Membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable , reflector de antena reconfigurable y antena que incluye tal membrana.

Membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable,

caracterizada porque incluye en grosor, unasuperposición alterna de capas de elastómero conductor (10) y de al menos dos capas de refuerzo (11)discontinuas, estando cada capa de refuerzo (11) recortada en parches (13) elementales separados entre sí yrepartidos de manera periódica en el plano de la membrana (5).

Membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable, reflector de antena reconfigurable y antena que incluye tal membrana La presente invención se refiere a una membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable, un reflector reconfigurable que incluye tal membrana y una antena que incluye tal reflector. Se aplica a cualquier reflector de antena del que se quiere modificar la forma del haz en servicio y más en particular, al ámbito de las aplicaciones espaciales tales como las telecomunicaciones por satélite.

Un procedimiento clásico para obtener un haz de contorno formado consiste en utilizar una fuente múltiple que ilumina, según una ley de iluminación adaptada, un sistema de reflector excéntrico sencillo o doble, incluso una fuente múltiple con radiación directa. Los elementos radiantes de la fuente están excitados por señales cuyas fases y amplitudes están optimizadas, mediante una red de formación de haces BFN (en inglés: Beam Forming Network) que incluye una pluralidad de guías de onda. Sin embargo, este tipo de antena, denominada antena de red, es muy complejo y presenta pérdidas de energía radioeléctrica y una masa importante penalizante para una implantación en un satélite. Para obtener un diagrama de radiación que tiene un contorno predefinido, es igualmente conocida la utilización de una fuente única asociada a un sistema de reflector (es) sencillo o doble de superficie formada, es decir que tiene una geometría específica que define en el suelo una zona que tiene un contorno no circular, por ejemplo un país o un grupo de países. Las variaciones de vía óptica entre la fuente y diferentes puntos del reflector permiten generar haces que tienen un diagrama de fase y de amplitud que corresponde a las características del diagrama de radiación deseada.

Debido a la prolongación de la duración de vida de los satélites, es necesario poder modificar en órbita, la forma de los haces y por lo tanto el contorno de la zona en el suelo, sin cambiar el reflector para compensar variaciones de posición orbital o responder a nuevos condicionamientos de servicio. Para reconfigurar en órbita una antena de red, es conocida la utilización de los BFN que aplican un control dinámico de las leyes de fase y/o de amplitud que permiten de este modo modificar la ley de iluminación en el caso de una fuente múltiple delante de un sistema de reflectores o directamente el diagrama radiado en el caso de una fuente múltiple con radiación directa. Para reconfigurar en órbita una antena de reflector, es conocida asimismo, en particular a partir de los documentos EP 2040330 y US 5440320, la utilización de uno o varios reflectores cuyas superficies reflectantes son deformables para poder modificar el diagrama de radiación.

Es conocida a partir del documento FR 2 678 111, la realización de una antena de reflector reconfigurable utilizando una superficie reflectante formada por un tejido de punto o un tejido de malla (en inglés: mesh) . El inconveniente de estos tejidos de malla es la falta de rigidez, lo cual requiere asociar el tejido de malla a una estructura rígida portadora que puede, por ejemplo, estar constituida por una rejilla de hilos rígidos ortogonales, estando la rejilla fijada en su periferia. Sin embargo, para que el reflector de la antena no cree parásitos en la banda de recepción Rx, tales como en particular, productos de intermodulación de orden 3 que son los parásitos más críticos en banda Ku, es necesario que el tejido de malla esté muy tenso. Ahora bien, es muy difícil, incluso imposible dominar una tensión de tejido homogéneo cuando la superficie del reflector no es plana sino deformada para elaborar la cobertura deseada en el suelo.

Es también conocida la utilización de una superficie reflectante que incluye una membrana a la vez flexible como un tejido de punto y estable de manera dimensional utilizando fibras de carbono unidas por una silicona. Sin embargo, este tipo de membrana presenta una rigidez elevada, lo cual tiene como consecuencia una dificultad para realizar cualquier superficie deformada no desarrollable (se entiende por superficie desarrollable, una superficie que se puede crear a partir de una superficie plana, tal como un cilindro o un cono por ejemplo) . Según el perfil de la superficie a realizar, la rigidez de la membrana puede, en particular provocar pliegues. Asimismo, esta membrana crea niveles importantes de productos de intermodulación de orden 3 no conformes a las exigencias usuales en banda Ku.

Otro tipo de superficie reflectante conocido consiste en utilizar una rejilla de hilos rígidos ortogonales cuyos bordes están libres, estando la rejilla mantenida y sometida a solo una forma predeterminada por puntos de control. Se ha construido un modelo utilizando hilos constituidos de cuerdas de piano de un diámetro de 0, 3 mm y una distancia entre cada cuerda de 10 mm para un diámetro de reflector de 30 cm. Nueve puntos de control han permitido deformar la superficie. Sin embargo, la reflectividad de radiofrecuencia de esta superficie reflectante es insuficiente en banda Ku y los contactos en cada hilo de la rejilla son fuentes potenciales de productos de intermodulación inaceptables.

El objeto de la invención es solucionar los inconvenientes de las superficies reflectantes deformables conocidas y realizar una membrana reflectante deformable con reflectividad de radiofrecuencia elevada que presenta una zona elástica elevada que permite deformaciones importantes en direcciones múltiples en el plano y fuera del plano de la superficie de la membrana, que presenta una rigidez de flexión y un coeficiente de dilatación térmica bajo que permiten una estabilidad dimensional de la membrana en un intervalo de temperatura compatible de una aplicación espacial, y una buena homogeneidad eléctrica o contactos eléctrico aislados entre sí para no crear niveles importantes de productos de intermodulación.

Para ello, la invención se refiere a una membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable, caracterizada porque incluye en grosor, una superposición alterna de capas de elastómero conductor y de al menos dos capas de refuerzo discontinuas, estando cada capa de refuerzo recortada en parches elementales separados entre sí y repartidos de manera periódica en el plano de la membrana.

De manera ventajosa, los parches de refuerzo elementales están dispuestos al tresbolillo de una capa a otra.

De manera preferida, el número de capas de refuerzo es par.

En el caso en el que el número de capas de refuerzo es impar, el reparto de los partes de refuerzo en las diferentes capas de refuerzo presenta una simetría especular respecto del plano de la capa de refuerzo situada en el centro de la membrana.

De manera ventajosa, la capa de refuerzo está realizada en un material de bajo coeficiente de dilatación térmica tales como fibras de aleación de hierro y de níquel, por ejemplo de Invar, o de fibras de carbono. Los constituyentes de la capa de refuerzo pueden también ser fibras de acero inoxidable o de tungsteno o cualquier otro material con propiedades idénticas.

De manera ventajosa, el elastómero conductor es un elastómero cargado de partículas metálicas y tiene una conductividad eléctrica comprendida entre 2.10-3 D/cm y 5.10-3 D/cm.

De manera ventajosa, el elastómero conductor puede incluir el 30% de silicona y el 70% de partículas metálicas.

La invención se refiere asimismo a un reflector de antena reconfigurable y una antena que incluye tal membrana reflectante deformable.

Otras particularidades y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto claramente en el resto de la descripción ofrecida a título de ejemplo puramente ilustrativo y no limitativo, en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos que representan:

− la figura 1: un esquema encorte de un ejemplo de porción de membrana reflectante deformable, según la invención;

− las figuras 2a y 2b: dos esquemas, respectivamente en perspectiva y en corte transversal, de la disposición,

al tresbolillo, de los parches de cuatro capas de refuerzo diferentes en el grosor de la membrana, según la invención;

− las figuras 3a y 3b: dos esquemas de reparto de los parches de refuerzo en el plano del refuerzo para dos capas de refuerzo diferentes, según la invención;

− la figura 4a: un primer ejemplo de antena Gregoriana de doble reflector con una membrana reflectante deformable montada en el reflector principal, según la invención;

− las figuras 4b y 4c: dos vistas de conjunto y de detalle de un segundo ejemplo de antena Gregoriana de doble reflector con una membrana reflectante deformable montada en el subreflector, según la... [Seguir leyendo]

1. Membrana reflectante deformable para reflector reconfigurable, caracterizada porque incluye en grosor, una superposición alterna de capas de elastómero conductor (10) y de al menos dos capas de refuerzo (11) 5 discontinuas, estando cada capa de refuerzo (11) recortada en parches (13) elementales separados entre sí y repartidos de manera periódica en el plano de la membrana (5) .

2. Membrana reflectante deformable según la reivindicación 1, caracterizada porque los parches (13) elementales están dispuestos al tresbolillo de una capa a otra.

3. Membrana reflectante deformable según la reivindicación 2, caracterizada porque el número de capas de 10 refuerzo (11) es par.

4. Membrana reflectante deformable según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el número de capas de refuerzo (11) es impar, y porque el reparto de los parches (13) en las diferentes capas de refuerzo presenta una simetría especular respecto del plano de la capa de refuerzo situada en el centro de la membrana (5) .

5. Membrana reflectante deformable según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los parches 15 (13) de la capa de refuerzo (11) están constituidos por una rejilla de hilos (12) , siendo los hilos fibras de aleación de hierro y de níquel.

6. Membrana reflectante deformable según la reivindicación 5, caracterizada porque la aleación de hierro y de níquel es Invar.

7. Membrana reflectante deformable según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los parches 20 (13) de la capa de refuerzo (11) están constituidos por una rejilla de hilos (12) , siendo los hilos fibras de carbono.

8. Membrana reflectante deformable según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los parches (13) de la capa de refuerzo (11) están constituidos por una rejilla de hilos (12) , siendo los hilos fibras de acero inoxidable o tungsteno.

9. Membrana reflectante deformable según la reivindicación 1, caracterizada porque el elastómero conductor (10) 25 es un elastómero cargado de partículas metálicas y tiene una conductividad eléctrica comprendida entre 2.10-3 D/cm y 5.10-3 D/cm.

10. Membrana reflectante deformable según la reivindicación 9, caracterizada porque el elastómero conductor (10) comprende el 30% de silicona y el 70% de partículas metálicas.

11. Reflector de antena reconfigurable caracterizado porque incluye una membrana reflectante deformable (5) 30 según una de las reivindicaciones anteriores.

Antena caracterizada porque incluye un reflector (40, 41) según la reivindicación 11.