JP2003502881A - 均質な体積の誘電材料を有するルネベルグレンズを含む集束装置と、このようなレンズを形成する方法 - Google Patents
均質な体積の誘電材料を有するルネベルグレンズを含む集束装置と、このようなレンズを形成する方法Info
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Abstract
Description
わる。本発明は、より特定的には、均質な体積の誘電体を有するルネベルグレン
ズを含む集束装置に関わる。
05111号及び第98/05112号より、特に非静止衛星の追跡のために衛
星−信号受信器においてルネベルグレンズを使用することが公知である。
近付くのに十分に高い所与の数の誘電体の層から構成されなくてはならない。層
に関連する屈折率n及びこれに対応する比誘電率E(又は透過率)は、従ってn
=E1/2の式によって関係付けられる。しかしながら、層の数の増加は、大量
生産プロセスと互換性のない厳しい製造公差によって実際には制限されている。
ケーユーバンド(Kuバンド)における送信のための40センチメートル未満の
径を一般に有する小型のレンズにおいてこの問題に対する一つの解決策は均質な
誘電体の層を一層有するレンズを選択することである。
レンズの重さを増加させる不利な結果を招く。従って、レンズの大きさとレンズ
の重さとの間で折り合いをつける必要がある。これら体積及び重さの制約は、誘
電体に対して明確な密度範囲を課す。例えば、35センチメートルの径を有する
レンズに対して、可能な密度は典型的には1立方センチメートル当たり0.3グ
ラム(0.3g/cm3)乃至1立方センチメートル当たり0.8グラム(0.
8g/cm3)である。
、高密度の顆粒、セラミック、又は、金属顆粒で充填される膨張したポリスチレ
ンを有する化合物を誘電体として使用することが公知である。
設けることを可能にさせず、従って、レンズの体積中で均一の密度を保証しない
。更に、得られる化合物は高価である。
ベルグレンズを含む集束装置であり、この装置は、誘電体が熱可塑顆粒の均一の
顆粒の大きさの分布によって画成される顆粒状の塊を有し、上記体積を固化した
状態で維持するために少なくとも一つの複数のこれら顆粒が顆粒の境界によって
一緒に溶接されることを特徴とする。
されることにより、連続した顆粒の境界の存在は、異なる顆粒間の結合剤として
の機能を満たし、顆粒の密集した組立体を生成することを可能にさせる。
内に含まれ、上記外側の層は、好ましくは受信された及び/又は送信された半波
長の倍数のオーダーである所定の深さだけ上記体積の内側の方向に延在する体積
の外表面に対して外側である。結果として、外側の層は、圧力下にある材料の顆
粒を外側の層中に維持する機能を果たす。更に、受信された及び/又は送信され
た半波長の倍数として定義される外側の層の厚さは、電磁的な観点から、レンズ
の外側との信号の交換を最適化すると同時にこのレンズをレードームとして機能
させる。
積全体にわたって均一な密度を確実にすることが可能である。
過率εrは、式
顆粒によって実際に占有される体積の比を示す。
ズの集束表面の近傍にある一次源に関して記載する。一実施例によると、レンズ
の焦点距離は、レンズの屈折率nと、レンズの空中線指向性図(radiation pat
tern)のアパーチャ上の許可される位相の変動とに依存し、このときレンズの屈
折率は、
位相の変動を増加させることなくレンズの焦点距離を減少させることを可能にす
るためには、少なくとも一つの追加的な層が上記均質な体積の誘電体を覆い、上
記追加的な層は、上記体積の顆粒の塊と異なる材料の熱可塑性の顆粒の塊を有し
、上記体積の密度よりも低い密度を有する。このようにして、レンズの外側から
レンズの内側の方向に屈折率に関して少しずつ変化させることでルネベルグレン
ズの理想モデルに近付くことが可能となる。
ズの密度は、所望の密度範囲内にある。
縮成形)は、約15ミリメートルよりも厚い厚さでパートを製造することを可能
にしない。更に、これら方法は、パート内の密度のばらつきを伴い、材料が収縮
する現象により、パート内で変形及び幾何学的な変化が現れる。これらの問題は
、特に、上記し上記方法に従って実行されるレンズの正確な動作を妨害する。
するルネベルグレンズを製造する方法を提供することを更なる目的とする。
ベルグレンズを製造し、上記体積を形成する段階を有する方法であり、この方法
は、体積が熱可塑性の顆粒の均一な顆粒の大きさの分布によって画成される顆粒
の塊を有し、外側の層が所定の深さだけ体積の中に延在する体積の外側の層を表
わし、遷移温度が上記深さにわたる上記外側の層の少なくとも一部分の粘性の相
への相転移によって定義されるとして上記材料の軟化温度と材料の融点との間の
遷移温度まで体積の少なくとも一つの外側の層の温度を上昇させるために体積を
加熱する段階、及び、上記外側の層を硬化するために上記外側の層を冷却する段
階を有する。
能にする。熱可塑性物質を完全に融解しないことは、熱可塑性物質の最初の密度
を維持することを可能にする。更に、熱可塑性物質の使用は高価でない。
粒境界を形成する目的のために体積の上記外側の層に含まれる顆粒の少なくとも
外側の層を融解するよう上昇される。従って、互いに対して配置され、開いた孔
を形成するボイドのために場所を空ける外側の層の顆粒は、冷却中に上記顆粒を
包み込む粘性の顆粒境界の凝固により、固化される。外側の層の顆粒を完全に融
解しないことは、急速に冷却するために顆粒間に空気を十分に流すことを可能に
させる。この固化により、外側の層はシェルに変換され、体積中の顆粒を圧力で
保持する。
長の倍数のオーダーである。この層は、層が有する材料の質量に対して十分な圧
力を維持させることを可能にするために第1の値よりも厚い厚さを有しなくては
ならない。
体における熱の拡散は顆粒全てを膨張させる機能を有する。顆粒のこの膨張は、
体積内で顆粒間の圧力を形成し、顆粒間の溶接を強化する。密度の均一性は、体
積全体に対して提供される。
きつけることで行われる。
の層の顆粒の外側の層を融解させることを可能にするために第1の温度値よりも
高くなくてはならず、上述の通り体積の均一性を可能にするために第2の温度値
よりも低くなくてはならない。
る。
手段は、上記成形手段の外表面上に一様に配置された孔を有し、少なくとも外側
の層において温度の均一性を可能にするために吹きつける方向に対する上記成形
手段の相対的な回転速度は、所与の速度よりも小さい。
より良い等質性が実現される。
熱可塑性物質及び得られるべき熱可塑性物質の体積に従って調節される。
積中の所望の材料密度に依存する。
一枚の熱可塑性物質が体積の周りに熱成形される。
の方位における可視性を可能にするよう成形される。
、信号を集束する装置であり、この装置は、レンズが本発明による方法によって
製造されることを特徴とする。
のため、少なくとも一つの静止衛星とのデータ交換のため、又は、多点マルチチ
ャンネル配信システム(Multipoint Multichannel Distribution System)、
即ち、MMDSのようなポイント−ツー−マルチポイント送信のために意図され
る。
与えられる本発明の一実施例及びその変形例による方法を実行する装置の例示的
な説明から明らかになる。
めに使用する。
直方向のピストン棒4を有するラム3を有し、このピストン棒はラム3の垂直方
向のシリンダを貫通する。ピストン棒4に加えられる圧力は、シリンダ5の周辺
に形成される開口部7から来る顆粒6を圧縮するために使用される。これら顆粒
6は、ホッパー9の貯蔵器8中で貯められる。シリンダ5の端に配置される球形
の型10は、シリンダ5の方向に開口部7から重力下で落とされる顆粒6で充填
される。空気圧ラム3は、型を充填する段階の終わりにおいて型10の中の顆粒
を軽く密集させる。
、2つの分離可能な部分から成る金属型10中に形成される穿孔又は孔12を手
段として顆粒6の集まりの中を吹き込まれる。
最終的に製造される球体の寸法よりも僅かに大きくなくてはならない。吹きつけ
られる熱気の温度は、顆粒の外側の層を軟化させ、図2に示すように、球体2の
外側の層13の顆粒の外側の層を軟化させることに続き粘性の相を形成すること
で顆粒の境界を形成するのに十分でなくてはならない。しかしながら、熱気に対
して選択される温度は、外側の層の顆粒を融解させることを防止する制限温度よ
りも低くなくてはならず、それによって大きい体積の融解した質量を冷却するこ
とによる収縮及び変形の問題を回避する。顆粒を融解しないことは、顆粒夫々の
最初の密度を維持させ、急冷却のために十分な空気を顆粒間で流すことを可能に
させる。
転といった遅い速度で回転され、遠心分離現象を回避する。温度上昇による顆粒
の熱膨張は、型の中で圧力を形成させ、互いと接触する顆粒の部分を溶接させる
ことを確実にする。体積及び密度の均一性を保持するために、軟化点よりも高い
温度が顆粒の外側の層を融解するために必要であるが、全体を融解させないよう
比較的短時間にわたってだけ必要である。温度値及び吹きつけ時間は、最終的な
結果を実現するために重要なパラメータであり、熱可塑性物質及び変換されるべ
き体積に従って調節されなくてはならない。これらパラメータは、最終的な球体
の収縮量を決定する。
ために吹きつけ時間が一定の温度で延長され、温度上昇は顆粒6を膨張させ、型
10中で圧力を形成させ溶接を行わせる。
より冷却が行われる。この冷却は、僅かな収縮を伴い、型の2つの部分を開口す
ることで一部分を型から離す。
ラムの圧力と、毎分1乃至50回転の型の回転速度と、80℃乃至250℃まで
の熱気の温度と、熱気の吹きつけ時間及び冷気の吹きつけ時間とである。
質の材料に関して、急速な融解は非常に狭い変換用の窓を与える。
アで使用されるルネベルグレンズの場合、これは悪天候のような外部的な攻撃に
対して保護を与える層によって保護されなくてはならない。
顆粒6と同じ性質の熱可塑性物質のシート14を熱成形することが可能である。
この熱成形は、2つの動作で実施され、各動作は夫々半球体を占め、その後に分
割線のトリミングが続く。
から成る、径が350ミリメートルの均質なレンズを示す図である。PSの主な
特徴は、以下の表中に詳細に示す。
ラム、焦点距離fがf=1.8R(Rはレンズの半径)、即ち、本実施例におい
て焦点距離が315ミリメートル、及び、一次照明源の近似値、コサイン、パワ
ー8といった特徴をもたらす。
重要な劣化をもたらさないためには、図示しない一次源が集束表面の周りに13
ミリメートルの距離(f=1.8R)で配置されなくてはならないといった結果
をもたらし、この値はポリスチレンレンズ及び約35°の許可された位相の変動
に対して有効である。
ある。レンズ2は、ポリスチレン顆粒から成り、レンズ21はポリプロピレン顆
粒から成る。上述のレンズ2の特徴を維持する一方で、このレンズ20に対して
要求されるポリプロピレン(以降PPと称する)から成る追加的な層21の主な
特徴は、以下の表に詳細に説明する。
径がRi=86ミリメートル、レンズの質量がm=11.4キログラム、焦点距
離がf=1.62R(R=レンズの半径)、即ち284ミリメートルの焦点距離
、及び、一次照明源の近似、コサイン、パワー6(レンズのエッジにおける−1
2.5dBの照明)といった特徴をもたらす。
には、上記に定義した特徴によるとシミュレーションは、各層における透過率に
おける最大限可能な変動が0.02、即ち、ポリスチレン顆粒に対して1.68
の定義値に関して可能な変動が0.02であり、ポリプロピレン顆粒に対する1
.60の値に関して同じ可能な変動であることを示した。顆粒の透過率は、
率であり、Fはプラスチックの充填係数である。
±0.013であり、 PP顆粒(Fmin=0.536及びFmax=0.566)に対してΔF=
±0.015であるといった充填係数の変化をもたらす。
レンズの集束表面の周りで焦点領域を決定することを可能にする。この条件を満
たすためには、図示しない一次源が集束表面の周りに±12ミリメートルの場所
に配置されなくてはならない(f=1.6R)。
実現するために異なる方向に型を回転させることが可能であることに注意する。
同じ密度を均一にする目的を実現するために密度勾配に従って画成される。
法を使用して得られる熱可塑性の顆粒で充填されるレンズを製造する装置を示す
図である。
に占有される上記体積の比を示すことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれ
か一項記載の装置。
Claims (28)
- 【請求項1】 均質な体積の誘電体を有するルネベルグレンズ(2,20)
を含む集束装置であって、 上記誘電体は、熱可塑性の顆粒(6)の均一な顆粒の大きさの分布によって画
成される顆粒の塊を有し、 上記体積を固化した状態で維持するために、少なくとも複数の上記顆粒(6)
は顆粒の境界によって一緒に溶接されることを特徴とする集束装置。 - 【請求項2】 上記複数の顆粒は、上記均質な体積の少なくとも外側の層中
に含まれ、 上記外側の層は、所定の深さだけ上記体積の内側の方向に延在する上記体積の
上記外表面に関して外側であることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 上記深さは、受信された及び/又は送信された半波長の倍数
のオーダーであることを特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 上記複数の顆粒は、上記体積中に均一に分布されることを特
徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項5】 透過率がεr0である熱可塑性の顆粒から成る材料の体積の
透過率εrは、式 【数1】 によって、充填係数Fに関係付けられ、 このとき上記充填係数は、上記レンズの総体積に対する上記顆粒によって実際
に占有される上記体積の比を示すことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれ
か一項記載の装置。 - 【請求項6】 上記レンズ(2,20)の焦点距離は、上記レンズの屈折率
nと、 上記レンズの空中線指向性図のアパーチャ上の許可される位相の変動とに依存
し、このとき上記レンズの屈折率は、式 【数2】 によって与えられることを特徴とする請求項1乃至5記載の装置。 - 【請求項7】 少なくとも一つの追加的な層(21)が上記均質な体積の誘
電体を覆い、 上記追加的な層は、上記体積の上記顆粒の材料と異なる材料の熱可塑性の顆粒
の塊を有し、上記体積の密度よりも低い密度を有することを特徴とする請求項1
乃至6記載の装置。 - 【請求項8】 上記体積の上記顆粒は、ポリスチレンから成ることを特徴と
する請求項1乃至7記載の装置。 - 【請求項9】 上記追加の層、即ち、第2の層の上記顆粒はポリプロピレン
から成ることを特徴とする請求項7、又は、請求項7と請求項8の組合せ記載の
装置。 - 【請求項10】 均質な体積の誘電体を有するルネベルグレンズを製造し、
上記体積を形成する段階を有する方法であって、 上記体積は、熱可塑性の顆粒(6)の均一な顆粒の大きさの分布によって画成
される顆粒の塊を有し、 外側の層が所定の深さだけ上記体積の中に延在する上記体積の外側の層を表わ
し、遷移温度が上記深さにわたって上記外側の層の少なくとも一部分の粘性の相
への相転移によって定義されるとして、上記材料の軟化温度と材料の融点との間
の上記遷移温度まで上記体積の少なくとも一つの上記外側の層の温度を上昇させ
るために上記体積を加熱する段階、及び、 上記外側の層を硬化するために上記外側の層を冷却する段階を有する方法。 - 【請求項11】 上記加熱段階中、上記温度は、上記体積の上記外側の層の
上記顆粒を結合する粘性の顆粒境界を形成する目的のために上記体積の上記外側
の層に含まれる上記顆粒の少なくとも上記外側の層を融解するよう上昇される請
求項10記載の方法。 - 【請求項12】 上記外側の層の厚さは、受信された及び/又は送信された
半波長の倍数のオーダーであることを特徴とする請求項10又は11記載の方法
。 - 【請求項13】 上記加熱段階は、上記体積全体が上記遷移温度に到達する
まで行われることを特徴とする請求項10乃至12のうちいずれか一項記載の方
法。 - 【請求項14】 上記加熱は、対流によって行われることを特徴とする請求
項10乃至13のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項15】 上記加熱は、熱気を吹きつけることで行われることを特徴
とする請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 上記加熱は、放射線によって行われることを特徴とする請
求項10乃至13のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項17】 上記加熱は、超音波によって行われることを特徴とする請
求項16記載の方法。 - 【請求項18】 上記加熱時間は、上記体積の少なくとも上記外側の層の上
記顆粒の上記外側の層を融解させるために第1の温度値よりも高く、上記顆粒が
完全に融解されることを防止するために第2の温度値よりも低くなくてはならな
いことを特徴とする請求項10乃至17のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項19】 上記体積を形成する成形手段(10)を使用し、 上記成形手段は、上記成形手段の外表面上に一様に配置された孔(12)を有
し、少なくとも上記外側の層において上記温度の均一性を可能にするために上記
吹きつける方向に対する上記成形手段の相対的な回転速度は、所与の速度よりも
小さいことを特徴とする請求項10乃至18のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項20】 上記成形手段(10)は、材料を混合するために振動され
ることを特徴とする請求項19記載の方法。 - 【請求項21】 上記加熱温度、及び、上記加熱時間並びに冷却時間は、使
用される熱可塑性物質と、得られるべき熱可塑性物質の上記体積とに従って調節
されることを特徴とする請求項10乃至20のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項22】 プレス手段を使用し、上記プレス手段の圧力は上記体積中
の所望の上記材料の密度に依存することを特徴とする請求項10乃至21のうち
いずれか一項記載の方法。 - 【請求項23】 熱を上記体積全体に伝達するために一定の温度で上記加熱
時間が延長されることを特徴とする請求項14、又は、請求項14と請求項15
の組合せ記載の方法。 - 【請求項24】 少なくとも一枚の熱可塑性プラスチックが上記体積の周り
に熱成形されることを特徴とする請求項10乃至23のうちいずれか一項記載の
方法。 - 【請求項25】 上記体積は、動作中10°乃至90°の高さ及び360°
の方位における可視性を可能にするよう成形されることを特徴とする請求項10
乃至24のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項26】 上記体積は球形であることを特徴とする請求項10乃至2
5のうちいずれか一項記載の方法。 - 【請求項27】 均質な体積の誘電体を有するルネベルグレンズを含む信号
を集束する装置であって、 上記レンズは、請求項10乃至26のうちいずれか一項記載の方法によって製
造されることを特徴とする装置。 - 【請求項28】 移動するターゲット、特に非静止衛星の追跡のため、少な
くとも一つの静止衛星とのデータ交換のため、又は、多点マルチチャンネル配信
システム、即ち、MMDSのようなポイント−ツー−マルポイント送信のために
意図されることを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項、又は、請求項
27記載の装置。
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