ES2269076T3 - Superficie que refleja las ondas electromagneticas y procedimiento para su realizacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la realización de una superficie rígida que refleja las ondas electromagnéticas, caracterizado: - porque se fabrica un entrelazado (1, 7) maleable de cables eléctricamente conductores (2, 3) cuya superficie es metálica y está revestida de un metal de aportación (6), presentando dicho metal de aportación un punto de fusión inferior al del metal superficial de dichos cables y siendo dicho metal de aportación (6) y dicho metal superficial (5) aptos para la difusión recíproca el uno con el otro cuando se exponen a una temperatura al menos igual al punto de fusión de dicho metal de aportación (6) para formar una aleación metálica estable de difusión, cuya temperatura de fusión es superior al punto de fusión de dicho metal de aportación (6) y aumenta en dirección al punto de fusión de dicho metal superficial con la intensidad de dicha difusión; - porque se ajusta dicho entrelazado maleable (1, 7) a la forma deseada para dicha superficie rígida que refleja las ondas electromagnéticas; y - porque se eleva la temperatura de dicho entrelazado maleable (1, 7), ajustado de esta forma, por encima del punto de fusión de dicho metal de aportación (6) para obtener la formación de dicha aleación metálica de difusión, lo que conlleva la solidarización de dichos cables (2 y 3) entre sí y la rigidificación de dicho entrelazado (1, 7), que forma así dicha superficie rígida.
Description
Superficie que refleja las ondas
electromagnéticas y procedimiento para su realización.
La presente invención se refiere a las
superficies que reflejan las ondas electromagnéticas, tales como los
reflectores de antena, los blindajes electromagnéticos, las guías
de ondas, etc… así como un procedimiento para la realización de
estas superficies.
Ya se conocen superficies que reflejan las ondas
electromagnéticas -en lo sucesivo denominadas superficies
reflectantes-, que se realizan mediante láminas de metal
conformadas, por ejemplo por embutición, confiriéndoles una
estructura autoportante. Sin embargo, tales superficies presentan
una masa importante, de manera que sus dimensiones son generalmente
limitadas. Además, a causa de su masa, no pueden colocarse a bordo
de vehículos espaciales.
Por eso, para remediar estos inconvenientes de
masa y de limitación de dimensiones, ya se ha propuesto realizar
superficies reflectantes metalizando, por cualquier método conocido
(proyección, galvanoplastia, deposición en vacío, pintura
conductora, etc…) soportes de una materia compuesta por fibras de
carbono -matriz de resina polimerizada. Así pueden obtenerse
superficies reflectantes de masa aceptable y dimensiones deseadas.
Sin embargo, estas superficies reflectantes presentan
inconvenientes. Primero, se puede constatar que las porciones
rectilíneas de las fibras de carbono de dichos soportes introducen
una polarización parásita no deseable en la radiación
electromagnética reflejada por dichas superficies. Esto se debe al
hecho de que las fibras de carbono reflejan en parte la radiación
electromagnética incidente, mientras que la resina polimerizada de
la matriz, dispuesta entre dichas fibras, es relativamente
transparente a dicha radiación.
Además, pueden producirse descargas eléctricas
parásitas locales entre las extremidades debidas a fibras de
carbono rotas -ya que estas fibras son conductoras- lo que ocasiona
parásitos en dicha radiación reflejada.
Por último, la metalización de dichos soportes
compuestos presenta en general un acabado de la superficie tan liso
que la radiación térmica recibida por tal reflector se concentra en
el centro de este último. Por eso, cuando la fuente del reflector
se encuentra en el centro, es necesario proteger térmicamente dicha
fuente, por ejemplo recubriendo la superficie activa del reflector
con una pintura difusora.
La presente invención tiene por objeto remediar
los inconvenientes de las unas superficies reflectantes de soporte
compuesto, permitiendo al mismo tiempo obtener unas superficies
reflectantes de ligereza comparable.
Con este fin, según la invención, la superficie
rígida que refleja las ondas electromagnéticas, especialmente para
reflectores de antena, blindajes electromagnéticos y guías de ondas,
es relevante ya que está formada por un entrelazado de cables
eléctricamente conductores que están constituidos superficialmente
por una aleación metálica estable de difusión que garantiza la
solidarización de dichos cables entre sí y la rigidez de dicha
superficie.
Así, gracias a la presente invención, se
eliminan las fibras de carbono y sus inconvenientes (polarización
parásita y descargas de ruptura). Por otro lado, puesto que, en
dichos entrelazados, los cables conductores se cruzan formando unas
microfacetas, la superficie, cuando ésta se presenta bajo la forma
de un receptor de antena, ya no centraliza la energía calorífica
únicamente en el centro; por el contrario, esta energía térmica
pasa por una mancha focal. De ello se deduce que la fuente esté
sometida a un flujo térmico más débil y que la protección térmica
de la fuente y del reflector pueda ser menos compleja. Ya no es
necesario recubrir la superficie activa del reflector con pintura
difusora, lo que evita las distorsiones provocadas por ésta.
Para obtener la superficie reflectante rígida
conforme a la presente invención, se puede:
- -
- realizar un entrelazado maleable de cables eléctricamente conductores cuya superficie es metálica y está revestida de un metal de aportación, presentando dicho metal de aportación un punto de fusión inferior al del metal superficial de dichos cables y siendo dicho metal de aportación y dicho metal superficial aptos para la difusión recíproca el uno con el otro cuando se exponen a una temperatura al menos igual al punto de fusión de dicho metal de aportación para formar una aleación metálica estable de difusión, cuya temperatura de fusión es superior al punto de fusión de dicho metal de aportación y aumenta en dirección al punto de fusión de dicho metal superficial con la intensidad de dicha difusión;
- -
- ajustar dicho entrelazado maleable a la forma deseada para dicha superficie rígida que refleja las ondas electromagnéticas; y
- -
- elevar la temperatura de dicho entrelazado maleable, ajustado de esta forma, por encima del punto de fusión de dicho metal de aportación para obtener la formación de dicha aleación metálica de difusión, lo que conlleva la solidarización de dichos cables entre sí y la rigidificación de dicho entrelazado, que forma así dicha superficie rígida.
Este entrelazado maleable puede realizarse de
diferentes maneras, por ejemplo por tricotado, revestido, trenzado,
capeado, tejido o incluso por la puesta en práctica de los
procedimientos de fabricación de productos fibrosos no tejidos. No
obstante, los entrelazados bajo la forma de un tejido de punto se
han revelado particularmente ventajosos, especialmente en lo que se
refiere a la difusión del flujo térmico recibido por dicha
superficie reflectante.
Los cables eléctricamente conductores pueden
estar constituidos por un alma metálica recubierta de dicho metal
de aportación. En este caso, el metal superficial es pues el del
alma. Sin embargo, una variante posible es que los cables
eléctricamente conductores pueden estar constituidos por una
pluralidad de capas coaxiales, al menos algunas de las cuales están
realizadas en una materia - eléctricamente conductora o
eventualmente aislante - diferente de dicho metal superficial.
Entre los metales utilizados para la realización
de los cables eléctricamente conductores, se pueden citar los
metales buenos conductores de la electricidad, tales como el oro, la
plata, el cobre, etc… o incluso las aleaciones con un bajo
coeficiente de dilatación térmica, tales como algunos ferroníquel, o
incluso otros metales o aleaciones metálicas.
Los metales de aportación se eligen entre los
metales o aleaciones con bajo punto de fusión, tales como el estaño
o el indio, susceptibles de formar una aleación estable por difusión
con el metal superficial.
Se han obtenido excelentes resultados eligiendo
el cobre como metal superficial y el indio como metal de
aportación.
La sección de los cables eléctricamente
conductores puede ser circular, con un diámetro comprendido
preferentemente entre 6 y 20 micras, o bien plana, con un grosor
comprendido preferentemente también entre 6 y 20 micras y una
anchura comprendida preferentemente entre 0,2 y 1,5 mm. En estos
casos, el grosor del revestimiento del metal de aportación puede
estar comprendido entre 10 Angström y 1 micra.
Preferentemente, a fin de aportar a dicha
superficie un grosor deseable, se prevé aplicar una presión uniforme
sobre el entrelazado maleable conformado, durante la elevación de
temperatura.
La superficie conforme a la presente invención
puede ser uniforme, sin orificios. En este caso, se prevé un
entrelazado relativamente compacto y la aplicación de dicha presión
uniforme permite obturar las eventuales aberturas del entrelazado.
Una variante es que dicha superficie puede comportar unos orificios,
previstos en el momento de la fabricación de dicho entrelazado.
Es preferible un modo de realización en el que
la superficie obtenida por el entrelazado rigidificado sea
reforzado mediante un refuerzo colocado contra una de las caras de
dicho entrelazado y solidarizado a ésta. Así, el entrelazado
rigidificado sólo forma la parte reflectante activa de dicha
superficie. Un refuerzo tal puede presentar una estructura
compuesta por fibras - matriz polimerizada. Resulta entonces
ventajoso que la solidarización de la superficie y del refuerzo se
obtenga por encolado con la ayuda de la resina de dicha matriz,
formándose el refuerzo sobre dicha superficie. Es necesario por
supuesto, para este fin, que la temperatura de polimerización de la
resina sea inferior a la temperatura de fusión de la aleación
metálica estable de difusión.
Se observa así que, gracias a la invención, se
obtiene una superficie que refleja las ondas electromagnéticas por
soldadura por difusión de los cables eléctricamente conductores del
entrelazado.
Para la puesta en práctica de la presente
invención, se han obtenido, entre otros, reflectores de antena que
pueden funcionar en frecuencias comprendidas entre 18 GHz y más de
45 GHz.
Las figuras del dibujo adjunto ayudarán a
comprender cómo puede realizarse la invención. En estas figuras,
idénticas referencias designan elementos semejantes.
La figura 1 muestra, en
planta, un ejemplo de entrelazado de cables eléctricamente
conductores utilizado en la puesta en práctica de la presente
invención.
La figura 2 muestra, también
en planta, una variante de entrelazado de la figura 1.
Las figuras 3 y 4 son secciones según
respectivamente las líneas III-III y
IV-IV de las figuras 1 y 2.
Las figuras 5 y 6 ilustran, en sección,
unas variantes de realización de los cables conductores utilizados
para formar el entrelazado de las figuras 1 y 2.
Las figuras 7A a 7F ilustran diferentes
fases del proceso de fabricación de un reflector de antena
conforme la presente invención.
conforme la presente invención.
En la figura 1, se ha representado un
entrelazado 1 de cables eléctricamente conductores 2 y 3
entrecruzados. En esta figura 1, con el fin de simplificar el
dibujo, el entrelazado 1 está representado bajo la forma de un
tejido de cables de urdimbre 2 y de cables de trama 3, aunque el
entrelazado podría estar ventajosamente constituido por mallas
tejidas de punto.
Se observará que, en el entrelazado 1 de la
figura 1, los cables eléctricamente conductores 2 y 3 dejan entre
ellos unos vacíos 4.
Como puede observarse en las figuras 3 y 4, cada
cable 2 y 3 consta de un alma 5, por ejemplo de cobre, revestida
superficialmente por un revestimiento 6 de un metal con bajo punto
de fusión, tal como el indio. El diámetro d de los cables 2 y 3
puede estar comprendido preferentemente entre 6 y 20 micras,
mientras que el grosor e del revestimiento 6 puede estar
comprendido entre 10 Angström y 1 micra.
En el modo de realización de la figura 2, el
entrelazado 7 es semejante al entrelazado 1 de la figura 1 con la
diferencia de que los cables conductores de tramas y de urdimbres 2
y 3 están tejidos de modo más compacta de manera que se eliminan
prácticamente los vacíos 4.
Es sabido que cuando se calientan a una
temperatura al menos igual al punto de fusión del indio, el indio y
el cobre difunden el uno con el otro para formar una aleación de
difusión estable cuyo punto de fusión está comprendido entre el del
indio y el del cobre y es tanto más elevado cuanto que la
temperatura a la que se someten el cobre y el indio es más
elevada.
Se comprende fácilmente por tanto que, si los
entrelazados 1 y 7 se someten a una elevación de temperatura, por
encima del punto de fusión del indio, estando sometidos a una
presión uniforme, los cables conductores 2 y 3 en contacto entre sí
van a ser objeto de la formación superficial de una aleación estable
de difusión indio-cobre.
La figura 3 ilustra el contacto de los cables 2
y 3 en uno de sus puntos de cruce, mientras que la figura 4 ilustra
el contacto de dos cables 2 y 3 paralelos.
Después de la formación de esta aleación
estable, los cables 2 y 3 de los entrelazados 1 y 7 se solidarizan
entre sí, lo que rigidifica dichos entrelazados.
Por supuesto, si durante la elevación de
temperatura, los entrelazados 1 y 7 están ajustados a la forma
deseada para el entrelazado rigidificado, la rigidificación fijará
la forma definitiva de dichos entrelazados.
En las figuras 3 y 4, se ha supuesto que los
cables 2 y 3 presentaban una sección circular. Como puede observarse
en la variante de la figura 5, dichos cables podrían presentar una
sección oblonga. En este caso, el grosor de dicha sección puede
estar comprendido entre 6 y 20 micras y la anchura L puede estar
comprendida entre 0,2 y 1,5 mm, siendo el grosor \ell el mismo
que el anterior. Por otro lado, en lugar de constar sólo de un alma
5 y un revestimiento superficial 6, los cables 2 y 3 podrían
presentar una estructura de varias capas superpuestas. En la figura
6, se representa una variante de realización de dichos cables 2 y 3
en la que una capa intermedia 8 está interpuesta entre el alma 5 y
el revestimiento superficial 6. Por supuesto, en este caso, la capa
8 debe ser de un metal apto para formar una aleación de difusión
estable con el revestimiento 6.
En las figuras 7A a 7F, se ha representado un
molde 10 que corresponde a la forma convexa de un reflector de
antena. Para obtener dicho reflector de antena, se efectúan las
siguientes operaciones:
- -
- sobre el molde 10, se aplica un entrelazado 1,7 de cables eléctricamente conductores 2 y 3, tensando dicho entrelazado (figura 7A);
- -
- a continuación se fija periféricamente dicho entrelazado 1,7 aplicándolo sobre el molde 10 por cualquier medio 11 deseado, por ejemplo un cordón de masilla (ver figura 7B);
- -
- sobre el entrelazado 1,7 así fijado sobre el molde 10, se aplica una piel bruñida 12 - anteriormente realizada sobre el molde 10 - que se fija por cualquier medio apropiado 13, por ejemplo también un cordón de masilla (figuras 7B y 7C);
- -
- el conjunto del molde 10, del mazo 1,7 y de la piel bruñida 12 se introduce entonces en un autoclave 14, en el cual dicho conjunto se somete a una elevación de temperatura, por encima del punto de fusión del indio, aplicándole al mismo tiempo una presión uniforme P1, por ejemplo mediante una ampolla de vacío (no representada), que actúa sobre la piel bruñida 12;
- -
- en estas condiciones, de la forma descrita anteriormente, se forma superficialmente una aleación metálica de difusión cobre-indio en la superficie de los cables eléctricamente conductores 2 y 3 de modo que el entrelazado 1,7 se rigidifica con la forma del molde 10;
- -
- tras el desmoldeado (figura 7D), es posible entonces cubrir la cara convexa del entrelazado 1,7 con un refuerzo 15 de materia compuesta por fibras - matriz polimerizable (ver la figura 7E);
- -
- después de colocar el refuerzo compuesto 15, éste se polimeriza en un autoclave 16 aplicando una presión P2;
- -
- durante la polimerización del refuerzo 15, la resina solidariza el entrelazado 1,7 de dicho refuerzo 15 y se obtiene así una superficie que refleja las ondas electromagnéticas, constituida por dicho entrelazado 1,7 y por su refuerzo trasero 15.
La elevación de temperatura en la cámara de
secado 14 que conduce al soldado por difusión del entrelazado 1,7
puede ser de 0,1ºC por minuto, desde la temperatura ambiente hasta
la temperatura deseada para la difusión, compatible con la
temperatura de la posterior polimerización de la resina del refuerzo
15.
El entrelazado 1,7 se mantiene a esta
temperatura de difusión deseada durante un tiempo adaptado a la
soldadura por difusión, después de lo cual el enfriamiento puede
ser natural.
Claims (10)
1. Procedimiento para la realización de
una superficie rígida que refleja las ondas electromagnéticas,
caracterizado:
- -
- porque se fabrica un entrelazado (1,7) maleable de cables eléctricamente conductores (2,3) cuya superficie es metálica y está revestida de un metal de aportación (6), presentando dicho metal de aportación un punto de fusión inferior al del metal superficial de dichos cables y siendo dicho metal de aportación (6) y dicho metal superficial (5) aptos para la difusión recíproca el uno con el otro cuando se exponen a una temperatura al menos igual al punto de fusión de dicho metal de aportación (6) para formar una aleación metálica estable de difusión, cuya temperatura de fusión es superior al punto de fusión de dicho metal de aportación (6) y aumenta en dirección al punto de fusión de dicho metal superficial con la intensidad de dicha difusión;
- -
- porque se ajusta dicho entrelazado maleable (1,7) a la forma deseada para dicha superficie rígida que refleja las ondas electromagnéticas; y
- -
- porque se eleva la temperatura de dicho entrelazado maleable (1,7), ajustado de esta forma, por encima del punto de fusión de dicho metal de aportación (6) para obtener la formación de dicha aleación metálica de difusión, lo que conlleva la solidarización de dichos cables (2 y 3) entre sí y la rigidificación de dicho entrelazado (1,7), que forma así dicha superficie rígida.
2. Procedimiento según la reivindicación
1,
caracterizado porque dicho entrelazado
maleable (1,7) está fabricado por tricotado.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque dicho entrelazado
maleable (1,7) se realiza de modo que forma una superficie
uniforme.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque dicho entrelazado
maleable (1,7) se realiza de manera que forma una superficie que
incluye orificios.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque dicho entrelazado
maleable (1,7) se fabrica mediante cables eléctricamente conductores
(2,3), de los cuales al menos una de las dimensiones transversales
(d,\ell) es inferior a 20 micras.
6. Procedimiento según la reivindicación
5,
caracterizado porque el grosor (e) del
revestimiento del metal de aportación (6) está comprendido entre 10
Angström y 1 micra, mientras que la sección de dichos cables tiene
una dimensión (d,\ell) como máximo igual a 20 micras.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque, durante la
elevación de temperatura, el entrelazado maleable (1,7) conformado
está sometido a presión.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque se coloca un
refuerzo (15) contra una de las caras de dicho entrelazado y porque
se solidariza dicho refuerzo (15) con dicha cara de este
último.
9. Procedimiento según la reivindicación
8,
caracterizado porque se obtiene dicho
refuerzo (15) a base de una estructura compuesta
por fibras-matriz
polimerizada.
10. Procedimiento según la reivindicación
9,
caracterizado porque dicha estructura
compuesta de refuerzo se realiza directamente sobre dicho
entrelazado (1,7) rigidificado y se solidariza a éste último por la
resina de dicha matriz.
Applications Claiming Priority (2)
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