal como un detector de apertura común electro-óptica y de radio frecuencia. La presente invención se refiere asimismo a un radome que comprende: un substrato electro-óptico transparente; y un recubrimiento semiconductor sobre el substrato; y en el que el recubrimiento semiconductor proporciona una protección substancial a un detector contra las interferencias electromagnéticas. Los objetivos, ventajas y características novedosas, y el ámbito adicional de aplicabilidad de la presente invención se expondrán en parte en la siguiente descripción detallada, conjuntamente con los dibujos adjuntos, y, en parte será evidente a los expertos en la materia, después del examen de lo siguiente, o puede aprenderse mediante la práctica de la invención. Los objetivos y ventajas de la invención pueden conseguirse y alcanzarse mediante los medios instrumentales y las combinaciones indicadas, especialmente en las reivindicaciones adjuntas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DISTINTAS VISTAS DE LOS DIBUJOS Los dibujos adjuntos, que están incorporados en la descripción y forman parte de la misma, muestran una o varias realizaciones de la presente invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. Los dibujos tienen únicamente el objetivo de mostrar una o varias realizaciones preferentes de la invención y se considera que no limitan la invención. En los dibujos: La figura 1(a) es una vista frontal, en perspectiva, de un radome según la invención, que comprende una capa semiconductora sobre un substrato EO transparente, mostrando la mitad izquierda de la figura una vista exterior y mostrando la mitad derecha de la figura, el substrato al descubierto y la capa semiconductora que lo recubre sin configurar; La figura 1(b) es una vista, a mayor escala, del radome mostrando una FSS incorporada en la capa semiconductora. 2   La figura 2 es un gráfico de una transmisión MMW en el caso de GaN policristalino sobre un substrato de cristal; La figura 3 es una transmisión de IR de onda media en el caso de GaN policristalino sobre un substrato de cristal; La figura 4 es un gráfico de una transmisión visible y próxima al IR del GaN policristalino sobre un substrato de cristal; La figura 5 es un gráfico de una transmisión IR en el caso de GaN sobre un disco de silicio; Las figuras 6(a) y (b) son gráficos de la reflectancia del GaN en bruto en la gama visible y de IR; Las figuras 7(a) y (b) son gráficos del índice de refracción del GaN en bruto en la gama visible y de IR; Las figuras 8(a) y (b) son gráficos de transmisión de GaN en bruto en la gama visible y de IR; Las figuras 9(a) y (b) son gráficos del GaN de transmisión y reflexión en zafiro en la gama visible y de IR; La figura 10 es un gráfico de pérdidas de transmisión por RF del GaN sobre muestras de zafiro; y La figura 11 es un gráfico de una transmisión visible de IR de onda media, de GaN sobre zafiro. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método de construcción de un radome que proporciona protección contra las EMI, sin afectar de forma significativa al rendimiento de EO/Infrarrojo (IR) y de la RF, y a un radome fabricado de este modo. La tecnología actual para la protección contra las EMI no es compatible con un detector EO/IR/RF de apertura común. La protección contra las EMI, en el caso de radomes corrientes, utiliza rejillas que son opacas a las RF o utilizan configuraciones de cobre grabadas con ácido que son opacas a EO/IR y que afectan de forma significativa al rendimiento. En la actualidad no existen soluciones que proporcionen una protección contra EMI que sean transparentes a la vez a la RF y a EO. En la presente invención, tal como se muestra en la figura 1(a), se recubre una superficie -14- del substrato del radome con un semiconductor -12- (por ejemplo, MgF2, ZnS y una espinela (tal como zafiro)) y, haciendo referencia a la figura 1(b), se incorpora una configuración -16- en el semiconductor (preferentemente mediante grabado, muy preferentemente mediante grabado químico o mediante ablación, muy preferentemente mediante ablación por láser) para la transmisión de las RF. El GaN es el material semiconductor preferente dado que es un conductor transparente y puede ser adaptado en forma de protector contra las EMI para detectores EO/IR/RF. Otros semiconductores que pueden ser utilizados en la presente invención incluyen GaP, GaAs, SiC y Si. El nitruro de galio (GaN) es un material semiconductor que se utiliza actualmente en muchos dispositivos de diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés). El material tiene una densidad intrínseca bastante elevada como donante (aproximadamente de 10 16 /cm 3 ) que se traduce en una conductividad intrínseca más elevada que en los semiconductores típicos (aproximadamente de 2 (ohmios-cm) -1 ), y es más conductivo cuando está dopado (generalmente los dispositivos semiconductores tienen una densidad intrínseca menor como donantes y por consiguiente, una conductividad intrínseca menor). Además, un material común para el dopaje con GaN es silicio, y el silicio es transparente para la mayor parte de longitudes de onda de IR. Tal como se muestra a continuación, la transmisión de IR del GaN es independiente de la conductividad y del grosor en muestras delgadas. Pueden utilizarse, por lo menos, dos métodos para colocar una configuración FSS en GaN. El primero es un proceso mediante un grabado químico típico utilizando KOH, que es muy cáustico. La manipulación y el procesado en este grabado es más engorroso que el procesado actual de los radomes en los que se graba cobre. El segundo método para la eliminación de la configuración de GaN es la ablación mediante láser. El GaN puede ser eliminado por ablación mediante la utilización de un láser sintonizado a una longitud de onda de 234 nm. Los impulsos del láser hacen que el GaN se descomponga y se convierta en gas. Aplicabilidad industrial La invención se ilustra adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos no limitativos. El GaN viene en dos formas generales, de cristal único y policristalino (o amorfo). Se realizó un estudio tanto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cúpula para radar, adecuada para ser utilizada con un detector electro-óptico/infrarrojo/de radio frecuencia (EO / IR / RF), de abertura común, que comprende: un substrato electro-óptico transparente; un recubrimiento semiconductor sobre dicho substrato; y/o una superficie selectiva de la frecuencia, atacando o grabando por ablación dicho recubrimiento, estando adaptado dicho radome para proporcionar protección contra interferencias electro-magnéticas (EMI) a dicho detector EO/IR/RF sin afectar de forma significativa a EO/IR ni al rendimiento de la RF. 2. Cúpula para radar, según la reivindicación 1, en el que dicho substrato ha sido seleccionado entre el grupo compuesto de cristal, silicio, MgF2, ZnS, espinelas y combinaciones de los mismos. 3. Cúpula para radar, según la reivindicación 2, en el que dicho substrato comprende zafiro. 4. Cúpula para radar, según la reivindicación 3, en el que dicho recubrimiento comprende GaN. 5. Cúpula para radar, según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento está seleccionado entre el grupo compuesto de GaP, GaN, GaAs, SiC, Si, y combinaciones de los mismos. 6. Cúpula para radar, según la reivindicación 5, en el que dicho recubrimiento comprende GaN. 7. Cúpula para radar, según la reivindicación 1, en el que dicha superficie está grabada en dicho recubrimiento. 8. Cúpula para radar, según la reivindicación 7, en el que dicha superficie está grabada químicamente en dicho recubrimiento. 9. Cúpula para radar, según la reivindicación 1, en el que dicha superficie está grabada mediante ablación en dicho recubrimiento. 10. Cúpula para radar, según la reivindicación 9, en el que dicha superficie está grabada mediante ablación con láser de una longitud de onda aproximadamente de 234 nm. 11. Método para fabricar una cúpula para radar, adecuada para ser utilizada con un detector electro-óptico / infrarrojo / de radio frecuencia (EO / IR / RF), de apertura común, comprendiendo el método las etapas de: aplicación de un substrato electro-óptico transparente; recubrir el substrato con un semiconductor y grabar químicamente o mediante ablación una frecuencia selectiva en el recubrimiento, produciendo de este modo una cúpula para radar adaptada para proporcionar protección contra interferencias electromagnéticas (EMI) a dicho detector de EO/IR/RF sin afectar de forma significativa al EO/IR y al rendimiento de la RF. 12. Método, según la reivindicación 11, en el que en la etapa de aplicación del substrato, dicho substrato está seleccionado entre el grupo compuesto de cristal, silicio, MgF2, ZnS, espinelas y combinaciones de los mismos. 13. Método, según la reivindicación 12, en el que en la etapa de aplicación del substrato, dicho substrato comprende zafiro. 14. Método, según la reivindicación 13, en el que, en la etapa de recubrimiento, el semiconductor comprende GaN. 15. Método, según la reivindicación 11, en el que en la etapa de recubrimiento el semiconductor está seleccionado entre el grupo consistente en GaN, GaAs, SiC, Si, y combinaciones de los mismos. 16. Método, según la reivindicación 15, en el que, en la etapa de recubrimiento, el semiconductor comprende GaN. 17. Método, según la reivindicación 11, en el que en la superficie está grabada en el recubrimiento. 18. Método, según la reivindicación 17, en el que en la superficie está grabada químicamente en el recubrimiento. 19. Método, según la reivindicación 11, en el que en la superficie está grabada por ablación en el recubrimiento. 6   20. Método, según la reivindicación 19, en el que en la superficie está grabada mediante ablación por láser con una longitud de onda aproximadamente de 234 nm. 7   8   9     11   12   13   14     16

 

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