Estructura desplegable y sistema de antenas con membranas que comprende una estructura de este tipo.

Estructura desplegable que comprende:

- una base (B);

- una pluralidad de membranas (M) que soportan por lo menos un elemento impreso que tiene la función deantena;



- una pluralidad de pantógrafos (20) destinada a desplegar las membranas;

caracterizada porque cada membrana (M) está soportada por dos pantógrafos enfrentados, idénticos y dispuestos aambos lados de la membrana (M) que soportan, replegándose las membranas con los pantógrafos, y porque lospantógrafos son regulares de manera que la estructura se despliega en una dirección (D) perpendicular a la base(B), viniendo dada la forma de la estructura desplegada por el perfil de los pantógrafos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/063415.

Solicitante: CENTRE NATIONAL D'ETUDES SPATIALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 2 PLACE MAURICE QUENTIN 75001 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: Fonseca,Nelson.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01Q1/08 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). › Medios para plegar antenas o partes de ellas (antenas de espiral plegables H01Q 7/02; medios para plegar antenas H o antenas Yagi H01Q 19/04).
  • H01Q1/28 H01Q 1/00 […] › Adaptación para la utilización en o sobre aviones, misiles, satélites o globos.
  • H01Q15/16 H01Q […] › H01Q 15/00 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). › curvadas según dos dimensiones, p. ej. paraboloidal.
  • H01Q15/20 H01Q 15/00 […] › Reflectores plegables.
  • H01Q19/10 H01Q […] › H01Q 19/00 Combinaciones de elementos activos primarios de antenas con dispositivos secundarios, p. ej. con dispositivos cuasi ópticos, para dar a la antena una característica direccional deseada. › utilizando superficies reflectantes.
  • H01Q19/17 H01Q 19/00 […] › la fuente radiante primaria comprende varios elementos radiantes (H01Q 19/15, H01Q 25/00 tienen prioridad).

PDF original: ES-2445694_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Estructura desplegable y sistema de antenas con membranas que comprende una estructura de este tipo.

Campo técnico general

La invención se refiere a una estructura desplegable que soporta por lo menos una membrana y más particularmente a su utilización en un sistema de antenas cuyas membranas constituyen la estructura radiante principal y en particular las que pueden embarcarse en un sistema de satélite.

Estado de la técnica Las estructuras desplegables se utilizan con frecuencia en los satélites con el fin de responder a numerosas limitaciones de volumen ocupado bajo la cubierta durante el lanzamiento. 15 Se entiende por desplegable una estructura cuyo volumen almacenado es inferior al volumen tras el despliegue.

Se habla de estructura abatible cuando el volumen almacenado es igual al volumen en funcionamiento.

Las estructuras desplegables son particularmente apropiadas para el diseño mecánico de antenas, cuya área proyectada en una dirección dada expresada en longitudes de onda condiciona en gran medida el rendimiento de radiación.

Por tanto, cuando se requiere una gran directividad o cuando la frecuencia de funcionamiento es relativamente baja, 25 son necesarias antenas de grandes dimensiones.

Más allá de dos a tres metros, las soluciones abatibles generalmente ya no pueden responder a las limitaciones de disposición bajo la cubierta.

Entre las soluciones de antenas desplegables conocidas, numerosas realizaciones se basan en tecnologías de membranas.

Asociadas a una estructura portadora y a un sistema de despliegue, las antenas con membranas presentan la ventaja de presentar un volumen ocupado bajo cuando están en configuración de almacenamiento.

Estas antenas también presentan en general un peso sustancialmente inferior al de las antenas rígidas de dimensiones equivalentes.

Cuando es necesaria una antena de grandes dimensiones, se deben considerar varios problemas que limitan el 40 diseño.

En primer lugar, el volumen de almacenamiento debe ser compatible con unas limitaciones de disposición bajo la cubierta.

Además, la estructura portadora y el mecanismo de despliegue asociado deben garantizar una rigidez suficiente con el fin de obtener un buen estado de la superficie, teniendo esta última característica un impacto directo sobre el rendimiento electromagnético de la antena.

Más precisamente, la ganancia de la antena se degrada cuando el estado de la superficie no es conforme.

También se pueden acentuar unas radiaciones no deseadas (lóbulos secundarios, radiación posterior, polarización cruzada) .

La falta de conformidad del estado de la superficie puede ser debida a la precisión de la estructura portadora en sí 55 misma o a los esfuerzos mecánicos y a las vibraciones experimentados.

En particular, para antenas de grandes dimensiones, fenómenos de golpeteo en la dirección ortogonal al plano de la antena pueden afectar sustancialmente al estado de la superficie.

Además, cuando son necesarias varias membranas para realizar la función de antena (generalmente, dos o incluso más membranas paralelas) , la precisión del posicionamiento relativo es particularmente importante para garantizar buenos rendimientos de adaptación y de radiación.

La calidad del estado de la superficie y del posicionamiento relativo eventual de las membranas se define 65 generalmente de manera proporcional a la longitud de onda.

Normalmente es necesaria una precisión del orden de la vigésima parte de la longitud de onda.

Por tanto, la elección de la estructura portadora es particularmente importante para no conducir a un sobredimensionamiento mecánico, con la consecuencia de un aumento de la masa y del volumen ocupado.

Por tanto, una antena con membrana desplegable debe satisfacer varias limitaciones: un bajo volumen ocupado en configuración de almacenamiento, un gran tamaño en configuración desplegada, una estructura de mantenimiento precisa y que además pueda soportar esfuerzos mecánicos, y una masa reducida con respeto a su equivalente en tecnologías rígidas.

Presentación de la invención La invención se refiere a una estructura desplegable que permite obtener una antena con membrana con una abertura radiante de grandes dimensiones al tiempo que conserva un volumen de almacenamiento bajo.

La estructura de la invención ofrece una rigidez adicional con respecto a las antenas desplegables de tipo conocido, en particular con el fin de minimizar los efectos de golpeteo según la dirección ortogonal al plano de la antena.

Además, la estructura de la invención permite garantizar un buen estado de superficie de las membranas desplegadas mediante la adición de barras transversales sobre las que descansan la o las membranas.

Por tanto, según un primer aspecto, la invención se refiere a una estructura desplegable definida según las características de la reivindicación 1.

El despliegue de cada membrana se efectúa en una dirección general que está en la vertical de la base de la estructura y de manera más precisa en una dirección que corresponde a la dada por la forma de los pantógrafos utilizados. Por tanto, la forma de la estructura desplegada viene dada por el perfil de los pantógrafos: recto, parabólico o tal que la estructura desplegada presente una forma hexagonal o trapezoidal.

En configuración desplegada, una estructura de este tipo puede presentar una altura de dos metros y más, en función de las limitaciones mecánicas, de peso y de planeidades exigidas propias de la aplicación objetivo, y más particularmente de la frecuencia de funcionamiento.

Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un sistema de antenas que comprende una estructura desplegable según el primer aspecto de la invención.

Según un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema de satélite que comprende por lo menos un sistema de antenas según el segundo aspecto de la invención.

Presentación de las figuras Otras características y ventajas de la invención se desprenderán adicionalmente de la siguiente descripción, que es meramente ilustrativa y no limitativa y debe leerse con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 ilustra esquemáticamente un satélite;

- la figura 2 ilustra una estructura desplegable según la invención utilizada en un sistema de antenas de tipo red de radiación directa;

- la figura 3 ilustra una estructura desplegable según la invención utilizada en un sistema de antenas de tipo red reflectora o transmisora, alimentada por un elemento radiante enfrentado;

- la figura 4 ilustra dos estructuras desplegables según la invención utilizadas en un sistema de antenas de tipo red de radiación directa;

- la figura 5 ilustra una estructura desplegable según la invención utilizada en un sistema de antenas que comprende varias redes reflectoras o transmisoras según una disposición denominada en paleta con un elemento radiante enfrentado por cada red;

- las figuras 6a, 6b, 6c ilustran varias configuraciones de membranas desplegadas con diferentes perfiles para los pantógrafos enfrentados;

- la figura 7 ilustra una vista de perfil de una estructura desplegable que permite una superficie que no es plana;

- las figuras 8a, 8b ilustran el principio de despliegue de un pantógrafo utilizado para desplegar la estructura

portadora;

-la figura 9 ilustra un pantógrafo que se extiende según una dirección de perfil parabólico;

-las figuras 10a, 10b, 10c ilustran diferentes fases del despliegue de la estructura portadora.

Descripción detallada La figura 1 ilustra esquemáticamente un satélite 10 que comprende dos estructuras 11 desplegables. En configuración de almacenamiento, las estructuras desplegables están replegadas sobre la parte 12 central del satélite.

La figura 2 ilustra una estructura 11 desplegada, que comprende dos membranas M, utilizada en un sistema de antenas de tipo red de radiación directa.

Los componentes impresos R (representados en este caso todos idénticos a título ilustrativo) en cada membrana M emiten directamente la energía que les transmite el circuito de alimentación apropiado, habitualmente también impreso.

La estructura desplegada en este ejemplo presenta una forma paralelepipédica.

Los pantógrafos 20 están dispuestos de manera paralela, a ambos lados de las membranas M que se deben desplegar.

Para aumentar la rigidez de la estructura desplegada, se pueden disponer unas barras 21 transversales para conectar los pantógrafos en particular a los extremos de la estructura. Gracias a... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Estructura desplegable que comprende:

- una base (B) ;

- una pluralidad de membranas (M) que soportan por lo menos un elemento impreso que tiene la función de antena;

- una pluralidad de pantógrafos (20) destinada a desplegar las membranas;

caracterizada porque cada membrana (M) está soportada por dos pantógrafos enfrentados, idénticos y dispuestos a ambos lados de la membrana (M) que soportan, replegándose las membranas con los pantógrafos, y porque los pantógrafos son regulares de manera que la estructura se despliega en una dirección (D) perpendicular a la base (B) , viniendo dada la forma de la estructura desplegada por el perfil de los pantógrafos.

2. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque los pantógrafos son paralelos de manera que la estructura desplegada forma un paralelepípedo.

3. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque los pantógrafos están configurados de manera que la estructura desplegada forma un trapecio.

4. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque los pantógrafos están configurados de manera que la estructura desplegada forma un hexágono. 25

5. Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque los pantógrafos tienen un perfil parabólico o circular.

6. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los pantógrafos están conectados

por lo menos por una barra transversal destinada a garantizar la rigidez de la estructura desplegada. 30

7. Sistema de antenas con membranas, caracterizado porque comprende por lo menos una estructura desplegable según una de las reivindicaciones anteriores.

8. Sistema de antenas según la reivindicación anterior, caracterizado porque su modo de funcionamiento se elige 35 de entre el siguiente grupo: de tipo red de radiación directa, red reflectora o lente.

9. Sistema de satélite que comprende por lo menos un sistema de antenas con membranas según la reivindicación anterior.


 

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