ES2623440T3 - Métodos y aparato para ventana de ondas milimétricas multicapa - Google Patents
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Abstract
Una ventana multicapa (100) para pasar radiacion de onda milimetrica, que comprende: primera y segunda placas termicamente conductoras (102) acoplados juntos formando multiples capas, cada una de la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) perforada por un grupo de orificios (202) dispuestos en una red de celosia periodica configurada para transmitir sustancialmente radiacion de onda milimetrica dentro de un ancho de banda de frecuencia predeterminada; un separador dielectrico (104, 302) dispuesto entre la primera y la segunda placas termicamente conductores (102) para formar la ventana multicapa (100); y un dispositivo de montaje que acopla la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) al separador dielectrico (302) y adaptado para montar las placas (102) acopladas a una estructura separada, en la que el dispositivo de montaje comprende un anillo de retencion (1002) configurado para mantener contacto cercano entre el separador dielectrico (104, 302) y la primera y la segunda placas termicamente conductoras, en las que: los orificios de la primera placa termicamente conductora (102) alineados con los orificios de la segunda placa termicamente conductora (102) en relacion con la radiacion de onda milimetrica que pasa; el separador dielectrico (104, 302) forma un sello entre la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) y es sustancialmente transparente a dicha radiacion; y la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) contactan directamente con el separador dielectrico (104, 302).
Description
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Metodos y aparato para ventana de ondas milimetricas multicapa Descripcion
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los sistemas que generan y/o trasmiten radiacion electromagnetica de alta frecuencia requieren a menudo una ventana que sea transparente sobre un rango de frecuencia particular. Para acomodar niveles de potencia altos, la ventana puede ser altamente transparente a la radiacion pasante, absorber y/o reflejar poco de la potencia trasmitida, y presentar una trayectoria de resistencia termica baja al calor generado dentro de la ventana por cualquier radiacion absorbida. A frecuencias de onda milimetricas, las tangentes de perdida de muchos materiales comunmente usados parea ventanas a frecuencias mas bajas se vuelven mas altas, reduciendo la eficacia de tales materiales a frecuencias de ondas milimetricas.
El diamante sintetico ha emergido como un material dielectrico de ventanas preferido en aplicaciones de ondas milimetricas. Esto es especialmente verdad en situaciones donde hay una onda milimetrica de densidad de alta potencia, como las ventanas de salida de osciladores de girotron que producen salidas por encima de 1 MW. Aunque el diamante sintetico tiene una tangente de perdida baja a frecuencias de ondas milimetricas y una conductividad termica mayor que el cobre, es caro y a menudo disponible solamente en tamanos limitados. En aplicaciones donde el tamano de la ventana necesita ser mayor de unas pocas pulgadas de ancho, el diamante sintetico se vuelve prohibitivo en costes.
La US 2003/001699 divulga una ventana de onda milimetrica construida a partir de una placa metalica de alta conductividad. La placa metalica esta hecha transparente sobre un rango de frecuencias perforandola con un conjunto periodico de ranuras. La ventana de onda milimetrica se usa en un girotron como la ventana de salida. En tal caso, un conjunto periodico adecuado de ranuras comprende un conjunto triangular equilatero de ranuras para el funcionamiento a 95 GHz. Con la eleccion apropiada de la separacion de los orificios y el diametro, la ventana puede hacerse transparente a cualquier frecuencia deseada. Ademas de ser transparente, sin embargo, la ventana tambien debe ser ajustada al vacfo, ya que la presion dentro de un girotron estan en el orden de 10-9 torr. Este documento resuelve este problema cubriendo la superficie de la ventana con una capa fina de un material dielectrico adecuado, como cuarzo fundido.
La US6323825 divulga un radomo multi-frecuencia que incluye una porcion de radomo sintonizada al material para generar una banda de paso de frecuencia baja del radomo y una porcion de superficie selectiva de frecuencia de paso baja (FSS) para sintonizar una banda de paso de frecuencia alta del radomo. La porcion de FSS proporciona una reactancia necesaria para mover una banda de paso superior del radomo sintonizado al material a una localizacion espectral deseada. Como la porcion de FSS es una estructura de paso bajo en relacion a la banda de paso de frecuencia baja de la porcion del radomo sintonizada al material, no afecta sustancialmente a la banda de paso de frecuencia baja cuando la porcion de FSS se aplica al radomo sintonizado al material. La porcion de FSS esta disenada para tomar ventaja de varias propiedades bien conocidas de estructuras FSS, como la capacidad de sintonizar para el angulo de llegada y las propiedades de polarizacion.
La DE944865 se refiere a prismas refractivos para microondas donde las placas de metal que tienen orificios dimensionados estan dispuestas de tal manera que las ondas del plano incidentes cambian de direccion cuando se propagan a traves de las placas; el cambio angular de la direccion de propagacion estando determinada por el alineamiento de los orificios dimensionados en las placas de metal respectivas que pueden implicar o placas de metal dispuestas en paralelo, o placas inclinadas entre sf a una angulo predeterminado.
La US5103241 divulga un radomo que comprende dos pantallas conductoras ranuradas aseguradas entre sf en una relacion separada en paralelo por medio de un separador dielectrico.
SUMARIO DE LA INVENCION
Los metodos y aparato para una ventana de ondas milimetricas multicapa de acuerdo con varios aspectos de la presente invencion operan en conjuncion con la ventana multicapa que es sustancialmente transparente a una onda milimetrica que pasa. La ventana incluyen multiples perforaciones en un elemento termicamente conductos a ser dispuestas en la trayectoria de la onda que pasa, como se define en las reivindicaciones. Un dielectrico se posiciona entre al menos dos elementos termicamente conductores y actua como un sello entre la fuente de onda y un entorno ambiental. La ventana tambien puede configurarse para conformar con una superficie o estructura contorneada.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Una comprension mas completa de la presente invencion puede derivarse en referencia a la descripcion detallada y reivindicaciones cuando se consideran en conexion con las siguientes figuras ilustrativas. en las
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siguientes figuras, numeros de referencia similares se refieren a elementos similares y pasos a lo largo de las figuras.
La Figura 1 ilustra representativamente una ventana multicapa;
La Figura 2 ilustra representativamente varias capas de la ventana multicapa;
La Figura 3 ilustra una ventana de dos capas;
La Figura 4 es una seccion transversal de una ventana multicapa;
La Figura 5 ilustra una ventana de tres capas;
La Figura 6 ilustra una ventana de cinco capas;
La Figura 7 ilustra una ventana multicapa instalada en un fuselaje de un avion;
La Figura 8 ilustra una red de celosfa periodica;
La Figura 9 ilustra variables de separacion asociadas con una red de celosfa; y
La Figura 10 ilustra una ventana multicapa acoplada junta por un dispositivo de montaje.
Los elementos y pasos en las figuras se ilustran por simplicidad y claridad y no han sido necesariamente presentados de acuerdo a ninguna secuencia particular. Por ejemplo, los pasos que se pueden realizar concurrentemente o en orden diferente se ilustran en las figuras para mejorar la comprension de las realizaciones de la presente invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES EJEMPLARES
La presente invencion puede describirse parcialmente en terminos de componentes funcionales y varios metodos. Tales componentes funcionales pueden realizarse por cualquier numero de componentes configurados para realizar las funciones espedficas y lograr los varios resultados. Por ejemplo, la presente invencion puede emplear varias tecnicas para pasar radiacion electromagnetica, por ejemplo, ventanas, radomos, y similares, que pueden llevar a cabo una variedad de funciones. Ademas, la presente invencion puede ponerse en practica en conjuncion con cualquier numero de fuentes de radiacion electromagneticas, haces de longitud de onda milimetrica, girotrones, y fuentes de onda de alta energfa, y el sistema descrito es meramente una aplicacion ejemplar de la invencion. Ademas, la presente invencion puede emplear cualquier numero de tecnicas convencionales para generar radiacion, formar radomos, acoplar a un avion, conectar los elementos entre sf, trasmitir y/o recibir transmisiones de frecuencia de radio, y similares.
En referencia ahora a la Figura 1, los metodos y aparato para pasar radiacion electromagnetica de alta frecuencia de acuerdo con varios aspectos de la presente invencion pueden operar en conjuncion con una ventana multicapa 100. La ventana multicapa puede ser sustancialmente transparente a una onda de energfa que pasa en una o mas frecuencias o rangos de frecuencias particulares. En referencia a las Figuras 1 y 2, la ventana multicapa 100 puede comprender al menos dos elementos termicamente conductores 102 y un dielectrico 104 dispuesto entre los al menos dos elementos termicamente conductores 102. Cada elemento termicamente conductor 102 puede comprender multiples perforaciones 202. La ventana multicapa 100 puede comprender componentes adicionales, como un dispositivo de montaje y/o elementos de sellado.
El dielectrico 104 proporciona un sello entre una fuente de radiacion y un entorno a donde la radiacion esta dirigida a la vez que contribuye a la transparencia sustancial de la ventana multicapa 100 a la onda de energfa que pasa. El dielectrico 104 puede proporcionar tambien un sello entre cada elemento termicamente conductor 102. El dielectrico 104 puede comprender cualquier sistema adecuado para sellar dos regiones una de la otra a la vez que permanece sustancialmente transparente a una onda de energfa que pasa cuando se monta en una ventana multicapa 100. El dielectrico 104 puede comprender una placa, una lamina, un material flexible, o un material que puede conformarse a una superficie contorneada.
Por ejemplo, el dielectrico 104 puede comprender una placa plana y estar adecuadamente configurado para mantener un vacfo en un lado de la ventana multicapa 100 donde esta localizado un generador de radiacion electromagnetica, como un girotron. El dielectrico 104 puede comprender una lamina contorneada y proporcionar un sello ambiental entre una superficie interior y una superficie exterior de la ventana multicapa 100. El dielectrico 104 puede estar ademas adecuadamente adaptado para mantener una diferencia de presurizacion entre un espacio interior y un entorno externo. El dielectrico 104 puede tambien inhibir la entrada desechos de objetos extranos en las perforaciones 202, lo que puede resultar en un rendimiento reducido de la ventana multicapa 100.
En referencia a la Figura 3, pueden acoplarse multiples dielectricos 104 a los elementos termicamente conductores 120, proporcionando multiples sellos a una ventana multicapa 100 construida. Por ejemplo, un primer dielectrico 302 puede disponerse entre dos elementos termicamente conductores 102, sellando los dos elementos uno del otro. Un segundo dielectrico 304 puede acoplarse a una superficie de uno de los elementos termicamente conductores 102 mas exteriores, proporcionando una tapa a la ventana multicapa 100. El segundo dielectrico 304 puede formar un segundo sello que esta adaptado para realizar multiples funciones, como sellar aisladamente las perforaciones 202 qye estan dispuestas entre los dos dielectricos 302, 304 de otro conjunto de perforaciones 202 y proporcionar un sello a la ventana multicapa 100 completa. El uso de multiples dielectricos 104 puede tambien
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mejorar la fiabilidad evitando un fallo de la ventana si una capa del dielectrico 104 desarrolla una grieta, un agujero o un rasgon.
El dielectrico 104 puede tambien proporcionar una tangente de perdida adecuada a frecuencias operacionales en el espectro de onda milimetrico, como de acuerdo con la densidad de potencia del haz incidental, el espesor de cada capa del dielectrico, y el punto de fusion de un polfmero. Por ejemplo, en una aplicacion en la que la ventana mantiene un sello de vacfo, el dielectrico 104 que separa los elementos termicamente conductores 102 adyacentes puede estar construido de una ceramica de baja perdida, como alumina o zafiro. El dielectrico 104 puede comprender una ceramica de baja perdida que se conforma a una superficie no plana.
A diferencia de una ventana toda dielectrica tradicional, la conductividad termica del dielectrico 104 en la ventana multicapa 100 es menos problematica. En una ventana toda dielectrica convencional, el calor viaja desde su punto de origen a la periferia de la ventana antes de que se pueda eliminar. En la presente realizacion, los elementos termicamente conductores 102 conducen el calor lejos del dielectrico 104 mas localmente a donde se genera el calor. En referencia a las Figuras 3 y 4, el calor viaja a traves del dielectrico 104 a la pared divisoria 306 del elemento termico-dielectrico mas cercana, reduciendo asf la resistencia termica efectiva de la ventana. Por lo tanto, el dielectrico 104 puede comprender espesores que no se pueden obtener en una ventana toda dielectrica. Por ejemplo, las placas dielectricas hechas de ceramicas tradicionales, como zafiro o cuarzo, son altamente susceptibles de romperse si se hacen demasiado delgadas. Si el dielectrico 104 esta configurado para usar la conductancia termica de los elementos termicamente conductores 102 para disipar calor, entonces el dielectrico 104 puede comprender otros materiales que son menos fragiles y pueden estar en el orden de solamente unas pocas milesimas de una pulgada de espesor.
Adicionalmente, para aplicaciones en las que la desgasificacion por el dielectrico 104 es aceptable, pueden usarse materiales de dielectricos 104 de baja perdida menos costosos. Por ejemplo, el dielectrico 104 puede comprender un polfmero, como una pelfcula de polimida, poliuretano, o pelfcula de polietileno de alta densidad. En una realizacion, el dielectrico 104 comprende una placa de Teflon® de entre dos milesimas de pulgada y cinco milesimas de una pulgada de espesor a la vez que proporciona una tangente de perdida de aproximadamente 5,0x10-4 a 94 GHz. En otra realizacion, el dielectrico 104 puede comprender una pelfcula de poliester que es de entre 0,5 milesimas de pulgada y una milesima de pulgada de espesor.
Los elementos termicamente conductores 102 contribuyen a la transparencia de la ventana multicapa 100 a una onda de energfa dirigida a una frecuencia de radio o conjunto de frecuencias seleccionadas y conducen el calor generado dentro del dielectrico 104 a un entorno ambiental y/o sistema de refrigeracion. Los elementos termicamente conductores 102 pueden comprender cualquier sistema de trayectoria de resistencia termica baja adecuado para permitir que una onda de energfa dirigida pasa a traves con poca reflexion o perdida de energfa transmitida. La trayectoria de resistencia termica baja puede comprender, por ejemplo, una placa plana, una celosfa, o un cuerpo que puede ser modelado, moldeado, formado, maquinado, extruido, o fabricado de otra manera de una forma no lineal o multi-planos. En referencia de nuevo a la Figura 2, los elementos termicamente conductores 102 comprenden un cuerpo termicamente conductor con multiples perforaciones 202, u orificios, dispuestos en una superficie de los elementos termicamente conductores 102. Varios elementos termicamente conductores 102 se acoplan juntos para formar una ventana multicapa 100.
En referencia ahora a la Figura 4, cada elemento termicamente conductor 102 puede separarse de otro elemento termicamente conductor 102 por el dielectrico 104. El espesor de los elementos termicamente conductores 120 puede definirse por un valor L, por ejemplo L1, L2, Ln-1 y Ln, y el espesor de cada capa del dielectrico 104 puede definirse por un valor D, por ejemplo D1, D2, Dn-1 y Dn. Ademas, la ventana multicapa 100 puede comprender cualquier numero adecuado de capas de 1 a N. El espesor de cada elemento puede ser el mismo para cada capa de la ventana o pueden variar de capa a capa. Por ejemplo, la capa mas exterior del elemento termicamente conductor 102 puede configurarse para ser solamente de unas pocas milesimas de pulgada de espesor para reducir el volumen dentro de las perforaciones 202 que pueden llenarse con partfculas extranas. Alternativamente, el espesor de los elementos termicamente conductores 102 puede variar en base a factores como los requisitos estructurales o limitaciones de peso.
Los elementos termicamente conductores 102 pueden comprender tambien cualquier forma o tamano adecuados. Por ejemplo, en una realizacion, un elemento termicamente conductor 102 individual puede comprender una placa circular de menos de tres pulgadas de diametro. En otra realizacion, cada elemento termicamente conductor 102 puede comprender una placa circular de entre cuatro y diez pulgadas de diametro.
En referencia a las Figuras 3-6, el numero de elementos termicamente conductores 102 y dielectricos 104 usados para formar una ventana multicapa 100 puede depender de una aplicacion particular, frecuencia de operacion, fuente de radiacion, o localizacion de instalacion. Los elementos termicamente conductores 102 pueden proporcionar ademas estabilidad estructura a la ventana multicapa 100. Multiples elementos termicamente conductores 102 delgados pueden acoplarse juntos, permitiendo que la ventana multicapa 100 se instale en localizaciones que requieren una forma mas compleja que una simple ventana plana. Por ejemplo, los requisitos
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estructurales pueden requerir un unico elemento que sea tan espeso para que sea diffcil que se conforme a una superficie compleja o contorneada. El tipo de material usado para formar los elementos termicamente conductores 102 puede variarse para ajustar la fuerza general de la conductancia termica de la ventana multicapa 100.
Por ejemplo, en referencia ahora a la Figura 7, una seccion de un fuselaje 702 de un avion puede reemplazarse por la ventana multicapa 100. El numero de elementos termicamente conductores 102 y la cantidad de fuerza estructural requerida puede depender del tipo de avion y/o la cantidad de estructura retirada. Por ejemplo, una seccion retirada de una cabina presurizable puede requerir sustancialmente mas integridad estructural que una seccion retirada de una seccion del avion que no esta presurizada, como el cono del morro o el compartimento de equipajes. Adicionalmente, si la seccion del fuselaje 702 retirada incluye soporte estructural como costillas ademas de la piel del avion, entonces el numero de elementos termicamente conductores 102 puede aumentarse para asegurar la integridad del avion durante el vuelo.
Los elementos termicamente conductores 102 pueden conducir calor generado por el dielectrico 104 de cualquier manera adecuada y puede comprender cualquier material adecuado como metal y aleaciones metalicas, como aluminio, cobre, belirio, o cualquier combinacion adecuada de los mismos. Los elementos termicamente conductores 102 pueden comprender tambien un material compuesto, como un plastico termicamente conductor adecuado de alta resistencia o estar integrado con un sistema de refrigeracion lfquido. Dependiendo de una aplicacion particular o frecuencia de operacion, puede requerirse que los elementos termicamente conductores 102 que disipen tanto como varios kilovatios de potencia absorbida o por el dielectrico 104 o por los mismos elementos termicamente conductores 102 como resultado del paso de un haz de energfa de alta frecuencia a traves de la ventana multicapa 100.
Los elementos termicamente conductores 102 pueden ademas adaptarse para ser electricamente conductores. La conductividad electrica puede tender a evitar o reducir las perdidas ohmicas de los elementos termicamente conductores 102 a medida que la onda de energfa pasa a traves de la ventana multicapa 100, resultado en una capacidad reducida para disipar calor. Los elementos termicamente conductores pueden seleccionarse de acuerdo con cualquier criterio adecuado, como propiedades termicas y/o electricas a frecuencias de operacion relevantes para lo onda que pasa.
Los elementos termicamente conductores 102 pueden incluir perforaciones 202, para facilitar la transmision de una onda de energfa a una o mas frecuencias seleccionadas. Las perforaciones 202 pueden comprender cualquier forma o tamano adecuados. Por ejemplo, en referencia a las Figuras 2 y 8, las perforaciones 202 pueden comprender un patron de uno o mas orificios para un area unitaria 802. EL patron puede repetirse sobre la superficie completa, formando una red de celosfa periodica de orificios. Las perforaciones 202 pueden configurarse en cualquier numero adecuado por area unitaria 802, como de acuerdo con una frecuencia de operacion particular. En referencia a la Figura 9, la red de celosfa puede comprender un orificio circular por area unitaria 802. La separacion centro a centro entre los orificios de radio a puede definirse por la distancia dx a lo largo de un eje x, y la distancia entre lmeas colindantes puede ser dy. El desplazamiento angular entre los centros de los orificios en lmeas colindantes puede denotarse por 0.
La separacion de las perforaciones 202 puede definirse tambien de acuerdo con cualquier sistema coordinado, algoritmo de optimizacion, o similar. Por ejemplo, la disposicion de la red de celosfa puede determinarse por una funcion de costes que tiene en cuenta factores como la frecuencia de operacion, la potencia incidental de la onda de energfa dirigida, el espesor de los elementos termicamente conductores 102, el diametro de las perforaciones 202, la separacion entre orificios, y el tipo de materiales utilizados para el dielectrico 104 y los elementos termicamente conductores.
Por ejemplo, en referencia a la Figura 3 y la Tabla 1, una separacion de las perforaciones 202 para una ventana de dos capas con una frecuencia de operacion de 94 GHz puede resultar en un coeficiente de reflexion que es de -47,5 dB; es decir, por cada kilovatio de potencia incidente, solo se reflejan 0,0178 Vatios. La ventana multicapa 100 puede tener tambien ancho de banda sustancial, proporcionando un coeficiente de reflexion de menos de - 20 dB de una frecuencia de menos de 90 Ghz hasta 96,5 GHz.
Un proceso de optimizacion similar puede realizarse para un numero de perforaciones 202 y/o espesores de los elementos termicamente conductores 102 y dielectricos 104 para otras configuraciones de ventanas multicapa 100. Por ejemplo, las Tablas 2 y 3 muestran valores calculados para una ventana de tres capas y una de cinco capas optimizada para un rango de frecuencia de operacion de 92 GHz z 96 GHz.
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Tabla 1. Ventana de dos capas
- Parametro
- Valor Unidades
- 0
- 60 Grados
- a
- 51 mils
- dx
- 114.6 mils
- dy
- dxsin0
- L1 = L2
- 85 mils
- D1
- 2 mils
- d2
- 5 mils
Tabla 2. Ventana de tres capas
- Parametro
- Valor Unidades
- 0
- 60 grados
- a
- 50.2 mils
- dx
- 119.6 mils
- dy
- dxsin0
- L1
- 20 mils
- L2
- 57 mils
- L3
- 20 mils
- D1
- 0 mils
- D2 = D3
- 2 mils
Tabla 3. Ventana de cinco capas
- Parametro
- Valor Unidades
- 0
- 60 grados
- a
- 50.2 mils
- dx
- 119.6 mils
- dy
- dxsin0
- LO _l II _l II co _i II CM _l II _r
- 20 mils
- Dq
- 0 mils
- Q II CO Q II CM Q II d~
- 2 mils
Las perforaciones 202 pueden tambien posicionarse de tal manera que se acoplen varios elementos termicamente conductores 202, o se apilen juntas, las perforaciones 202 en cada elemento termicamente conductor. 102 estan alineados con las perforaciones 202 de un elemento termicamente conductor 102. Alternativamente, el tamano y forma de las perforaciones 202 en cada elemento termicamente conductor 102 puede variar en relacion a las adyacentes en un elemento termicamente conductor 102 adyacente y/o porcion del mismo elemento termicamente conductor 102 cuando la ventana multicapa 100 esta configurada para conformar con una superficie no plana, como el fuselaje de un avion, para compensar las deformaciones anticipadas de los orificios cuando se les da forma. Por ejemplo, las perforaciones 202 del mismo tamano que estanan perfectamente alineadas si las capas multiples estuvieran apiladas en una serie de capas planas pueden no estar alineadas adecuadamente cuando las capas se forman en una curva para formar una superficie no plana, Consecuentemente, el tamano y la forma de varias perforaciones puede ajustarse para alinear apropiadamente las perforaciones en la implementacion final.
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De acuerdo con una realizacion ejemplar de la presente invencion, un dispositivo de montaje acopla los elementos termicamente conductores 102 con los dielectricos 104 y/o facilita la instalacion de la ventana multicapa 100 en una estructura. El dispositivo de montaje puede comprender cualquier sistema adecuado para asegurar o unir las capas individuales de la ventana multicapa 100 entre sf, como cierres mecanicos, adhesivos, y similares. El dispositivo de montaje puede proporcionar tambien una trayectoria termica desde los elementos termicamente conductores 102 al entorno ambiental, otra estructura adecuada, o un sistema de refrigeracion.
Por ejemplo, en referencia a la Figura 10, el dispositivo de montaje comprende un anillo de retencion 1002 configurado adecuadamente para mantener contacto cercano entre los dielectricos 104 y sus elementos termicamente conductores 102 colindantes, formando una trayectoria termica de baja resistencia desde el dielectrico 104 en los elementos termicamente conductores 102 contiguos, El dispositivo de montaje puede instalarse en una abertura para separar una fuente de ondas milimetricas de un entorno objetivo.
Por ejemplo, en referencia de nuevo a la Figura 7, la ventana multicapa 100 puede ajustarse a una abertura grande en el lado del fuselaje de un avion que aloja un sistema de ondas milimetricas de alta potencia (no mostrado), que puede generar y radiar un haz de ondas milimetricas de alta potencia que pasa a traves de la ventana multicapa 100. El dispositivo de montaje puede acoplar los elementos individuales a la vez que los asegura al fuselaje. La ventana multicapa 100 puede proporcionar tambien un selo estanco al aire y soportar la integridad de la estructura del avion.
En operacion, una fuente de ondas milimetricas de alta potencia pasa una haz de energfa a traves de la ventana multicapa 100. La ventana multicapa 100 esta configurada para sellar la fuente de ondas desde un entorno exterior a la vez que es sustancialmente transparente al haz que pasa. La ventana multicapa 100 puede comprender una pelfcula de dielectrico 104 delgada dispuesta entre los elementos termicamente conductores 102. En una realizacion alternativa, varias capas de dielectricos 104 dispuestos entre los elementos termicamente conductores 102 pueden acoplarse tambien entre sf para formar la ventana multicapa 100.
La ventana multicapa 100 puede permitir que la onda de alta potencia pase de una manera apropiada, como colocando varias perforaciones 202 en una superficie de cada elemento termicamente conductos 102. En la presente realizacion, las perforaciones estan dispuestas en una red de celosfa periodica, en la que la separacion de las perforaciones esta adecuadamente optimizada para una frecuencia operacional particular y angulo de incidencia. A medida que la onda milimetrica pasa a traves de la ventana multicapa 200, algo de la energfa es absorbida por el dielectrico 104 y convertida en calor. Este calor se conduce entonces lejos del dielectrico 104 por los elementos termicamente conductores 102. Se puede usar un sistema de refrigeracion adicional para conducir el calor desde los elementos termicamente conductores 102 y/o el calor puede radiarse pasivamente al entorno circundante.
En la descripcion precedente, la invencion se ha descrito con referencia a realizaciones ejemplares espedficas. Pueden hacerse sin embargo, varias modificaciones y cambios sin salirse del alcance de la presente invencion como se expone en las reivindicaciones. La especificacion y las figuras son ilustrativas, en vez de restrictivas, y se pretende que las modificaciones se incluyan dentro del alcance de la presente invencion. Por lo tanto, el alcance de la invencion debe determinarse por las reivindicaciones y sus equivalentes legales en lugar de meramente por los ejemplos descritos.
Los beneficios, otras ventajas, y soluciones a los problemas se han descrito con anterioridad respecto a realizaciones particulares; sin embargo, cualquier beneficio, ventaja, solucion al problema o cualquier otro elemento que pueda provocar que tenga lugar un beneficio particular, ventaja o solucion o que se vuelva mas pronunciada no deben considerarse como caractensticas o componentes cnticos, requeridos o esenciales de cualquiera o todas las reivindicaciones.
Como se usan en la presente, los terminos "comprende", "comprender", "comprendiendo", "teniendo", "incluyendo", "incluye" o cualquier variacion de los mismos, se pretende que se refieran a inclusion no exclusiva, de tal manera que un proceso, metodo, artfculo, composicion o aparato que comprende una lista de elementos no incluye solo esos elementos enumerados, pero tambien pueden incluir otros elementos no enumerados expresamente o inherente a dicho proceso, metodo, artfculo, composicion o aparato. Otras combinaciones y/o modificaciones de las estructuras, disposiciones, aplicaciones, proporciones, elementos, materiales o componentes anteriormente descritos usados en la practica de la presente invencion, ademas de los espedficamente enumerados, pueden variarse o adaptarse particularmente de otra manera a entornos espedficos, especificaciones de fabricacion, parametros de diseno u otros requisitos de operacion sin salirse de los principios generales de la misma.
Claims (12)
- 5101520253035404550556065Reivindicaciones1. Una ventana multicapa (100) para pasar radiacion de onda milimetrica, que comprende:primera y segunda placas termicamente conductoras (102) acoplados juntos formando multiples capas, cada una de la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) perforada por un grupo de orificios (202) dispuestos en una red de celosfa periodica configurada para transmitir sustancialmente radiacion de onda milimetrica dentro de un ancho de banda de frecuencia predeterminada;un separador dielectrico (104, 302) dispuesto entre la primera y la segunda placas termicamente conductores (102) para formar la ventana multicapa (100); yun dispositivo de montaje que acopla la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) al separador dielectrico (302) y adaptado para montar las placas (102) acopladas a una estructura separada, en la que el dispositivo de montaje comprende un anillo de retencion (1002) configurado para mantener contacto cercano entre el separador dielectrico (104, 302) y la primera y la segunda placas termicamente conductoras, en las que:los orificios de la primera placa termicamente conductora (102) alineados con los orificios de la segunda placa termicamente conductora (102) en relacion con la radiacion de onda milimetrica que pasa; el separador dielectrico (104, 302) forma un sello entre la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) y es sustancialmente transparente a dicha radiacion; yla primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) contactan directamente con el separador dielectrico (104, 302).
- 2. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) y el separador dielectrico (302) se conforman a una superficie plana.
- 3. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) son electricamente conductoras.
- 4. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que:los orificios de la primera placa termicamente conductora (102) comprenden la misma forma que los orificios de la segunda placa termicamente conductora (102); ylos orificios de la primera placa termicamente conductora (102) comprenden un tamano diferente que los orificios de la segunda placa termicamente conductora (102).
- 5. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas una cobertura dielectrica (304) acoplada a una de la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102).
- 6. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) y el separador dielectrico (302) definen una superficie no plana cuando se acoplan entre sb
- 7. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 6, en la que:la superficie no plana comprende una seccion de un fuselaje de un avion; yla primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) acopladas estan configuradas para proporcionar fuerza estructural sustancial para el fuselaje del avion.
- 8. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas:al menos una placa termicamente conductora (102) adicional, cada placa termicamente conductora (102) adicional perforada por un grupo de orificios (202) dispuestos en la red de celosfa periodica configurada par transmitir sustancialmente radiacion de onda milimetrica dentro del ancho de banda de frecuencia predeterminada; yun separador dielectrico adicional (104) correspondiente a cada placa termicamente conductora (102) adicional, en la que:las placas termicamente conductoras (102) adicionales y las placas dielectricas (104) correspondientes adicionales estan acopladas con la primera y la segunda placas conductoras (102) y el separador dielectrico (302) de tal manera que cada placa dielectrica adicional (104) esta dispuesta entre, y en contacto con, dos de las placas termicamente conductoras (102), ylos orificios de cada placa termicamente conductora adicional (102) se alinean con los orificios de la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102) en relacion a la radiacion de onda milimetrica que pasa.5101520253035404550556065
- 9. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 8, que comprende:tres placas termicamente conductoras (102) que incluyen la primera y la segunda placas termicamente conductoras (02); ydos placas dielectricas (104) que incluyen el separador dielectrico (302).
- 10. Una ventana multicapa (100) de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende:cinco placas termicamente conductoras (102) que incluyen la primera y la segunda placas termicamente conductoras (102); ycuatro placas dielectricas (104) que incluyen el separador dielectrico (302).
- 11. Un metodo para transmitir radiacion e onda milimetrica que comprende:perfora cada una de las dos placas termicamente conductoras (102) con una serie de orificios dispuestos en una red de celosfa periodica (202), en la que las perforaciones estan configuradas para hacer cada una de las placas termicamente conductoras (102) sustancialmente transparentes a la radiacion de onda milimetrica que pasa; yacoplar un separador dielectrico (302) entre dos placas termicamente conductoras (102) con un dispositivos de montaje, adaptado para montar las placas acopladas (102) a una estructura separada, para formar una ventana multicapa (100), en la que el dispositivo de montaje comprende un anillo de retencion (1002) para mantener contacto cercano entre el separador dielectrico (302) y las dos placas termicamente conductoras (102), dicho separador dielectrico (302) formando un sello entre las dos placas termicamente conductoras (102) y siendo sustancialmente transparente a dicha radiacion, en donde las perforaciones de cada una de las placas termicamente conductoras (102) estan alineadas cuando las placas termicamente conductoras (102) se acoplan entre sl
- 12. Un metodo para pasar radiacion de onda milimetrica de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende ademas sellar cada capa de la ventana multicapa (100) de otra capa, en donde el separador dielectrico (302) esta configurado para crear un sello entre cada capa.
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