Mecanismo de disipación térmica para una antena.
Un sistema de transmisión de microondas (10), que comprende:
un habitáculo de antena de microondas (14);
un radomo (18) que cubre una abertura (16) del habitáculo de antena de microondas (14), estando fabricadosel habitáculo de antena de microondas (14) y el radomo (18) con diferentes materiales de manera que seforma una discontinuidad eléctrica en una unión (20) del habitáculo de antena de microondas (14) y elradomo (18); y
un elemento alargado de absorción de radar (22) que se extiende próximo a la unión (20), el elemento deabsorción de radar (22) funcionando para absorber la energía electromagnética que incide sobre la unión(20);
caracterizado por un mecanismo de disipación térmica (26) configurado en el elemento alargado de absorciónde radar (22) y que funciona para eliminar el calor del elemento alargado de absorción de radar (22).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/031539.
Solicitante: RAYTHEON COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 870 WINTER STREET WALTHAM, MA 02451-1449 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: CHEN,KEVIN W, HAROKOPUS,WILLIAM P, CUNNINGHAM,PATRICK W.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01Q1/02 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01Q ANTENAS, es decir, ANTENAS DE RADIO (elementos radiantes o antenas para el 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). › Dispositivos de desescarche; Dispositivos de secado.
- H01Q1/42 H01Q 1/00 […] › Envolturas que no están asociadas mecánica e íntimamente con los elementos radiantes, p. ej. cúpula.
- H01Q17/00 H01Q […] › Dispositivos para absorber las ondas radiadas por una antena; Combinaciones de tales dispositivos con elementos o sistemas de antenas activas.
PDF original: ES-2446351_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Mecanismo de disipación térmica para una antena Campo técnico de la divulgación Esta divulgación se refiere en general a antenas y, más en particular, a un mecanismo de disipación térmica que puede usarse para absorber calor de un elemento de absorción de radar de una antena.
Antecedentes de la divulgación Las antenas que funcionan en la banda de frecuencias de microondas usan varios elementos directivos o reflectantes con características físicas relativamente precisas. Para proteger estos elementos puede colocarse sobre la antena un recubrimiento protector, denominado comúnmente radomo. El radomo aísla los elementos de la antena contra varios aspectos ambientales tales como precipitación, humedad, radiación solar u otras formas de desechos que puedan comprometer el funcionamiento de la antena. Un ejemplo de un sistema de antena de microondas de este tipo puede encontrarse en el documento EP 1635187.
Resumen de la divulgación La invención está definida por las reivindicaciones.
Según una realización, un sistema de disipación de calor incluye un elemento alargado de absorción de radar configurado con un mecanismo de disipación térmica. El elemento de absorción de radar se extiende próximo a una unión de un habitáculo de antena de microondas que aloja una antena y un radomo que cubre una abertura del habitáculo de antena de microondas. El elemento de absorción de radar absorbe energía electromagnética que incide sobre la unión. El mecanismo de disipación térmica absorbe calor generado por la energía electromagnética absorbida.
Algunas realizaciones de la divulgación pueden proporcionar numerosas ventajas técnicas. Por ejemplo, una realización del elemento de absorción de radar configurado con el mecanismo de disipación térmica puede permitir mayores niveles de densidad de potencia de salida que los proporcionados mediante diseños conocidos de elementos de absorción de radar. Los elementos de absorción de radar se usan frecuentemente con radomos de antenas de microondas para reducir su sección transversal de radar (RCS) efectiva, reducir la interferencia electromagnética y/o mejorar el patrón de la antena. Puesto que estos elementos de absorción de radar absorben de manera intrínseca radiación electromagnética, pueden limitar la densidad de potencia de salida transmitida generada por la antena de microondas. En algunas realizaciones, el mecanismo de disipación térmica enfría de manera activa el elemento de absorción de radar durante su funcionamiento; por tanto, el nivel de densidad de potencia de salida generado por la antena de microondas puede aumentar sin provocar un calentamiento excesivo del elemento de absorción de radar y/o de otros componentes adyacentes al elemento de absorción de radar, tal como el radomo configurado en la antena de microondas.
Algunas realizaciones pueden beneficiarse de algunas, ninguna o todas estas ventajas. Otras ventajas técnicas pueden dilucidarse fácilmente por un experto en la técnica.
Breve descripción de los dibujos Un entendimiento más completo de las realizaciones de la divulgación resultará evidente a partir de la descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos en los que:
Las FIGURAS 1A y 1B son vistas en elevación lateral en perspectiva y en sección transversal, respectivamente, de una antena de microondas que incluye una realización de un elemento de absorción de radar que tiene un mecanismo de disipación térmica;
la FIGURA 2 es una vista alargada y en sección transversal de la antena de microondas mostrada a lo largo de las líneas 2 a 2 de la FIGURA 1A, que muestra una realización de un mecanismo de disipación térmica según las enseñanzas de la presente divulgación que acopla térmicamente el elemento de absorción de radar al habitáculo de antena de microondas; y
la FIGURA 3 es una vista alargada y en sección transversal de la antena de microondas mostrada a lo largo de las líneas 2 a 2 de la FIGURA 1A, que muestra otra realización de un mecanismo de disipación térmica que incluye uno o más tubos huecos que están configurados para transportar un fluido refrigerante que absorbe calor de los elementos de absorción de radar.
Descripción detallada de realizaciones de ejemplo Las antenas usadas para propagar radiación electromagnética en las bandas de frecuencia de microondas están cubiertas frecuentemente con radomos para protegerlas contra daños debidos al funcionamiento en entornos no controlados. En antenas que tienen múltiples elementos radiantes que operan en la banda de frecuencias de microondas, los radomos pueden estar colocados sobre una abertura del habitáculo de antena de microondas de manera que la radiación electromagnética pasa libremente protegiendo al mismo tiempo elementos relativamente delicados y sistemas electrónicos asociados contra el entorno ambiental. Por tanto, los radomos pueden incluir normalmente materiales con pérdidas de baja radiofrecuencia (RF) que no afectan en gran medida al patrón de radiación de la antena.
La transparencia de algunas antenas a radares enemigos, tales como las usadas en aplicaciones militares, puede ser importante. Aunque los radomos pueden proporcionar una protección relativamente buena, los materiales que los forman pueden crear una discontinuidad eléctrica con los habitáculos de antena adyacentes que alojan sus respectivas antenas. La unión en el borde del radomo puede usarse para reducir la contribución de interferencia electromagnética (EMI) en otras antenas ubicadas en el mismo lugar reduciendo la energía electromagnética atrapada en el radomo. También puede mejorar el patrón de antena reduciendo las contribuciones dispersas a nivel de lóbulo lateral. También puede usarse para reducir su sección transversal de radar (RCS) . Para solucionar este problema, la unión puede estar cubierta por un material de absorción de radar para absorber la radiación electromagnética que incide sobre la unión. Sin embargo, este material de absorción de radar puede atrapar una cantidad de calor significativa cuando se usa con antenas que generan señales de densidad de potencia de salida relativamente alta.
Las FIGURAS 1A y 1B muestran una realización de una antena de microondas 10 que puede beneficiarse de las enseñanzas de la presente divulgación. La antena de microondas 10 incluye uno o más elementos radiantes 12 (FIGURA 1B) que están alojados en un habitáculo 14. El habitáculo 14 tiene una abertura 16 que está cubierta por un radomo 18. La superficie de contacto del habitáculo 14 y del radomo 18 forma una unión 20 que está cubierta por un elemento de absorción de radar 22. Según las enseñanzas de la presente divulgación, el elemento de absorción de radar 22 está configurado con un mecanismo de disipación térmica que elimina calor del elemento de absorción de radar 22 debido a la transmisión de radiación electromagnética por medio de los elementos radiantes 12.
Los elementos radiantes 12 pueden ser cualquier tipo de estructura física que transmita y/o reciba radiación electromagnética. Los elementos radiantes 12 transmiten radiación electromagnética con una densidad de potencia de salida que puede provocar que se acumule calor dentro del elemento de absorción de radar 22. En algunos casos, los elementos radiantes 12 generan radiación electromagnética que tiene una densidad de potencia de salida superior a 0, 78 vatios por centímetro cuadrado (W/cm2) o 5 vatios por pulgada cuadrada (W/in2) . A estos niveles de densidad de potencia de salida, la radiación electromagnética puede producir un calentamiento excesivo dentro del elemento de absorción de radar 22. En algunos casos, el elemento de absorción de radar 22 puede ser útil para mejorar el rendimiento de la antena o la sección transversal de radar (RCS) .
Aunque el elemento de absorción de radar 22 puede ser útil para mejorar la transparencia de la antena de microondas 10 con respecto a la detección por radar, su característica de absorción electromagnética también absorbe radiación electromagnética generada por los elementos radiantes 12. Puesto que el elemento de absorción de radar 22 puede estar hecho de un material general y térmicamente aislante, puede experimentar una acumulación de calor excesiva cuando los elementos radiantes 12 transmiten radiación electromagnética. En algunos casos, esta acumulación de calor excesiva en el elemento de absorción de radar 22 puede provocar varios tipos de daños en el radomo 18, tal como la deslaminación de las diversas capas del radomo 18.
La FIGURA 2 es una vista alargada y en sección transversal de una realización de un esparcidor térmico 26 que puede estar configurado en el elemento de absorción de radar 22. En esta realización... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un sistema de transmisión de microondas (10) , que comprende:
un habitáculo de antena de microondas (14) ; un radomo (18) que cubre una abertura (16) del habitáculo de antena de microondas (14) , estando fabricados
el habitáculo de antena de microondas (14) y el radomo (18) con diferentes materiales de manera que se forma una discontinuidad eléctrica en una unión (20) del habitáculo de antena de microondas (14) y el radomo (18) ; y un elemento alargado de absorción de radar (22) que se extiende próximo a la unión (20) , el elemento de absorción de radar (22) funcionando para absorber la energía electromagnética que incide sobre la unión (20) ; caracterizado por un mecanismo de disipación térmica (26) configurado en el elemento alargado de absorción de radar (22) y que funciona para eliminar el calor del elemento alargado de absorción de radar (22) .
2. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 1, en el que el mecanismo de disipación térmica (26) comprende un material térmicamente conductor que acopla térmicamente el elemento 15 alargado de absorción de radar (22) al habitáculo de antena de microondas (14) .
3. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 2, en el que el material térmicamente conductor comprende un material metálico.
4. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 1, en el que el mecanismo de disipación térmica (26) comprende uno o más tubos huecos (30) que pueden estar diseñados para
transportar un refrigerante a través del elemento alargado de absorción de radar (22) para eliminar el calor del elemento alargado de absorción de radar (22) .
5. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el refrigerante puede estar diseñado para transportarse a través del uno o más tubos huecos (30) usando una acción convectiva del refrigerante.
6. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el refrigerante puede estar diseñado para transportarse a través del uno o más tubos huecos (30) usando una bomba.
7. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el uno o más tubos huecos (30) están acoplados de manera fluida a un sistema de refrigeración (34) de una antena de microondas configurada en el habitáculo de antena de microondas (14) presentando uno o más elementos radiantes (12) ,
pudiendo estar diseñado el sistema de refrigeración (34) para eliminar el calor de los elementos radiantes (12) y del elemento de absorción de radar (22) .
8. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el uno o más tubos huecos
(30) están acoplados térmicamente a un bastidor de soporte (28) del habitáculo de antena de microondas
(14) de manera que el bastidor de soporte (28) recibe calor del uno o más tubos huecos (30) .
9. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el uno o más tubos huecos (30) tienen una forma de sección transversal circular.
10. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 4, en el que el uno o más tubos huecos (30) comprenden un único tubo (30b) que tiene una forma de sección transversal generalmente similar a una forma de sección transversal del elemento de absorción de radar (22) .
11. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 10, en el que el elemento de absorción de radar (22) tiene una forma de sección transversal de cuña.
12. El sistema de transmisión de microondas (10) según la reivindicación 1, en el que el habitáculo de antena de microondas (14) incluye un elemento de antena (12) que puede estar diseñado para generar energía electromagnética que tiene una densidad de potencia superior a 0, 78 vatios por centímetro cuadrado (5 vatios 45 por pulgada cuadrada) .
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