Antena radioeléctrica que comprende medios de rigidización mejorados.

Antena radioeléctrica (20, 52), especialmente para artefacto espacial,

que incluye un reflector (22) y una estructura posterior (24) de soporte de dicho reflector, caracterizada porque la antena (20, 52) incluye una membrana de rigidización (48) montada en el reflector (22) para limitar el desplazamiento de un tramo periférico (38) del reflector según una dirección paralela a un eje central (28) de dicho reflector (22), siendo esta membrana de rigidización (48) distinta de dicha estructura posterior de soporte (24).

Antena radioeléctrica que comprende medios de rigidización mejorados Ámbito técnico

La presente invención se refiere al ámbito de las antenas radioeléctricas con reflectores y afecta especialmente a una antena para artefacto espacial, como un satélite de telecomunicaciones.

Estado de la técnica anterior

Las antenas de artefactos espaciales deben ser de conformidad con especificaciones especialmente en relación con la reflectividad de sus reflectores, pero también con la resistencia mecánica de los medios de unión de los reflectores con los artefactos espaciales, que están sometidos a las solicitaciones vibratorias acústicas y dinámicas inducidas por las lanzaderas espaciales. Además estas antenas deben ser de conformidad con especificaciones relativas a su comportamiento termo-elástico en órbita.

El nivel de las solicitaciones acústicas inducidas por las lanzaderas es muy difícil de prever, por lo que es preferible que estas antenas sean casi insensibles a las fuerzas acústicas, para limitar los riesgos de sub-dimensionamiento o de sobre-dimensionamiento de los medios de unión a los artefactos espaciales.

Las figuras 1 y 1a representan un ejemplo de antena radioeléctrica 1 (figura 1) para satélite de telecomunicaciones que funciona a frecuencias incluidas entre 12 GHz y 18 GHz aproximadamente (banda Ku), de un tipo conocido.

El reflector 12 de la antena 1 incluye un casco 14 del tipo sándwich formado por una estructura en nido de abeja en la que se colocan una piel anterior - habitualmente denominada piel activa - y una piel posterior, cada una de estas pieles constituida por un pliego de fibras de carbono sumergidas en una resina epoxi.

El reflector 12 de la antena 1 es soportado por una estructura posterior tubular rígida 16 que es, por ejemplo, de forma hexagonal, centrada en un eje del reflector y de extensión inferior a la extensión del reflector.

La estructura posterior 16 está unida a la piel posterior del reflector 12 por unos perfiles angulares 18 (figura 1a) capaces de garantizar la resistencia mecánica de la antena durante su lanzamiento y la puesta en órbita del satélite equipado con dicha antena, así como un desacoplamiento termo-mecánico entre el reflector 12 y la estructura posterior 16 cuando el satélite está en órbita. Además, la estructura posterior 16 es soportada por un brazo soporte 19 destinado a garantizar la unión entre la antena 1 y el satélite.

Las fibras de carbono de los pliegos de las pieles anterior y posterior mencionadas están dispuestas en forma de tejidos triaxiales que se caracterizan por poseer propiedades mecánicas casi ¡sotrópicas y por la presencia de calados pasantes regularmente repartidos en su superficie.

Estos calados permiten una reducción de la masa del reflector y comunican con alvéolos de la estructura en nido de abeja, de manera que este tipo de reflector es poco sensible a las solicitaciones vibratorias, especialmente a las solicitaciones acústicas durante el lanzamiento del satélite equipado con la antena 1.

Esto permite especialmente limitar los desplazamientos en la dirección del eje del reflector, de una parte radialmente externa del reflector, incluida entre el borde periférico de dicho reflector y su parte fijada a los perfiles angulares 18 de la estructura posterior 16, desplazamientos que son susceptibles de provocar conatos de rotura en el reflector.

De manera general, los materiales compuestos empleados en estas antenas les proporcionan una gran ligereza, lo que constituye una ventaja esencial en el ámbito de las aplicaciones espaciales.

Sin embargo, las propiedades de reflectividad de los reflectores del tipo descrito anteriormente no son satisfactorias en las frecuencias incluidas entre 2 GHz y 4 GHz aproximadamente (banda Ka), debido al calado de dichos reflectores.

Se han propuesto soluciones, que consisten, a partir de una antena del tipo descrito anteriormente, en reducir el tamaño de los calados de la piel activa, incluso en sustituir la piel activa calada por una piel entera, pero las antenas así obtenidas se han revelado demasiado sensibles a las solicitaciones acústicas.

Además, a estas frecuencias más elevadas, las tolerancias relativas a los perfiles de los reflectores son más estrictas, lo que conduce a requisitos más severos en términos de precisión de fabricación y de estabilidad en el tiempo de los reflectores, típicamente del orden de 3 pm RMS, por comparar con los 15 pm RMS para los satélites que operan a las frecuencias inferiores de la banda Ku.

Ahora bien, las estructuras sándwich de los reflectores de antena del tipo descrito anteriormente no permiten cumplir

con facilidad los niveles de exigencia requeridos para el funcionamiento en la banda Ka.

Expposición de la invención

La invención tiene especialmente por objeto aportar una solución sencilla, económica y eficaz a estos problemas, permitiendo evitar los inconvenientes mencionados.

Tiene especialmente por objeto una antena radioeléctrica para artefacto espacial, capaz de funcionar a las frecuencias de la banda Ka y que cumple los requisitos impuestos a este tipo de antena, especialmente en lo que se refiere a la sensibilidad de la antena a las solicitaciones vibratorias inducidas por las lanzaderas, la precisión de fabricación del perfil del reflector de la antena y la estabilidad de este perfil en el tiempo y de manera general, al comportamiento termo-mecánico de la antena en órbita.

La invención propone al efecto una antena radioeléctrica, especialmente para artefacto espacial, que incluye un reflector y una estructura posterior de soporte de dicho reflector, caracterizada porque la antena incluye una membrana de rigidización montada en el reflector para limitar el desplazamiento de un tramo periférico del reflector según una dirección paralela a un eje central de dicho reflector, siendo esta membrana de rigidización distinta de la estructura posterior de soporte.

La membrana de rigidización permite reducir el impacto de las solicitaciones vibratorias, especialmente acústicas, en la estructura posterior del soporte del reflector de la antena. Esto posibilita especialmente la utilización de una piel activa entera, es decir no calada, de manera que proporcionan al reflector propiedades de reflectividad óptimas así como a mejorar la precisión y la estabilidad del perfil de dicho reflector.

Dado que el reflector presenta una cara activa y una cara posterior, la membrana de rigidización incluye preferiblemente una parte central dispuesta frente a la cara activa del reflector.

Esto permite optimizar la capacidad de rigidización de la referida membrana.

La antena incluye ventajosamente medios de fijación de dicha membrana de rigidización al tramo periférico del reflector.

Estos medios de fijación pueden estar configurados para una fijación de la membrana a la cara activa del reflector o para una fijación de un borde periférico replegado de dicha membrana a la cara posterior del reflector.

Por lo tanto, la membrana permite limitar una posible deformación del tramo periférico del reflector dirigida hacia la parte anterior del mismo.

En una variante y preferiblemente, la membrana de rigidización puede incluir una parte periférica replegada sobre un borde periférico del reflector y dispuesta frente a la cara posterior del reflector, de manera que sea solidaria con la estructura posterior del soporte.

Esta configuración permite un contacto de la membrana con las caras activa y posterior del reflector, a nivel del borde periférico del mismo, de manera que la membrana permite limitar una posible deformación del tramo periférico del reflector dirigida hacia la parte anterior o posterior del reflector.

En este caso, la antena puede incluir ventajosamente varillas fijadas, por una parte, a dicha estructura posterior de soporte y por otra, al tramo periférico del reflector, con dicha parte periférica replegada de la membrana de rigidización fijada a dichas varillas.

De manera general, la membrana de rigidización está preferiblemente tensada, de manera que garantizan una rigidización óptima del reflector.

Además, la membrana es preferiblemente entera, es decir desprovista de calados. Esto permite a esta membrana amortiguar posibles vibraciones acústicas de manera especialmente eficaz.

De manera general, la antena está ventajosamente configurada para funcionar en una banda de frecuencias predeterminada del espectro de las microondas, pudiendo estar esta banda de frecuencias especialmente incluida en la banda Ka.

La utilización de una cara activa no calada, posibilitada por la invención, es efectivamente especialmente ventajosa... [Seguir leyendo]

1. Antena radioeléctrica (2, 52), especialmente para artefacto espacial, que incluye un reflector (22) y una estructura posterior (24) de soporte de dicho reflector, caracterizada porque la antena (2, 52) incluye una membrana de rigidización (48) montada en el reflector (22) para limitar el desplazamiento de un tramo periférico (38) del reflector según una dirección paralela a un eje central (28) de dicho reflector (22), siendo esta membrana de rigidización (48) distinta de dicha estructura posterior de soporte (24).

2. Antena radioeléctrica (2, 52) según la reivindicación 1, caracterizada porque el reflector (22) presenta una cara activa y una cara posterior, por lo que dicha membrana de rigidización (48) incluye una parte central dispuesta frente a dicha cara activa del reflector (22).

3. Antena radioeléctrica (52) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la antena incluye medios de fijación de dicha membrana (48) al tramo periférico (38) del reflector (22).

4. Antena radioeléctrica (52) según la reivindicaciónl o 2, caracterizada porque la membrana (48) incluye una parte periférica (5) replegada sobre un borde periférico del reflector (22) y dispuesta frentea la cara posterior de dicho reflector de manera que sea solidaria con la estructura posterior de soporte (24).

5. Antena radioeléctrica (52) según la reivindicación 4, caracterizada porque la antena incluye varillas (54) fijadas por una parte a dicha estructura posterior de soporte (24) y por otra al tramo periférico (38) del reflector y sobre las que se fija dicha parte periférica (5) de la membrana (48).

6. Antena radioeléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la antena (2, 52) está configurada para funcionar en una banda de frecuencias predeterminada del espectro de las microondas.

7. Antena radioeléctrica según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha banda de frecuencias está incluida en la banda Ka.

8. Antena radioeléctrica según la reivindicación 6 o 7, caracterizada porque dicha membrana de rigidización está realizada de un material permeable a las ondas radioeléctricas cuya frecuencia está incluida en dicha banda de frecuencias.

9. Antena radioeléctrica según la reivindicación 8, caracterizada porque dicho material es un material compuesto que incluye fibras sumergidas en una resina endurecida.