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.
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.
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