ES2808551T3

ES2808551T3 - Estructura de respaldo configurable para una antena reflectora y síntesis correctiva para el ajuste mecánico de la misma

Info

Publication number: ES2808551T3
Application number: ES14735214T
Authority: ES
Inventors: Wilhelmus Theunissen; Eric Talley; William Brokaw; James Sturges; Nathaniel Cantor
Original assignee: Lockheed Corp; Lockheed Martin Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: US20140191925A1; WO2014107735A1; US9337544B2; EP2941796A1; EP2941796A4; EP2941796B1

Abstract

Un aparato de soporte de reflector de antena, que comprende: una estructura de respaldo (200) que comprende: una pluralidad de puntales (212); una pluralidad de bujes (220), en el que cada una de la pluralidad de bujes (220) está configurada para acoplar a dos o más de la pluralidad de puntales (212), cada uno de la pluralidad de bujes (220) está configurada para acoplar a otro uno de la pluralidad de bujes (220) usando uno de la pluralidad de puntales (212), cada uno de la pluralidad de puntales (212) está configurado para acoplar al menos a dos de la pluralidad de bujes (220); y una pluralidad de pies (260), cada uno de la pluralidad de pies (260) configurados para acoplarse a uno correspondiente de la pluralidad de bujes (220), la pluralidad de pies (260) configurados para acoplarse a un reflector (10, 12, 14), y cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) que comprende: un poste (262); un soporte (268) acoplado al poste (262); y una base (264) acoplada al soporte (268), en el que el soporte (268) comprende una junta rotativa móvil (263) configurada para permitir que cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) se incline cuando cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) está unido al reflector (10, 12, 14), en el que la pluralidad de puntales (212) y la pluralidad de bujes (220) están configurados para permitir que la estructura de respaldo (220) tenga una estructura de rejilla.

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de respaldo configurable para una antena reflectora y síntesis correctiva para el ajuste mecánico de la misma

Campo

La presente divulgación generalmente se refiere a estructuras y sistemas reflectores de antena, y más particularmente a, por ejemplo, sin limitación, estructuras de respaldo para reflectores y síntesis correctiva para ajuste mecánico de los mismos.

Antecedentes

Las antenas de comunicación en los satélites en la órbita terrestre suelen incluir un reflector para dar forma y enfocar el haz de radiofrecuencia (RF) para proporcionar la cobertura de la tierra deseada. Para sobrevivir a las cargas de lanzamiento y mantener la precisión de la superficie, los sistemas convencionales proporcionan estructuras de refuerzo posterior de laminado compuesto y/o construcción de panel sándwich. A medida que aumenta la frecuencia del sistema de RF, aumenta la precisión requerida de la superficie reflectante.

Las estructuras de refuerzo posterior tradicionales para los reflectores de antena basadosen espacio están construidas con membrana compuesta reforzada o construcción tipo sándwich de panal utilizando fibras de alta resistencia, tal como grafito con una resina tal como epoxi. La tapa reflectante normalmente está unida a la estructura trasera mediante unión usando enlaces discretos o continuos con o sin clip de corte localizado o características de mejora de la unión del borde a lo largo de la estructura de refuerzo en la intersección de la estructura y la tapa reflectante trasera. La estructura de refuerzo posterior es exclusiva de la superficie reflectante, ya que está cortada para adaptarse al contorno de la tapa reflectante. Cada perfil de superficie RF único da como resultado una solución de diseño única para la estructura de refuerzo posterior. La creación de una nueva estructura trasera para cada perfil de superficie reflectante aumenta el coste recurrente del diseño y la fabricación del reflector e impulsa el programa recurrente.

Además, los reflectores de antena de baja masa y bajo coste utilizados en los satélites pueden mostrar distorsión de la superficie con el tiempo. La distorsión de la superficie puede deberse a variaciones en el proceso de fabricación o al estrés ambiental resultante de los efectos térmicos o higroscópicos. La distorsión de la superficie en los reflectores de antena puede causar una pérdida en la eficiencia de la antena que debe ser compensada por el resto de la cadena, lo que añade costes y mayores requisitos de potencia. La compensación que debe realizar el resto de la cadena puede ser costosa, si no imposible.

El problema de la distorsión de la superficie se resuelve convencionalmente haciendo que las costillas y los anillos de la estructura de respaldo sean muy rígidos y pesando la tapa del reflector sobre su molde durante la fijación. Esta solución puede añadir masa estructural a la antena resultante y puede no garantizar el funcionamiento, ya que la tensión incorporada puede causar errores difíciles de predecir de antemano.

El documento US 4845510 A desvela una estructura de ajuste de la tapa del reflector en la que una estructura de soporte lleva al menos una tapa del reflector. El documento US 2006/170612 A1 se refiere a la antena de RF y, más particularmente, a la optimización del reflector conformado de alta precisión para antena. El documento JP S60 32411 A desvela un espejo reflectante que tiene una función de control para compensar la deformación de la superficie del espejo de la antena. Wang et al. ("Inflatable Antenna for Space-Borne Microwave Remote Sensing", IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION MAGAZINE, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol: 54, n.° 5, páginas: 58 - 70, XP011474146, ISSN: 1045-9243) se refiere a antenas inflables.

Sumario

De acuerdo con una o más implementaciones de la presente divulgación, se proporciona un aparato de soporte de reflector de antena de acuerdo con la reivindicación 1. El aparato de soporte del reflector de antena incluye una estructura de respaldo. La estructura de respaldo incluye una pluralidad de puntales. La estructura de respaldo incluye una pluralidad de bujes, cada uno de la pluralidad de bujes configurados para acoplarse a dos o más de la pluralidad de puntales, cada uno de la pluralidad de bujes está configurado para acoplarse a otro de la pluralidad de bujes utilizando uno de la pluralidad de puntales, cada una de la pluralidad de puntales está configurado para acoplarse a al menos dos de la pluralidad de bujes. La estructura de respaldo incluye una pluralidad de pies, cada uno de la pluralidad de pies configurado para acoplarse a uno correspondiente de la pluralidad de bujes, la pluralidad de pies está configurada para acoplarse a un reflector. Cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies comprende un poste, un soporte acoplado al poste y una base acoplada al soporte. El soporte comprende una junta rotativa móvil configurada para permitir que cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies se incline cuando cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies está unido al reflector. La pluralidad de puntales, la pluralidad de bujes y la pluralidad de pies de la estructura de respaldo están configurados para permitir que la estructura de respaldo tenga una estructura de rejilla.

De acuerdo con una o más implementaciones de la presente divulgación, se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 9. El método incluye formar una estructura de respaldo. La estructura de respaldo incluye una pluralidad de puntales. La estructura de respaldo incluye una pluralidad de bujes acoplados a la pluralidad de puntales. La estructura de respaldo puede incluir una pluralidad de pies acoplados a la pluralidad de bujes, la pluralidad de pies acoplados a un reflector. Cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies comprende un poste, un soporte acoplado al poste y una base acoplada al soporte. El soporte comprende una junta rotativa móvil configurada para permitir que cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies incline cuando cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies esté unido al reflector. La pluralidad de puntales, la pluralidad de bujes y la pluralidad de pies de la estructura de respaldo pueden configurarse para permitir que la estructura de respaldo tenga una estructura de rejilla. El método incluye montar objetivos de fotogrametría en una superficie del reflector, medir una nube de puntos utilizando los objetivos de fotogrametría montados, calcular una superficie de error de la superficie del reflector en función de la nube de puntos medida, calcular las amplitudes de ajuste en función de la superficie de error calculada y ajustar la distancia entre la pluralidad de pies y los bujes en función de las amplitudes de ajuste.

Lo anterior ha delineado las características de la presente divulgación para que la descripción detallada que sigue se pueda entender mejor. A continuación se describirán características y ventajas adicionales de la divulgación. Estas y otras ventajas y características se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una comprensión adicional y se incorporan y constituyen una parte de esta especificación, ilustran aspectos desvelados y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de los aspectos desvelados. En los dibujos:

La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema reflector de antena de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 2A y 2B son representaciones esquemáticas del sistema reflector de antena de la figura, 1 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 2C y 2D son representaciones esquemáticas del sistema reflector de antena de la figura 1 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 3A y 3B son representaciones esquemáticas de sistemas reflectores de antena de ejemplo adicionales de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva de una estructura de respaldo y bujes de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

La figura 5 es una vista en despiece ordenado de un buje de ejemplo de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un pie de ejemplo de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 7A y 7B representan el intervalo de ajustabilidad del pie de la figura, 6 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

Las figuras 8A a 8C representan un ejemplo de sistema reflector de antena de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación.

La figura 9 ilustra un proceso de ejemplo para la síntesis correctiva para el ajuste mecánico del sistema reflector de antena de la figura 1.

La figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema informático de ejemplo con el que se pueden implementar algunas implementaciones de la tecnología objeto.

Descripción detallada

En una o más implementaciones, en el presente documento se desvela una estructura de respaldo que se puede configurar para soportar reflectores que tienen un intervalo de configuraciones y síntesis correctiva para el ajuste mecánico de la estructura de respaldo.

La descripción detallada que se establece a continuación pretende ser una descripción de varias configuraciones de la tecnología objeto y no pretende representar las únicas configuraciones en las que se puede practicar la tecnología objeto. Los dibujos adjuntos se incorporan en el presente documento y constituyen una parte de la descripción detallada. La descripción detallada incluye detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión profunda de la tecnología objeto. Sin embargo, será evidente para los expertos en la materia que la tecnología objeto puede practicarse sin estos detalles específicos. En algunos casos, las estructuras y componentes bien conocidos se muestran en forma de diagrama de bloques para evitar oscurecer los conceptos de la tecnología objeto. Los componentes similares están marcados con números de elementos idénticos para facilitar la comprensión.

Si bien los conceptos y características de la estructura de respaldo configurable se presentan en términos de un reflector utilizado en una antena de comunicación de radiofrecuencia (RF) adaptada para su uso en una nave espacial, los expertos en la materia reconocerán que los mismos sistemas y métodos pueden utilizarse para otras aplicaciones, tal como un sistema de radar o un radio o un telescopio óptico, así como sistemas terrestres. Nada en esta divulgación se interpretará como una limitación del alcance de los sistemas y características desvelados a los sistemas de comunicación RF o aplicaciones basadas en el espacio.

Los reflectores de antena de RF basados en el espacio suelen tener una forma o geometría de superficie única que depende de la cobertura del suelo deseada desde la ubicación del satélite en la órbita. Las geometrías de la superficie conformada única dan como resultado soluciones únicas de montaje/soporte de respaldo estructural requeridas para cada reflector con un coste recurrente elevado para diseño y fabricación.

Las técnicas existentes para crear estructuras de refuerzo posterior implican crear una estructura de refuerzo posterior que es exclusiva de la superficie reflectante, ya que está cortada para adaptarse al contorno de la tapa reflectante. Por lo tanto, cada perfil de superficie de RF único da como resultado una solución de diseño única para la estructura de refuerzo posterior. Debido a que se deben realizar soluciones de diseño únicas para cada perfil de superficie de RF único, se incurre en el coste del diseño y fabricación del reflector con cada perfil de superficie de RF único. Un enfoque preferido sería utilizar un diseño de estructura de respaldo configurable que se pueda ajustar para soportar y corregir errores de superficie del perfil de superficie de RF apropiado.

Además, los reflectores de antena de baja masa y bajo coste utilizados en los satélites pueden mostrar distorsión de la superficie con el tiempo. La distorsión de la superficie puede deberse a variaciones en el proceso de fabricación o al estrés ambiental resultante de los efectos térmicos o higroscópicos. La distorsión de la superficie en los reflectores de antena puede causar una pérdida en la eficiencia de la antena que debe ser compensada por el resto de la cadena, lo que añade costes y mayores requisitos de potencia. La compensación que debe realizar el resto de la cadena puede ser costosa, si no imposible. Convencionalmente, el problema de la distorsión de la superficie se resuelve haciendo que las costillas y los/anillos de la estructura de respaldo sean muy rígidos y pesando la tapa del reflector sobre su molde durante la fijación. Esta solución puede añadir masa a la antena resultante y puede no garantizar el funcionamiento, ya que la tensión incorporada puede causar errores difíciles de predecir de antemano. Un enfoque preferido para corregir las distorsiones de la superficie en el reflector sería ajustar varios puntos en la estructura de respaldo para lograr la superficie deseada del reflector.

Un enfoque desvelado es un enfoque sistemático que utiliza la superposición lineal de las funciones de base de amplitud calculadas mediante el análisis estructural de elementos finitos y la resolución de las amplitudes de los ajustadores a partir de superficies de error medidas que se pueden calcular y preajustar después de la fabricación.

La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema 100 reflector de antena de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La figura 1 muestra una pluralidad de bujes 220 conectados por una pluralidad de puntales 212. Los bujes 220 y los puntales 212 forman una armadura de respaldo. La figura 1 también muestra un sistema de montaje adaptativo que comprende una pluralidad de pies 260. El sistema de montaje adaptativo está conectado a la armadura de respaldo para formar el sistema de soporte del reflector. El sistema de soporte del reflector se conecta a un reflector 10 de RF. En algunos aspectos, el sistema 100 reflector de antena puede ser un kit de puntales 212, bujes 220 y pies 260. En algunos aspectos, el sistema 100 reflector de antena puede estar ensamblado, en el que los puntales 212, los bujes 220 y los pies 260 están acoplados entre sí. En algunos aspectos, el sistema 100 reflector de antena ensamblado puede estar unido a un reflector 10. En algunos aspectos, los puntales 212 y los bujes 220 están configurados para permitir que la estructura de respaldo (o la armadura de respaldo) tenga una estructura de rejilla. En algunos aspectos, la estructura de rejilla es una isogrid. En algunos aspectos, los bujes 220 y los pies 260 están configurados para permitir una forma de fondo (por ejemplo, la forma de una superficie imaginaria formada conectando el fondo de todos los pies 260 configurados para estar unidos o unidos al reflector 10 ) de la estructura de respaldo para ajustarse sustancialmente a una forma externa del reflector 10.

En una o más implementaciones, los puntales 212 pueden tener cada uno la misma forma y tamaño que los otros puntales 212. Los pies 260 pueden tener cada uno la misma forma y tamaño que los otros pies 260. Los bujes (por ejemplo, 220A) ubicados en el borde exterior de la armadura de respaldo 210 pueden tener la misma forma y tamaño que los otros bujes (por ejemplo, 220A) ubicados en el borde exterior de la armadura de respaldo 210. Los bujes (por ejemplo, 220B) ubicados dentro de la porción interna de la armadura de respaldo 210 tienen la misma forma y tamaño que los otros bujes (por ejemplo, 220B) ubicados dentro de la porción interna de la armadura de respaldo 210. Los puntales 212, los pies 260 y los bujes 220 pueden ser todos rígidos.

Las figuras 2A y 2B son representaciones esquemáticas del sistema reflector de antena de la figura, 1 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La figura 2A es una vista en despiece ordenado que separa la armadura de respaldo 210 que tiene puntales 212 y bujes 220 de un sistema de montaje adaptativo 250 que comprende una pluralidad de pies 260. La armadura de respaldo 210 y el sistema 250 de montaje adaptativo juntos forman un sistema 200 de soporte de reflector que se une al reflector de RF 10. La figura 2B muestra el sistema 100 reflector de antena ensamblado en la misma forma esquemática a lo largo de un plano A-A' en la figura 1. En una o más implementaciones, el diámetro de la armadura de respaldo 210 es menor que el diámetro del reflector 10 pero mayor que al menos la mitad del diámetro del reflector (por ejemplo, aproximadamente 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o 95 % del diámetro del reflector). Los bujes 220 pueden estar ubicados en cualquier superficie, de modo que la armadura de respaldo 210 (o la superficie exterior superior del sistema 100 de antena reflectora) sea esférica (véase, por ejemplo, las figuras 2A, 2B, 3A y 3B) para reducir el perfil del reflector plegado. En este caso, el reflector tiene una curvatura (por ejemplo, no plana), y la armadura de respaldo 210 también puede tener una superficie curva y esférica diseñada para acomodar familias de reflectores con diámetros y relaciones F/D variables. En una o más implementaciones, se pueden guardar dos reflectores a cada lado de una nave espacial.

Las figuras 2C y 2D son representaciones esquemáticas del sistema reflector de antena de la figura 1 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La figura 2C es una vista en despiece ordenado que separa la armadura de respaldo 210 que tiene puntales 212 y bujes 220 de un sistema 250 de montaje adaptativo que comprende una pluralidad de pies 260. La armadura de respaldo 210 y el sistema 250 de montaje adaptativo juntos forman un sistema 200 de soporte de reflector que se une al reflector de RF 10. La figura 2D muestra el sistema 100 reflector de antena ensamblado en la misma forma esquemática a lo largo de un plano A-A 'en la figura 1. En una o más implementaciones, el diámetro de la armadura de respaldo 210 es menor que el diámetro del reflector 10 pero mayor que al menos la mitad del diámetro del reflector (por ejemplo, aproximadamente 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o 95 % del diámetro del reflector). Los bujes 220 pueden ser todos coplanares de modo que la armadura de respaldo 210 (o la superficie exterior superior del sistema 100 de antena reflectora) sea plana (véase, por ejemplo, las figuras 2C y 2D). En este caso, aunque el reflector puede tener una curvatura (por ejemplo, no es plano), la armadura de respaldo 210 no tiene una curvatura y no se ajusta a la forma del reflector.

Las figuras 3A y 3B son representaciones esquemáticas de ejemplos de sistemas 102, 104 reflectores de antena adicionales de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La forma de un reflector puede depender, entre otras cosas, de los requisitos de formación del haz y la elección de frecuencias para ese sistema en particular. La figura 3A muestra un sistema 102 reflector de antena que tiene un reflector 12 que tiene un radio R1 relativamente grande, mientras que la figura 3B muestra un sistema 104 reflector de antena que tiene un reflector 14 con un radio R2 menor. En ciertos aspectos, la armadura de respaldo 210 está configurada para tener un radio R3 circular que puede ser mayor que cualquiera de R1 y R2, en la que las longitudes de los pies 260 individuales se ajustan para cerrar los espacios entre los reflectores 12, 14 y la armadura de respaldo 210 común. La estructura de respaldo 200 puede ajustarse para acomodar una serie de relaciones entre la longitud focal y el diámetro ("F/D") de los reflectores de antena. En algunos aspectos, la distancia entre la armadura de respaldo 210 y el reflector 10 puede ajustarse. Mientras que la longitud de cada uno de los pies 260 puede permanecer idéntica entre sí, la distancia 104A, 104B entre el reflector 14 y los bujes 220 puede variar.

Las figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva de una armadura de respaldo 210, que comprende puntales 212 y bujes 220 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La figura 4A representa una armadura de respaldo 210 e indica un buje 220 de ejemplo conectado a una pluralidad de puntales 212. La figura 4B es una vista ampliada del buje 220 de ejemplo y los puntales 212 unidos. El diámetro de la apertura del buje 220 puede ser ligeramente mayor que el diámetro exterior del puntal 212, de modo que el puntal 212 puede insertarse en una abertura del buje 220. En ciertos aspectos, los puntales 212 pueden unirse a los bujes 220 con un adhesivo estructural, tal como una pasta tixotrópica o epoxi inyectable, uretano o adhesivo similar, y/o sujetarse mecánicamente para lograr la rigidez estructural suficiente para cumplir con el requisito de frecuencia mecánica del ensamblaje del reflector. En ciertos aspectos, los soportes de almacenamiento/ liberación y los lazos de unión de pluma y/o bisagra/cardán se pueden incorporar en soportes del buje seleccionados y/o ensamblajes de puntal. Mientras que la armadura de respaldo 210 mostrada se muestra en una configuración triangular de ejemplo y los bujes 220 incluidos en la armadura de respaldo 210 están configurados para aceptar cuatro o seis puntales 212, las figuras 4A y 4B son solo ejemplos de configuraciones y se puede proporcionar una armadura de respaldo 210 en cualquier configuración de puntales 212 interconectados y bujes 220.

La figura 5 es una vista en despiece ordenado de un buje 220A de ejemplo de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. El eje 220^ade ejemplo comprende una tapa 222 superior y una tapa 224 inferior. Este buje 220A de ejemplo tiene aproximadamente 9,7 cm (3,83 pulgadas) de diámetro y generalmente está formado por un material de 0,127 cm (0,050 pulgadas) de grosor. En ciertos aspectos, el buje 220A puede ser más pequeño o más grande que el diámetro de ejemplo y estar formado de material más fino o más grueso. En ciertos aspectos, el buje 220A puede formarse mecanizando, forjando o imprimiendo un metal tal como titanio o aluminio. En ciertos aspectos, el buje 220A puede estar formado por mediante moldeo de un material que puede incluir un material de refuerzo, tal como fibras de grafito en una matriz de resina orgánica termoplástica o termoendurecible de ingeniería.

En ciertos aspectos, el buje 220A puede estar formado por cualquier material que proporcione las propiedades estructurales requeridas, incluyendo rigidez, resistencia y coeficiente de expansión térmica.

Los puntales 212 pueden comprender un material de módulo alto dispuesto dentro de una matriz. En ciertos aspectos, los puntales pueden comprender un metal, tal como titanio o aluminio, o un material no metálico, tal como grafito, aramida o compuesto reforzado con vidrio con una matriz termoplástica o termoendurecible. En ciertos aspectos, el material de módulo alto puede proporcionarse como fibras continuas, fibras cortadas o una tela tejida o mecha. En ciertos aspectos, la matriz puede comprender un metal, tal como titanio, o una resina orgánica, tal como un epoxi, un éster de cianato, un éster de siloxano-cianato o un termoplástico de ingeniería. En ciertos aspectos, los puntales están configurados para proporcionar un determinado coeficiente de expansión térmica. En ciertos aspectos, los puntales 212 pueden proporcionarse como un tubo que tiene una sección transversal circular o elíptica o formarse en cualquier otro perfil tal como una viga "I", viga "T", perfil rectangular u otro perfil cerrado o abierto. En ciertos aspectos, los puntales 212 pueden comprender estructuras internas, tales como una membrana de puente a través de un diámetro de un perfil circular. En ciertos aspectos, el interior de los puntales 212 puede comprender una espuma u otro material, por ejemplo, para ayudar en la resistencia al daño.

En ciertos aspectos, los puntales 212 pueden unirse a los bujes 220 con un adhesivo estructural, tal como una pasta tixotrópica o epoxi inyectable, uretano o adhesivo similar, y/o sujetarse mecánicamente para lograr la rigidez estructural suficiente para cumplir con el requisito de frecuencia mecánica del ensamblaje del reflector. En ciertos aspectos, los soportes de almacenamiento/ liberación y los lazos de unión de pluma y/o bisagra/cardán se pueden incorporar en soportes del buje seleccionados y/o ensamblajes de puntal.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un pie 260 de ejemplo de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. El pie 260 incluye un poste 262 que está acoplado a un soporte 268 que, a su vez, está acoplado a una base 264. En ciertos aspectos, se proporciona un duplicador 266 entre el reflector 10 (no mostrado en la figura 6) y la base 264, por ejemplo para distribuir la carga estructural desde el pie 260 sobre un área más grande del reflector 10. En ciertos aspectos, el soporte 268 puede incluir una junta rotativa 263 u otro elemento distensible para proporcionar una distensibilidad angular y evitar así la distorsión de la superficie del reflector 10. En algunos aspectos, la junta rotativa 263 puede estar fijada para evitar que los pies 260 se inclinen cuando los pies 260 están unidos al reflector 10. En algunos aspectos, la junta rotativa 263 puede ser móvil (o ajustable) para permitir que los pies 260 acomoden la superficie del reflector local normal cuando los pies 260 están unidos al reflector 10.

En ciertos aspectos, el pie 260 puede incluir uno o más elementos de coeficiente de expansión térmica (CTE) adaptados (no mostrados). En ciertos aspectos, el pie 260 puede incluir partes de un dispositivo de ajuste (no mostrado) para permitir que el pie 260 se mueva en relación con el buje 220 (no mostrado) que está acoplado al poste 262. El pie 260 puede estar unido a una tapa reflectora (por ejemplo, la tapa 280 reflectora en la figura 2A) usando un adhesivo estructural. En algunos aspectos, el pie 260 está adaptado para minimizar las cargas mecánicas y térmicas en la tapa 280 reflectora para lograr una baja distorsión térmica en órbita mientras proporciona suficiente rigidez para sobrevivir a las cargas de lanzamiento.

Las figuras 7A y 7B representan el intervalo de ajustabilidad del pie 260 de la figura, 6 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. En ciertos aspectos, uno o ambos del buje 220 y el pie 260 pueden comprender partes de un dispositivo de ajuste (no visible) que permite que las posiciones relativas de los respectivos bujes 220 y pies 260 de un sistema 200 de soporte de reflector particular se ajusten para la forma particular del reflector 10. La figura 7A representa el pie 260 extendido a una distancia Dmáx y la figura 7B representa el pie 260 retraído a una distancia Dmín. En ciertos aspectos, la Dmáx puede ser mayor o igual a 5,4 cm (2,14 pulgadas) y la Dmín puede ser menor o igual a 1,47 cm (0,58 pulgadas). El rango entre Dmáx y Dmín debe ser lo suficientemente grande como para cerrar los espacios entre los bujes 220 y el reflector 10 en las diversas ubicaciones de los bujes 220.

Las figuras 8A-8C representan un ejemplo de sistema 100A reflector de antena de acuerdo con ciertos aspectos de la presente divulgación. La figura 8A muestra el sistema 100A de ejemplo que tiene una armadura de respaldo 210A que tiene 19 bujes 220A formados en una configuración triangular para soportar un reflector 10A. La figura 8B es una vista ampliada de un buje 220A configurado para aceptar seis puntales 212A. En este ejemplo, el buje 220A está formado como una caja hexagonal hueca con pernos que pasan a través de cada pared y dentro de una pieza terminal sólida del puntal 212A respectivo. La figura 8C muestra un pie 260A acoplado entre un buje 220A y el reflector 10A.

La figura 9 ilustra un ejemplo de proceso 900 para la síntesis correctiva para el ajuste mecánico del sistema 200 de soporte del reflector. La síntesis correctiva se realiza para implementar correcciones a las distorsiones de la superficie del reflector 10 de RF. En particular, el error de la superficie cuadrada media de la raíz mejora con el proceso 900 para reflectores de antena de haz enfocado y contorneado. Las distorsiones de la superficie pueden deberse a variaciones en el proceso de fabricación o al estrés ambiental debido a los efectos térmicos o higroscópicos.

En algunos aspectos, la estructura de respaldo 200 puede tener soportes en cada nodo en la estructura de respaldo 200 y puede proporcionar puntos de conexión para los elementos estructurales de respaldo (por ejemplo, pies 260).

Los pies 260 pueden proporcionar una estructura rígida para mantener la superficie reflectora corregida después de aplicar las fuerzas de ajuste. Los pies 260 pueden tener una junta esférica con rodamiento de bolas y una carrera variable que puede ser mayormente normal a la superficie del reflector 10. Estos rodamientos pueden impedir momentos de flexión localizados en la tapa 280 del reflector. La estructura de respaldo 200 puede unirse a la tapa 280 del reflector en una configuración de baja tensión al soportar el reflector 10 en su molde.

El proceso 900 comienza en el bloque 902, en el que los objetivos de fotogrametría se montan en la superficie del reflector (por ejemplo, el elemento 290 en la figura 2A). Los objetivos de fotogrametría son aquellos comúnmente utilizados en la técnica de la fotogrametría.

El proceso 900 procede al bloque 904, en el que se mide una nube de puntos utilizando los objetivos de fotogrametría montados. En el bloque 906, se calcula una superficie de error de la superficie del reflector, en base a la nube de puntos medida. En el bloque 908, las amplitudes de ajuste se calculan en base a la superficie de error calculada.

En algunos aspectos, el cálculo de la amplitud de ajuste puede hacerse usando matrices de desviación. Las matrices de desviación pueden ser representaciones precisas de toda la estructura, incluida la estructura de respaldo 200 y la membrana o tapa 280. Las matrices pueden calcularse previamente una vez y pueden usarse para ajustes posteriores. Las matrices de desviación se calculan utilizando un modelo de método de elementos finitos ("FEM"). El modelo FEM puede convertirse en un conjunto de ecuaciones de elasticidad, que pueden ser el resultado de la superposición lineal de fuerzas o amplitudes. El conjunto de ecuaciones de elasticidad puede representarse mediante una matriz Qn que se refiere a la desviación dn en cada nodo cuando se aplica una fuerza unitaria fn en un nodo de prueba n.

^{dn =} [Qn]fn

La desviación total d puede determinarse ponderando y sumando las matrices de desviación en cada nodo de prueba. Qi es una matriz de m por n, con m igual al número de nodos en cada matriz y n el número de nodos de prueba. Por ejemplo, para un elemento de 19 elementos UBS n = 18 y m es típicamente alrededor de 20.000 (por ejemplo, el número de elementos en el modelo FEM de la superficie del reflector).

El pesaje puede ser proporcional a la fuerza requerida en cada nodo de prueba. Cuando una superficie de error s está disponible, la ecuación anterior para d puede resolverse igualando la desviación en cada nodo a d y resolviendo para w. La superficie de error puede aproximarse en forma cerrada o determinarse a partir de superficies medidas, como se realizó en el bloque 906. Una expansión de superficie de pseudo-spline quíntica (QPS) se ajusta a los datos medidos (por ejemplo, la nube de puntos medida) y la desviación de la superficie diseñada ideal se usa como s con un tamaño igual a m. Dado que el conjunto de ecuaciones derivadas del modelo de elementos finitos se resuelve usando un solucionador de mínimos cuadrados, más matrices de prueba ortogonales pueden producir mejores soluciones resultantes. El patrón de colocación de los ajustadores puede determinar la calidad de la solución LMS. En algunos aspectos, después de calcular las amplitudes de ajuste, se calcula una superficie predicha basada en las amplitudes de ajuste. En algunos aspectos, la superficie de error calculada se compara con la superficie predicha calculada.

El proceso 900 procede al bloque 910, en el que la distancia entre los pies 260 y el reflector 10 puede ajustarse en base a las amplitudes de ajuste. En algunos aspectos, se puede medir un patrón de radiación para confirmar el rendimiento requerido. Se pueden sintetizar nuevas superficies y se pueden hacer ajustes repitiendo el proceso 900. Se puede usar una herramienta de software que incorpora matrices de cumplimiento precalculadas y nubes de puntos para calcular la configuración del ajustador y evaluar la respuesta de la superficie de los objetivos de fotogrametría medidos.

En algunos aspectos, la tecnología objeto está relacionada con los reflectores de antena y, más particularmente, con la síntesis correctiva rápida para el ajuste mecánico de las superficies del reflector de antena. En algunos aspectos, la tecnología objeto puede usarse en varios mercados, incluidos, por ejemplo, y sin limitación, sensores avanzados y mercados de materiales y estructuras.

La figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema 500 informático de ejemplo con el que se pueden implementar algunas implementaciones de la tecnología objeto. En ciertos aspectos, el sistema 500 informático puede implementarse usando hardware o una combinación de software y hardware, ya sea en un servidor dedicado, o integrado en otra entidad, o distribuido en múltiples entidades.

El sistema 500 informático incluye un bus 508 u otro mecanismo de comunicación para comunicar información, y un procesador 502 acoplado con el bus 508 para procesar información. A modo de ejemplo, el sistema 500 informático puede implementarse con uno o más procesadores 502. El procesador 502 puede ser un microprocesador de propósito general, un microcontrolador, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puerta programable de campo (FPGA), un dispositivo lógico programable (PLD), un controlador, una máquina de estado, lógica cerrada, componentes de hardware discretos o cualquier otra entidad adecuada que pueda realizar cálculos u otras manipulaciones de información.

El sistema 500 informático puede incluir, además del hardware, el código que crea un entorno de ejecución para el programa informático objeto, por ejemplo, código que constituye el firmware del procesador, una pila de protocolos, un sistema de gestión de bases de datos, un sistema operativo o una combinación de uno o más de ellos almacenados en una memoria 504 incluida, tal como una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria flash, una memoria de solo lectura (ROM), una memoria programable de solo lectura (PROM), una PROM borrable (EPROM), registros, un disco duro, un disco extraíble, un CD-ROM, un DVD o cualquier otro dispositivo de almacenamiento adecuado, acoplado al bus 508 para almacenar información e instrucciones que debe ejecutar el procesador 502. El procesador 502 y la memoria 504 pueden complementarse o incorporarse en un circuito lógico de uso especial.

Las instrucciones pueden almacenarse en la memoria 504 e implementarse en uno o más productos de programas informáticos, es decir, uno o más módulos de instrucciones de programas informáticos codificados en un medio legible por ordenador para su ejecución o para controlar el funcionamiento del sistema 500 informático. Las instrucciones pueden implementarse en varios lenguajes de ordenador. La memoria 504 puede usarse para almacenar información temporal variable u otra información intermedia durante la ejecución de las instrucciones que debe ejecutar el procesador 502.

Un programa de ordenador puede implementarse para ejecutarse en un ordenador o en varios ordenadores que se encuentran en un sitio o distribuidos en varios sitios e interconectados por una red de comunicación. Los procesos y flujos lógicos descritos en esta especificación pueden ser realizados por uno o más procesadores programables que ejecutan uno o más programas de ordenador para realizar funciones operando con datos de entrada y generando salida.

El sistema 500 informático incluye además un dispositivo 506 de almacenamiento de datos, tal como un disco magnético o un disco óptico, acoplado al bus 508 para almacenar información e instrucciones. El sistema 500 informático puede estar acoplado a través del módulo 510 de entrada/salida a varios dispositivos. El módulo 510 de entrada/salida puede ser cualquier módulo de entrada/salida. El módulo 510 de entrada/salida está configurado para conectarse a un módulo 512 de comunicaciones. Los módulos 512 de comunicaciones de ejemplo incluyen tarjetas de interfaz de red. En ciertos aspectos, el módulo 510 de entrada/salida está configurado para conectarse a una pluralidad de dispositivos, tales como un dispositivo 514 de entrada y/o un dispositivo 516 de salida. Los dispositivos 514 de entrada de ejemplo incluyen un teclado y un dispositivo señalador. Los dispositivos 516 de salida de ejemplo incluyen dispositivos de visualización para mostrar información al usuario.

La expresión "medio de almacenamiento legible por ordenador" o "medio legible por ordenador", como se usa en el presente documento, se refiere a cualquier medio o medios que participen en proporcionar instrucciones o datos al procesador 502 para su ejecución. Tal medio puede tomar muchas formas, incluidos, entre otros, medios no volátiles y medios volátiles.

De acuerdo con una o más implementaciones, la estructura de respaldo del reflector configurable desvelada proporciona una precisión mejorada de la superficie reflectante de un reflector de antena al tiempo que reduce el coste y el peso de la estructura de soporte, así como reduce el coste de diseño recurrente y el tiempo de desarrollo para una antena. Los mismos sistemas y métodos pueden aplicarse ventajosamente a otras aplicaciones, tales como sistemas de radar o radiotelescopio, que pueden beneficiarse de una forma precisa del reflector y una estructura de soporte liviana.

Esta aplicación incluye una descripción que se proporciona para permitir que un experto en la técnica practique los diversos aspectos descritos en el presente documento. Si bien lo anterior ha descrito lo que se considera el mejor modo y/u otros ejemplos, se entiende que varias modificaciones a estos aspectos serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en el presente documento se pueden aplicar a otros aspectos. Se entiende que el orden específico o la jerarquía de etapas o bloques en los procesos desvelados es una ilustración de enfoques de ejemplo. Sobre la base de las preferencias de diseño, se entiende que el orden específico o la jerarquía de etapas o bloques en los procesos se puede reorganizar. Las reivindicaciones de método adjuntas presentan elementos de las diversas etapas en un orden de muestra, y no pretenden limitarse al orden específico o jerarquía presentada. Por lo tanto, no se pretende que las reivindicaciones se limiten a los aspectos mostrados en el presente documento, sino que se les debe otorgar el alcance completo consistente con el lenguaje en el mismo. La referencia a un elemento en singular no pretende significar "uno y solo uno" a menos que así se indique específicamente, sino más bien "uno o más". El uso de los artículos "un" y "uno/a" debe interpretarse como equivalente a la frase "al menos uno". A menos que se especifique lo contrario, los términos "un conjunto" y "algunos" se refieren a uno o más.

Términos tales como "arriba", "abajo", "superior", "inferior", "izquierda", "derecha", "frontal", "trasero" y similares, como se usan en la presente divulgación, deben entenderse como referencias a un marco de referencia arbitrario, en lugar de al marco de referencia gravitacional ordinario. Por lo tanto, una superficie superior, una superficie inferior, una superficie frontal y una superficie posterior pueden extenderse hacia arriba, hacia abajo, diagonalmente u horizontalmente en un marco de referencia gravitacional.

Aunque las relaciones entre varios componentes se describen en el presente documento y/o se ilustran como ortogonales o perpendiculares, esos componentes se pueden organizar en otras configuraciones en algunos aspectos. Por ejemplo, los ángulos formados entre los componentes referenciados pueden ser mayores o menores de 90 grados en algunos aspectos.

Aunque se ilustran varios componentes como planos y/o rectos, esos componentes pueden tener otras configuraciones, como curva o cónica, por ejemplo, en algunos aspectos.

Frases tales como un aspecto, el aspecto, otro aspecto, algunos aspectos, uno o más aspectos, una implementación, la implementación, otra implementación, algunas implementaciones, una o más implementaciones, una realización, la realización, otra realización, algunas realizaciones, una o más realizaciones, una configuración, la configuración, otra configuración, algunas configuraciones, una o más configuraciones, la tecnología objeto, la divulgación, la presente divulgación, otras variaciones de las mismas y similares son por conveniencia y no implican que una divulgación relacionada con tal(es) frase(s) son esenciales para la tecnología objeto o que dicha divulgación se aplica a todas las configuraciones de la tecnología objeto. Una divulgación relacionada con tal(es) frase(s) puede aplicarse a todas las configuraciones, o una o más configuraciones. Una divulgación se refiere a dicha(s) frases puede proporcionar uno o más ejemplos. Una frase, tal como un aspecto o algunos aspectos, pueden referirse a uno o más aspectos y viceversa, y esto se aplica de manera similar a otras frases anteriores.

La palabra "de ejemplo" se usa en el presente documento para significar "que sirve como ejemplo o ilustración". Cualquier aspecto o diseño descrito en el presente documento como "de ejemplo" no debe interpretarse necesariamente como preferido o ventajoso sobre otros aspectos o diseños.

Aunque los aspectos de la presente divulgación se han descrito e ilustrado con detalle, debe entenderse claramente que lo mismo es solo a modo de ilustración y ejemplo y no debe tomarse como limitación, siendo limitado el alcance de la presente divulgación solo por los términos de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de soporte de reflector de antena, que comprende:

una estructura de respaldo (200) que comprende:

una pluralidad de puntales (212);

una pluralidad de bujes (220), en el que cada una de la pluralidad de bujes (220) está configurada para acoplar a dos o más de la pluralidad de puntales (212), cada uno de la pluralidad de bujes (220) está configurada para acoplar a otro uno de la pluralidad de bujes (220) usando uno de la pluralidad de puntales (212), cada uno de la pluralidad de puntales (212) está configurado para acoplar al menos a dos de la pluralidad de bujes (220); y una pluralidad de pies (260), cada uno de la pluralidad de pies (260) configurados para acoplarse a uno correspondiente de la pluralidad de bujes (220), la pluralidad de pies (260) configurados para acoplarse a un reflector (10, 12, 14), y cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) que comprende:

un poste (262);

un soporte (268) acoplado al poste (262); y

una base (264) acoplada al soporte (268), en el que el soporte (268) comprende una junta rotativa móvil (263) configurada para permitir que cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) se incline cuando cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) está unido al reflector (10, 12, 14),

en el que la pluralidad de puntales (212) y la pluralidad de bujes (220) están configurados para permitir que la estructura de respaldo (220) tenga una estructura de rejilla.

2. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que la distancia entre el reflector (10, 12, 14) y la estructura de respaldo (200) es ajustable.

3. El aparato de soporte del reflector de antena de la reivindicación 1, en el que la junta rotativa móvil (263) es fijable para evitar que cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) se incline cuando cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) está unida al reflector (10, 12, 14).

4. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de bujes (220) y la pluralidad de puntales (212) forman una armadura de respaldo (210), y la armadura de respaldo (210) es esférica.

5. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que cada uno de la pluralidad de bujes (220) es coplanar entre sí.

6. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que cada uno de la pluralidad de bujes (220) está configurado para aceptar cuatro o más de la pluralidad de puntales (212).

7. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que:

cada uno de la pluralidad de puntales (212) tiene la misma forma y tamaño que el otro de la pluralidad de puntales (212),

cada uno de la pluralidad de pies (260) tiene la misma forma y tamaño que el otro de la pluralidad de pies (260), cada uno de la pluralidad de bujes (220) configurados para formarse en un borde externo de la estructura de respaldo (200) tiene la misma forma y tamaño que el otro de la pluralidad de bujes (220) configurados para formarse en un borde externo de la estructura de respaldo (200), y

cada uno de la pluralidad de bujes (220) configurados para formarse dentro de una porción interna de la estructura de respaldo (200) tiene la misma forma y tamaño que el otro de la pluralidad de bujes (220) configurados para formarse dentro de una porción interna de la estructura de respaldo (200).

8. El aparato de soporte de reflector de antena de la reivindicación 1, en el que:

cada uno de la pluralidad de bujes (220) está unido a dos o más de la pluralidad de puntales (212),

cada uno de la pluralidad de bujes (220) está unido a otro de la pluralidad de bujes (220) usando uno de la pluralidad de puntales (212),

cada una de la pluralidad de puntales (212) está unida a al menos dos de la pluralidad de bujes (220), cada uno de la pluralidad de pies (260) está unido a uno correspondiente de la pluralidad de bujes (220), la pluralidad de pies (260) están unidos al reflector (10, 12, 14),

la estructura de respaldo (200) comprende una estructura de rejilla,

una forma inferior de la estructura de respaldo (200), en la parte inferior de la pluralidad de pies (260), se ajusta sustancialmente a la forma externa del reflector (10, 12, 14),

al menos uno de la pluralidad de bujes (220) ubicado en un borde de la estructura de respaldo (200) está unido a una primera ubicación de uno correspondiente de la pluralidad de pies (260), y al menos uno de la pluralidad de bujes (220) ubicado dentro de una porción interna de la estructura de respaldo (200) está unido a una segunda ubicación de una correspondiente de la pluralidad de pies (260), en el que una distancia entre la primera ubicación y el reflector (10, 12, 14 ) es mayor que una distancia entre la segunda ubicación y el reflector (10, 12, 14).

9. Un método que comprende:

formar una estructura de respaldo (200), que comprende:

una pluralidad de puntales (212);

una pluralidad de bujes (220) acoplados a la pluralidad de puntales (212); y

una pluralidad de pies (260) acoplados a la pluralidad de bujes (220), la pluralidad de pies (260) acoplados a un reflector (10, 12, 14);

montar objetivos de fotogrametría en una superficie del reflector (10, 12, 14);

medir una nube de puntos usando los objetivos de fotogrametría montados;

calcular una superficie de error de la superficie del reflector basada en la nube de puntos medida;

calcular amplitudes de ajuste basadas en la superficie de error calculada; y

ajustar la distancia entre la pluralidad de pies (260) y el reflector (10, 12, 14) en función de las amplitudes de ajuste,

en el que:

cada uno de al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) comprende:

un poste (262);

un soporte (268) acoplado al poste (262);

y una base (264) acoplada al soporte (268), en el que el soporte (268) comprende una junta rotativa móvil (263) configurada para permitir que cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) se incline cuando cada uno de los al menos uno o más de la pluralidad de pies (260) está unido al reflector (10, 12, 14), y

la pluralidad de puntales (212) y la pluralidad de bujes (220) están configurados para permitir que la estructura de respaldo (220) tenga una estructura de rejilla.

10. El método de la reivindicación 9, que comprende además:

calcular una superficie predicha basada en las amplitudes de ajuste; y

comparar la superficie de error calculada con la superficie predicha calculada.

11. El método de la reivindicación 9, en el que el cálculo de las amplitudes de ajuste comprende el uso de matrices de desviación, en el que las matrices de desviación se calculan usando un modelo de elementos finitos de la estructura de respaldo (200) y el reflector (10, 12, 14).

12. El método de la reivindicación 9, en el que el cálculo de una superficie de error comprende el uso de pseudosplines quínticos.

13. El método de la reivindicación 9, que comprende además medir un patrón de radiación para confirmar el ajuste de la distancia entre la pluralidad de pies (260) y el reflector (10, 12, 14) en base a las amplitudes de ajuste.