EP0375542B1 - Réflecteur d'ondes électromagnétiques pour antenne et son procédé de fabrication - Google Patents

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EP0375542B1
EP0375542B1 EP89403561A EP89403561A EP0375542B1 EP 0375542 B1 EP0375542 B1 EP 0375542B1 EP 89403561 A EP89403561 A EP 89403561A EP 89403561 A EP89403561 A EP 89403561A EP 0375542 B1 EP0375542 B1 EP 0375542B1
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EP
European Patent Office
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reflector
support
fabric
face
rear face
Prior art date
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Application number
EP89403561A
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EP0375542A1 (fr
Inventor
Jean-Paul Rigollet
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Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of EP0375542A1 publication Critical patent/EP0375542A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/141—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing reflecting surfaces
    • H01Q15/142—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing reflecting surfaces using insulating material for supporting the reflecting surface
    • H01Q15/144—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing reflecting surfaces using insulating material for supporting the reflecting surface with a honeycomb, cellular or foamed sandwich structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49016—Antenna or wave energy "plumbing" making

Definitions

  • the subject of the invention is a reflector of electromagnetic waves with a convex surface and its manufacturing process.
  • This reflector more specifically constitutes the secondary reflector of a radio antenna with a configuration of the "Cassegrain" type, intended to work in a wavelength range up to 20 GHz.
  • the reflector of the invention is more particularly intended to constitute the secondary reflector of an antenna of the "Cassegrain" type, it can also be used as a reflector in a conventional monoreflector antenna or as a main reflector in a bireflector antenna.
  • a conventional configuration antenna is made up of a radiofrequency source and a parabolic reflector, the concave face of which generally constitutes the active face.
  • the source is placed at the focus of the reflector and it is intended to emit or receive electromagnetic radiation that the reflector focuses.
  • a secondary reflector antenna having a so-called “Cassegrain” configuration in order to limit the size of the antenna for the same focal distance (generally from 1 to 3 m ).
  • a “Cassegrain” type antenna is shown diagrammatically.
  • This antenna essentially comprises a main reflector or mirror 2 which is a paraboloid of focal point F1, a secondary reflector or mirror 4 whose surface is of the hyperboloid type of focal point F2 and a primary source 6 placed at the focal point F2.
  • the source 6 illuminates the secondary reflector 4 which reflects the radiation 7 on the main reflector 2, the latter ensuring the directivity of the emission of electromagnetic radiation.
  • reception the operation takes place in the opposite direction: reception of the electromagnetic waves by the main mirror 2 which reflects them towards the secondary mirror 4 where they are again reflected towards the source 6.
  • FIG. 1 The configuration shown in FIG. 1 is of the "Offset” or “offset” type.
  • the operation of a "centered" type antenna is quite similar.
  • the active face of the antenna reflectors that is to say the reflecting faces 4a and 2a respectively of the main 4 and secondary 2 mirrors, are covered with a white paint generally based on silicone.
  • the purpose of this paint is to protect the reflectors mounted on the satellites from cyclic thermal variations caused by the alternating passages of shadow zones and solar illumination zones.
  • This thermal protection makes it possible to minimize the thermoelastic deformations resulting from the reflector, by maintaining the active faces 4a and 2a in a range of profiles which retains the desired radioelectric performance of the antenna.
  • the paint layer causes a phase shift between the components of the vertical and horizontal electric field.
  • This phase shift destroys the purity of the circular polarization and the reflected radiation then has an elliptical polarization corresponding to a loss of energy.
  • This phenomenon is all the more important as the angle of incidence i (FIG. 1) made by the radiation relative to the normal to the active surface, is high.
  • the antenna reflectors must be as light as possible in order to facilitate the putting into orbit of the satellite equipped with these reflectors.
  • the antenna reflector with a convex active face has been designed very recently, shown diagrammatically in FIG. 2.
  • This antenna reflector 4 comprises a rigid support 10 whose active face 10a is completely covered with the layer of thermal insulation paint 12.
  • This insulation layer 12 is itself covered with a metallized coating 14.
  • This coating 14 is in particular a polyimide film such as Kapton R , 25 micrometers thick, covered with a layer of aluminum of 30 to 40 nm.
  • This coating 14 is relatively light and ensures the reflection of the electromagnetic waves 7, as is clear from FIG. 2, and thus prevents the electromagnetic radiation from passing through the layer of paint 12 and therefore its modification of polarization.
  • the rigid support 10 is formed of a rigid honeycomb structure 16 sandwiched between two carbon coatings 18 and 20.
  • the reflector of FIG. 2 makes it possible to remedy the preceding drawbacks.
  • a coating 14 in aluminized Kapton R has a certain number of drawbacks. Indeed, this type of material is difficult to manufacture since it must be formed with a precise mechanical tension in order to absorb the expansions of the support 10 in a temperature cycle typically from -160 ° C to + 100 ° C in the case of a satellite antenna placed in orbit, while ensuring good reflection of the waves.
  • this coating is not very deformable, which limits its use. In particular, this material cannot be used for reflectors with very high convexity.
  • the subject of the present invention is precisely an electromagnetic wave reflector constituting in particular the secondary reflector of a radio antenna with two reflectors, making it possible to remedy the drawbacks given above.
  • this reflector comprises a wave reflective material, solid usable whatever the convexity of the reflector, absorbing all thermal expansions of the reflector support while preventing the polarization of the electromagnetic radiation from being modified, when using a thermally insulating paint.
  • the reflector of the invention can be used in the space field, given its low weight.
  • the subject of the invention is therefore a convex reflector of an electromagnetic wave of wavelength ⁇ , comprising a curved rigid support, provided with a convex front face constituting the active face of the reflector and a rear face, a paint thermally insulating and dielectric coating the active face, a stretched electrically conductive knitted fabric capable of reflecting said wave and covering the insulating paint, the knitted fabrics of the knitted fabric having a diameter less than ⁇ / 8, and means for fixing the knitted fabric on the support.
  • the conductive knit, according to the invention easily adapts to non-developable shapes and high convexity, unlike the aluminized polyimide of the prior art.
  • thermal insulator such as a silicone-based paint
  • this knitted fabric completely covering the active face of the reflector, this knitted fabric, ensuring the reflection of the electromagnetic waves, prevents them from passing through the underlying paint layer and therefore their change of polarization.
  • the knitting can be made of any material which is good conductor of electricity and has a low coefficient of expansion.
  • This knit can be platinum, silver, titanium, gold, molybdenum, tungsten or a metal alloy.
  • molybdenum covered with a gold film is used; molybdenum is the metal with the best coefficient of expansion (5.10 ⁇ 6m / m ° C) and one of the lowest electrical resistivities (5.2.10 ⁇ 6 ⁇ .cm.
  • it has a low specific mass (9 g / cm3) which is very advantageous for a application in the space field: the gold film covering the molybdenum improves the metal contacts.
  • the honeycomb structure can be metallic, glass, Kevlar R or carbon. Furthermore, the coatings located on either side of the honeycomb can be made of carbon, Kevlar R or glass.
  • additional means of thermal insulation are provided on the whole of the rear face of the reflector.
  • These means may consist of a single layer of insulating paint or of a stack of metallized layers and of insulating layers.
  • a stack of metallized polyimide layers and fabric gauzes is used.
  • any means of attachment can be envisaged to make the conductive knit and the rigid support integral, preferably one or more adhesive tapes mounted integrally on the rear face, or on the edge of the support or on both at the same time are used.
  • an adhesive strip mounted integrally on the rear face of the reflector is used, consisting of a first part provided with pins or hooks and a second part intended to adhere to the first part, generally called felt part, the rim of the knitted fabric being inserted between these two parts.
  • the invention also relates to an antenna with a convex secondary reflector produced as described above.
  • This antenna is in particular a “Cassegrain” type antenna with a “centered” or “eccentric” configuration.
  • FIG. 3 schematically represents an overall view of the reflector according to the invention.
  • FIG. 4 represents an enlarged part of the reflector of the invention further showing the fixing knitting on the active side.
  • FIGS 7 and 8 schematically illustrate the mounting of the knitted fabric on the support of the reflector according to the invention.
  • the electromagnetic wave reflector of the invention comprises a rigid convex support 10, of elliptical contour, consisting of a honeycomb structure 16 of aluminum, sandwiched between a coating upper 18 and a lower carbon coating 20.
  • the support 10 has a total thickness of approximately 25 mm for an elliptical shaped reflector of 500 mm of major axis and 350 mm of minor axis.
  • the upper face 10a of the support constituting the active face of the reflector, is equipped with a layer of paint 12 based on silicone such as the paint PSG 120 FD manufactured by Astral.
  • This paint has the advantage of having thermo-optical thermal protection characteristics of the support 10 that are entirely satisfactory. Indeed, the solar absorbance (or absorption coefficient) of this paint is less than 0.2.
  • This layer of paint 12 completely covers the upper face 10a of the rigid structure; it has a thickness of about 0.1 mm, which corresponds at a weight of 260 g / m2.
  • a metallic knitted fabric 22 completely covers the insulating paint 12.
  • the stitches of this knitted fabric are a function of the frequency of the radioelectric radiation to be reflected.
  • the size or "diameter" of the stitches 23 (FIG. 5) must be ⁇ / 8. For example, one uses a mesh of 2 mm in diameter for a radio frequency ⁇ 2 GHz and a mesh of 1 mm for a radio frequency ⁇ 15 GHz.
  • This knitting is in particular made up of 25 micrometer thick son of golden molybdenum and is sold by the company Brochier (France).
  • this knitted fabric 22 ensures the reflection of the electromagnetic waves 7 coming in particular from a radiofrequency source 6.
  • the reflection of the waves on the knitted fabric 22 does not in any way modify the properties (and in particular the polarization) of the received wave.
  • the knitting 22 is fixed to the support 10 in particular by an adhesive strip 24 of the Velcro R strip type, located on the rear face 20a of the reflector and at its periphery.
  • the knitted fabric 22 must have dimensions greater than those of the surface 10a of the reflector so as to be folded down under the rear face 20a of the reflector.
  • a Velcro strip R consists in a known manner of a part 26 fitted with pins or hooks 28 and a felt part 30 intended to adhere to the pins of part 26, maintaining the knitted fabric 22 is ensured by placing the end of the latter between the two parts 26 and 30; the pins 28 ensuring the fixing of the felt part 30 pass through the knitted fabric 22.
  • the strip 24 velcro R is located in particular 10 mm from the periphery of the support 10 of the reflector.
  • the Velcro strip R used is in the form of a continuous rectilinear strip, it is necessary to cut it regularly according to the radius of curvature of the reflector (every 30 to 60 mm approximately) in order to align it as precisely as possible with respect to the periphery of the reflector.
  • thermal insulation 35 can be provided over the entire rear face 20a of the reflector, as shown in FIGS. 3, 5 and 6.
  • This thermal super-insulation consists in particular of a stack of layers aluminized or gilded polyimide and gauze of glass or nylon fabric. This insulation is extremely light. Its precise structure and its manufacture are well known to those skilled in the art. the polyimide used is in particular Kapton R.
  • strips of adhesive polyimide 34 for example made of adhesive Kapton R , maintain the thermal insulation 35.
  • These tongues are spaced 20 mm apart, for example, and have a width of 10 mm. They are glued to the knitted fabric 22 and the thermal superinsulation so as to cover the edge 33 of the reflector and the periphery of the rear face 20a.
  • the Kapton R used does not need to be stretched; the requirements of the Kapton R in the invention are not at all the same as those of the prior art since it is in no way used for the reflection of electromagnetic waves, this function being provided by knitting.
  • an adhesive banding 36 can be placed on the edge of the reflector so as to surround the entire reflector (FIG. 6).
  • This strapping is an adhesive polyimide and in particular Kapton R adhesive.
  • the knitting 22 is mounted on the support 10 after gluing the part 26 of the Velcro R , fitted with its pins, to the periphery of the lower face 20a of the support as well as the adhesive Kapton R 32 on the edge of the support.
  • the reflector is then centered on the movable board 37 of a tensioning table 38 by means of a cylindrical support 39. This positioning is carried out so that the surface tangent to the surface 10a of the reflector passes over tensioning rollers 40.
  • the knitted fabric 22 After placing the knitted fabric 22 on the painted active face 10a of the reflector, the latter is stretched by hanging masses 42 of approximately 40 g distributed over the entire periphery of the reflector (FIG. 8) every 40 mm approximately in order to obtain in the chain and width direction, noted x and y respectively, a tension of 10 Newton per meter.
  • needles 44 are arranged at the periphery of the reflector 10. As shown in FIG. 4, these needles are threaded between the edge 33 of the support 10 and the adhesive Kapton R 32. These needles only pass through knitting 22. They are arranged at a pitch of approximately 4 mm.
  • overcasting 46 of the knitting is carried out at a distance e from the periphery of the support 10 and therefore of the needles 44, which is equal to the thickness of the support 10 (in particular 25 mm).
  • the tensioning masses are then released, the needles 44 ensuring the maintenance of the knitting on the support 10 and the overcasting 46 allowing the tension of the knitting 22 to be recovered when the knitting is fixed on the Velcro R.
  • the knitting 22 is then folded down on the edge 33 of the reflector (in other words on the adhesive Kapton R 32) and then on the periphery of the lower face 20a of the reflector; the non-overcast portion of the knitted fabric is then hung on the pins 28 of the portion 26 of the Velcro strip R. Then, we apply the felt part 30 of Velcro R to part 26.
  • the assembly obtained can no longer be dismantled, the knitting being held permanently by the Velcro R band thanks to the pins 28.
  • the entire knitting is then cut flush with the Velcro R strip ( Figure 4) in order to avoid any overshooting of the knitting of the Velcro R strip.
  • the retaining needles 44 can then be removed.
  • the superinsulation 35 is then fixed on the rear face of the reflector. The reflector is then finished.

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Description

  • L'invention a pour objet un réflecteur d'ondes électromagnétiques à surface convexe et son procédé de fabrication. Ce réflecteur constitue plus spécialement le réflecteur secondaire d'une antenne radio à configuration du type "Cassegrain", destinée à travailler dans un domaine de longueur d'onde allant jusqu'à 20 GHz.
  • Ces antennes sont utilisées en particulier dans le domaine des télécommunications (voir par exemple: GLOBECOM'85 - IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE, New Orleans, Louisiana, 2-5 décembre 1985, vol. 1, pages 412-416, IEEE, New York, US; P. BIELLI et al.: "Dichroic subreflectors for multifrequency antennas"); elles peuvent être utilisées sur terre ou dans l'espace. Dans le domaine spatial, ces antennes sont destinées à équiper des satellites de télécommunications.
  • Bien que le réflecteur de l'invention soit plus particulièrement destiné à constituer le réflecteur secondaire d'une antenne du type "Cassegrain", il peut aussi être utilisé comme réflecteur dans une antenne classique monoréflecteur ou comme réflecteur principal dans une antenne biréflecteur.
  • Une antenne à configuration classique se compose d'une source radiofréquence et d'un réflecteur de forme parabolique dont la face concave constitue généralement la face active. La source est placée au foyer du réflecteur et elle est destinée à émettre ou recevoir un rayonnement électromagnétique que le réflecteur focalise.
  • Dans certains domaines et plus particulièrement dans le domaine spatial, on préfère utiliser une antenne à réflecteur secondaire, ayant une configuration dite de "Cassegrain" afin de limiter l'encombrement de l'antenne pour une même distance focale (généralement de 1 à 3 m). Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une antenne de type "Cassegrain".
  • Cette antenne comporte essentiellement un réflecteur ou miroir principal 2 qui est un paraboloïde de foyer F₁, un réflecteur ou miroir secondaire 4 dont la surface est de type hyperboloïde de foyer F₂ et une source primaire 6 placée au foyer F₂.
  • Pour un fonctionnement en émission, la source 6 illumine le réflecteur secondaire 4 qui réfléchit le rayonnement 7 sur le réflecteur principal 2, ce dernier assurant la directivité de l'émission du rayonnement électromagnétique.
  • En réception, le fonctionnement se fait en sens inverse : réception des ondes électromagnétiques par le miroir principal 2 qui les réfléchit vers le miroir secondaire 4 où elles sont à nouveau réfléchies vers la source 6.
  • La configuration représentée sur la figure 1 est du type "Offset" ou "excentré". Le fonctionnement d'une antenne de type "centré" est tout à fait similaire.
  • Dans le domaine spatial, la face active des réflecteurs d'antenne, c'est-à-dire les faces réfléchissantes 4a et 2a respectivement des miroirs principal 4 et secondaire 2, sont recouvertes d'une peinture blanche généralement à base de silicone. Cette peinture a pour rôle de protéger les réflecteurs montés sur les satellites des variations thermiques cycliques causées par les passages alternatifs de zones d'ombre et de zones d'éclairement solaire.
  • Cette protection thermique permet de minimiser les déformations thermo-élastiques résultantes du réflecteur, en maintenant les faces actives 4a et 2a dans une plage de profils qui conserve les performances radio-électriques souhaitées de l'antenne.
  • Bien que cette peinture assure une isolation thermique généralement satisfaisante, elle présente, dans certains cas, des inconvénients. Ceci tient au fait que le rayonnement incident traverse la couche de peinture avant de se réfléchir sur la surface conductrice 4a ou 2a du réflecteur.
  • Dans le cas d'une onde électromagnétique à polarisation circulaire, la couche de peinture provoque un déphasage entre les composantes du champ électrique verticale et horizontale. Ce déphasage détruit la pureté de la polarisation circulaire et le rayonnement réfléchi présente alors une polarisation elliptique correspondant à une perte d'énergie. Ce phénomène est d'autant plus important que l'angle d'incidence i (figure 1) que fait le rayonnement par rapport à la normale à la surface active, est élevé.
  • Pour de faibles incidences, ce qui est généralement le cas dans les antennes à un seul réflecteur, l'effet de ce déphasage peut ne pas être pris en compte. En revanche, ces perturbations ne sont nullement négligeables dans le cas de réflecteurs secondaires d'antenne de type "Cassegrain", et plus spécialement à configuration "excentrée, où les angles d'incidence du rayonnement peuvent atteindre des valeurs élevées (de l'ordre de 60°) sur le réflecteur secondaire.
  • Par ailleurs, dans le domaine spatial, les réflecteurs d'antenne doivent être les plus légers possible afin de faciliter la mise sur orbite du satellite équipé de ces réflecteurs.
  • Pour remédier à ces inconvénients, on a conçu tout récemment le réflecteur d'antenne à face active convexe, schématisé sur la figure 2. Ce réflecteur d'antenne 4 comporte un support rigide 10 dont la face active 10a est recouverte totalement de la couche de peinture d'isolant thermique 12. Cette couche d'isolant 12 est elle-même recouverte d'un revêtement 14 métallisé. Ce revêtement 14 est en particulier un film de polyimide tel que du KaptonR, d'épaisseur 25 micromètres, recouverte d'une couche d'aluminium de 30 à 40 nm.
  • Ce revêtement 14 est relativement léger et assure la réflexion des ondes électromagnétiques 7, comme cela ressort clairement de la figure 2, et empêche ainsi le rayonnement électromagnétique de traverser la couche de peinture 12 et donc sa modification de polarisation.
  • Afin d'assurer un poids minimum du réflecteur, le support rigide 10 est formé d'une structure rigide en nid d'abeille 16 prise en sandwich entre deux revêtements 18 et 20 en carbone.
  • Le réflecteur de la figure 2 permet bien de remédier aux inconvénients précédents.
  • Malheureusement, l'emploi d'un revétement 14 en KaptonR aluminisé présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, ce type de matériau est difficile à fabriquer étant donné qu'il doit être formé avec une tension mécanique précise afin d'absorber les dilatations du support 10 dans un cycle de températures typiquement de -160°C à +100°C dans le cas d'une antenne de satellite placé sur orbite, tout en assurant une bonne réflexion des ondes.
  • Par ailleurs, sa mise en oeuvre est coûteuse et ce type de revêtement risque de se déchirer. Enfin, ce revêtement est peu déformable, ce qui limite son utilisation. En particulier, ce matériau ne peut pas être utilisé pour des réflecteurs de très forte convexité.
  • La présente invention a justement pour objet un réflecteur d'ondes électromagnétiques constituant en particulier le réflecteur secondaire d'une antenne radio à deux réflecteurs, permettant de remédier aux inconvénients donnés ci-dessus. En particulier, ce réflecteur comporte un matériau réflecteur d'ondes, solide utilisable quelle que soit la convexité du réflecteur, absorbant toutes les dilatations thermiques du support du réflecteur tout en empêchant la modification de la polarisation du rayonnement électromagnétique, lors de l'utilisation d'une peinture isolante thermiquement.
  • Par ailleurs, le réflecteur de l'invention, peut être utilisé dans le domaine spatial, compte tenu de son faible poids.
  • L'invention a donc pour objet un réflecteur convexe d'une onde électromagnétique de longueur d'onde λ, comportant un support rigide courbe, pourvu d'une face avant convexe constituant la face active du réflecteur et d'une face arrière, une peinture isolante thermiquement et diélectrique revêtant la face active, un tricot conducteur électrique tendu, apte à réfléchir ladite onde et recouvrant la peinture isolante, les mailles du tricot ayant un diamètre inférieur à λ/8, et des moyens de fixation du tricot sur le support.
  • Le tricot conducteur, conforme à l'invention, s'adapte aisément à des formes non développables et de forte convexité, contrairement au polyimide aluminisé de l'art antérieur.
  • En outre, avec un isolant thermique tel qu'une peinture à base de silicone, revêtant totalement la face active du réflecteur, ce tricot, assurant la réflexion des ondes électromagnétiques, empêche que ces dernières traversent la couche de peinture sous-jacente et donc leur changement de polarisation.
  • Conformément à l'invention, le tricot peut être réalisé en n'importe quel matériau bon conducteur de l'électricité et présentant un coefficient de dilatation faible. Ce tricot peut être du platine, de l'argent, du titane, de l'or, du molybdène, du tungstène ou un alliage métallique. De préférence, on utilise du molybdène recouvert d'un film d'or ; le molybdène est le métal associant le meilleur coefficient de dilatation (5.10⁻⁶m/m°C) et l'une des résistivités électriques les moins élevées (5,2.10⁻⁶Ω.cm. En outre, il présente une masse spécifique faible (9 g/cm³) ce qui est très avantageux pour une application dans le domaine spatial. le film d'or recouvrant le molybdène améliore les contacts métalliques.
  • Par ailleurs, un tricot est extrêmement léger, ce qui est le but recherché pour un réflecteur destiné à équiper une antenne placée sur un satellite. Dans ce cas particulier, on utilise avantageusement un support rigide constitué d'une structure en nid d'abeille prise en sandwich entre un premier revêtement constituant la face avant du réflecteur et un second revêtement constituant la face arrière dudit réflecteur.
  • La structure nid d'abeille peut être métallique, en verre, en KevlarR ou en carbone. Par ailleurs, les revêtements situés de part et d'autre du nid d'abeille peuvent être en carbone, en KevlarR ou en verre.
  • Afin d'améliorer l'isolation thermique du réflecteur, des moyens supplémentaires d'isolation thermique sont prévus sur l'ensemble de la face arrière du réflecteur. Ces moyens peuvent être constitués d'une simple couche de peinture isolante ou d'un empilement de couches métallisées et de couches isolantes. De préférence, on utilise un empilement de couches de polyimide métallisées et de gazes de tissu.
  • Bien que tout moyen de fixation peut être envisage pour rendre solidaire le tricot conducteur et le support rigide, on utilise de préférence une ou plusieurs bandes adhésives montées solidairement sur la face arrière, ou sur la tranche du support ou encore sur les deux à la fois. De préférence, on utilise une bande adhésive montée solidairement sur la face arrière du réflecteur constituée d'une première partie pourvue de picots ou crochets et d'une seconde partie destinée à adhérer à la première partie, généralement appelée partie feutre, le pourtour du tricot étant inséré entre ces deux parties.
  • L'invention a aussi pour objet une antenne à réflecteur secondaire convexe réalisé comme décrit précédemment. Cette antenne est en particulier une antenne de type "Cassegrain" à configuration "centrée" ou "excentrée".
  • L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un réflecteur d'ondes électromagnétiques tel que décrit précédemment, consistant à :
    • monter sur la face arrière du réflecteur les moyens de fixation du tricot sur le support,
    • placer sur la face active peinte du réflecteur une pièce de tricot de dimension supérieure à celle de la face active,
    • tendre ledit tricot à la tension souhaitée,
    • implanter des aiguilles dans le tricot tendu, à la périphérie du support,
    • surfiler le tricot tendu à une distance déterminée des aiguilles et en dehors du support,
    • rabattre la partie du tricot non-surfilée sur la face arrière du support,
    • fixer ladite partie non-surfilée sur la face arrière du réflecteur à l'aide desdits moyens de fixation, et
    • enlever lesdites aiguilles.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures 3 à 8 annexées, les figures 1 et 2 ayant déjà été décrites.
  • La figure 3 représente schématiquement une vue d'ensemble du réflecteur conforme à l'invention.
  • La figure 4 représente une partie agrandie du réflecteur de l'invention montrant en outre la fixation du tricot sur la face active.
  • La figure 5 illustre l'isolation thermique supplémentaire d'un réflecteur conforme à l'invention et la figure 6 illustre le maintien de la fixation de cette isolation.
  • Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement le montage du tricot sur le support du réflecteur conforme à l'invention.
  • La description ci-après se réfère à un réflecteur secondaire convexe d'une antenne de type "Cassegrain" (voir figure 1) bien que, comme on l'a vu précédemment, l'invention soit d'application beaucoup plus générale. En outre, les éléments du réflecteur, communs à ceux de l'art antérieur, portent les mêmes références.
  • En référence aux figures 3, 4 et 5 le réflecteur d'ondes électromagnétiques de l'invention comporte un support rigide 10 convexe, de contour elliptique, constitué d'une structure en nid d'abeille 16 en aluminium, prise en sandwich entre un revêtement supérieur 18 et un revêtement inférieur 20 en carbone. Le support 10 a une épaisseur totale de 25 mm environ pour un réflecteur de forme elliptique de 500 mm de grand axe et 350 mm de petit axe.
  • La face supérieure 10a du support, constituant la face active du réflecteur, est équipée d'une couche de peinture 12 à base de silicone telle que la peinture PSG 120 FD fabriquée par Astral. Cette peinture a l'avantage de présenter des caractéristiques thermo-optiques de protection thermique du support 10 tout à fait satisfaisantes. En effet, l'absorptance (ou coefficient d'absorption) solaire de cette peinture est inférieure à 0,2.
  • Cette couche de peinture 12 recouvre totalement la face supérieure 10a de la structure rigide ; elle a une épaisseur de 0,1 mm environ, ce qui correspond à un poids de 260 g/m².
  • Conformément à l'invention, un tricot métallique 22 recouvre totalement la peinture isolante 12. Les mailles de ce tricot sont fonction de la fréquence du rayonnement radioélectrique à réfléchir. Pour que le tricot réfléchisse une onde de longueur d'onde λ, il faut que la taille ou "diamètre" des mailles 23 (figure 5) soit < à λ/8. Par exemple, on utilise une maille de 2 mm de diamètre pour une fréquence radio ≦2 GHz et une maille de 1 mm pour une fréquence radio ≦15 GHz.
  • Ce tricot est en particulier constitué de fils de 25 micromètres d'épaisseur en molybdène doré et est vendu par la société Brochier (France).
  • Comme représenté sur la figure 3, ce tricot 22 assure la réflexion des ondes électromagnétiques 7 issues en particulier d'une source radiofréquence 6. La réflexion des ondes sur le tricot 22 ne modifie nullement les propriétés (et en particulier la polarisation) de l'onde reçue.
  • La fixation du tricot 22 sur le support 10 est en particulier assurée par une bande adhésive 24 du type bande VelcroR, située sur la face arrière 20a du réflecteur et à sa périphérie. A cet effet, le tricot 22 doit présenter des dimensions supérieures à celles de la surface 10a du réflecteur de façon à être rabattu sous la face arrière 20a du réflecteur.
  • Comme représenté sur la figure 4, une bande VelcroR est constituée de façon connue d'une partie 26 équipée de picots ou crochets 28 et d'une partie feutre 30 destinée à adhérer sur les picots de la partie 26, le maintien du tricot 22 est assuré en plaçant l'extrémité de ce dernier entre les deux parties 26 et 30 ; les picots 28 assurant la fixation de la partie feutre 30 traversent le tricot 22.
  • Le dos de la partie 26 du VelcroR est rendu solidaire de la face inférieure 20a du réflecteur à l'aide d'une colle du type colle à froid du type époxy-modifiée connue sous la marque REDUX 408.
  • La bande 24 velcroR est située en particulier à 10 mm de la périphérie du support 10 du réflecteur.
  • Lorsque la bande velcroR utilisée se présente sous la forme d'une bande continue rectiligne, il est nécessaire de l'entailler régulièrement selon le rayon de courbure du réflecteur (tous les 30 à 60 mm environ) afin de l'aligner aussi précisément que possible par rapport à la périphérie du réflecteur.
  • Pour améliorer la finition du support 10 et le protéger de la pollution environnante, un film polyimide 32 adhésif est positionné par collage sur toute la tranche 33 du support 10 et sur la périphérie de la face arrière 20a du réflecteur. Ce film adhésif 32 est placé entre le support 10 et le tricot 22 et est disposé de façon à affleurer la couche de peinture 12.
  • Pour améliorer l'isolation thermique du réflecteur, une isolation thermique supplémentaire 35 peut être prévue sur toute la face arrière 20a du réflecteur, comme représenté sur les figures 3, 5 et 6. Cette superisolation thermique est en particulier constituée d'un empilement de couches de polyimide aluminisé ou doré et de gazes de tissu en verre ou en nylon. Cette isolation est extrêmement légère. Sa structure précise et sa fabrication sont bien connues de l'homme de l'art. le polyimide utilisé est en particulier du KaptonR.
  • Comme représenté sur les figures 5 et 6, des languettes de polyimide adhésives 34, par exemple en KaptonR adhésif, assurent le maintien de l'isolation thermique 35. Ces languettes sont distantes de 20 mm par exemple et ont une largeur de 10 mm. Elles sont collées sur le tricot 22 et la superisolation thermique de façon à recouvrir la tranche 33 du réflecteur et la périphérie de la face arrière 20a.
  • Contrairement à l'art antérieur (figure 2), le KaptonR utilisé n'a pas besoin d'être tendu ; les exigences du KaptonR dans l'invention ne sont pas du tout les mêmes que celles de l'art antérieur puisqu'il ne sert nullement à la réflexion des ondes électromagnétiques, cette fonction étant assurée par le tricot.
  • Pour éviter un éventuel décollement des languettes 34 collées sur le tricot, un cerclage adhésif 36 peut être placé sur la tranche du réflecteur de façon à entourer tout le réflecteur (figure 6). Ce cerclage est un polyimide adhésif et en particulier du KaptonR adhésif.
  • En référence aux figures 7 et 8, on décrit ci-après la mise en place du tricot 22 sur le support rigide 10 peint.
  • Le montage du tricot 22 sur le support 10 est réalisé après avoir collé la partie 26 du VelcroR, équipé de ses picots, à la périphérie de la face inférieure 20a du support ainsi que le KaptonR adhésif 32 sur la tranche du support. Le réflecteur est alors centré sur la planche mobile 37 d'une table de mise en tension 38 par l'intermédiaire d'un support cylindrique 39. Ce positionnement est effectué de façon que la surface tangente à la surface 10a du réflecteur passe au-dessus des rouleaux 40 de mise en tension.
  • Après avoir placé le tricot 22 sur la face active 10a peinte du réflecteur, on tend ce dernier par accrochage de masses 42 de 40 g environ réparties sur toute la périphérie du réflecteur (figure 8) tous les 40 mm environ afin d'obtenir dans le sens chaîne et largeur, noté respectivement x et y, une tension de 10 Newton par mètre.
  • Après mise en charge, l'ensemble est vibré pour répartir les tensions de façon homogène. Afin d'immobiliser le tricot ainsi tendu, des aiguilles 44 sont disposées à la périphérie du réflecteur 10. Comme représenté sur la figure 4, ces aiguilles sont enfilées entre la tranche 33 du support 10 et le KaptonR adhésif 32. Ces aiguilles traversent uniquement le tricot 22. Elles sont disposées à un pas de 4 mm environ.
  • A l'aide d'une aiguille courbe et d'un fil de composition différente de celle du tricot 22 (coton ou KevlarR), on effectue un surfilage 46 du tricot à une distance e de la périphérie du support 10 et donc des aiguilles 44, qui est égale à l'épaisseur du support 10 (en particulier 25 mm).
  • On effectue alors le décrochage des masses de mise en tension, les aiguilles 44 assurant le maintien du tricot sur le support 10 et le surfilage 46 permettant de retrouver la tension du tricot 22 lors de la fixation du tricot sur le VelcroR.
  • On effectue alors le rabattage du tricot 22 sur la tranche 33 du réflecteur (autrement dit sur le KaptonR adhésif 32) puis sur la périphérie de la face inférieure 20a du réflecteur ; la partie non surfilée du tricot est alors accrochée sur les picots 28 de la partie 26 de la bande VelcroR. Ensuite, on vient appliquer la partie feutre 30 du VelcroR sur la partie 26.
  • L'ensemble obtenu n'est alors plus démontable, le tricot étant maintenu définitivement par la bande VelcroR grâce aux picots 28.
  • L'ensemble du tricot est alors coupé au ras de la bande VelcroR (figure 4) afin d'éviter tout dépassement du tricot de la bande VelcroR. On peut alors retirer les aiguilles de maintien 44. On fixe alors la superisolation 35 sur la face arrière du réflecteur. Le réflecteur est alors terminé.
  • Des essais de montée et descente en température entre -160°C et +100°C en caisson vide solaire, pendant des durées prolongées, ont confirmé la bonne tenue thermique du réflecteur. Par ailleurs, des essais radioélectriques sur des éprouvettes planes représentatives du réflecteur ont confirmé les propriétés radioélectriques recherchées du réflecteur.

Claims (11)

  1. Réflecteur convexe d'une onde électromagnétique de longueur d'onde λ, comportant un support rigide courbe (10), pourvu d'une face avant (10a) convexe constituant la face active du réflecteur et d'une face arrière (20a), une peinture isolante thermiquement et diélectrique (12) revêtant la face active; le réflecteur étant caractérisé par un tricot conducteur électrique (22) tendu, apte à réfléchir ladite onde, et recouvrant la peinture isolante (12), les mailles (23) du tricot ayant un diamètre inférieur à λ/8, et des moyens de fixation (24) du tricot sur le support.
  2. Réflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tricot (22) est en molybdène recouvert d'or.
  3. Réflecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (10) est constitué d'une structure nid d'abeille (16) prise en sandwich entre un premier revêtement (18) constituant la face avant (10a) et un second revêtement (20) constituant la face arrière (20a).
  4. Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens supplémentaires d'isolation thermique (35) sont prévus sur la face arrière (20a) du support (10).
  5. Réflecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires (35) d'isolation sont constitués d'un empilement de couches métallisées et de couches isolantes.
  6. Réflecteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires (35) d'isolation sont constitués d'un empilement de couches de polyimide métallisées et de gazes de tissu.
  7. Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation (24) comprennent une bande d'adhésif montée solidaire sur la face arrière (20a) comportant une première partie (26) pourvue de picots (28) et une seconde partie (30) destinée à adhérer à la première partie, le bord (22a) du tricot étant inséré entre les première et seconde parties.
  8. Réflecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens de fixation adhésifs (34) sont prévus pour assurer le maintien des moyens supplémentaires (33) d'isolation thermique sur le support (10).
  9. Antenne à réflecteur secondaire convexe, caractérisée en ce que le réflecteur est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Procédé de fabrication d'un réflecteur d'ondes électromagnétiques ayant une face arrière (20a) et une face avant active 10a, la face active étant revetue d'une peinture isolante thermiquement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé étant caractérisé par:
    - monter sur la face arrière (20a) des moyens de fixation (24) de un tricot conducteur electrique (22) apte a reflechir lesdites ondes sur un support (10),
    - placer sur la face active (10a) peinte une pièce de tricot (22) de dimension supérieure à celle de la face active,
    - tendre ledit tricot (22) à la tension souhaitée,
    - implanter des aiguilles (44) dans le tricot (22) tendu, à la périphérie du support (10),
    - surfiler (46) le tricot tendu à une distance déterminée des aiguilles (44) et en dehors du support (10),
    - rabattre la partie du tricot non-surfilée sur la face arrière (20a) du support,
    - fixer ladite partie non-surfilée (22a) sur la face arrière (20a) à l'aide desdits moyens de fixation (24), et
    - enlever les aiguilles (44).
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la distance (e) séparant le surfilage (46) et les aiguilles (44) est égale à l'épaisseur du support (10) peint.
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