FR2531817A1 - Structure d'antenne - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE STRUCTURE D'ANTENNE DE TYPE PARABOLIQUE POUR HYPERFREQUENCES. L'ANTENNE COMPORTE ESSENTIELLEMENT DEUX REFLECTEURS PARABOLIQUES12, 14 CONSISTANT CHACUN EN UN NOYAU EN NID D'ABEILLE COUVERT PAR DES FEUILLES ISOLANTES. LES DEUX REFLECTEURS SONT ASSEMBLES PAR DES NERVURES16 QUI MAINTIENNENT LEUR FORME ET LEUR POSITION. APPLICATION AUX ANTENNES DE TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITES.

Description

La présente invention concerne une structure d'antenne qui peut être

utilisée pour une antenne compacte

à réutilisation de fréquences.

Une structure d'antenne qui permet la réutilisa-

tion de fréquences par des sources et des réflecteurs qui réagissent à des ondes de polarisation orthogonales est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n' 3.898 667, 3 096 519 et dans un article intitulé "The SBS Conmunication Satelllite An Integrated Design"l par H A Rosen, désigné par CH 1352-4/78/0000-0343 p publié par IEEE, pages 343 à 3470 Selon le brevet N O 3 898 667,

les réflecteurs se chevauchent avec leurs foyers respec-

tifs non-coincidants Chaque réflecteur comporte une surface réfléchissante comprenant des éléments conducteurs, réfléchissants et parallèles, les éléments réfléchissants d'un réflecteur sont orientés perpendiculairement aux éléments réfléchissants de l'autre Chaque réflecteur comporte un élément d'excitation associé, de même polariî sation que les éléments du réflecteur-particulier O Chaque

réflecteur est une partie d'un paraboloide de révolution.

Une partie du premier réflecteur dont les éléments ont une orientation, par exemple horizontale, recouvre une partie d'un second réflecteur dont les éléments ont une seconde orientation, par exemple verticale Une partie d'un troisième réflecteur dont les éléments sont orientés de la même manière que les éléments du second réflecteur recouvre une partie d'un quatrième réflecteur dont les éléments sont orientés de la même manière que ceux du premier réflecteur O Les réflecteurs sont montés sur

une structure de satellite par des colonnettes de support.

La matière pour les colonnettes de support est décrite cômme un composite d'époxyde et de fibres de graphite qui est opaque aux ondes électromagnétiques O Le brevet 300960519 précité décrit un secteur composite d'énergie en hyperfréquences comprenant une surface commune avec les réflecteurs indépendants par ailleurs et qui convient pour l'application à un radar de recherche è faisceau en V Dans cette structure, deux réflecteurs de forme identique sont d'abord superposés de manière que les suzfaces élrmentaires respectives soient quelque part en contact intivme Enuite, l 'un des réflecteurs est tourne autc-ur de l'axe de revolutioni de la figure de révolution qu pctse une partie de chaque réflecteur il en résulte un r:-flecteur co>mposite' De plus, seule une partie de chaque antenne élémentaire du réflecteur comnposite a la forme d'un paraboloide Quand l'angle de rotation dont les réflecteurs sont iutuellement décalés augmente, la surface coiutune qui reste entre les antennes diminue, ce qui augmente la surface totale de l'antenne. L'article de "SBS Comlmunication Satellite" décrit une antenne de télcoiunications qui consiste en deux

réflecteurs indépendants à grille décalée qui sont super-

posés dans la même ouverture L'un est polar S 4 horizon-

talement et l'autre ierticalement Les diamètres des réflecteurs et leurs distances focales sont identiques pour chaque polarisation Les fonds des deux réflecteurs sont décalés, permettant un décalage correspondant des plans focaux Deux réseaux d'excitation séparés peuvent être utilisés pour âmettre et recevoir et n'interfèrent pas physiquement entre eux Le réflecteur à grille hori

zontale avant est essentiellement transparent aux rayonne-

ments à haute fréquence polarisée verticalement réfl:chi par le réflecteur arrière La superposition des réflecteurs dans une même ouverture permet que les deux réflecteurs se partagent un support de structure et présentent un grand diamètre Mais la réalisatiron d'antennes superposées pour des faisceaux de polarisations orthogonales ne va pas sans problèmes Il est difficile d'obtenir une bonne réponse

électrique des deux antennes tout en maintenant des fre-

quences de résonnance m 4 canique relativement élevées de la structure pour qu'elle puisse résister au lancement et aux vibrations ultérieures, et aussi pour obtenir des caractéristiques de réponse thermique selon lesquelles les déformations dues aux variations de dilatation des

différentes matières soient minimales.

Dans une structure d'antenne selon l'invention, un premier et un second réflecteui d'ondes électro- magnétiques sont espacés l'un au dessus de l'autre Chaque réflecteur consiste en un réseau formé de plusieurs

éléments réfléchissants d'ondes électromagnétiques, parallè-

les, espacées, et allongées Les éléments d'un réseau s'étendent dans la direction perpendiculaire aux éléments de réflecteurs de l'autre réseau Une structure de supports d'éléments est prévue pour supporter les éléments de chaque réflecteur respectif Chaque-structure de support

d'élément comporte une pièce transparente aux ondes électro-

magnétiques et une forme épousant celle de son réseau

d'éléments réfléchissants.

Selon l'invention, des nervures transparentes aux rayonnements sont fixées entre les structures de support pour former avec celles-ci une construction en sandwich de manière qu'un rayonnement à haute fréquence

avec une polarisation donnée traverse le premier réflec-

teur vers le second et soit réfléchi par le réseau d'élé-

ments réfléchissant du second réflecteur pour traverser avec de faibles pertes l'espace occupé par les nervures, la structure de support des éléments du premier réflecteur

et le réseau des éléments réfléchissants du premier réflec-

teur. D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention seront mieux compris à la lecture de la des-

cription qui va suivre dans un exemple de réalisation et en

se référant aux dessins annexés sur lesquels: -

La figure 1 est une vue en élévation avant de

deux réflecteurs d'antenne superposée orientée perpendi-

culairement selon un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une coupe du mode de réalisation de la figure 1 suivant la ligne 2-2,

253181 ?

La figure 3 est une vue en élévation arrière du mode de réalisation de la figure 1, La figure 4 est une coupe de la structure d'antenne de la figure-1 entre les deux réflecteurs et vers le réflecteur supérieur avant, La figure 5 est une coupe d'une partie du mode de réalisation de la figure 1 suivant la ligne 5-5, La figure 6 est une coupe d'une partie du mode de réalisation de la figure 5 suivant la ligne 6-6, La figure 7 est une partie du mode de réalisation de la figure 5 suivant la ligne 7-7, La figure 8 est une coupe d'une partie du mode de réalisation de la figure 1 suivant la ligne 8-8, La figure 9 est une coupe de la structure de la figure 8 suivant la ligne 9-9, La figure 10 est une vue en perspective éclatée d'une partie de la structure des figures 1, 2 et 3, La figure 11 est une vue schématique éclatée montrant les divers éléments formant uin réflecteur, La figure 12 est lne vue en perspective éclatée montrant la réalisation des élém 16 ents de la figure 12, et La figure 13 est une coupe d'une partie du mode

de réalisation de la figure 2 suivant la ligne 13-13.

Les réflecteurs des antennes de télécommunications qui sont utilisés particulièrement dans les communications par satellites comportent des surfaces réfléchissantes qui sont des sections de paraboloides de révolution Un tel paraboloide est décrit par l'équation suivante U 2 + V 2 = 4 f W o U et V sont les coordonnées de la projection d'un point de la surface réfléchissante sur un plan défini par des axes U et V, f est la distance focale du parabololde et W est la projection du point de surface sur un axe W de l'axe de révolution du paraboloide Le paraboloide s'étend à partir de U=V=W=O et il est symétrique autour de l'axe W Le point central à X=V=W=O est généralement

appelé sommet.

25318171;

Un certain nombre de procédés de réalisation

sont connus pour former ces surfaces réfléchissantes.

Selon un procédé, la surface réfléchissante à haute fré-

quence est formée par des surfaces métalliques pleins ou des fils métalliques conducteurs HF tissés perpendiculai- rement. Selon une autre réalisation, des fils en grille de polarisation de forme parabolique sont utilisés comme surface réfléchissante Ces fils en grille, lorsqu'ils sont projetés sur le plan U-V sont tous parallèles soit à l'axe U (polarisation horizontale), soit à l'axe V (polarisation verticale) du paraboloide Une surface comprenant ces fils de même orientation est réfléchissante pour le rayonnement HF de même polarisation et elle est transparente au rayonnement HF polarisé perpendiculairement à la direction des fils des grilles En raison de cette réalisation, deux de ces surfaces réfléchissantes peuvent

être empilées l'une sur l'autre, ce dont il résulte un.

équipement optimal des surfaces réfléchissantes de

l'antenne dans un volume limité comme l'enveloppe de lance-

ment d'un lanceur de satellite.

Mais ces fils en grille d'une même orientation et de forme parabolique doivent être supportés par des structures secondaires de manière que les surfaces réfléchissantes soient maintenues dans leur forme correcte et leurs positions correctes dans tout l'environnement de leur mission Dans le cas d'une antenne portée par un satellite, l'environnement de la mission comprend tous les environnements au sol, au lancement, à l'orbite de transfert et à l'orbite spatiale d'utilisation Ces structures secondaires, en plus de maintenir les formes et positions correctes des fils de grilles de polarisation, doivent présenter une intéraction électrique minimale

(être transparente) aux faisceaux HF Cela est particulière-

ment vrai pour le réflecteur situé entre le faisceau HF et un autre réflecteur, Ainsi, dans une configuration empilée, le support de structure du réflecteur horizontal

supérieur doit, dans le cas idéal tre entièrement trans-

parent au faisceau-HF de polarisation verticale pour qu'il soit réfléchi par le réflecteur verticale inférieuro La structure décrite ci-après permet de supporter les deux réflecteurs avec une intéraction électrique minimale et aide à maintenir les structures dans leurs formes et positions correctes dans l'environnement de la mission,

comprenant les entrées thermiques des structures.

La structure qui sera décrite comprend deux couches en sandwich à noyau en nid d'abeille composite renforcé par des fibres se chevauchant entièrement et qui sont reliées par une structure de nervures de raidissement communes pour formerune construction "super-sandwich" Le terme "super-sandwich" signifie une construction comprenant plusieurs couches en sandwich qui, à leur tour sont incluses dans une autre construction en sandwich En d'autres mots, les couches multiples en

sandwich sont combinées pour former un "super-sandwich".

Selon les figures 1,2 et 3, l'antenne 10 comporte un réflecteur supérieur 12, un réflecteur inférieur 14, une structure de nervures 16 pour relier le réflecteur supérieur 12 avec le réflecteur inférieur 14 et une structure de support d'antenne 18 fixée sur le côté arrière du réflecteur inférieur 14 Les figures ne montrent pas

les ensembles de cornet pour rayonner des ondes électro-

magnétiques ou pour recevoir des ondes électro-magnétiques

réfléchies par les surfaces d'antenne.

Les réflecteurs 12 et 14 sont réalisés en matières similaires comme le montre mieux la figure 1 il Le réflecteur 12 est constitué par un noyau 20 en nid d'abeille formé d'un -issu Kevlar renforcé d' 6 poxyde de préféerence un tissu Kevlar Du Pont: style 120 Le noyau peut avoir une épaisseur de par exemple 3 à 12 rim Kevlar est un nom de marque déposée par E I Du Pont pour une polyparabenzamide disponible sous forme de fibres ou de toiles tissées Le noyau 20 comporte une direction de rubans 22 Direction de rubans désigne la direction générale dans laquelle s'étendent les rubans ondulés (c'est-à-dire les couches de tissus qui forment le noyau en nid d'abeille) Le noyau comporte des rubans côte à côte d'un tissu, de forme ondulée, qui sont collés entre eux pour former les cellules hexagonales d'un nid d'abeille I chaque cellule ayant une dimension longitudinale perpendiculaire en direction des rubans 22 Le noyau 20 est disponible dans le commerce Une surface, comme la surface 30 du noyau 20 est mise en forme d'un parabololde comme le montrent les figures 1, 2 et 3 pour le réflecteur 12 ou 14. Une première feuille de face 24 sur la face 30 du noyau comporte deux couches 26, 28 de toile Kevlar renforcée à llepoxy 2 Cependant, la feuille de face sur la surface 30 peut consister en plus ou moins de deux couches La couche 28 est collée sur la face 30 du noyau avec sa chaîne (le terme "chaîne" désigne la direction dans laquelle se trouvent les fibres primaires, les fibres secondaires étant perpendiculaires à ces dernières et s'appelant la "trame") faisant un angle avec la direction

des rubans 22 A titre d'exemple, cet angle peut être 450.

La couche extérieure 26 est une chaîne à 00, la direction

des rubans 22-étant considérée comme la direction 0 .

Une couche de grilles 32 est fixée sur la couche 26, La couche de grilles 32 consiste en un réseau d'éléments 33 conducteurs de l'électricité, espacés et parallèles, comme des bandes de cuivre qui sont fixés sur un support transparent aux rayonnements HF, comme un polyimide (une matière de ce genre est connue sous le nom de marque Kapton de Du Pont Corporation) Les éléments 33 de la couche 32 sont perpendiculaires à la direction des

rubans 22.

La feuille de face inférieure 34 comporte également

deux couches 36, 38 de toile de Kevlar renforcée d' époxyde.

La couche 26 est collée directement sur la face inférieure du noyau 20 La chaîne de la couche 36 est parallèle à la chaîne de la couche 28, faisant par exemple 450 avec la direction des rubans 22 La chaîne de la couche 38 est parallèle à la chaîne de la couche 26, dans la direction 0 La feuille de face inférieure 34 peut comporter plus ou moins des deux couches représentées A titre d'exemple,

chaque couche peut avoir une épaisseur de 0,125 mm.

L'orientation des couches 26 et 28 par rapport à la direction des rubans 22 et par rapport à la direction de la chaîne des couches 36 et 38 est telle qu'elle forme

une structure composite pleine quasi-isotrope A l'excep-

tion de la couche de grilles réfléchissantes supplémentaires 32 comprenant les éléments réfléchissants 33, la feuille de face supérieure est similaire à la feuille de face inférieure 34 Les éléments parallèles 33 de la couche 32 forment un réflecteur pour émettre ou recevoir une onde

de polarisation linéaire de la manière connue.

La structure du réflecteur inférieur 14 est similaire à la structure décrite ci-dessus du réflecteur

supérieur 12 Mais, les éléments de grilles 33 du réflec-

teur supérieur 12 sont fixés pour une polarisation hori-

zontale de toutes les ondes électromagnétiques réfléchies.

Les éléments de grilles du réflecteur inférieur 14 font un angle de 90 ' avec l'orientation des éléments de grilles

33 du réflecteur supérieur 12 Par conséquent, le réflec-

teur 14 réagit au rayonnement HP qui est polarisé perpen-

diculairement au rayonnement auquel réagit le réflecteur

supérieur 12.

En regard de la figure 1, la chaîne de la couche 26 du réflecteur 12 est désignée comme référence par chatne 0 Les éléments réfléchissants 33 du réflecteur 12 sont orientés perpendiculairement à la direction de cha 5 ne 0 Des éléments de grilles 33 ' de la couche 32 ' du réflecteur inférieur 14 font 900 avec l'orientation des éléments 33 de la couche 32 La chaîne de la couche 26 ' du réflecteur inférieur correspondant à la couche 26 du réflecteur supérieur fait 900 avec la chaine de la couche 26 D'une façon similaire, la chaîne des autres couches-28 %, 36 ' et 38 ' correspondant aux couches 28, 36 et 38 du réflecteur supérieur 12 ont leur chaîne qui fait 90 avec celle de la couche correspondante du réflecteur supérieur Il apparaît ainsi que le réflecteur supérieur 12 et le réflecteur inférieur 14 comportent des matières similaires formant chacun une construction

en sandwich similaire.

Les réflecteurs 12, 14 représentés de face sur la figure 1 ont une forme généralement circulaire à titre

d'exemple, à l'exception d'une encoche rectangulaire 42.

L'encoche rectangulaire 42 reçoit la structure de cornet d'excitation (non-représentée) Le réflecteur inférieur 14 et le réflecteur supérieur 12 sont superposés l'un

au-dessus de l'autre pour apparaître comme un seul réflec-

teur comme le montre la figure 1.

Les deux réflecteurs 12 et 14 sont assemblés en un super-sandwich" par la structure de nervures 16 comme le montre la figure 2 La structure de nervures 16 est fixée directement sur la surface réfléchissante avant concave extérieure du réflecteur inférieur 14 et sur la surface convexe arrière extérieure du réflecteur

supérieur 12.

En regard de la figure 4, la structure de nervures 16 comporte deux nervures concentriques 44 et 46 La nervure 46 se trouve sur les bords extérieurs (périphérie) 71 et 73 des deux réflecteurs 12 et 14 comme le montre la figure 2 Comme le montre la figure 1, la partie centrale de l'antenne ne comporte aucune partie de structure de nervures 16 Les nervures parallèles 48 et sont voisines des bords correspondants de l'encoche 42 Les nervures 48 et 50 se terminent sur une nervure transversale 52 Les extrémités de la nervure s'appuient sur la surface intérieure de la nervure 46 La nervure 42 s'appuie sur le plus long bord de l'encoche 420

2531817;

Les nervures de raidissement 54, 56, 58 et 60 sont assemblées sur les deux nervures 44, 46 et s'étendent radialement entre elles comme des rayons Toutes les nervures 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58 et 60 sont réalisées d'une façon similaire D'une façon générale, ces nervures sont toutes d'une réalisation en sandwich similaires à la réalisation des réflecteurs 12 et 14 (sauf les éléments de grilles réf 1 échissantes) et consistent en des feuilles de face à couches multiples de toile Kevlar renforcée d:epoxyde et en uo noyau en nid d'abeille d'une seule couche de toile Kevlar renforcée d'epoxyde A titre d'exemple, le noyau en nid d'abeille

des nervures peut avoir une épaisseur de 3 à 12 lnm.

Selon les figures 8 et 9, une nervure telle que la nervure 58 est fixée entre le réflecteur supérieur 12 et le réflecteur inférieur 14 La nervure 58 comporte un noyau 52 en nid d'abeille et deux feuilles de face 64 et 66 en deux couches Le noyau 62 est fait d'une toile tissée d'une seule couche de Kevlar renforcée d'époxyde La direction des rubans 00 est généralement la direction parallèle à la longueur de la nervure La direction de chaîne O O est parallèle à la direction des rubans

du noyau.

Les nervures sont assemblées sur les réflecteurs

12 et 14 de la manière représentée sur les figures 8 et 9.

La nervure 58 est utilisée comme exemple Cette nervure est fixée sur le réflecteur inférieur 14 par des brides de renforcement 68 et 70 en toile Kevlar qui peuvlent consister en des feuilles de toile Kevlar en deux couches, renforcées d':poxyde formées à angle droit Une branche de la bride de renforcement 68 est collée sur la nervure 58 et l'autre branche est collée sur la surface concave extérieure du réflecteur inférieur 14 La bride de renforcement 70 est collée de façon similaire sur le c 6 té opposé de la nervure 58 et également sur la surface concave du réflecteur 14 Les deux brides 68 et 70 forment

2531817;

entre elles une gouttière dans laquelle s'ajuste la

nervure 58.

Une troisième bride 72 en forme de U s'ajuste

sur le bord supérieur de la nervure 58 Pendant l'assem-

blage, le réflecteur supérieur 12 est serré contre les brides 72 encore collantes et toute la structure est cuite en place sous pression de la manière connue Tous les joints entre les nervures et les réflecteurs comprennent des brides comme les brides 68, 70-et 72 Les bords périphériques extérieurs 71, 73 des réflecteurs respectifs 12 et 14, figure 2 peuvent être couverts par une simple couche de toile de fermeture de Kevlar renforcée d'époxyde (non-représentée) similaire en section à la bride 72 de

la figure 9.

Sur la figure 2, le sommet du réflecteur inférieur 14 est désigné par VL et le sommet du réflecteur supérieur 12 par Vu Le sommet de chaque réflecteur est légèrement au-dessous de ce réflecteur Les sommets Vu et VL sont disposés l'un par rapport à l'autre et par rapport aux

réflecteurs 12, 14 comme le montrent les figures 1 et 2.

Les foyers correspondants du réflecteur supérieur et du

réflecteur inférieur sont désignés par f L et f respecti-

vement La distance focale (entre Vu et f U) du réflecteur supérieur est représentée plus courte que la distance focale <VU à i L) pour le réflecteur inférieur Ces positions relatives sont données à titre d'exemple Il est bien entendu que les circuits électroniques et les ensembles de cornet d'excitation correspondants sont

positionnés aux foyers f L et f U dans l'antenne terminée.

La structure de support 18 sert à fixer la

structure "super-sandwich" comprenant le réflecteur infé-

rieur 14 et le réflecteur supérieur 12 et la structure de nervures 16 sur un support tel qu'un-véhicule spatial 74, figure 2 Selon la figure 3, la structure de support 18 comporte deux nervures croisées 76 et 78 Les nervures 76 et 78 sont réalisées de la même manière que la nervure 58 déjà-décrite en regard de la figure 9 La structure 18 comporte également quatre pieds tubulaires 80, 82, 84 et 86 de section circulaire Deux goussets incurvés 88, 90 fixent également les pieds sur le réflecteur 14 Les goussets 88 et 90 font en général des angles droits avec la nervure 78 Les goussets 88 et 90 se trouvent également au-dessus de la nervure annulaire intérieure 44 Comme le montre la figure 12, les nervures 76 et 78 comportent chacune des encoches 91 et 92 pour emboiter la nervure 76 sur la nervure 78 Après avoir emboîtées les nervures 76 et 78 sont renforcées avec des garnitures 94, 96, 98 et 100 en toile de Kevlar à couches multiples renforcées d'époxyde et qui, coiume le montre la figure 13 sont des pièces en forme de L collées sur chacune des

nervures à leur intersection.

La figure 10 montre un exemple de réalisation

des nervures 76, 78 avec des goussets et le pied corres-

pondant La nervure 78 comporte deux-encoches 102 et 104.

Le pied 80 comporte également deux encoches 106 et 108 qui reçoivent respectivement les encoches 102 et 104 pour emboiter la nervure 78 sur le p ed 80 Un gousset 90 est fixé sur u côté du pied 80 et un gousset 8 sur son côté opposé Les goussets 90 et 98 et la nervure 78 sont en

outre fixés sur le pied 80 par des garnitures de renfor-

cement, comme en 110, qui peuvent être deux couches de toile de Kevlar renforcées d'époxyde Des garnitures 110 sont fixées sur le gousset et le pied à leur intersection a-ec la nervure 78 D'une façon similaire, tous les pieds 82, 84 et 86 sont fixés sur les goussets correspondants et la nervure 76 ou 78 suivant le cas Les bords des goussets, des nervures et des pieds en 112 sur la figure

, sont collés sur la surface extérieure convexe du réflec-

teur inférieur 14 Des brides comme les brides 68 et 72 des figures 8 et 9 sont utilisées pour mieux fixer encore les goussets et les nervures 77 et 78 sur la surface du

réflecteur convexe 14.

253181 I

Les pieds 80, 82, 84 et 86 sont tous réalisés d'une façon similaire A titre d'exemple, les pieds peuvent être en toile de graphite renforcée d'époxyde Des

montures métalliques 116 d'une matière comme de l'alu-

minium ou du titane sont fixées sur les extrémités des pieds afin de monter mécaniquement ces derniers sur le satellite 14, figure 1 La monture 116 représentée sur la figure 3 consiste en un élément carré avec une ouverture circulaire et une rainure circulaire Cette dernière

reçoit une extrémité de l'un respectif des pieds tubu-

laires 80, 82, 84 et 86 Chaque pied, comme le pied 86, est fixé sur une monture 116 respective Cette dernière est ensuite fixée sur la structure de satellite 74,

figure 2.

La figure 6 montre également des garnitures d'angles à couches multiples 116 et 118, perpendiculaires aux réflecteurs 12 et 14, qui assemblent les extrémités en appui des différentes nervures avec d'autres, par exemple, les extrémités des nervures 54, 56, 58 et 60 sur les surfaces en regard des nervures 40, 44 Les garnitures 117 et 118 peuvent être en toile Kevlar à couches multiples

renforcées d'époxyde.

Telle qu'elle a été décrite jusqu'ici, la struc-

ture de nervures 16 entre-les réflecteurs 14 et 12 est faite d'une matière transparente aux rayonnements comme de la toile Kevlar Toutes les toiles sont collées avec des adhésifs qui sont transparents aux rayonnements HF Ces adhésifs sont bien connus dans la technique Les parties centrales des réflecteurs, qui comprennent des parties

relativement grandes des surfaces des réflecteurs res-

pectifs ne comportent pas de structures de nervures entre les réflecteurs 12 et 14 comme le montre la figure 4 Autrement dit, la structure de nervures ne s'étend pas sur les parties centrales relativement grandes des réflecteurs Cela est important car la structure de

nervures se trouve entre les éléments de grilles réflé-

chissants du réflecteur inférieur 14 et son cornet

253181 ?.

d'excitation correspondant positionn 6 au foyer f L, figure 2 La transparence HF de la structure de nervures 16 est importante pour réduire au minimum son effet sur les faisceaux qui traversent la structure et qui sont réfléchis par les élém ents de grilles du r 6 flecteur inférieur 14 La structure de suport de sandwich pour la couche de grilles 32, -figure 1, du rîflecteur supérieur 12 est transparente aux rayonnements IF Ainsi, tous les éléments de structure entre la couche de grilles 32 ' du réflecteur inférieur 14 et son cornet d'excitation

correspondant situé au point f L' figure 2, sont essen-

tiellement transparents aux rayonnements HF et par consé-

quent n'ont qu'un effet minimal sur un tel faisceau.

Les déformations thermtiques sont réduites au minimum en présence des excursions de températures grace à la combinaison des éléments de structure dans les orientations relatives, cormme d Ccrit ci-dessus en regard des figures 1 à 11 Un effet minimal de 1 'humidité sur

la structure combinée est dgalement obtenu par les orien-

tations décrites La perte d'insertion est réduite au minimuiil grâce à la réduction d-u nombre des élérents de structure de support (nervures} entre les réflecteurs 12 et 14, utilisant des matières à faible perte et avec les orientations décrites des matières et des éléments pour les réflecteurs 12 et 14 et la structure de nervures 16. Les pieds 80 ? 82, 84 et 86 Deuvent consister en une toile graphite opaque aux rayonnements HF Mais les pieds se trouvent sur le côté arrière du réflecteur 14 et par conséquent en dehors du trajet du rayonnement HF qui passe entre les réflecteurs 12 et 14 e les points

f L et fu Par consequent, lopacité des pieds aux rayon-

nements HIF N 'a aucune répercussion su 7 r les caractéristiques électriques de l'antenne La structure de nervures sup-

plémentaires fomée par la structure de support 18 sur la partie centrale arrière de l'antenne n'a aucun effet

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néfaste sur le rayonnement HP qui passe entre les réflec-

teurs 12 et 14 et points f L et f U car elle se trouve également située sur le côté arrière du réflecteur

inférieur 14.

Etant donné que relativement peu d'éléments de structure sont utilisés dans la structure d'antenne décrite, cette dernière est relativement légère Par exemple, un exemple de deux réflecteurs à ouverture

circulaire d'un diamètre de 400 mm réalisé selon l'inven-

tion pèse moins de 6,3 kg D'autres avantages de la structure décrite comprennent une rigidité relativement élevée et une fréquence élevée de vibrations naturelles <c'est-à-dire supérieure à 100 G Hz, fréquence supérieure aux fréquences mécaniques apparaissant généralement dans les véhicules spatiaux) Par ailleurs, la structure

d'antenne décrite présente-de faibles déformations ther-

miques dans son environnement orbital Les déformations thermiques sont généralement inférieures à 0,5 mm en moyenne quadratique sur le diamètre total de la structure et inférieures à 1,5 mi de crête dans le plus mauvais cas des excursions de températures apparaissant dans l'environnement orbital Les déformations provoquées par le dégagement de l'humidité absorbée au sol sont également faibles, par exemple moins de 0, 4 mm en moyenne

quadratique et 1,1 mm de crête en moyenne quadratique.

Les nervures circulaires 44 et 46 décrites ci-

dessus sont relativement plus difficiles à fabriquer car elles se situent dans des plans parallèles (leurs

bords font face dans la direction générale de l'ouverture).

Une variante à ces nervures circulaires consiste en une

structure de nervures comportant plusieurs éléments rec-

tilignes (plutôt qu'un seul élément circulaire) disposés pour former une structure de nervures polygonale Ces autres structures pèsent un peu plus que la structure décrite ci-dessus et peuvent également comporter davantage d'éléements dans la surface d'ouverture centrale critique

253181 '7.

entre le réflecteur supérieur et le réflecteur inférieur.

Bien que quatre pieds soient représentés, il est évident qu'un nombre plus grand ou plus petit pourrait également convenir. Un exemple des matières possibles pouvant être utilisées pour cette structure d'antenne comprennent la Fiberite Kevlar Fabric Style 120/Epoxy 934 pour les feuilles de face, les fermetures d'extrémités, les brides et des matières associées Le noyau en nid d'abeille peut être fabriqué en Kevlar 49 fabriqué par Hexel Corporation, désigné par HRH-49-1/4-2 1 Les adhésifs pour coller les différents éléments sont connus sous les références EA 934, EA 956 et EA 9312, de Hysol Company, pouvant servir à coller des différents éléments O Il importe que les matières utilisées dans la réalisation du réflecteur supérieur et de sa structure de support présentent de faibles tangentes de perte et de faibles constantes diélectriques car certains faisceaux

traversent cette structure vers le réflecteur inférieur.

Les matières décrites permettent d'obtenir ce résultato Le coefficient de dilatation thermique de la structure en sandwich de chaque réflecteur est plus grand parallèlement à la direction des rubans 22 du noyau, figure 11, que dans la direction perpendiculaire L'utilisation de cuivre ou d'autres métaux dans les éléments de grilles 33 collés sur la surface supérieure de chaque réflecteur introduit un degré élevé d'orthotropie de ce réflecteur Le coefficient de dilatation thermique dans la direction longitudinale des éléments 33 lorsqu'ils sont faits de cuivre, ce qui est courant pour cette utilisation, est supérieure à celui

perpendiculaire à la direction des éléments de grilles.

L'anisotropie de la structure en sandwich de chaque réflecteur est ainsi réduite au minimum en orientant les directions et rubans des noyaux 22 perpendiculairement à

la direction des éléments de grilles du réflecteur corres-

pondant De plus, l'anisotropie du coefficient de dilatation ainsi que les comportements de résistance et de rigidité mécaniques de chaque structure de réflecteur est réduite au minimum par la quasi-isotropie de la relation ( 0/45)/ H.Co/( 45/0) de la chaîne de couche de face et de la construction en nid d'abeille L'effet global est une réduction au minimum des déformations du réflecteur

résultant des variations de températures dans l'espace.

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Structure d'antenne (figures 1-3) comprenant

un premier et un second réflecteurs d'ondes électro-

magnétiques ( 12:14) zespacs i ' un de 1 "autre, chaque rêflec-

teur ccmprenant ln réseau ( 38, 38) formé de plusieurs éléments réflchiszsants d'ondes $lectromagnétiques, paral- lèles, espacés et allongés p e 33, figure 4) les

éléments d'un réseau s'étendant dans une direction per-

pendiculaire aux filéments réflecteurs de l'autre reseau et une structure de supports dêlements (figure 11) pour supporter les éléments de ce réflecteur, chaque structure

de support des éléments comprenant une pièce ( 20) trans-

parente aux ondes électromagnétiques et ayant une forme qui épouse celle de son réseau d'éléments réfléchissants, structure caractérisée en ce qu'une structure de nervures 13 ( 16) transparente aux rayonnements est fixée sur lesdites structures de support et entre elles pour former une construction en sandwich avec lesdites structures de support de manière qu'un rayonnement à haute frgéquence d'une polarisation donnée traverse le premier réflecteur vers le second réflecteur et est réfléchie par le réseau des éléments réfléchissants dudit second réflecteur pour passer à travers l'espace occupé par la structure de nervures, la structure de support des éléments du premier réflecteur, et le réseau des éléments réfléchissants du premier

réflecteur.

2 Structure d'antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce aue ladite structure de nervures entoure lesdites parties centrales desdits réflecteurs et ne

s'étend pas au-delà.

3 Structure d'antenne selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que chacune desdites structures

de support d'éléments comporte un bord périphérique annu-

laire ( 71,73) le bord d'une structure étant située au-

dessus du bord de l'autre structure, ladite structure de nervures comprenant une première nervure annulaire extérieure

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( 46) reliée auxdites deux structures de support dans la région des bords périphériques des structures respectives et une seconde nervure annulaire ( 44) à l'intérieur et concentrique de la première nervure annulaire et reliée également auxdites deux structures de support et plusieurs nervures ( 54-60) disposées radialergent entre ladite première et la seconde nervures et reliées également auxdites deux

structures de support.

4 Structure d'antenne selon la revendication 1 ou-2, caractérisée en ce que chacune desdites structures de support (figure 11) comporte un premier noyau en nid d'abeille ( 20) en forme de feuille et des feuilles ( 24, 34) sur les faces opposées dudit noyau et la dite structure de nervures (figure 9) comporte plusieurs nervures (p e 58) formées respectivement d'une matière de noyau ( 62) en nid d'abeille en forme de feuilles avec des feuilles ( 64, 66) sur ses faces opposées, le noyau et les feuilles de faces desdites structures de support étant fait de matières

qui sont les mêmes que lesdites nervures.

5 Structure d'antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque noyau d'une structure de support comporte des rubans de matière de noyau avec des dimensions longitudinales parallèles, les feuilles sur chaque noyau comprenant une toile tissée renforcée d'époxyde,

la direction (cha:ne 00) de la chalne de ladite toile.

étant parallèle à la direction ( 22) de la dimension lon-

gitudinale des rubans du noyau et perpendiculaire à la direction desdits éléments réfléchissants O 6 Structure d&antenne selon l'une quelconque

des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite

structure de nervures consiste en plusieurs nervures annulaires ( 44, 46) et des nervures radiales ( 54-60) fixées entre lesdites structures de support d'éléments

et entre elles.

75 Structure d'antenne -selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites nervures annulaires sont espacées et concentriques entre elles et lesdites nervures radiales s'étendent comme des rayons entre lesdites

nervures concentriques.

8 Structure d'antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que plusieurs pieds tubulaires ( 80-86) sont fixés et disposes sur le côté convexe de la seconde structure support de manière à s'en éloigner, chaque pied étant situé près d'une jonction desdites nervures annulaires

( 44) avec l'une respective desdites nervures radiales.

9 Structure d'antenne selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite

structure de support comprenant ladite structure de ner-

vures est réalisée en une toile tissée de polyparabenzamide

renforcée d'époxyde.

10 Structure d'antenne selon l'une quelconque

des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que chacun

desdits réflecteurs comporte un so Nnet (VL, VU) voisin de

l'un de ses bords et un foyer (FL, FU) lesdits réflec-

teurs-étant disposes de manière que lesdits sommets soient espacés l'un de l'autre et que lesdits foyers soient

espacés l'un de l'autre.