EP4360167A1 - Plateforme satellitaire présentant des caractéristiques améliorées de découplage électromagnétique entre éléments rayonnant et procédé de construction correspondant - Google Patents

Plateforme satellitaire présentant des caractéristiques améliorées de découplage électromagnétique entre éléments rayonnant et procédé de construction correspondant

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Publication number
EP4360167A1
EP4360167A1 EP22726451.2A EP22726451A EP4360167A1 EP 4360167 A1 EP4360167 A1 EP 4360167A1 EP 22726451 A EP22726451 A EP 22726451A EP 4360167 A1 EP4360167 A1 EP 4360167A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electromagnetic
block
interest
satellite platform
resin
Prior art date
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Pending
Application number
EP22726451.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alexandre PICHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space SAS
Original Assignee
Airbus Defence and Space SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space SAS filed Critical Airbus Defence and Space SAS
Publication of EP4360167A1 publication Critical patent/EP4360167A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/525—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between emitting and receiving antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526—Electromagnetic shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/002—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using short elongated elements as dissipative material, e.g. metallic threads or flake-like particles

Definitions

  • the field of the invention is that of satellite platforms.
  • the invention relates more particularly to a satellite platform having improved characteristics of electromagnetic decoupling between radiating elements of the platform.
  • the invention thus has applications, in particular, but not exclusively, for all satellite platforms for which the electromagnetic couplings between radiating elements are a major problem, such as for example small-sized satellite platforms.
  • the present invention aims to further improve the decoupling between receiver elements and emitters of electromagnetic radiation present on a satellite platform.
  • the invention relates to a satellite platform comprising a plurality of radiating elements of the type receiving and/or emitting electromagnetic radiation, including at least one emitting radiating element.
  • a satellite platform comprises at least one block of electromagnetic absorbent material comprising a cellular material impregnated with an electromagnetic absorbent filled resin in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements.
  • the block of material is implemented in at least one area of interest on the satellite platform for the reduction of electromagnetic coupling, the area of interest intersecting at least one predominant coupling path between at least two of said radiating elements.
  • the block of electromagnetic absorbing material consists exclusively of the cellular material impregnated with the filled electromagnetic absorbing resin.
  • the block of electromagnetic absorbing material is an element attached as an electromagnetic absorbing element fixed to an external surface of the satellite.
  • the predominant path is of the direct type and corresponds to a direct view between the two radiating elements.
  • the predominant path is of the indirect type corresponding to an indirect interaction between the two radiating elements.
  • the predominant path corresponds to the path where the intensity of the electromagnetic field is greater than a determined threshold beyond which the risk of electromagnetic interference between the two radiating elements is significant.
  • the frequency band of interest is an operating frequency band of a receiver system processing the wave picked up by one of the two radiating elements.
  • the electromagnetic absorbing material has a determined attenuation in the frequency band of interest so as to guarantee a predetermined level of performance of the receiver system.
  • the zone of interest extends over an exterior face of the satellite platform.
  • the block of absorbent material, occupying the area of interest, has characteristic dimensions smaller than the largest dimension of the platform so as to achieve local electromagnetic absorption.
  • the cellular material has a mesh size of between 3 and 12 millimeters in order to be able to receive at least one surface layer of resin filled by impregnation in an amount of between 5 kilograms and 150 kilograms per cubic meter, so that the block of absorbent material maintains a hollow structure.
  • the filled resin comprises a phenolic resin, or an acrylic paint, filled with carbon black particles.
  • the cell walls of the cellular material are arranged perpendicular to an outer face of the satellite platform.
  • the invention also relates to a method for constructing a satellite platform comprising a plurality of radiating elements of the type receiving or emitting electromagnetic radiation, including at least one emitting radiating element. Such a process includes:
  • a step of obtaining at least one block of electromagnetic absorbing material in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements comprising at least one step of impregnating a cellular material with a resin electromagnetic absorbing charge;
  • the step of determining the predominant path comprises a calculation of electromagnetic coupling in the absence of absorbent material and a comparison of the electromagnetic coupling with a predetermined threshold to decide to implement a predetermined treatment by absorption.
  • the block of electromagnetic absorbing material consists exclusively of the cellular material impregnated with the filled electromagnetic absorbing resin.
  • the electromagnetic absorbing resin is obtained by injecting carbon black particles into a phenolic resin or into an acrylic paint.
  • the step of obtaining the block of electromagnetic absorbing material includes a step of determining a target permittivity for the block of electromagnetic absorbing material based on the predetermined absorption treatment. In certain embodiments, the step of obtaining the block of electromagnetic absorbing material comprises a step of determining, as a function of the target permittivity, at least one parameter belonging to the group comprising:
  • the cellular material is chosen with a mesh size between 3 and 12 millimeters to receive a surface layer of electromagnetic absorbing resin by impregnation in an amount between 5 kilograms and 150 kilograms per cubic meter, so that the block of absorbent material maintains a hollow structure.
  • the step of obtaining the block of electromagnetic absorbing material comprises a step of measuring the permittivity of the electromagnetic absorbing material, followed if the target permittivity is not reached, by a new step of impregnation .
  • the step of determining the zone of interest comprises a determination of the size of the block of absorbent material and of the zone of interest extending on an exterior face of the satellite platform.
  • the block of absorbent material, occupying the area of interest has characteristic dimensions smaller than the largest dimension of the platform so as to achieve local electromagnetic absorption.
  • the invention also relates to a method for constructing a satellite platform comprising a plurality of radiating elements of the type receiving or emitting electromagnetic radiation, including at least one emitting radiating element.
  • a process includes:
  • a step of determining at least one predominant coupling path between at least two of the radiating elements comprising an electromagnetic coupling calculation in the absence of absorbent material and a comparison of the electromagnetic coupling with a predetermined threshold to decide to implement a predetermined treatment by absorption;
  • a step of obtaining at least one block of electromagnetic absorbing material in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements comprising a step of determining a target permittivity for the block of absorbing material electromagnetic according to the predetermined treatment by absorption;
  • Such a satellite platform obtained by implementing the construction method according to the invention is for example a satellite platform as described previously (according to any one of the aforementioned embodiments).
  • the invention improves the decoupling between receiver elements and transmitters of intentional or unintentional electromagnetic radiation, such as the antennas of communication systems or the elements of Hall effect motors, via the use of a material having characteristics of electromagnetic absorption in a corresponding frequency band. More particularly, such a material is here implemented in an area of interest to obtain the desired reduction.
  • Another advantage of the invention is that it is possible to cut a path between two radiating elements where in particular creeping waves propagate along one side of the satellite, in direct view to cut a direct coupling path or in indirect view to cut an indirect coupling path by reflection, diffraction, double diffraction or diffusion.
  • the cellular material for example based on aramid such as
  • Honeycomb Nomex® can have a mesh size particularly suitable for aeronautical and space applications. Moreover, such a material can easily be loaded with electromagnetic absorbing resin.
  • FIG. la represents a satellite platform according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG.lbl represents a partial detailed view of the reception structure of the platform of FIG. la according to a first embodiment of the invention
  • FIG.lb2 represents a detailed view of the reception structure of the platform of FIG. la in addition to Fig.lbl;
  • FIG. here represents a partial detailed view of the host structure of the platform of FIG. la according to a second embodiment of the invention.
  • FIG.lc2 represents a detailed view of the reception structure of the platform of FIG. la in addition to FIG. Right here ;
  • FIG.2a shows a top view of an electromagnetic absorbing material comprising a cellular material impregnated with an electromagnetic absorbing filled resin according to an embodiment of the invention;
  • FIG.2b shows a side view of a cell of the material of Fig.2a
  • FIG.3 illustrates the steps of a method for constructing a satellite platform according to an embodiment of the invention.
  • Radiofrequency electromagnetic couplings increase due to the proximity between the different antenna accesses on platforms of reduced dimensions, this trend worsening in particular at low frequencies.
  • motors are a first-order wideband electromagnetic noise source for on-board receivers, particularly at low frequencies (typically for frequencies ranging from the VHF band to the S band).
  • the general principle of the invention is based in particular on the implementation of electromagnetic absorbing material comprising a cellular material impregnated with an electromagnetic absorbing filled resin in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between radiating elements of the receiver type and /or emitter of electromagnetic radiation on a satellite platform. More particularly, the material is implemented in at least one zone of interest of the satellite platform for the reduction of the electromagnetic coupling. Such a zone of interest intersects one or more predominant coupling paths between several radiating elements. Thus the electromagnetic coupling is reduced to an acceptable threshold.
  • frequency band of interest designates here the frequency band in which a reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements considered presents an interest from the point of view of improving the operating performance of radio frequency transmitters and/or receivers associated with all or part of the radiating elements in question.
  • electromagnetic absorbing material any material attenuating the electromagnetic waves propagating along the coupling path considered in a given frequency band, here the frequency band of interest. Such attenuation is for example obtained within the absorbent material itself by dissipation of the electromagnetic energy into thermal energy.
  • the satellite platform 100 comprises a reception structure 110 intended to accommodate the main functional subassemblies of the satellite (e.g. the flight control or propulsion system), as well as deployable solar panels 120.
  • the host structure 110 further comprises a reception antenna 111 (for example a GPS reception antenna (for "Global Positioning System” in English) as well as a transmitter element of electromagnetic radiation, here the output 112 of a Hall effect electric motor.
  • the electric motor produces during its operation a broadband electromagnetic noise having a non-zero component at the reception frequency of the antenna 111, for example in a band frequency including the GPS reception frequencies, i.e. 1575.42 MHz and 1227.60 MHz.
  • electromagnetic coupling between output 112 and antenna 111 would occur predominantly through coupling path 120.
  • a predominant coupling path 120 corresponds in practice to a path where the intensity of the electromagnetic field is greater than a determined threshold.
  • a threshold is for example defined as a threshold beyond which the risk of electromagnetic disturbance of the antenna 111 by the output 112 is significant, i.e. a significant impact on the reception performance of the reception system processing the signals received via antenna 111.
  • the frequency band of interest corresponds to the operating frequency band of the GPS receiver, ie a band comprising the frequencies 1575.42 MHz and 1227.60 MHz.
  • the electromagnetic absorbing material has a determined attenuation in the frequency band in question so as to guarantee a predetermined level of performance of the GPS system, for example in the sense of the quality of reception parameters of the type SNR (for "Signal to Noise Ratio" in English) or BER (for "Bit Error Rate” in English).
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • BER for "Bit Error Rate” in English.
  • the same approach can be followed for any receiver system processing a wave picked up by a radiating element subjected to an electromagnetic disturbance induced by a transmitting radiating element of the satellite platform.
  • the block of electromagnetic absorbing material induces for example an attenuation of at least 5 dB, for example in L and S bands.
  • the predominant path 120 is of the indirect type, which corresponds to an indirect interaction between the output 112 and the antenna 111.
  • the output 112 and the antenna 111 are located here on separate sides of the host structure 110.
  • such a predominant path is of the direct type and corresponds to a direct view between a radiating element of the type emitting electromagnetic radiation and a radiating element of the type receiving electromagnetic radiation.
  • a satellite platform comprises a plurality of radiating elements of the type receiving and/or emitting electromagnetic radiation, including at least one emitter. More particularly, such electromagnetic radiation is intentional or unintentional.
  • the radiating elements in question are for example antennas of communication systems as well as Hall effect motors as described above.
  • a block 155 of electromagnetic absorbing material is implemented in an area of interest of the satellite platform 100 for the reduction electromagnetic coupling in question.
  • the zone of interest is positioned on an area 150 on the surface of the platform so as to cut the predominant coupling path 120 between the output 112 and the antenna 111. More particularly, the zone of interest covers at least one part of an outer face of the satellite platform 100.
  • the block 155 of absorbent material, of parallelepiped shape has characteristic dimensions smaller than the largest dimension of the host structure 110 so as to achieve local electromagnetic absorption.
  • the coupling paths correspond to parasitic radiation phenomena inducing waves propagating in particular along the conductive outer surfaces of the satellite platform 100.
  • a coupling path for example of the creeping path type, can thus appear between two elements radiating, even implanted on different sides of the satellite platform 100.
  • the outer partition of the satellite platform 100 generally tends to guide this parasitic wave.
  • the block of absorbent material takes other shapes, for example a ring or a diamond.
  • Fig.lcl and Fig.lc2 illustrate a second embodiment of the host structure 110 in which the coupling path 130 is of the direct type and corresponds to a direct view between the reception antenna 111 and a antenna 113 of a communication system comprising a transmission part.
  • the block 165 of electromagnetic absorbing material is implemented in a zone of interest on an area 160 of the satellite platform 100 for the reduction of the electromagnetic coupling between the antenna 111 of reception and the antenna 113 of the communication system.
  • the block 165 of electromagnetic absorbing material has an elliptical profile.
  • the satellite platform 100 comprises various radiating elements of the type receiving and/or emitting electromagnetic radiation
  • several coupling paths between various radiating elements may exist.
  • different blocks of the same geometry or of different geometries, and of the same dimensions or of different dimensions, of absorbent materials can be implemented in different zones of interest of the satellite platform.
  • These blocks of materials may have identical or distinct radiofrequency absorption characteristics with, for example, absorptions optimized for different frequency bands.
  • the material is electromagnetic absorbent in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements 112 and 111, for example a frequency band comprising the frequencies 1575.42 MFIz and 1227.60 MFIz as discussed above.
  • the block 155, 165 of absorbent material is formed from a material 200 comprising a cellular material 210, also referred to as "honeycomb" material, impregnated with an electromagnetic absorbing filled resin.
  • the alveolar material 210 has a mesh size 220 of a few millimeters, eg from 3 to 12 millimeters, in order to be able to receive one or more surface layers of filled resin by impregnation.
  • the amount of impregnated resin is included between a few kilograms, eg 5 kilograms, and 150 kilograms per cubic meter.
  • the block of absorbent material retains a hollow structure.
  • such a resin filler makes it possible to obtain good electromagnetic absorption performance without the material 200 becoming conductive.
  • the alveolar material 210 has a mesh size 220 of 4.6 mm, 6.4 mm or 9.6 mm particularly suited to aeronautical and space applications.
  • the height of the cells is for example 5 cm.
  • Such a cellular material 210 is for example based on aramid such as for example Nomex.
  • the block of electromagnetic absorbing material consists exclusively of the alveolar material 210 impregnated with the filled electromagnetic absorbing resin.
  • the filled resin comprises a phenolic resin, or an acrylic paint, filled with carbon black particles.
  • the loading rate is preferably between 5 and 20% by mass, even more preferably between 6 and 12% by mass, in order to obtain good electromagnetic absorption performance.
  • the walls 230 of cells of the cellular material 210 are arranged perpendicular to an outer face of the satellite platform 100. This advantageously leads to better decoupling performance. Such an improvement, going from cells oriented along an outer face to cells oriented normally to the outer face, is for example of the order of 5dB in L and S band, and more than lOdB in X band and beyond.
  • the satellite platform 100 is for example obtained by implementing the construction method now described in relation to FIG.
  • the predominant coupling path 120 between the output 112 and the antenna 111 is determined.
  • a calculation of electromagnetic coupling between the output 112 and the antenna 111 is implemented in the absence of absorbent material.
  • Such a calculation is for example carried out by digital simulation from a 3D model of the satellite platform 100, or at least of the host structure 110.
  • Each electromagnetic coupling is thus determined by calculation and compared with a predetermined threshold in order to decide whether or not this path 120 is a predominant path as described above in relation to FIG. la, Fig.lbl and Fig.lb2.
  • the comparison makes it possible in particular to decide to implement a treatment by absorption, this in order to reduce the coupling between the output 112 and the antenna 111.
  • the electromagnetic coupling between the output 112 and the antenna 111 is greater than the predetermined threshold, it is decided to implement the processing in question.
  • the predominant coupling path 120 between the output 112 and the antenna 111 is determined in another way, for example empirically, or based on measurements obtained on previous implementations, as for example in the case of satellite platforms produced in series.
  • At least one zone of interest is determined so that the zone of interest intersects at least one predominant path 120 determined during the implementation of step E300.
  • the area of interest is positioned on an area 150 intersecting a creeping path where creeping waves propagate along one face of the satellite, in direct view or in indirect view, the area of interest extending over an outer face of the satellite platform.
  • step E310 includes determining the size of a block 155 of absorbent material to be implemented in the area of interest.
  • a block 155 of absorbent material of parallelepiped shape, has characteristic dimensions smaller than the largest dimension of the host structure 110 so as to achieve local electromagnetic absorption.
  • the block of absorbent material takes other shapes, for example a ring. It is also possible to envisage blocks of electromagnetic absorbing material having an oval or diamond-shaped profile. An example of an oval surface 160 where creeping waves are propagated is, for example, shown in FIG. Right here.
  • the block 155, 165 of electromagnetic absorbing material is manufactured in a frequency band of interest for the reduction of the electromagnetic coupling between the radiating elements 112 and 111.
  • a target permittivity for the block 155, 165 of electromagnetic absorbent material is determined according to the predetermined treatment by desired absorption.
  • the target permittivity is determined, for example by electromagnetic simulation, so as to obtain desired absorption properties for the absorbent material.
  • step E320a is not implemented and the target permittivity is already known, for example empirically or on the basis of previous realizations.
  • the block 155, 165 of material 200 implemented on the satellite platform 100 comprises one (or consists exclusively of one) alveolar material 210 impregnated with a resin electromagnetic absorbing charge.
  • the filled resin comprises a phenolic resin, or an acrylic paint, filled with carbon black particles.
  • one or more parameters of the electromagnetic absorbing material 200 are for example obtained as a function of the target permittivity, for example by electromagnetic simulation or empirically on the basis of previous accomplishments. This or these parameters belong for example to the group comprising:
  • a dimensioning of the block of absorbent material comprising for example its thickness and its extent in a plane parallel to the implementation face.
  • the cellular material is chosen with a mesh size of a few millimeters, e.g. from 3 to 12 millimeters, to receive a surface layer of electromagnetic absorbing resin by impregnation in a quantity comprised between a few kilograms, e.g. 5 kilograms, and 150 kilograms per cubic meter, so that the block of absorbent material retains a hollow structure.
  • the electromagnetic absorbing resin is obtained by injecting particles of carbon black into a phenolic resin or into an acrylic paint, depending on the parameter(s) obtained during the implementation of the sizing step E320b.
  • the cellular material 210 is impregnated with the filled electromagnetic absorbing resin obtained during the previous step E320c.
  • Such impregnation is done for example by dipping or spray painting.
  • step E320c of manufacturing the resin is not implemented, the loaded resin being for example obtained from a supplier.
  • the permittivity of the impregnated cellular material 210 is for example measured. Such a measurement is typically carried out after drying of the cellular material 210 impregnated with the filled resin. For example, such a measure highlights implements two waveguides between which a sample of the material is placed. The permittivity of the material is thus estimated via the comparison between the incident wave on the sample and the wave received after passing through the sample.
  • the measurement thus obtained is compared to the target permittivity. For example, if the target permittivity is not reached, a new E320d impregnation step is for example implemented.
  • the measurement performed during step E320e is an intermediate measurement or, where applicable, a final measurement.
  • the block 155, 165 of absorbent material is implemented in the zone of interest on a determined area 150, 160 of one side of the platform.
  • the block of material is fixed to the outer partition of the satellite platform 100 by gluing, by brackets or by a mechanical holding structure.
  • the block of electromagnetic absorbing material is an element added as a radiofrequency absorber fixed to an external surface of the satellite.
  • the block of electromagnetic absorbing material has no support function.
  • the block of electromagnetic absorbing material is not a structural element like a partition delimiting the interior of the satellite or like a structural support element.
  • the walls 230 of cells of the cellular material 210 are arranged perpendicular to an outer face of the satellite platform 100. This advantageously leads to better decoupling performance.
  • the steps E320a of determining the target permittivity, E320b of dimensioning the block and/or E320e of measurement are not necessarily implemented, when in particular the composition of the absorbent material to be obtained is already known. Thus, all that remains is to manufacture it by implementing steps E320c of manufacture of the resin and of impregnation E320d.
  • the implementation of the method of FIG. 3 makes it possible to construct a satellite platform according to any one of the embodiments described above in relation to FIGS. 1a, Fig.lbl, Fig.lb2, Fig.
  • Fig.lc2, Fig.2a and Fig.2b are examples of satellite platforms.
  • the different stages of the construction method described above above can be implemented several times to different couplings existing between two radiating elements of the satellite platform. In this way, several blocks of absorbent materials can be implemented in different areas of interest of the platform.

Abstract

L'invention concerne une plateforme satellitaire comprenant une pluralité d'éléments rayonnant (111, 112) du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur (112). Une telle plateforme comprend au moins un bloc (165) de matériau absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant. Le bloc de matériau est implémenté dans au moins une zone d'intérêt sur la plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique, la zone d'intérêt venant couper au moins un chemin prédominant (120) de couplage entre au moins deux des éléments rayonnant.

Description

DESCRIPTION
Titre : Plateforme satellitaire présentant des caractéristiques améliorées de découplage électromagnétique entre éléments rayonnant et procédé de construction correspondant.
Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des plateformes satellitaires.
L'invention se rapporte plus particulièrement à une plateforme satellitaire présentant des caractéristiques améliorées de découplage électromagnétique entre éléments rayonnant de la plateforme.
L'invention a ainsi des applications, notamment, mais non exclusivement, pour toutes les plateformes satellitaires pour lesquelles les couplages électromagnétiques entre éléments rayonnant sont une problématique d'importance, comme par exemple les plateformes satellitaires de petites dimensions.
Art antérieur et ses inconvénients
Dans le domaine spatial, on observe un essor des satellites de communication ou d'observation et notamment des constellations de satellites comprenant une multitude de satellites de petites dimensions. A titre d'exemple non limitatif, on peut citer les constellations Starlink, Kineis, OneWeb ou C03D. Cet essor s'accompagne d'une multiplication des liens de radiocommunications et des fréquences d'opération mis en oeuvre par la charge utile de la plateforme. Il en résulte un besoin croissant d'antennes à accommoder notamment sur des plateformes de dimensions réduites. Le document EP2863473 déposé au nom d'Airbus Defence and Space GMBH et intitulé « système d'antenne spatiale », enseigne un joint RF de découplage entre deux panneaux ayant chacun une surface de rayonnement.
La présente invention vise à améliorer encore le découplage entre éléments récepteurs et émetteurs de rayonnement électromagnétique présents sur une plateforme satellitaire.
Exposé de l'invention
L'invention concerne une plateforme satellitaire comprenant une pluralité d'éléments rayonnant du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur. Une telle plateforme satellitaire comprend au moins un bloc de matériau absorbant électromagnétique comprenant un matériau alvéolaire imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant. Le bloc de matériau est implémenté dans au moins une zone d'intérêt sur la plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique, la zone d'intérêt venant couper au moins un chemin prédominant de couplage entre au moins deux desdits éléments rayonnant.
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant électromagnétique est constitué exclusivement du matériau alvéolaire imprégné de la résine chargée absorbante électromagnétique.
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant électromagnétique est un élément rapporté comme absorbant électromagnétique fixé sur une surface externe du satellite. Dans certains modes de réalisation, le chemin prédominant est du type direct et correspond à une vue directe entre les deux éléments rayonnant.
Dans certains modes de réalisation, le chemin prédominant est du type indirect correspondant à une interaction indirecte entre les deux éléments rayonnant.
Dans certains modes de réalisation, le chemin prédominant correspond au chemin où l'intensité du champ électromagnétique est supérieure à un seuil déterminé au-delà duquel le risque de perturbation électromagnétique entre les deux éléments rayonnant est significatif.
Dans certains modes de réalisation, la bande de fréquence d'intérêt est une bande de fréquence d'exploitation d'un système récepteur traitant l'onde captée par l'un des deux éléments rayonnant. Le matériau absorbant électromagnétique présente une atténuation déterminée dans la bande de fréquence d'intérêt de sorte à garantir un niveau prédéterminé de performances du système récepteur.
Dans certains modes de réalisation, la zone d'intérêt s'étend sur une face extérieure de la plateforme satellitaire. Le bloc de matériau absorbant, occupant la zone d'intérêt, a des dimensions caractéristiques inférieures à la plus grande dimension de la plateforme de façon à réaliser une absorption électromagnétique locale.
Dans certains modes de réalisation, le matériau alvéolaire présente une taille de maille comprise entre 3 et 12 millimètres pour pouvoir recevoir au moins une couche surfacique de résine chargée par imprégnation selon une quantité comprise entre 5 kilogrammes et 150 kilogrammes par mètre cube, de sorte que le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse.
Dans certains modes de réalisation, la résine chargée comprend une résine phénolique, ou une peinture acrylique, chargée en particules de noir de carbone.
Dans certains modes de réalisation, les parois d'alvéoles du matériau alvéolaire sont disposées perpendiculairement à une face extérieure de la plateforme satellitaire. L'invention concerne également un procédé de construction d'une plateforme satellitaire comprenant une pluralité d'éléments rayonnant du type récepteur ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur. Un tel procédé comprend :
- une étape de détermination d'au moins un chemin prédominant de couplage entre au moins deux des éléments rayonnant ;
- une étape de détermination d'au moins une zone d'intérêt sur la plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant de façon à ce que la zone d'intérêt vienne couper le chemin prédominant ;
- une étape d'obtention d'au moins un bloc de matériau absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant comprenant au moins une étape d'imprégnation d'un matériau alvéolaire par une résine chargée absorbante électromagnétique ; et
- une étape d'implémentation du bloc de matériau absorbant dans la zone d'intérêt.
Dans certains modes de réalisation, l'étape de détermination du chemin prédominant comprend un calcul de couplage électromagnétique en l'absence de matériau absorbant et une comparaison du couplage électromagnétique avec un seuil prédéterminé pour décider d'implémenter un traitement prédéterminé par absorption.
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant électromagnétique est constitué exclusivement du matériau alvéolaire imprégné de la résine chargée absorbante électromagnétique.
Dans certains modes de réalisation, la résine absorbante électromagnétique est obtenue par injection de particules de noir de carbone dans une résine phénolique ou dans une peinture acrylique.
Dans certains modes de réalisation, l'étape d'obtention du bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape de détermination d'une permittivité cible pour le bloc de matériau absorbant électromagnétique en fonction du traitement prédéterminé par absorption. Dans certains modes de réalisation, l'étape d'obtention du bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape de détermination, en fonction de la permittivité cible, d'au moins un paramètre appartenant au groupe comprenant :
- une taille de maille du matériau alvéolaire ;
- un taux de charge en particules de la résine ;
- un taux de concentration en particules de noir de carbone ;
- une quantité de résine chargée imprégnée sur le matériau alvéolaire ; et - un dimensionnement du bloc de matériau absorbant.
Dans certains modes de réalisation, le matériau alvéolaire est choisi avec une taille de maille comprise entre 3 et 12 millimètres pour recevoir une couche surfacique de résine absorbante électromagnétique par imprégnation selon une quantité comprise entre 5 kilogrammes et 150 kilogrammes par mètre cube, de sorte que le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse.
Dans certains modes de réalisation, l'étape d'obtention du bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape de mesure de la permittivité du matériau absorbant électromagnétique, suivi si la permittivité cible n'est pas atteinte, d'une nouvelle étape d'imprégnation.
Dans certains modes de réalisation, l'étape de détermination de la zone d'intérêt comprend une détermination de la taille du bloc de matériau absorbant et de la zone d'intérêt s'étendant sur une face extérieure de la plateforme satellitaire. Le bloc de matériau absorbant, occupant la zone d'intérêt, a des dimensions caractéristiques inférieures à la plus grande dimension de la plateforme de façon à réaliser une absorption électromagnétique locale.
L'invention concerne également un procédé de construction d'une plateforme satellitaire comprenant une pluralité d'éléments rayonnant du type récepteur ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur. Un tel procédé comprend :
- une étape de détermination d'au moins un chemin prédominant de couplage entre au moins deux des éléments rayonnant comprenant un calcul de couplage électromagnétique en l'absence de matériau absorbant et une comparaison du couplage électromagnétique avec un seuil prédéterminé pour décider d'implémenter un traitement prédéterminé par absorption ;
- une étape de détermination d'au moins une zone d'intérêt sur la plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant de façon à ce que la zone d'intérêt vienne couper le chemin prédominant ;
- une étape d'obtention d'au moins un bloc de matériau absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant comprenant une étape de détermination d'une permittivité cible pour le bloc de matériau absorbant électromagnétique en fonction du traitement prédéterminé par absorption ; et
- une étape d'implémentation du bloc de matériau absorbant dans la zone d'intérêt. Une telle plateforme satellitaire obtenue par mise en oeuvre du procédé de construction selon l'invention est par exemple une plateforme satellitaire telle que décrite précédemment (selon l'un quelconque des modes de réalisation précités).
Avantageusement, l'invention améliore le découplage entre éléments récepteurs et émetteurs de rayonnements électromagnétiques intentionnels ou non intentionnels, tels que les antennes de systèmes de communication ou les éléments de moteurs à effet Hall, via l'utilisation d'un matériau présentant des caractéristiques d'absorption électromagnétique dans une bande de fréquence correspondante. Plus particulièrement, un tel matériau est ici implémenté dans une zone d'intérêt pour obtenir la réduction souhaitée.
Un autre avantage de l'invention est qu'on est en mesure de couper un chemin entre deux éléments rayonnant où se propagent notamment des ondes rampantes le long d'une face du satellite, en vue directe pour couper un chemin de couplage direct ou en vue indirecte pour couper un chemin de couplage indirect par réflexion, diffraction, double diffraction ou diffusion. Avantageusement encore le matériau alvéolaire par exemple à base d'aramide tel que du
Nomex® en nid d'abeille peut présenter une taille de maille particulièrement adaptée aux applications aéronautiques et spatiales. Par ailleurs, un tel matériau peut facilement être chargé en résine absorbante électromagnétique.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
[Fig. la] représente une plateforme satellitaire selon un exemple de réalisation de l'invention ; [Fig.lbl] représente une vue détaillée partielle de la structure d'accueil de la plateforme de la Fig. la selon un premier exemple de réalisation de l'invention ;
[Fig.lb2] représente une vue détaillée de la structure d'accueil de la plateforme de la Fig. la en complément de la Fig.lbl ;
[Fig. Ici] représente une vue détaillée partielle de la structure d'accueil de la plateforme de la Fig. la selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ;
[Fig.lc2] représente une vue détaillée de la structure d'accueil de la plateforme de la Fig. la en complément de la Fig. Ici ; [Fig.2a] représente une vue de dessus d'un matériau absorbant électromagnétique comprenant un matériau alvéolaire imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique selon un exemple de réalisation de l'invention ;
[Fig.2b] représente une vue de côté d'une alvéole du matériau de la Fig.2a ; et
[Fig.3] illustre les étapes d'un procédé de construction d'une plateforme satellitaire selon un exemple de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Les couplages électromagnétiques radiofréquences augmentent en raison de la proximité entre les différents accès antennaires sur des plateformes de dimensions réduites, cette tendance s'aggravant notamment en basses fréquences.
Par ailleurs, on note également une généralisation de la propulsion électrique via l'utilisation de moteurs à effet Hall pour de telles plateformes satellitaires. Ces moteurs sont une source de bruit électromagnétique large bande de premier ordre pour les récepteurs embarqués, particulièrement à basses fréquences (typiquement pour les fréquences allant de la bande VH F à la bande S).
L'utilisation de tels moteurs électriques associée à des émetteurs et récepteurs radiofréquences de plus en plus proches conduit à de nouvelles problématiques de compatibilité électromagnétique au niveau de telles plateformes satellitaires. De telles problématiques sont par ailleurs exacerbées sur des plateformes satellitaires de dimensions réduites comme évoqué ci- dessus.
Le principe général de l'invention repose notamment sur l'implémentation de matériau absorbant électromagnétique comprenant un matériau alvéolaire imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre éléments rayonnant du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique sur une plateforme satellitaire. Plus particulièrement, le matériau est implémenté dans au moins une zone d'intérêt de la plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique. Une telle zone d'intérêt vient couper un ou plusieurs chemins prédominants de couplage entre plusieurs éléments rayonnant. Ainsi le couplage électromagnétique se trouve réduit à un seuil acceptable.
La terminologie « bande de fréquence d'intérêt » désigne ici la bande de fréquence dans laquelle une réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant considérés présente un intérêt du point de vue de l'amélioration des performances de fonctionnement des émetteurs et/ou récepteurs radiofréquences associés à tout ou partie des éléments rayonnant en question. Par ailleurs, on entend par matériau absorbant électromagnétique tout matériau atténuant les ondes électromagnétiques se propageant le long du chemin de couplage considéré dans une bande de fréquence donnée, ici la bande de fréquence d'intérêt. Une telle atténuation est par exemple obtenue au sein même du matériau absorbant par dissipation de l'énergie électromagnétique en énergie thermique.
On présente désormais, en relation avec les Fig.la, Fig.lbl et Fig.lb2 une plateforme satellitaire 100 selon un premier exemple de réalisation de l'invention.
Plus particulièrement, la plateforme satellitaire 100 comprend une structure d'accueil 110 destinée à accueillir les principaux sous-ensembles fonctionnels du satellite (e.g. le système de contrôle de vol ou de propulsion), ainsi que des panneaux solaires 120 déployables.
Dans certains modes de réalisation, d'autres structures de plateformes satellitaires sont considérées, par exemple avec d'autres sources d'énergie que des panneaux solaires.
De retour aux Fig.lbl et Fig.lb2, la structure d'accueil 110 comprend en outre une antenne 111 de réception (par exemple une antenne de réception GPS (pour « Global Positioning System » en anglais) ainsi qu'un élément émetteur de rayonnement électromagnétique, ici la sortie 112 d'un moteur électrique à effet Hall. Le moteur électrique produit lors de son fonctionnement un bruit électromagnétique large bande ayant une composante non nulle à la fréquence de réception de l'antenne 111, par exemple dans une bande de fréquence comprenant les fréquences de réception GPS, i.e. 1575,42 MHz et 1227,60 MHz.
Plus particulièrement, le couplage électromagnétique entre la sortie 112 et l'antenne 111 se produirait de manière prédominante par le chemin 120 de couplage. Un tel chemin 120 de couplage prédominant correspond en pratique à un chemin où l'intensité du champ électromagnétique est supérieure à un seuil déterminé. Un tel seuil est par exemple défini comme un seuil au-delà duquel le risque de perturbation électromagnétique de l'antenne 111 par la sortie 112 est significatif, i.e. à un impact significatif sur les performances de réception du système de réception traitant les signaux reçus via l'antenne 111.
Selon un tel exemple, la bande de fréquence d'intérêt correspond à la bande de fréquence d'exploitation du récepteur GPS, i.e. une bande comprenant les fréquences 1575,42 MHz et 1227,60 MHz. Le matériau absorbant électromagnétique présente une atténuation déterminée dans la bande de fréquence en question de sorte à garantir un niveau prédéterminé de performances du système GPS, par exemple au sens de la qualité de paramètres de réception du type SNR (pour « Signal to Noise Ratio » en anglais) ou du BER (pour « Bit Error Rate » en anglais). La même approche peut être suivie pour tout système récepteur traitant une onde captée par un élément rayonnant soumis à une perturbation électromagnétique induite par un élément rayonnant émetteur de la plateforme satellitaire. Le bloc de matériau absorbant électromagnétique induit par exemple une atténuation d'au moins 5dB, par exemple en bandes L et S.
Dans le cas illustré sur les Fig.lbl et Fig.lb2, le chemin 120 prédominant est du type indirect, ce qui correspond à une interaction indirecte entre la sortie 112 et l'antenne 111. La sortie 112 et l'antenne 111 se trouvent ici sur des faces distinctes de la structure d'accueil 110.
Dans certains modes de réalisation, un tel chemin prédominant est du type direct et correspond à une vue directe entre un élément rayonnant du type émetteur de rayonnement électromagnétique et un élément rayonnant du type récepteur de rayonnement électromagnétique.
De manière générale, une plateforme satellitaire selon l'invention comprend une pluralité d'éléments rayonnant du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un émetteur. Plus particulièrement, un tel rayonnement électromagnétique est intentionnel ou non intentionnel. Les éléments rayonnant en question sont par exemple des antennes de systèmes de communication aussi bien que des moteurs à effet Hall comme décrit ci- dessus.
De retour aux Fig.lbl et Fig.lb2, afin de réduire le couplage électromagnétique entre la sortie 112 et l'antenne 111, un bloc 155 de matériau absorbant électromagnétique est implémenté dans une zone d'intérêt de la plateforme satellitaire 100 pour la réduction du couplage électromagnétique en question. La zone d'intérêt vient se positionner sur une aire 150 en surface de la plateforme de sorte à venir couper le chemin 120 de couplage prédominant entre la sortie 112 et l'antenne 111. Plus particulièrement, la zone d'intérêt couvre au moins une partie d'une face extérieure de la plateforme satellitaire 100. Le bloc 155 de matériau absorbant, de forme parallélépipédique, présente des dimensions caractéristiques inférieures à la plus grande dimension de la structure d'accueil 110 de façon à réaliser une absorption électromagnétique locale.
En effet, les chemins de couplage correspondent à des phénomènes de rayonnements parasites induisant des ondes se propageant notamment le long des surfaces extérieures conductrices de la plateforme satellite 100. Un chemin de couplage, par exemple du type chemin rampant, peut ainsi apparaître entre deux éléments rayonnant, même implantés sur des faces différentes de la plateforme satellitaire 100. La cloison extérieure de la plateforme satellite 100 tend généralement à guider cette onde parasite.
On vient ainsi par exemple couper un chemin où se propagent des ondes rampantes le long d'une face du satellite, en vue directe (i.e. chemin de couplage direct) ou en vue indirecte (i.e. chemin de couplage indirect par réflexion, diffraction double diffraction ou diffusion).
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant prend d'autres formes, par exemple en anneau ou en losange.
Par exemple, les Fig.lcl et Fig.lc2 illustrent un deuxième exemple de réalisation de la structure d'accueil 110 dans lequel le chemin de couplage 130 est du type direct et correspond à une vue directe entre l'antenne 111 de réception et une antenne 113 d'un système de communication comprenant une partie émission. Par ailleurs, le bloc 165 de matériau absorbant électromagnétique est implémenté dans une zone d'intérêt sur une aire 160 de la plateforme satellitaire 100 pour la réduction du couplage électromagnétique entre l'antenne 111 de réception et l'antenne 113 du système de communication. Selon cet exemple, le bloc 165 de matériau absorbant électromagnétique présente un profil elliptique.
Dans certains modes de réalisation dans lesquels la plateforme satellitaire 100 comprend différents éléments rayonnant du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique, plusieurs chemins de couplages entre différents éléments rayonnant peuvent exister. Ainsi, différents blocs de même géométrie ou de géométries différentes, et de mêmes dimensions ou de dimensions différentes, de matériaux absorbants peuvent être implémentés dans différentes zones d'intérêt de la plateforme satellitaire. Ces blocs de matériaux peuvent présenter des caractéristiques d'absorption radiofréquence identiques ou distinctes avec par exemple, des absorptions optimisées pour différentes bandes de fréquences.
De retour aux Fig.lbl et Fig.lb2, le matériau est absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant 112 et 111, par exemple une bande de fréquence comprenant les fréquences 1575,42 MFIz et 1227,60 MFIz comme discuté ci-dessus.
Selon l'exemple de réalisation des Fig.2a et Fig2b, le bloc 155, 165 de matériau absorbant est formé à partir d'un matériau 200 comprenant un matériau alvéolaire 210, également désigné par matériau en « nid d'abeille », imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique.
Plus particulièrement, le matériau alvéolaire 210 présente une taille de maille 220 de quelques millimètres, e.g. de 3 à 12 millimètres, pour pouvoir recevoir une ou plusieurs couches surfaciques de résine chargée par imprégnation. Par exemple, la quantité de résine imprégnée est comprise entre quelques kilogrammes, e.g. 5 kilogrammes, et 150 kilogrammes par mètre cube. Ainsi, le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse. Par ailleurs, une telle charge en résine permet d'obtenir de bonnes performances d'absorption électromagnétique sans que le matériau 200 ne devienne conducteur.
Par exemple, le matériau alvéolaire 210 présente une taille de maille 220 de 4,6 mm, 6,4 mm ou 9,6 mm particulièrement adaptée aux applications aéronautiques et spatiales. La hauteur des alvéoles est par exemple de 5 cm. Un tel matériau alvéolaire 210 est par exemple à base d'aramide tel que par exemple du Nomex .
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant électromagnétique est constitué exclusivement du matériau alvéolaire 210 imprégné de la résine chargée absorbante électromagnétique.
Dans certains modes de réalisation, la résine chargée comprend une résine phénolique, ou une peinture acrylique, chargée en particules de noir de carbone. Par exemple, le taux de charge est de préférence entre 5 et 20% en masse, encore plus préférentiellement entre 6 et 12% en masse, afin d'obtenir de bonnes performances d'absorption électromagnétique.
Dans certains modes de réalisation, les parois 230 d'alvéoles du matériau alvéolaire 210 sont disposées perpendiculairement à une face extérieure de la plateforme satellitaire 100. Ceci conduit avantageusement à de meilleures performances de découplage. Une telle amélioration, en passant d'alvéoles orientées le long d'une face extérieure à des alvéoles orientées normalement à la face extérieure, est par exemple de l'ordre de 5dB en bande L et S, et plus de lOdB en bande X et au-delà.
La plateforme satellitaire 100 est par exemple obtenue par mise en oeuvre du procédé de construction maintenant décrit en relation avec la Fig.3.
Considérant plus particulièrement à titre d'exemple non limitatif l'exemple de réalisation la plateforme satellitaire 100 des Fig.lbl et Fig.lb2, lors d'une étape E300, le chemin 120 de couplage prédominant entre la sortie 112 et l'antenne 111 est déterminé.
Par exemple, un calcul de couplage électromagnétique entre la sortie 112 et l'antenne 111 est mis en oeuvre en l'absence de matériau absorbant. Un tel calcul est par exemple réalisé par simulation numérique à partir d'un modèle 3D de la plateforme satellitaire 100, ou du moins de la structure d'accueil 110. Chaque couplage électromagnétique est ainsi déterminé par calcul et comparé avec un seuil prédéterminé afin de décider que ce chemin 120 est ou non un chemin prédominant comme décrit ci-dessus en relation avec la Fig. la, la Fig.lbl et la Fig.lb2. La comparaison permet notamment de décider d'implémenter un traitement par absorption, ceci afin de réduire le couplage entre la sortie 112 et l'antenne 111. En d'autres termes, lorsque le couplage électromagnétique entre la sortie 112 et l'antenne 111 est supérieur au seuil prédéterminé, il est décidé d'implémenter le traitement en question.
Dans d'autres modes de réalisation, le chemin 120 de couplage prédominant entre la sortie 112 et l'antenne 111 est déterminé d'une autre manière, par exemple de manière empirique, ou en se basant sur des mesures obtenues sur des implémentations précédentes, comme par exemple dans le cas de plateformes satellitaires produites en série.
De retour à la Fig.3, lors d'une étape E310, au moins une zone d'intérêt est déterminée de façon à ce que la zone d'intérêt vienne couper au moins un chemin 120 prédominant déterminé lors de la mise en oeuvre de l'étape E300. Par exemple, la zone d'intérêt se positionne sur une aire 150 coupant un chemin rampant où se propagent des ondes rampantes le long d'une face du satellite, en vue directe ou en vue indirecte, la zone d'intérêt s'étendant sur une face extérieure de la plateforme satellitaire.
Par exemple, l'étape E310 comprend la détermination de la taille d'un bloc 155 de matériau absorbant devant être implémenté dans la zone d'intérêt. Un tel bloc 155 de matériau absorbant, de forme parallélépipédique, a des dimensions caractéristiques inférieures à la plus grande dimension de la structure d'accueil 110 de façon à réaliser une absorption électromagnétique locale.
Dans certains modes de réalisation, le bloc de matériau absorbant prend d'autres formes, par exemple en anneau. On peut également envisager des blocs de matériau absorbant électromagnétique présentant un profil ovale ou en losange. Un exemple de surface ovale 160 où se propagent des ondes rampantes est par exemple représenté à la Fig. Ici.
De retour à la Fig.3, lors d'une étape E320, on fabrique le bloc 155, 165 de matériau absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant 112 et 111.
Ainsi, lors d'une étape E320a, une permittivité cible pour le bloc 155, 165 de matériau absorbant électromagnétique est déterminée en fonction du traitement prédéterminé par absorption souhaité. En d'autres termes, la permittivité cible est déterminée, par exemple par simulation électromagnétique, de sorte à obtenir des propriétés d'absorption voulues pour le matériau absorbant.
Dans certains modes de réalisation, l'étape E320a n'est pas mise en oeuvre et la permittivité cible est déjà connue, par exemple de manière empirique ou sur la base de réalisations précédentes. Comme décrit ci-dessus en relation avec les Fig.2a et Fig.2b, le bloc 155, 165 de matériau 200 implémenté sur la plateforme satellitaire 100 comprend un (ou est constitué exclusivement d'un) matériau alvéolaire 210 imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique. Par exemple, la résine chargée comprend une résine phénolique, ou une peinture acrylique, chargée en particules de noir de carbone.
Ainsi, lors d'une étape E320b de dimensionnement, à la Fig.3, un ou plusieurs paramètres du matériau 200 absorbant électromagnétique sont par exemple obtenus en fonction de la permittivité cible, par exemple par simulation électromagnétique ou de manière empirique sur la base de réalisations précédentes. Ce ou ces paramètres appartiennent par exemple au groupe comprenant :
- une taille de maille 220 du matériau alvéolaire 210 ;
- un taux de charge en particules de la résine ;
- un taux de concentration en particules de noir de carbone ;
- une quantité de résine chargée imprégnée sur le matériau alvéolaire ; et
- un dimensionnement du bloc de matériau absorbant comprenant par exemple son épaisseur et son étendue dans un plan parallèle à la face d'implémentation.
Par exemple, le matériau alvéolaire est choisi avec une taille de maille de quelques millimètres, e.g. de 3 à 12 millimètres, pour recevoir une couche surfacique de résine absorbante électromagnétique par imprégnation selon une quantité comprise entre quelques kilogrammes, e.g. 5 kilogrammes, et 150 kilogrammes par mètre cube, de sorte que le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse.
Lors d'une étape E320c de fabrication de la résine, la résine absorbante électromagnétique est obtenue par injection de particules de noir de carbone dans une résine phénolique ou dans une peinture acrylique, selon le ou les paramètres obtenus lors de la mise en oeuvre de l'étape E320b de dimensionnement.
Lors d'une étape suivante E320d, le matériau alvéolaire 210 est imprégné par la résine chargée absorbante électromagnétique obtenue lors de l'étape précédente E320c. Une telle imprégnation se fait par exemple par trempage ou peinture au pistolet.
Dans certains modes de réalisation, l'étape E320c de fabrication de la résine n'est pas mise en oeuvre, la résine chargée, étant par exemple obtenue auprès d'un fournisseur.
De retour à la Fig.3, lors d'une étape suivante E320e, la permittivité du matériau alvéolaire 210 imprégné est par exemple mesurée. Une telle mesure est effectuée typiquement après séchage du matériau alvéolaire 210 imprégné par la résine chargée. Par exemple, une telle mesure met en œuvre deux guides d'ondes entre lesquels un échantillon du matériau est disposé. La permittivité du matériau est ainsi estimée via la comparaison entre l'onde incidente sur l'échantillon et l'onde reçue après passage dans l'échantillon.
La mesure ainsi obtenue est comparée à la permittivité cible. Par exemple, si la permittivité cible n'est pas atteinte, une nouvelle étape d'imprégnation E320d est par exemple mise en œuvre. Ainsi, la mesure effectuée lors de l'étape E320e est une mesure intermédiaire ou, le cas échéant, une mesure finale.
Après la fabrication du bloc 155, 165 de matériau absorbant, lors d'une étape E330, le bloc 155, 165 de matériau absorbant est implémenté dans la zone d'intérêt sur une aire déterminée 150, 160 d'une face de la plateforme. Par exemple, le bloc de matériau est fixé sur la cloison extérieure de la plateforme satellitaire 100 par collage, par des équerres ou par une structure mécanique de maintien.
Le bloc de matériau absorbant électromagnétique est un élément rapporté comme absorbant radiofréquence fixé sur une surface externe du satellite. Ainsi le bloc de matériau absorbant électromagnétique n'a pas de fonction de support. Le bloc de matériau absorbant électromagnétique n'est pas un élément structurel comme une cloison délimitant l'intérieur du satellite ou comme un élément structurel de support.
Dans certains modes de réalisation, les parois 230 d'alvéoles du matériau alvéolaire 210 sont disposées perpendiculairement à une face extérieure de la plateforme satellitaire 100. Ceci conduit avantageusement à de meilleures performances de découplage.
Dans certains modes de réalisation, les étapes E320a de détermination de la permittivité cible, E320b de dimensionnement du bloc et/ou E320e de mesure ne sont pas nécessairement mises en œuvre, lorsque notamment la composition du matériau absorbant à obtenir est déjà connue. Ainsi, il ne reste alors qu'à le fabriquer par mise en œuvre des étapes E320c de fabrication de la résine et d'imprégnation E320d.
Ainsi, de manière générale, la mise en œuvre du procédé de la Fig.3 permet de construire une plateforme satellitaire selon l'un quelconque des modes de réalisation décrit ci-dessus en relation avec les Fig. la, Fig.lbl, Fig.lb2, Fig. Ici, Fig.lc2, Fig.2a et Fig.2b.
En particulier, dans les modes de réalisation précités dans lesquels la plateforme satellitaire comprend différents éléments rayonnant du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique et dans lesquels plusieurs chemins de couplages entre différents éléments rayonnant existent, les différentes étapes du procédé de construction décrit ci-dessus (selon l'un quelconque des modes de réalisation précités) peuvent être mises en œuvre plusieurs fois pour différents couplages existant entre deux éléments rayonnant de la plateforme satellitaire. De la sorte, plusieurs blocs de matériaux absorbants peuvent être implémentés dans différentes zones d'intérêt de la plateforme.

Claims

REVENDICATIONS
1. Plateforme satellitaire (100) comprenant une pluralité d'éléments rayonnant (111, 112, 113) du type récepteur et/ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur (112, 113), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un bloc (155, 165) de matériau (200) absorbant électromagnétique comprenant un matériau alvéolaire (210) imprégné d'une résine chargée absorbante électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant, ledit bloc de matériau étant implémenté dans au moins une zone d'intérêt sur ladite plateforme satellitaire pour la réduction dudit couplage électromagnétique, la zone d'intérêt venant couper au moins un chemin prédominant (120, 130) de couplage entre au moins deux desdits éléments rayonnant.
2. Plateforme satellitaire (100) selon la revendication 1, dans laquelle ledit bloc de matériau (200) absorbant électromagnétique est constitué exclusivement du matériau alvéolaire (210) imprégné de la résine chargée absorbante électromagnétique.
3. Plateforme satellitaire (100) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit bloc de matériau (200) absorbant électromagnétique est un élément rapporté comme absorbant électromagnétique fixé sur une surface externe du satellite.
4. Plateforme satellitaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau alvéolaire présente une taille de maille comprise entre 3 et 12 millimètres pour pouvoir recevoir au moins une couche surfacique de résine chargée par imprégnation selon une quantité comprise entre 5 kilogrammes et 150 kilogrammes par mètre cube, de sorte que le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse.
5. Plateforme satellitaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite résine chargée comprend une résine phénolique, ou une peinture acrylique, chargée en particules de noir de carbone.
6. Plateforme satellitaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les parois d'alvéoles (230) dudit matériau alvéolaire sont disposées perpendiculairement à une face extérieure de ladite plateforme satellitaire.
7. Procédé de construction d'une plateforme satellitaire (100) comprenant une pluralité d'éléments rayonnant (111, 112, 113) du type récepteur ou émetteur de rayonnement électromagnétique, dont au moins un élément rayonnant émetteur (112, 113), caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape (E300) de détermination d'au moins un chemin prédominant (120, 130) de couplage entre au moins deux desdits éléments rayonnant ;
- une étape (E310) de détermination d'au moins une zone d'intérêt sur ladite plateforme satellitaire pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant de façon à ce que ladite zone d'intérêt vienne couper ledit chemin prédominant ;
- une étape (E320) d'obtention d'au moins un bloc (155, 165) de matériau absorbant électromagnétique dans une bande de fréquence d'intérêt pour la réduction du couplage électromagnétique entre les éléments rayonnant comprenant au moins une étape (E320d) d'imprégnation d'un matériau alvéolaire par une résine chargée absorbante électromagnétique; et
- une étape (E330) d'implémentation dudit bloc de matériau absorbant dans ladite zone d'intérêt.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit bloc (155, 165) de matériau absorbant électromagnétique est constitué exclusivement du matériau alvéolaire (210) imprégné de la résine chargée absorbante électromagnétique.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'étape de détermination dudit chemin prédominant comprend un calcul de couplage électromagnétique en l'absence de matériau absorbant et une comparaison du couplage électromagnétique avec un seuil prédéterminé pour décider d'implémenter un traitement prédéterminé par absorption.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la résine absorbante électromagnétique est obtenue par injection (E320c) de particules de noir de carbone dans une résine phénolique ou dans une peinture acrylique.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10 en ce qu'elle dépend de la revendication 9, dans lequel l'étape d'obtention dudit bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape de détermination (E320a) d'une permittivité cible pour ledit bloc de matériau absorbant électromagnétique en fonction du traitement prédéterminé par absorption.
12. Procédé selon la revendication 11 en ce qu'elle dépend de la revendication 10, dans lequel l'étape d'obtention dudit bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape (E320b) de détermination, en fonction de la permittivité cible, d'au moins un paramètre appartenant au groupe comprenant :
- une taille de maille dudit matériau alvéolaire ;
- un taux de charge en particules de ladite résine ;
- un taux de concentration en particules de noir de carbone ;
- une quantité de résine chargée imprégnée sur ledit matériau alvéolaire ; et
- un dimensionnement dudit bloc de matériau absorbant.
13. Procédé selon la revendication l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel le matériau alvéolaire est choisi avec une taille de maille comprise entre 3 et 12 millimètres pour recevoir une couche surfacique de résine absorbante électromagnétique par imprégnation selon une quantité comprise entre 5 kilogrammes et 150 kilogrammes par mètre cube, de sorte que le bloc de matériau absorbant conserve une structure creuse.
14. Procédé selon la revendication 12 ou 13 en ce qu'elle dépend de la revendication 12, dans lequel l'étape d'obtention dudit bloc de matériau absorbant électromagnétique comprend une étape (E320e) de mesure de la permittivité dudit matériau absorbant électromagnétique, suivi si la permittivité cible n'est pas atteinte, d'une nouvelle étape d'imprégnation.
15. Procédé selon l'une des revendications 7 à 14, dans lequel l'étape de détermination de la zone d'intérêt comprend une détermination de la taille dudit bloc de matériau absorbant et de ladite zone d'intérêt s'étendant sur une face extérieure de la plateforme satellitaire, ledit bloc de matériau absorbant, occupant la zone d'intérêt, ayant des dimensions caractéristiques inférieures à la plus grande dimension de la plateforme de façon à réaliser une absorption électromagnétique locale.
EP22726451.2A 2021-06-24 2022-04-29 Plateforme satellitaire présentant des caractéristiques améliorées de découplage électromagnétique entre éléments rayonnant et procédé de construction correspondant Pending EP4360167A1 (fr)

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