BR112020006445A2

BR112020006445A2 - estrutura de radome, sistema ativo de radiação protegido e métodos para usar o mesmo

Info

Publication number: BR112020006445A2
Application number: BR112020006445-9A
Authority: BR
Inventors: David Winfield Stressing
Original assignee: Saint-Gobain Performance Plastics Corporation
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-09-29
Also published as: KR102319875B1; IL273708A; WO2019068004A1; KR20200051828A; IL273708B; US10693225B2; CN111418113B; RU2751806C1; CN111418113A; CA3077512A1; EP3688839A1; EP3688839A4; US20190103668A1; CA3077512C

Abstract

A presente divulgação refere-se de modo geral a uma estrutura em camadas para um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre. A presente divulgação se refere mais particularmente a uma estrutura de camada para um radome tendo um núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa exposta. O núcleo inclui uma primeira camada de núcleo com uma primeira permissividade relativa de pelo menos 2,3 e uma segunda camada de núcleo com uma segunda permissividade relativa de pelo menos 2,3. A primeira camada do núcleo não fica a mais de 0,75 mm da superfície externa do núcleo. Uma estrutura interna é disposta na superfície interna do núcleo e possui pelo menos uma camada. Cada uma das primeira permissividade relativa e segunda permissividade relativa é pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que uma permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna.

Description

“ESTRUTURA DE RADOME, SISTEMA ATIVO DE RADIAÇÃO PROTEGIDO E MÉTODOS PARA USAR O MESMO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício da prioridade do Pedido Provisório de Patente dos EUA n.º 62/566384, depositado em 30 de setembro de 2017, que é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES DA DIVULGAÇÃO

1. CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0002] A presente divulgação refere-se geralmente a radomes, adequados, por exemplo, para circundar antenas. A presente divulgação refere-se mais particularmente a estruturas leves de radome em camadas com capacidade de banda larga.

2. ANTECEDENTES TÉCNICOS

[0003] Um radome é um elemento estrutural que fornece uma cobertura protetora para um dispositivo ativo de radiação, como uma antena, que protege o dispositivo ativo de radiação do clima e de outros impactos ambientais. As principais restrições de projeto de um radome incluem integridade estrutural suficiente para proteger o dispositivo ativo de radiação de condições ambientais adversas e uma construção que limita a perda de sinal causada pelo radome, para impedir interferência significativa no desempenho eletromagnético da antena fechada dentro do seu volume. A forma também pode ser uma característica importante, pois a localização do radome pode exigir certas restrições de forma, enquanto a forma também afetará o desempenho do radome. Por exemplo, a aerodinâmica costuma ser considerada ao instalar um radome em uma aeronave.

[0004] A construção básica de muitos radomes é uma carcaça que cobre o dispositivo protegido, com a carcaça fina sendo configurada com propriedades eletromagnéticas que permitem que um sinal de uma ou mais frequências desejadas passem através do radome para e/ou a partir do dispositivo. A carcaça é tipicamente composta de uma estrutura de camada que possui uma ou mais camadas de material dielétrico, selecionado de modo a limitar a perda à medida que o sinal passa através do radome. O desempenho da estrutura em camadas é baseado em várias características, incluindo a permissividade relativa das camadas, as espessuras das camadas em relação ao comprimento de onda do sinal e o número e composição das camadas.

[0005] “Uma construção da estrutura de radome em camadas com recursos de banda larga inclui uma estrutura central que fornece integridade estrutural e camadas correspondentes nos lados interno e externo da estrutura central que melhoram o desempenho elétrico do radome. Embora essa estrutura tenha perda de sinal limitada e interferência limitada com os sinais recebidos ou emitidos pelo dispositivo ativo de radiação, as camadas podem adicionar peso significativo ao radome como um todo.

[0006] O que é necessário é uma estrutura de radome eficaz, leve, mas com capacidade de banda larga.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0007] Em um aspecto, a presente divulgação fornece uma estrutura de camada de um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre, tendo a estrutura de camada uma superfície externa exposta e uma superfície interna, compreendendo: um núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa, a superfície externa do núcleo estando a 0,75 mm da superfície externa exposta da estrutura de camada do radome, o núcleo incluindo uma primeira camada de núcleo com uma primeira permissividade relativa de pelo menos 2,3 e uma segunda camada central tendo uma segunda permissividade relativa de pelo menos 2,3, a primeira camada central definindo a superfície externa do núcleo e a segunda camada central definindo a superfície interna do núcleo e uma camada intermediária entre a primeira camada central e a segunda camada central; e uma estrutura interna disposta na superfície interna do núcleo, a estrutura interna tendo uma superfície externa confinando o núcleo e uma superfície interna que é exposta, a estrutura interna incluindo pelo menos uma camada, em que cada uma das primeiras permissividade relativa e segunda permissividade relativa é pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que uma permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna.

[0008] Em outro aspecto, a divulgação fornece uma estrutura de camada de um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre, a estrutura de camada compreendendo: um núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa, o núcleo incluindo uma primeira camada de núcleo com uma primeira permissividade relativa de pelo menos 2,3 e uma segunda camada de núcleo com uma segunda permissividade relativa de pelo menos 2,3, a primeira camada de núcleo sendo adjacente à superfície externa do núcleo e a segunda camada de núcleo sendo adjacente à superfície interna do núcleo; e uma estrutura interna disposta na superfície interna do núcleo, a estrutura interna tendo uma superfície externa confinando o núcleo e uma superfície interna que é exposta, a estrutura interna incluindo pelo menos uma camada, em que cada uma das primeiras permissividade relativa e segunda permissividade relativa é pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que uma permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna, em que nenhuma camada com uma espessura de pelo menos 0,75 mm está disposta na superfície externa do núcleo.

[0009] Em outro aspecto, a presente divulgação fornece um radome para uso com radiação de uma frequência espacial livre, compreendendo uma forma tridimensional fechada com uma superfície externa convexa exposta e uma superfície interna côncava exposta, a forma tridimensional fechada incluindo pelo menos uma estrutura de camada conforme definida aqui.

[0010] Em outro aspecto, a presente divulgação fornece um método para transmitir radiação de uma frequência de espaço livre, compreendendo: posicionar um radome como aqui descrito para cobrir um dispositivo ativo de radiação; e operar o dispositivo ativo de radiação para transmitir radiação de frequência de espaço livre através da estrutura de camada.

[0011] Em outro aspecto, a presente divulgação fornece um método para receber radiação de uma frequência de espaço livre, compreendendo: posicionar um radome como aqui descrito para cobrir um dispositivo ativo de radiação; e receber radiação da frequência de espaço livre através da estrutura de radome pelo dispositivo ativo de radiação.

[0012] Aspectos adicionais da divulgação serão evidentes a partir desta divulgação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0013] As figuras anexas são incluídas para fornecer uma compreensão adicional dos métodos e dispositivos de divulgação e são incorporadas e constituem parte deste relatório descritivo. As figuras não estão necessariamente em escala e os tamanhos de vários elementos podem estar distorcidos para maior clareza. As figuras ilustram uma ou mais modalidades da divulgação e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios e a operação da divulgação.

[0014] A Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada para um radome de acordo com uma modalidade da divulgação;

[0015] A Figura 2 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada de um radome de acordo com outra modalidade da divulgação;

[0016] A Figura3 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada de um radome de acordo com outra modalidade da divulgação;

[0017] A Figura 4 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada de um radome de acordo ainda com outra modalidade da divulgação;

[0018] A Figura5 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada de um radome de acordo com outra modalidade da divulgação;

[0019] A Figura 6 é uma vista esquemática em seção transversal de uma porção de uma estrutura de camada de um radome de acordo com outra modalidade da divulgação; e

[0020] A Figura 7 é uma representação esquemática de um radome disposto sobre um dispositivo ativo de radiação de acordo com uma modalidade da divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] O presente inventor observou que o uso de camadas correspondentes no lado interno e no lado externo da estrutura do núcleo de um radome pode indesejávelmente adicionar peso à estrutura de radome. O presente inventor determinou inesperadamente que o uso de camadas adicionais com baixa permissividade relativa apenas no lado interno da estrutura central pode atingir um peso significativamente reduzido enquanto ainda fornece desempenho eletromagnético aceitável.

[0022] Por conseguinte, um aspecto da divulgação é uma estrutura de camada de um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre. A estrutura de camada tem um núcleo e uma estrutura interna, onde o núcleo é adaptado para colocação no lado externo do radome e a estrutura interna é disposta no lado interno do radome. Uma modalidade de tal estrutura de camada é mostrada na vista esquemática em corte transversal na Figura 1. A estrutura de camada 100 inclui uma superfície externa exposta 102 e uma superfície interna 104. Quando em uso em um radome que cobre um dispositivo ativo de radiação, como ilustrado na Figura 7 (descrito abaixo), a superfície interna 104 está voltada para o dispositivo ativo de radiação enquanto a superfície 102 está voltada para longe do dispositivo ativo de radiação e é exposta à atmosfera. A estrutura de camada 100 é composta por um núcleo 110 e uma estrutura interna 150. O núcleo 110 tem uma superfície externa 112 que fica a 0,75 mm da superfície externa exposta 102 da estrutura de camada; na modalidade da Figura 1, a superfície externa 112 do núcleo 110 forma a superfície externa 102 da estrutura de camada. O núcleo também tem uma superfície interna 114 que é adjacente à estrutura interna 150. Especificamente, a superfície interna 114 do núcleo adjacente a uma superfície externa 152 da estrutura interna 150. Em frente ao núcleo 110, a estrutura interna 150 tem uma superfície interna 154 que forma a superfície interna 104 da estrutura de camada.

[0023] Será entendido por um técnico no assunto que a superfície externa 102 e a superfície interna 104 da estrutura em camadas estão nas extremidades da seção transversal da estrutura de camada 100. Assim, essas superfícies são adaptadas para formar as superfícies mais externas e internas do radome e serem superfícies expostas. Por exemplo, em um radome construído, a superfície externa da estrutura de camada pode ser exposta ao ar circundante ou ambiente. Da mesma forma, a superfície interna da estrutura de camada também pode ser exposta ao ambiente ambiente. Alternativamente, se o radome estiver selado, a superfície interna pode ser exposta ao ar pressurizado ou a outro gás fechado dentro do radome.

[0024] Na construção básica mostrada na Figura 1, o núcleo 110 é formado por uma camada central 120 única e a estrutura interna 150 também é formada por uma camada interna 160 única. Nesta modalidade, a camada central 120 tem uma permissividade relativa de pelo menos 2,3 e a camada interna 160 tem uma permissividade relativa menor que a da camada central

120. Em particular, a camada interna 160 pode ter uma permissividade relativa que é pelo menos 0,4 menor que a permissividade relativa da camada central

120.

[0025] No exemplo de modalidade da Figura 1, o núcleo 110 fornece rigidez e resistência para o uso da estrutura de camada no radome. Para fornecer essa integridade estrutural, pelo menos uma camada dentro do núcleo pode ter uma densidade e resistência maiores do que outras camadas da estrutura. Aqui, na modalidade da Figura 1, a camada central 120 tem uma alta permissividade relativa e também fornece a integridade estrutural do núcleo. Como tal, a camada central 120 pode ser mais densa do que outras camadas na estrutura de camada 100.

[0026] Exemplos de materiais que podem ser usados para a camada central 120 incluem estruturas laminadas, incluindo uma resina, por exemplo, um epóxi, poliéster ou policianato. Opcionalmente, a resina pode incluir um componente de reforço como E-Glass, S-Glass, D-Glass, spectra, Kevlar ou Quartzo. Em certas modalidades, a camada central 120 pode incluir uma pluralidade de camadas de tecido impregnado de resina.

[0027] Pode ser entendido por um técnico no assunto que a camada central 120 na Figura 1 é identificada como uma camada única com base na consistência do material presente em toda a camada e nas características relativamente uniformes da camada ao longo de sua seção transversal.. No entanto, também deve ser entendido por um técnico no assunto que a camada central 120 pode ser formada a partir de uma pluralidade de camadas de materiais fibrosos ou outros materiais impregnados com resina. Assim, enquanto a camada central 120 pode ser vista como várias camadas quando é formada de um material laminado ou similar, a camada central 120 é considerada aqui como uma camada única com base na consistência das características do material em toda a camada, especialmente quando considerada na escala do comprimento de onda de radiação. Muitos radomes são configurados para serem usados com radiação com um comprimento de onda na escala de um milímetro, e assim desuniformidades na permissividade do material na escala substancialmente menor que um milímetro não serão detectadas por essa radiação. As outras camadas podem igualmente ser caracterizadas como uma camada única, mesmo que sejam formadas a partir de múltiplas camadas de um material específico.

[0028] Como afirmado acima, a permissividade relativa da camada interna 160 é menor que a da camada central 120. Os possíveis materiais para a camada interna 160 incluem uma estrutura alveolar, um laminado com um tecido de alto módulo de polipropileno (HMPP), um laminado com um tecido de polietileno e um filme sintático. A camada interna 160 também pode ser formada por uma resina que inclui um material redutor de permissividade, em que a resina tem uma permissividade relativa alta que é reduzida para um valor desejado com a adição de um material redutor de permissividade. Por exemplo, a resina pode incluir microesferas cheias de ar para reduzir a permissividade relativa. Uma grande variedade de materiais de baixa permissividade é conhecida no estado da técnica. O técnico no assunto selecionará materiais apropriados para uso como camadas de baixa permissividade da estrutura em camadas do radome.

[0029] Além de ter uma permissividade relativa mais baixa que a camada central 120, a camada interna 160 também pode ter uma densidade menor que a camada central 120. Com a estrutura central 110 fornecendo a integridade estrutural do radome correspondente, a estrutura interna 150 pode ser menos densa e contar com a estrutura central 110 para suporte.

[0030] Como será evidente para os técnicos no assunto, a camada interna 142 pode atuar como a chamada camada correspondente para melhorar o desempenho eletromagnético geral da estrutura de camada 100 quando usado em um radome. Em particular, a inclusão da camada interna 142 na estrutura interna 150 pode, em certas modalidades desejáveis,

proporcionar maior eficiência de transmissão e/ou uma faixa operacional com uma banda mais larga de frequências.

[0031] Em uma modalidade da presente divulgação, a estrutura de camada 100 é mostrada em uso dentro de um radome 10 na Figura 7. Aqui, o radome 10 circunda o dispositivo ativo de radiação 20, que pode ser, por exemplo, uma antena de radar ou outra antena. Em tal localização, o dispositivo ativo de radiação 20 é protegido do ambiente circundante 50, em particular de qualquer clima ou vento perigoso. Na modalidade ilustrada, o radome 10 é formado em uma forma côncava tridimensional. O dispositivo ativo de radiação 20 é posicionado dentro do interior da forma côncava, de modo que o dispositivo 20 seja fechado dentro do radome, mas um sinal 30 ainda pode passar através do radome com perda de sinal limitado a partir de uma variedade de ângulos diferentes. Devido à forma tridimensional de radome 10, a superfície interna 104 da estrutura de camada 100 que enfrenta o dispositivo ativo de radiação 20 é uma superfície côncava. Da mesma forma, na construção ilustrada, a superfície externa 102, que fica voltada para o dispositivo ativo de radiação 20 é uma superfície convexa. Alternativamente, em algumas modalidades, como um radome plano, a estrutura de camada 100 pode ser plana. Enquanto o radome na Figura 7 aparece como uma estrutura de camada única que forma a forma de radome tridimensional, também é possível que o radome seja formado por uma pluralidade de painéis de estruturas de camada que são conectadas por juntas, como é familiar para o técnico no assunto.

[0032] Quando o radome 10 tem uma forma côncava tridimensional, como mostrado na Figura 7, o radome pode incluir uma extremidade fechada 12 e uma extremidade aberta 16. Em tal modalidade, o dispositivo ativo de radiação 20 pode se estender para a forma côncava do radome 10 através da extremidade aberta 16. Para garantir a proteção do dispositivo ativo de radiação ou antena 20, o radome 10 é de preferência fixado a uma estrutura de suporte 40. Por exemplo, com um dispositivo ativo de radiação estacionário, a estrutura de suporte 40 pode ser incorporada como o solo ou o telhado de um edifício. Da mesma forma, um radome usado na aviação pode ser anexado ao invólucro de um avião que atua como estrutura de suporte. Em algumas modalidades, o radome 10 se fixa à estrutura de suporte por um bordo periférico 14 que cerca a abertura na extremidade aberta 16 do radome 10. Em certos pedidos, é particularmente vantajoso se uma vedação 18 for criada entre o bordo periférico 14 da abertura do radome e a estrutura de suporte 40. Esta vedação pode ser formada por uma conexão estreita entre o bordo de radome 14 e a estrutura de suporte 40, ou pode ser incorporada por uma estrutura de vedação disposta entre o bordo periférico 14 e a estrutura de suporte 40.

[0033] Na modalidade da Figura 1, a superfície externa do núcleo forma a superfície externa da estrutura em camadas e a superfície interna da estrutura interna forma a superfície interna da estrutura de camada. Mas o técnico no assunto apreciará que essas superfícies podem, em algumas modalidades, ser pintadas ou revestidas de outro modo para fornecer, por exemplo, proteção ambiental ou benefício estético. A Figura 2 mostra outro exemplo de modalidade de estrutura de camada para um radome de acordo com a presente divulgação. Semelhante à estrutura de camada 100, a estrutura de camada 200 tem uma superfície externa 202 e uma superfície interna 204 e inclui um núcleo 210 e uma estrutura interna 250. Além do núcleo e da estrutura interna, a estrutura em camadas 200 também inclui um revestimento fino 290 na superfície externa do núcleo 212. Por conseguinte, o revestimento 290 no núcleo forma a superfície externa 202 de toda a estrutura de camada 200.

[0034] O exemplo de modalidade na Figura 2 também inclui um revestimento 290 disposto na superfície interna 254 da estrutura interna 250. Este revestimento interno 290 forma assim a superfície interna 254 da estrutura interna 250.

[0035] O revestimento 290 pode ser composto de uma tinta que é aplicada nas superfícies interna e externa da estrutura de camada. Oo revestimento 290 também pode incluir outros revestimentos, incluindo revestimentos convencionais, por exemplo, um revestimento primário, um revestimento — antiestático, um revestimento superficia que preenche imperfeições ou um adesivo de filme que reduz imperfeições na superfície de radome. Algumas modalidades podem incluir combinações de revestimentos. O técnico no assunto pode usar sistemas de revestimento convencionais nas estruturas de radome da presente divulgação.

[0036] O um ou mais revestimentos na superfície externa da camada central não tem mais de 0,75 mm de espessura (isto é, de modo que a superfície externa do núcleo esteja a 0,75 mm da superfície externa da estrutura em camadas). Em certas modalidades, a superfície externa do núcleo está a 0,25 mm da superfície externa da estrutura em camadas); em tais modalidades, o (s) revestimento (s) não pode ter mais que 0,25 mm de espessura. É concebível que um revestimento 290 seja disposto apenas na superfície externa da estrutura de camada 200. Por exemplo, um revestimento pode ser desnecessário dentro do ambiente protegido e geralmente não visível dentro do radome, e a tinta pode ser desnecessária, pois a superfície interna da estrutura em camadas geralmente não seria visível para um observador quando instalado. No entanto, em outras modalidades, e como mostrado na Figura 2, um ou mais revestimentos são fornecidos na superfície interna da estrutura em camadas (isto é, na superfície interna da estrutura interna). Em certas modalidades desejáveis, a superfície interna da estrutura interna está dentro de 0,75 mm, ou mesmo a 0,25 mm da superfície interna da estrutura em camadas. Em tais modalidades, a espessura total do revestimento na superfície interna da estrutura em camadas é similarmente limitada.

[0037] Embora ilustrado apenas na Figura 2 das Figuras, um revestimento pode ser fornecido na superfície externa e interna de qualquer modalidade da estrutura de camada da presente divulgação, incluindo as estruturas de camada ilustradas nas Figuras 3 a 6.

[0038] A estrutura interna pode ser formada em uma variedade de espessuras. Por exemplo, em certas modalidades, a estrutura interna tem uma espessura de pelo menos 0,25 mm, pelo menos 0,75 mm ou mesmo pelo menos 1 mm. Em outras modalidades, a estrutura interna tem uma espessura de pelo menos 2 mm ou mesmo pelo menos 5 mm.

[0039] As estruturas em camadas são mostradas nas figuras com o núcleo em contato direto com a estrutura interna. Como o técnico no assunto apreciará, os materiais do núcleo e a maior parte da estrutura interna podem ser diretamente laminados um ao outro. Mas em outras modalidades, uma camada de adesivo pode ligar a estrutura interna ao núcleo; o técnico no assunto apreciará que um adesivo pode ser selecionado com uma permissividade suficientemente baixa e/ou com espessura suficientemente baixa para que ele próprio seja considerado parte da estrutura interna. Nesse caso, a estrutura interna incluiria um revestimento de adesivo disposto e formando sua superfície externa.

[0040] O técnico no assunto compreenderá que os padrões usados nas seções transversais mostradas nas Figuras 1 a 6 destinam-se apenas a distinguir uma camada da seguinte. A semelhança dos padrões usados para ilustrar as camadas de uma figura para a seguinte não é indicativa de nenhuma similaridade das características materiais dessas camadas. Se houver uma semelhança entre as camadas de diferentes modalidades representadas, essas semelhanças são explicadas no texto.

[0041] A Figura 3 ilustra outra modalidade da presente divulgação, mostrando uma estrutura de camada 300. Semelhante à modalidade da Figura 1, a estrutura de camada 300 inclui um núcleo 310 com uma camada central 320 única. Aqui, novamente, a camada central 320 forma a superfície externa 302 da estrutura de camada, bem como a superfície externa 312 do núcleo 310. Além disso, a camada central 320 novamente tem uma permissividade relativa de pelo menos 2,3. A estrutura interna 350 da estrutura de camada 300 inclui uma primeira camada interna 360 e uma segunda camada interna 370. A primeira camada interna 360 é disposta adjacente ao núcleo 310 e a superfície externa 362 da primeira camada interna 360 é fixada contra a superfície interna 314 da camada central 310. Mais para dentro, a superfície externa 372 da segunda camada interna 370 é fixada contra a superfície interna 364 da primeira camada interna 360 e a superfície interna 374 da segunda camada interna 370 é exposta, formando assim a superfície interna 304 da estrutura de camada 300 . Ambas as camadas internas são preferencialmente formadas de material com uma permissividade relativa substancialmente abaixo da camada central 310. Por exemplo, a permissividade relativa de ambas as camadas internas (de fato, de todas as camadas internas) é pelo menos 0,4 menor (por exemplo, pelo menos 0,7 menor, pelo menos 1 menor ou pelo menos 1,3 menor) do que a da camada central 310.

[0042] Aqui, também, uma grande variedade de materiais de baixa permissividade é conhecida no estado da técnica, e o técnico no assunto selecionará materiais apropriados para uso como camadas de baixa permissividade da estrutura interna do radome. Assim, possíveis materiais para as camadas internas 360 e 370 incluem uma estrutura alveolar, um laminado com um tecido de alto módulo de polipropileno (HMPP), um laminado com um tecido de polietileno, um filme sintático ou uma resina com ou sem um material redutor de permissividade. Em uma modalidade específica, a permissividade relativa da primeira camada interna 360 é maior que a permissividade relativa da segunda camada interna 370. Por exemplo, a permissividade relativa da primeira camada interna pode ser pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,5 maior) do que a permissividade relativa da segunda camada interna 360. De preferência, a permissividade relativa de ambas as camadas 360, 370 da estrutura interna 350 é menor que a permissividade relativa do núcleo. Assim, a permissividade relativa das camadas da estrutura de camada 300 está sempre diminuindo da superfície externa 302 para a superfície interna 304. Também é possível que a permissividade relativa da primeira camada interna 360 seja menor que a da segunda camada interna 370.

[0043] A Figura 4 mostra outra modalidade da presente divulgação, incluindo um núcleo 410 e uma estrutura interna 450. Nesta modalidade, o núcleo 410 inclui uma primeira camada central 420 na superfície externa 402 da estrutura de camada 400 e uma segunda camada central 440 adjacente à estrutura interna 450. Uma camada adicional, camada intermediária central 430, está disposta entre a primeira e a segunda camada central 420, 440. De preferência, cada uma das primeira e segunda camadas centrais 420, 440 tem uma permissividade relativa de pelo menos 2,3 (por exemplo, pelo menos 2,5, por exemplo, na faixa de 2,5 a 5) e a permissividade relativa da camada interna 460 é menor do que o da primeira e segunda camadas centrais 420, 440 (por exemplo, em pelo menos 0,4, ou mesmo em pelo menos 0,7, pelo menos 1 ou pelo menos 1,3). Uma grande variedade de materiais de alta permissividade para uso em radomes é conhecida no estado da técnica, o técnico no assunto selecionará material(ais) de alta permissividade apropriado(s) para uso nas estruturas aqui descritas. Por exemplo, os materiais que podem ser usados para a primeira e a segunda camada central 420, 440 incluem uma resina, por exemplo, um epóxi, poliéster ou policianato. — Opcionalmente, a resina pode incluir um componente de reforço como E-Glass, S-Glass, D-Glass, espectros, Kevlar e quartzo. Alternativamente, as camadas centrais 420, 440 podem incluir uma ou mais camadas de tecido impregnado de resina. Na modalidade ilustrada da Figura 4, as primeira e a segunda camadas centrais têm as mesmas características e, portanto, a mesma permissividade relativa.

[0044] Embora a estrutura interna na Figura 4 é mostrado com apenas uma camada única, também é possível para a estrutura interna 450 incluir várias camadas, semelhantes à estrutura interna 350 na Figura 3. De preferência, se a estrutura interna 450 incluir mais de uma camada, a permissividade relativa de cada uma da primeira camada central 420 e da segunda camada central 440 é maior do que qualquer uma das camadas na estrutura interna 450. Em particular, é preferível que a permissividade relativa das primeira e segunda camadas centrais 420, 440 seja pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que qualquer uma das camadas na estrutura interna 450. Possíveis materiais para a camada interna as camadas da estrutura interna 450 incluem uma estrutura alveolar, um laminado com um tecido de alto módulo de polipropileno (HMPP), um laminado com um tecido de polietileno, um filme sintático e uma resina com um material redutor de permissividade; o técnico no assunto apreciará que outros materiais possam ser usados.

[0045] A permissividade relativa da camada intermediária 430 pode ser menor do que a da primeira e segunda camadas centrais 420, 440. Em particular, o núcleo mostrado na Figura 4 pode ser formado como uma estrutura chamada sanduíche A com dois invólucros de alta permissividade (por exemplo, camadas 420 e 440) cercando um núcleo de baixa permissividade (por exemplo, 430). Aqui, a permissividade relativa da camada intermediária 430 é significativamente menor que a da primeira e segunda camadas centrais 420, 440, por exemplo, pelo menos 0,4 menor ou até pelo menos 0,7 menor, pelo menos 1 menor ou pelo menos 1,3 menor. Os invólucros são desejavelmente relativamente finos, por exemplo, com menos de 1 mm de espessura ou até com menos de 0,5 mm de espessura. Para alcançar um desempenho especialmente desejável, a espessura de um núcleo sanduíche A pode ser de cerca de 0,25 do comprimento de onda de um sinal característico a ser recebido ou transmitido a partir do dispositivo ativado em radiação (isto é, do comprimento de onda associado à frequência de espaço livre; o técnico no assunto responderá pelo índice de refração do material do núcleo nessa frequência para determinar o comprimento de onda). Por exemplo, a espessura da camada central de sanduíche A de baixa permissividade na Figura 4 pode estar em um intervalo de 3/16 a 5/16, ou 7/32 a 9/32 do comprimento de onda (isto é, no material da camada central de baixa permissividade) de um sinal característico a ser recebido ou transmitido do dispositivo ativado em radiação correspondente. Em certas modalidades, a espessura do núcleo de sanduíche A é de pelo menos 1 mm, por exemplo, na faixa de 1 mm a 100 mm.

[0046] A permissividade relativa da camada intermediária 430 pode ser maior ou menor que a permissividade relativa da camada (por exemplo, 460) ou camadas dentro da estrutura interna 450. Também, aqui, é conhecida uma grande variedade de materiais de baixa permissividade, e o técnico no assunto selecionará materiais apropriados para uso como núcleo de baixa permissividade do sanduíche A. Assim, possíveis materiais para as camadas internas 360 e 370 incluem uma estrutura alveolar, um laminado com um tecido de alto módulo de polipropileno (HMPP), um laminado com um tecido de polietileno (UHMWPE), um filme sintático ou uma resina com ou sem um material redutor de permissividade.

[0047] Na modalidade ilustrada da Figura 4, a primeira camada central 420 forma a superfície externa exposta 402 da estrutura de camada. No entanto, também é possível que a primeira camada central esteja próxima da superfície externa 402 e, por exemplo, coberta por tinta ou algum outro revestimento. Por exemplo, a primeira camada central 420 pode ser disposta a não mais de 0,75 mm da superfície externa 402, ou mais preferencialmente a não mais de 0,25 mm da superfície externa 402, de modo a fornecer espaço para um revestimento que cubra a primeira camada central 420 .

[0048] A Figura5 mostra uma modalidade semelhante à da Figura

4. No entanto, a segunda camada central 540 na Figura 5 difere da primeira camada central 520. Por exemplo, a permissividade relativa da segunda camada central 540 pode ser maior que a permissividade relativa da camada central 520. Nesse caso, a permissividade relativa de cada uma das primeira e segunda camadas centrais 520, 540 é de pelo menos 2,3 (por exemplo, pelo menos 2,5 ou na faixa de 2,5 a 5) e, além disso, é maior que a permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna 550 (por exemplo, pelo menos 0,4, ou mesmo pelo menos 0,7, pelo menos 1 ou pelo menos 1,3).

[0049] A Figura 6 mostra outra modalidade da presente divulgação incluindo um núcleo com uma camada intermediária central 630 incluindo subcamadas 636, 638. Em certas modalidades, o núcleo do radome pode ser configurado como o chamado sanduíche C. O técnico no assunto compreenderá que uma estrutura de sanduíche C inclui tipicamente uma série de invólucros de alta permissividade alternando com camadas de baixa permissividade; uma grande variedade de projetos para essas estruturas é conhecida no estado da técnica, e o técnico no assunto pode adaptá-los para uso nas estruturas em camadas aqui descritas. Por exemplo, a estrutura de camada 600 inclui um núcleo 610 e uma estrutura interna 650. O núcleo 610 inclui uma primeira camada central 620, uma segunda camada central 640 e uma camada central intermediária 630. Além disso, a camada intermediária do núcleo 630 inclui várias subcamadas de permissividade relativa variável. Por exemplo, como mostrado, a camada intermediária do núcleo inclui duas subcamadas 636 com uma permissividade relativa comparativamente baixa cercando uma subcamada 638 com uma permissividade relativa comparativamente alta. Numa modalidade preferida, as subcamadas de alta e baixa permissividade alternam, por exemplo, com diferenças nas permissividades relativas de pelo menos 0,4, ou pelo menos 0,7, pelo menos 1 ou até pelo menos 1,3, entre as subcamadas adjacentes. No entanto, outros arranjos das subcamadas também são possíveis. A espessura de um sanduíche C pode variar, por exemplo, na faixa de 1 mm a 200 mm.

[0050] Na modalidade mostrada na Figura 6, a primeira e a segunda camadas centrais 620, 640 têm a mesma permissividade relativa que a subcamada de permissividade relativa comparativamente alta 638, e ambas as subcamadas de permissividade relativa comparativamente baixas 636 têm a mesma permissividade relativa. No entanto, também é possível que a permissividade relativa de uma ou de todas as camadas e subcamadas do núcleo seja diferente. Como descrito acima, uma variedade de materiais de baixa permissividade e alta permissividade é conhecida para uso em radomes, como descrito acima, e o técnico no assunto selecionará materiais apropriados de baixa e alta permissividade para uso em estruturas sanduíche C.

[0051] Enquanto a modalidade ilustrada na Figura 6 inclui uma estrutura interna com uma camada única, deve ser entendido que a estrutura interna 650 também pode incluir várias camadas, como mostrado na Figura 3. Da mesma forma, embora nenhum revestimento esteja incluído na Figura 6, uma estrutura de camada incluindo um núcleo com várias subcamadas pode incluir revestimentos, como os mostrados na Figura 2.

[0052] A estrutura de camada como descrita acima e mostrada nos exemplos nas Figuras 1 a 6 podem ser incorporados como uma folha ou um painel para uso subsequente na construção de um radome. Alternativamente, a estrutura de camada pode ser formada e incorporada em um radome que está equipado para instalação sobre um dispositivo ativo de radiação, ou a estrutura de camada pode ser incorporada em um radome que já está instalado e cobre um dispositivo ativo de radiação.

[0053] A estrutura de camada como descrita acima e mostrada nos exemplos nas Figuras 1 a 6 é útil para construir radomes para uso em uma variedade de aplicações diferentes. Um radome construído de acordo com a presente divulgação pode ser usado para proteger uma variedade de tipos de dispositivos ativos de radiação, por exemplo, incluindo antenas parabólicas e antenas de fio. Além disso, radomes construídos de acordo com a presente divulgação são úteis em várias configurações diferentes, como antenas estacionárias, bem como aplicações marítimas, de aviação e militares. O projeto leve da estrutura de camada da presente divulgação é particularmente vantajoso em aplicações de aviação onde o peso é de particular importância. À estrutura de camada de acordo com esta divulgação é excepcionalmente adequada para radomes formados em aeronaves, e particularmente em estruturas de aeronaves que não sejam a fuselagem, como as asas e os estabilizadores. De acordo com a ampla variedade de aplicações em que a estrutura de camada da presente divulgação pode ser usada, os radomes construídos de acordo com esta divulgação podem ter uma variedade de formas diferentes. Por exemplo, o radome pode ter a forma de um domo geodésico, como mostrado na Figura 7, ou pode ter outra forma que seja mais adequada para uma aplicação específica, como um domo alongado, forma de gota, ogiva, concha achatada, forma plana ou outra forma.

[0054] Outro aspecto da divulgação é um método para transmitir radiação de uma frequência de espaço livre, o método incluindo fornecer uma estrutura de radome como aqui descrita e operar o dispositivo ativo de radiação para transmitir radiação da frequência de espaço livre através da estrutura de radome para reduzir perda para o funcionamento adequado da antena.

[0055] Da mesma forma, outro aspecto da divulgação é um método para receber radiação de uma frequência de espaço livre, o método incluindo fornecer uma estrutura de radome como aqui descrita e receber radiação da frequência de espaço livre através da estrutura de radome pelo dispositivo ativo de radiação para reduzir a perda para o funcionamento adequado da antena.

[0056] O técnico no assunto apreciará que a permissividade relativa é uma função da frequência e, portanto, as permissividades relativas aqui descritas estão na frequência de espaço livre da radiação com a qual o radome deve ser usado. Em certas modalidades, a frequência de espaço livre da radiação está na faixa de 1 GHz a 32 GHz. Em outras modalidades, a frequência de espaço livre da radiação é a faixa de 1 GHz a 94 GHz, correspondendo a radiação Q/V ou banda W.

[0057] Uma variedade de camadas de alta permissividade (permissividade relativa 2,3 ou maior) e camadas de baixa permissividade (permissividade relativa menor que a de uma camada vizinha de alta permissividade, por exemplo, em pelo menos 0,4 ou pelo menos 0,7, pelo menos 1 ou pelo menos 1,3 ) são descritos aqui. O técnico no assunto apreciará que, em certas modalidades, conforme descrito aqui, cada camada de alta permissividade tem uma permissividade de pelo menos 2,5, por exemplo, na faixa de 2,5 a 5 ou na faixa de 3 a 5. E em certas modalidades, conforme descritas aqui, cada camada de baixa permissividade tem uma permissividade de não superior a 2,2, por exemplo, na faixa de 1 a 2, ou na faixa de 1,5 a 2,2, ou não superior a 2.

[0058] Em um exemplo de uma estrutura de camada como aqui descrito, um núcleo da estrutura de camada é formado como uma estrutura sanduíche A usando invólucros laminados cercando um interior de baixa densidade. Os invólucros são compostos por um laminado de fibra de vidro (E- glass) com uma permissividade relativa de 4,4 e uma densidade de 110 a 120 libras por pé quadrado (PCF). O interior de baixa densidade é composto por um alvéolo com uma permissividade relativa de 1,08 e uma densidade de cerca de 4 PCF. Na superfície interna do núcleo há uma estrutura interna composta por um filme sintático com uma permissividade relativa de 1,8 e uma densidade de 36 PCF.

[0059] Outro exemplo de uma estrutura de camada de acordo com a presente divulgação é mostrado na tabela abaixo. Tal radome seria adequado para uso, por exemplo, em aeronaves.

Material Espessura Permissividade | Perda de Descrição — polegadas | Relativa Transmissão mm Tinta de 0,003 3,00 0,030 Tinta de Acabamento Uretano 0,076 de Cor Primer 0,001 4,74 0,030 Tie-Prime para Tinta 0,025 Revestimento 0,001 0,060 Revestimento Antiestático 0,025 Antiestático Revestimento 0,004 4,39 0,020 Enchimento para Superficial (0,102) Imperfeições Filme Adesivo | 0,002 2,67 0,010 Filme Fino para (0,051) Reduzir as Imperfeições

Material Espessura Permissividade | Perda de Descrição — polegadas | Relativa Transmissão mm Epóxi/4581 0,022 3,37 0,010 Camada de Invólucro 0,559 Sanduíche À Espuma de 0,055 1,78 0,010 Camada Intermédia Alta Densidade | (1,397 Sanduíche A Epóxi/Vidro 0,021 4,40 0,010 Camada de Invólucro 7781 (0,533) Sanduíche À Espuma de 0,110 1,78 0,010 Camada Alta Densidade | (2,794) Corresponente Dielétrica Baixa Espuma de 0,060 1,14 0,004 Camada Baixa (1,524) Correspondente Densidade Dielétrica Muito Baixa Filme Adesivo | 0,004 2,67 0,010 Filme para proteger 0,102 VLDML da umidade

[0060] Será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e variações podem ser feitas nos processos e dispositivos descritos aqui sem se afastar do escopo da divulgação. Assim, pretende-se que a presente divulgação cubra tais modificações e variações desta invenção, desde que entrem no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Estrutura de camada de um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre, tendo a estrutura de camada uma superfície externa exposta e uma superfície interna, caracterizada por compreender: um núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa, a superfície externa do núcleo estando a 0,75 mm da superfície externa exposta da estrutura de camada do radome, o núcleo incluindo uma primeira camada de núcleo com uma primeira permissividade relativa de pelo menos 2,3 e uma segunda camada central tendo uma segunda permissividade relativa de pelo menos 2,3, a primeira camada central definindo a superfície externa do núcleo e a segunda camada central definindo a superfície interna do núcleo e uma camada intermediária entre a primeira camada central e a segunda camada central; e uma estrutura interna disposta na superfície interna do núcleo, a estrutura interna tendo uma superfície externa adjacente ao núcleo e uma superfície interna que é exposta, a estrutura interna incluindo pelo menos uma camada, em que cada uma das primeiras permissividade relativa e segunda permissividade relativa é pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que uma permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna.

2. Estrutura de camada de um radome, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície externa da primeira camada de núcleo não fica a mais de 0,25 mm da superfície externa da estrutura de camada.

3. Estrutura de camada de um radome de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma camada de tinta disposta na superfície externa do núcleo.

4. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma camada hidrofóbica disposta na superfície externa do núcleo.

5. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que cada uma da primeira permissividade relativa e da segunda permissividade relativa é de pelo menos 2,5, por exemplo, na faixa de 2,5a 5.

6. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o núcleo tem uma espessura de pelo menos cerca de 1 mm.

7. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que uma primeira camada interna da estrutura interna tem uma permissividade relativa de não mais do que 2,2, por exemplo, na faixa de 1,5-2,2.

8. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a estrutura interna tem uma espessura de pelo menos 0,25 mm, por exemplo, pelo menos 1 mm ou até mesmo pelo menos 2 mm.

9. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma da primeira camada de núcleo e da segunda camada de núcleo é uma camada de resina opcionalmente preenchida.

10. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma da primeira camada de núcleo e da segunda camada de núcleo é formada por uma ou mais camadas de tecido impregnado de resina.

11. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a camada central intermediária tem uma espessura na faixa de 3/16 a 5/16 do comprimento de onda da radiação na camada central de baixa permissividade.

12. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a primeira permissividade relativa e a segunda permissividade relativa são pelo menos 0,4 maiores do que uma permissividade relativa da camada central intermediária.

13. Estrutura de camada de um radome, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a camada central intermediária é um filme sintático, um material estruturado como um material alveolar ou uma resina dielétrica baixa.

14. Estrutura de camada de um radome, de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que a camada central intermediária tem uma permissividade relativa na faixa de 1 a 2.

15. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizada pelo fato de que a camada central intermediária tem uma espessura de pelo menos 1 mm.

16. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a camada central intermediária tem uma pluralidade de subcamadas dielétricas comparativamente altas e comparativamente baixas, com as subcamadas adjacentes à primeira e segunda camadas centrais sendo subcamadas dielétricas comparativamente baixas .

17. Estrutura de camada de um radome, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o núcleo tem uma diferença em permissividades relativas de pelo menos 0,4 (por exemplo, ou pelo menos 0,7 ou pelo menos 1 ou pelo menos 1,3) entre camadas adjacentes e subcamadas.

18. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de que a frequência de espaço livre da radiação está na faixa de 1 GHz a 32 GHz.

19. Estrutura de camada de um radome, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma camada da estrutura interna inclui uma primeira camada interna e uma segunda camada interna, a primeira camada interna sendo adjacente ao núcleo e a segunda interna camada sendo disposta para dentro da primeira camada interna, em que a segunda camada interna tem uma permissividade relativa de pelo menos 0,4 a menos do que (por exemplo, pelo menos 0,5 a menos que) a permissividade relativa da primeira camada interna.

20. Estrutura de camada de um radome para uso com radiação de uma frequência de espaço livre, caracterizada pelo fato de que a estrutura de camada compreende: um núcleo com uma superfície interna e uma superfície externa, o núcleo incluindo uma primeira camada de núcleo com uma primeira permissividade relativa de pelo menos 2,3 e uma segunda camada de núcleo com uma segunda permissividade relativa de pelo menos 2,3, a primeira camada de núcleo sendo adjacente à parte externa a superfície do núcleo e a segunda camada de núcleo estando adjacentes à superfície interna do núcleo; uma estrutura interna disposta na superfície interna do núcleo, a estrutura interna tendo uma superfície externa adjacente ao núcleo e uma superfície interna que é exposta, a estrutura interna incluindo pelo menos uma camada, em que cada uma das primeiras permissividade relativa e segunda permissividade relativa é pelo menos 0,4 maior (por exemplo, pelo menos 0,7 maior, pelo menos 1 maior ou pelo menos 1,3 maior) do que uma permissividade relativa de qualquer camada na estrutura interna, em que nenhuma camada com uma espessura de pelo menos 0,75 mm está disposta na superfície externa do núcleo.

21. Radome para uso com radiação de uma frequência espacial livre, caracterizado por compreender uma forma tridimensional fechada com uma superfície externa convexa exposta e uma superfície interna côncava exposta, a forma tridimensional fechada incluindo pelo menos uma estrutura de camada conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 20, e em que a superfície externa do núcleo da pelo menos uma estrutura de camada forma a superfície externa convexa exposta do radome e a superfície interna da estrutura interna da pelo menos uma estrutura de camada forma a superfície côncava interna exposta do radome.