DE3878777T2 - Fuer elektromagnetische wellen durchlaessiger schichtstoff. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zum Überziehen und Schützen einer Radioantenne, wie einer Radarantenne, gegen Wetter und Feuchtigkeit, während sie elektromagnetisch durchlässig bleibt.
• Große Radioantennen, wie Radarinstallationen und Radioteleskope brauchen oft irgendeine Art von Überzugskonstruktion, um sie gegen Wetter, d. h. Sonnenlicht, Wind und Feuchtigkeit zu schützen, und die bevorzugt gasdicht sein wird; diese Überzugskonstruktion wird als eine Radarkuppel bezeichnet. Eine Art von Radarkuppel ist eine aufblähbare Radarkuppel. In diesem Fall verbirgt ein gasdichter Ballon die Antenne. Ein Gebläse bläht den Ballon auf und hält die Konstruktion räumlich beabstandet von der Antenne, so daß die Antenne sich frei bewegen oder drehen kann. Eine gängige Form eines solchen Überzugs ist die geodätische Kuppel oder die Metallraumrahmen-Radarkuppel, die aus vielen geometrisch geformten Segmenten aus Metall (oder anderem Strukturmaterial) gebildet ist, wie Dreiecken und anderen, die mit einer geeigneten, radiofrequenzdurchlässigen Membran überzogen, dann zur Bildung einer die Radarantenne, die sich innerhalb der Radarkuppel dreht oder bewegt, umgebenden teilkugelförmigen Kuppel aneinander befestigt sind. Gasüberdruck ist nicht erforderlich innerhalb der Metallraumrahmen-Radarkuppel, kann aber manchmal nützlich sein, z. B. um Schnee von der Außenseite der Kuppel zu entfernen, oder um beim Regulieren der Umgebung innerhalb der Kuppel unterstützend zu wirken. Eine andere Art von Installation hat feste, segmentierte Abdeck-Tore über der Radioantenne, die sich öffnen, um der Antenne zu erlauben, durch die Öffnung hindurch zu arbeiten.
• An jeder Seite der Öffnung ist eine halbkreisförmige Schiene befestigt, auf die jeweils eine Kante einer großen, nahezu elektromagnetisch durchlässigen Folie aus einer Schutzmembran aufgezogen ist, um die Antenne abzudecken, während sie in Benutzung ist. Andere Formen von Antennen können auch geeignet abgcdeckt werden durch solche auf verschiedene Arten über ihnen gehaltene oder um sie herum befestigte Membranen, um Feuchtigkeit und die Wirkungen des Wetters draußen zu lassen.
• Obwohl sie in unterschiedlichen Maßen nützlich sind, haben die unterschiedlichen Formen und Zusammensetzungen von bis jetzt in der Technik bekannten Membranen, wie Polytetrafluorethylen-Fiberglas-Laminaten, nicht alle der Probleme gelöst, die einhergehen mit der Verwendung dieser Art von Überzug zum Schutz von Radioantennen.
• Ein elektromagnetisch durchlässiges Laminat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus dem Patentdokument EP-A2-0 155 599.
• Das Laminat gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
• Die Membranen und Fasern von porösem PTFE und von porösem expandiertern PTFE (EPTFE) können hergestellt werden wie es beschrieben ist in den U. S. Patenten 3 953 566; 4 096 227, 4 187 390, 4 110 392, 4 025 679, 3 962 153 und 4 482 516.
• Die Erfindung wird nun mittels Beispielen im besonderen beschrieben, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 ein Querschnitt eines bevorzugten Laminats gemäß der Erfindung ist
• Fig. 2 eine weggebrochene Ansicht einer Raumrahmen-Radarkuppel ist, die eine sich drehende Radioantenne abdeckt und schützt, und
• Fig. 3 ein Radioteleskopgehäuse zeigt, wo Schließvorrichtung und Türen beiseite gezogen sind, und eine Abdeckfolie aus einer Kompositmembran über die Antenne gezogen ist.
• Fig. 1 zeigt ein Laminat 1 gemäß der Erfindung im verschiedene Schichten zeigenden Querschnitt. Die äußere Schicht 2 ist aus Polytetrafluorethylen (PTFE), vorzugsweise porösem PTFE und am meisten bevorzugt EPTFE. EPTFE ist das poröse, expandierte PTFE-Membranmaterial, das hergestellt ist durch Strecken von PTFE auf die in den oben aufgeführten US-Patenten beschriebene Weise. EPTFE hat überlegene Dielektrizitätskon stanten-und Verlusttangens-Eigenschaften, wodurch es die elektromagnetische Übertragung unterstützt. Die äußere Schicht 2 ist mittels einer thermoplastischen Polymerschicht 3 an eine zweite Schicht aus EPTFE gebunden, die vorher an eine Textilträgerschicht 4 mit gewebten Fasern aus PTFE zur Anhaftung gebracht oder gebunden wurde. Hier ist wiederum die bevorzugte Form von PTFE EPTFE.
• Schicht 3 aus thermoplastischem Polymer ist bevorzugt ein fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer (FEP), aber andere fluorierten thermoplastischen Polymere könnten verwendet werden, wo ihre PTFE-Haft- Eigenschaften, Radarwellenlängen-Durchlässigkeit und Gasbeständigkeits-Eigenschaften geeignet sind für die Verwendung in dem besonderen herzustellenden Laminat. Andere nicht fluorierten thermoplastischen Polymere können für die Schicht 3 verwendet werden, wo sie die Kriterien ausreichender Haftkraft, elektromagnetischer Übertragungseigenschafen und Gasfestigkeit oder Gasbeständigkeit erfüllen, um hinreichend zweckmäßig und nützlich zu sein. Zu nützlichen thermoplastischen Polymeren können Perfluoralkoxytetrafluorethylen-Polymere, Ethylentetrafluor-Fluorethylen-Copolymere, Copolymere aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, Polychlortrifluorethylen, Copolymer aus Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, Polyethylen und Polypropylen gehören. Schicht 4 ist ein gewebter Trägerstoff für das Laminat, in dem die Fasern PTFE, bevorzugt poröses PTFE und am meisten bevorzugt EPTFE sind. Schicht 4 stattet das Laminat mit Festigkeitseigenschaften aus, und es können zusätzliche Schichten aus diesem Material hinzugeingt werden, wo eine Steigerung der Laminatfestigkeit erforderlich und gewünscht ist.
• Der gewebte PTFE- oder EPTFE-Stoff wird beschichtet mit im Handel erhältlicher PTFE-Dispersion oder thermoplastischer Polymer-Dispersion zu etwa 3 bis 10 Gewichts-% Aufbringung an dispergiertem PTFE und unter Druck an einen EPTFE-Film unter Heißquetschwalz-Bedingungen laminiert. Eine andere EPTFE-Mernbran wird an einen FEP-Film unter Hitze und Druck zur Anhaftung gebracht. Die FEP-Seite dieses zweiten Laminats wird dann durch Heißwalzen an die EPTFE-Seite des ersten Laminats laminiert, um ein Vierschicht-Laminat zu bilden, wie das im Querschnitt in Fig. 1 dargestellte. Zusätzliche Schichtpaare 2 und 3 können an die EPTFE-Seite des Laminats in gleicher Weise laminiert werden, wenn gewünscht, um die elektromagnetischen Übertragungseigenschaften oder die Gasbeständigkeit zu ändern.
• Eine gewisse Änderung unter den für die Schicht 3 verfügbaren fluorierten Thermoplasten kann auch verwendet werden, um die elektromagnetischen Übertragungseigenschaften und die Frequenzanforderung anzupassen. Das Laminat schafft beträchtliche Gasbeständigkeits- oder Gasfestigkeits-Eigenschaften, die der thermoplastischen Schicht (oder den Schichten) zugeordnet sind, so daß es nützlich ist für Konstruktionen vom Überdrucktyp, bei denen Gasdruck innerhalb der Kuppel oder des Schutzraums die Abdeckung von den sich drehenden oder bewegenden Teilen der darin eingeschlossenen Antenne entfernt hält.
• Figur 2 zeigt eine große Metallraumrahmen-Radarkuppel zum Schützen und Umschließen einer Radioantenne 5. Die Segmente 6 der Kuppel wurden hergestellt durch Überziehen geometrisch geformter Rahmen, üblicherweise aus Metall oder anderen steifen Konstruktionsmaterialien, wie Metall- oder Kunststoff-Rohren oder Profilstäbmaterial, mit dem Laminat dieser Erfindung. Die Segmente 6 sind dann wie gezeigt zu einer Radarkuppel zusammengesetzt. Andere Verfahren zur Herstellung eines solchen Rahmens ohne geometrische Segmente können durchgeführt werden, um ebenso dienlich zu sein, und andere Verfahren zum Überziehen der Kuppeln mit dem Laminat 1 der Erfindung können verwendet werden.
• Figur 3 gibt einen anderen Typ von Gehäuse oder Schutzraum für die Radioantenne 9 wieder, in dem sich das gesamte Gehäuse dreht, eine Dach-Schließvorrichtung 7 und Tore 8 aus dem Weg der Antenne 9 rollen, und eine große Schutzfolie 11 aus der Kompositmembran der Erfindung auf die Schiene 10 aufgezogen wird, an der sie an jedem Ende befestigt ist, um die Antenne zu schützen, während sie in Gebrauch ist. Die Folie 11 von Figur 3 und der Überzug 6 eines jeden Segments der geodätischen Kuppel von Figur 2 verkörpern jeweils eine Form der vorliegenden Erfindung.
• Die Laminate sind inert gegenüber und unbeeinflußt von den Elementen, ein schließlich Sonnenlicht, Ozon, Temperaturextremen, Wind, Regen und Schnee, und sind inert, hydrophob und gasbeständig. Sie sind sehr dünn und stark, haben hervorragende Farb-Reflektionsstärke und elektromagnetische Übertragung, eine niedere Dielektrizitätskonstante, und geringen Verlusttangens. Wenn die Laminate in Radarkuppeln verwendet werden, verringern sie die Instandhaltungskosten, schaffen Einschluß strukturen von geringeren Kosten, erlauben genauere Messungen und sorgen für erhöhte Beobachtungszeit, brauchen nicht gestrichen oder auf andere Weise instandgehalten zu werden wie andere Materialien und haben eine geringe Anhaftung und hervorragende Freigabe für Schnee und Eis, die sich auf der Oberfläche der Radarkuppel bilden könnten.

Claims (8)

1. Elektromagnetisch durchlassiges Laminat (1), welches Wetter-, feuchtigkeits- und gasbeständig ist, um eine Radioantenne zu umschließen und zu schutzen,

gekennzeichnet durch

a) eine erste Schicht (2) aus porösem expandierten Polytetrafluaräthylen (EPTFE);

b) eine zweite Schicht (2) aus pcrösem expandierten Polytetrafluoräthylen (EPTFE);

c) eine dritte Schicht (3) aus einem thermoplastischen Polymer, die die erste an der zweiten Schicht haften läßt;

d) eine vierte Schicht (4), die ein Tragerstoff ist, der gewebte Fasern aus porösem expandierten Polytetrafluoräthylen (EPTFE) aufweist.

2. Laminat nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das thermoplastische Polymer Perfluoralkoxytetrafluoräthylen (FPA), bin Äthylentetrafluoruäthylen-Copolymer ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Chlortrifluoräthylen, ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, Polychlortrifluoräthylen, ein Copolymer aus Hexafluorpropylen und Tetrafluoräthylen, Polyäthylen oder Polypropylen ist.

3. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polyrner ein fluoriertes Äthylen-Proplen-Copolymer (FEP) ist.

4. Verfahren zum Schützen einer Radioantenne vor Wetter und Feuchtigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne mit einem Überzug aus einem Laminat nach irgendeinem vorhergehenen Anspruch versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Aufrechterhalten einer kleinen atmosphärischen Überdruckdifferenz im Inneren des Überzugs, um das Fernhalten des Laminats von der Antenne zu unterstützen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Polytetrafluoräthylen Polymer poröses expandiertes Polytetrafluoräthylen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das thermoplastische Copolymer ausgewählt ist aus fluoriertem Äthylenpropylen-Copolymer, Perfluoralkoxy-Tetrafluoräthylen, Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren, Copolymer aus Vinylidenfluorid und Chlortrifluoräthylen, Copolymeren aus Vinyldenfluorid und Hexafluorpropylen, Polychlortrifluoräthylen, Copolymer aus Hexafluorpropylen und Tetrafluoräthylen, Polyäthylen und Polypropylen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das thermoplastische Polymer fluoriertes Äthylenpropylen-Copolymer ist.