WO2023126135A1 - Membrane pour antenne - Google Patents

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WO2023126135A1
WO2023126135A1 PCT/EP2022/084695 EP2022084695W WO2023126135A1 WO 2023126135 A1 WO2023126135 A1 WO 2023126135A1 EP 2022084695 W EP2022084695 W EP 2022084695W WO 2023126135 A1 WO2023126135 A1 WO 2023126135A1
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WO
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membrane
antenna
strand
arm
shape
Prior art date
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PCT/EP2022/084695
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English (en)
Inventor
Benoit Agnus
Stéphane CARRAS
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Scienteama
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors

Definitions

  • the present invention relates generally to antennas, and in particular to radio frequency antennas.
  • An antenna is a device that radiates (transmitter) or captures (receiver) electromagnetic waves.
  • the antenna is a key element in a radio system. It is characterized in particular by its efficiency, gain, and radiation pattern. These parameters directly influence the quality and range performance of the system.
  • reflector antennas are known in particular. These antennas can in particular use flat or parabolic reflectors.
  • the parabolic antenna is best known for its use in satellite television or for space applications.
  • the parabolic antenna conventionally includes a parabolic reflector which is responsible for concentrating the waves received or emitted towards a source of the antenna.
  • a parabolic reflector which is responsible for concentrating the waves received or emitted towards a source of the antenna.
  • the source is placed at the focus of the parabola.
  • the source can be a transmitter in the case of an antenna used in transmission or a receiver in the case of an antenna used in reception.
  • planar antennas comprising a radiating element in the form of a flat sheet which can take the form of a rectangle, a square or a band.
  • deployable antennas have been developed. Some use rigid folding petals that can be deployed to form a parabola or a planar antenna. However, this type of antenna has the disadvantages of being heavy and complex to manufacture and implement (which leads to risks of failure increased). Other deployable antenna technologies implement a bendable metal array or metallized plastic film.
  • the present invention therefore has the task of developing a new technology making it possible to produce antennas which are lighter. Another objective of the present invention is to obtain antennas which are less bulky. Another objective of the present invention is to obtain antennas which are less expensive and simpler to implement. Another object of the present invention is to provide antennas which are more reliable.
  • the invention relates in particular to an elastic membrane for an antenna, the membrane comprising it comprises an entanglement of one or more nonwoven conductive thread(s) joined together in a matrix of an elastic material .
  • entanglement is meant any grouping or grouping or entanglement or interlacing of at least one yarn(s).
  • wire an element having a shape extending longitudinally.
  • a ribbon or a long rectangle
  • a wire can have any diameter, even large, such as a rope or a cylinder.
  • At least one of the conductive wire(s) of the tangle is a wire comprising a first strand made of an electrically conductive material and a second strand made of a deformable thermoformable material, said first and second strands being intertwined.
  • the thermoformable material can be rigid or even elastic.
  • the thermoformable material is a silicone.
  • the matrix is obtained from the thermoformable material of the second strand.
  • the interlacing of the first and second strands is obtained by covering.
  • the interlacing can be obtained by any other technique for bonding strands or threads such as, for example, weaving, knitting or by melting or at least partial fusion of at least one of the strands.
  • the membrane is a deployable membrane for an antenna that can assume a first folded state (or even folded or even compressed or even crumpled or even with reduced bulk) in which the bulk of the membrane is reduced and a second deployed state (or even unfolded or even decompressed or even smoothed or even more bulky) in which the membrane has an optimum geometry for the antenna.
  • the membrane may comprise at least one arm secured to the membrane, said arm comprising a shape memory material.
  • At least one of the arm(s) comprises a wire comprising a first strand made of a shape-memory material and a second strand made of an electrically conductive material, said second strand being wound around the first strand .
  • At least one of the arm or arms comprises a wire made of an alloy of a shape memory material and an electrically conductive material.
  • the membrane has the shape of a parabola in the deployed state and in that it comprises several arms secured to the internal surface of the parabola and extending from the center of the parabola towards the periphery of the dish when in the deployed state.
  • the membrane has the shape of a headband in the deployed state and it comprises at least one arm secured parallel to the headband when in the deployed state.
  • the invention also relates to a reflector antenna, the reflector of which comprises a membrane as previously described.
  • the invention also relates to a planar antenna comprising a radiating panel which itself comprises a membrane as previously described.
  • the invention also relates to a deployable membrane for an antenna that can assume a first folded state (or even folded or even compressed or even crumpled or even with reduced bulk) in which the bulk of the membrane is reduced and a second deployed state (or even unfolded or even decompressed or even smoothed or even more bulky) in which the membrane has an optimum geometry for the antenna.
  • the membrane may comprise at least one arm secured to the membrane, said arm comprising a shape memory material.
  • secure means a direct or indirect connection (for example connected via another element).
  • shape memory material is understood to mean any material which, once deformed, is capable of at least partially resuming a shape, size, geometry or configuration under certain conditions. A material with shape reversibility or material with a reversible state is also to be considered as a shape memory material according to the invention.
  • the deployment of the membrane can be activated by an internal action or an external action, for example thermal heating.
  • at least one of the arm(s) comprises a wire comprising a first strand made of a shape memory material and a second strand made of an electrically conductive material, said second strand being wound around the first strand.
  • At least one arm comprises an assembly of at least two constituents: a constituent based on a material with a reversible state of shape and another constituent based on another material which is electrical conductor.
  • a constituent based on a material with a reversible state of shape
  • another constituent based on another material which is electrical conductor.
  • the arm may be the assembly of wires fulfilling these functions.
  • At least one of the arm(s) comprises a wire made from an alloy of a shape memory material and an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material is such that it allows by its physico-chemical properties to allow thermal heating.
  • the deployable membrane has the shape of a parabola in the deployed state and in that it comprises several arms secured to the internal surface of the parabola and extending from the center of the parabola towards the periphery of the parabola when in the state deployed.
  • the deployable membrane has the shape of a headband in the deployed state and in that it comprises at least one arm secured parallel to the headband when in the deployed state.
  • the membrane is an elastic membrane.
  • the membrane comprises an entanglement of one or more non-woven conductive thread(s) joined together in a matrix of an elastic material.
  • At least one of the conductive wire(s) of the tangle is a wire comprising a first strand made of an electrically conductive material and a second strand made of a deformable thermoformable material, said first and second strands being intertwined.
  • the thermoformable material can be rigid or even elastic.
  • the thermoformable material is a silicone.
  • the matrix is obtained from the thermoformable material of the second strand.
  • the interlacing of the first and second strands is obtained by covering.
  • the interlacing can be obtained by any other technique for bonding strands or threads such as, for example, weaving, knitting or by melting or at least partial fusion of at least one of the strands.
  • the invention also relates to a reflector antenna comprising a reflector comprising a membrane as previously described.
  • the invention also relates to a planar antenna comprising a radiating panel comprising a membrane as previously described.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a reflector for an antenna, in particular a reflector for a membrane antenna according to the invention as described above.
  • the invention also relates to a method for manufacturing an antenna comprising such a reflector.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a radiating panel for a planar antenna, and in particular a radiating panel comprising a membrane according to the invention as described above.
  • FIG. 1 shows schematically and in an isometric view, an exemplary embodiment of a membrane according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a reflector antenna according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 schematically shows a deployable reflector antenna according to an exemplary embodiment of the invention. Detailed description of the invention
  • the main characteristics of an antenna include: the frequency range covered, the radiation characteristics including the radiation pattern, the gain, the directivity, and the efficiency (which is linked to the intrinsic losses) and the impedance matching. The latter is often obtained by comparing the energy transmitted to the antenna and the energy reflected on the injection by the antenna.
  • the gain of the antenna is usually also related to the dimensions of the antenna (for example for a reflector involving the square of the surface).
  • the surface condition of the reflector also influences the performance of the antenna. Indeed, typically, irregularities or imperfections whose dimensions are greater than a tenth or a twentieth of the operating wavelength of the antenna affect the performance of the antenna.
  • Another important characteristic of the antenna is its ability to be confined in order to reduce its size (in particular during the launch of a satellite) when it is not in operation and therefore also to be able to be deployed upon activation (e.g. in space).
  • the mass In the context of the application in a spatial context, among the important characteristics are the mass, the possibility of confining the antenna and deploying it as well as its dimensions/size.
  • a membrane in accordance with the present invention can be applied in any type of reflector antenna, whether for a terrestrial application or a space application. It can be applied to a parabolic, convex or flat antenna. It can take any shape and size.
  • the membrane of the present invention can also be applied in any type of planar antenna, whether for a terrestrial application or a space application. It can be applied to a planar antenna whose radiating panel has any shape (rectangle, strip, square, polygon, disk, etc.). It can be flat or three-dimensional, for example convex or concave. It can take any shape and size.
  • a membrane in accordance with the present invention can also be applied in any other type of antenna.
  • an elastic membrane 1 for an antenna according to a first embodiment of the invention is presented.
  • the term “elastic membrane or elastic material” means a membrane or a material which has a hardness of less than 95 Shores A measured according to the ASTM D2240-15 standard. In the rest of the description, when a hardness value in Shores A is mentioned, a hardness value in Shores A is meant, measured according to the ASTM D2240-15 standard. According to one embodiment, a material is said to be elastic if it has a hardness less than or equal to 75 Shores A.
  • an elastic membrane according to the invention can be any elastic or plastic membrane, for example having a structure with variable geometry which retains its shape integrity even when deformed by mechanical action, crumpled or folded and reversibly allowing the return to a predefined shape. established by the unfolding device.
  • an elastic membrane according to the present invention may for example be a deformable membrane, capable of passing from a state with a reduced surface to a state with an extended surface, while maintaining an isomorphism between the two structures.
  • a membrane can be obtained by all the techniques for bonding the yarns and even by the techniques of the molten routes.
  • this deployed structure can retain its shape integrity even when deformed by a mechanical action.
  • This structure can reversibly allow the return to a crumpled shape by the unfolding device.
  • the membrane 1 comprises an entanglement of one or more conductive non-woven thread(s) joined together in a matrix of a flexible material.
  • the entanglement of yarn(s) can be made from a single yarn or portion of yarn or from several yarns or portions of yarn.
  • the present invention can implement technical threads.
  • wires with high electrical conductivity can be modulated by varying the mixtures of constituents.
  • It can be for example combined structural forming materials (carbon structures, thermoformable materials, ...) and materials for electrical conduction (for example based on metals such as copper, silver, stainless steel , aluminum or any other metal or alloy or any conductive structure).
  • an entanglement 11 is made, of which at least one of the conductive thread(s) of the entanglement is a thread 111 comprising a first strand made of a conductive material electric and a second strand in a deformable thermoformable material.
  • the first and second strands are intertwined.
  • some of the yarns according to the invention can comprise any number of strands (for example, a third textile strand can be added to the first and second strands in the interlacing). Some other yarns may consist of only one strand.
  • first and second strands may not be intertwined but only linked or associated or even arranged close to each other.
  • some or all of the yarns comprise a first strand (core) around which the second strand forms a sheath.
  • each of the wires used to make the membrane comprises a first copper strand and a second silicone strand.
  • any heat-melting material or any mixture of heat-melting materials incorporating a metallic electrically conductive substrate or any other electrically conductive such as carbon, for example, can also be used.
  • any elastic material compatible with thermoforming could be used in the context of the present invention, such as polymers (for example polypropylene or "PP"), filled polymers, doped polymers, copolymers whose hardness or elasticity can be modulated, resins, ethylene-vinyl acetate (EVA), polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate (PMMA), impact polystyrene (SB), ...
  • polymers for example polypropylene or "PP”
  • filled polymers for example polypropylene or "PP”
  • doped polymers doped polymers
  • resins ethylene-vinyl acetate (EVA), polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC),
  • Polymers or resins can be loaded with EVA to modulate the elasticity of the yarn or strand.
  • the interlacing of the first and second strands for the constitution of a thread can for example result from a covering technique.
  • the company Filix for example, offers such yarns. It can result from any other technique.
  • the strands can for example be interlaced (manually or by machine) so as to form one or more braids.
  • the present invention makes it possible to benefit from the great flexibility associated with the characteristics of the textile yarns (when such yarns or strands are used).
  • wires that are more or less stiffened and more or less flexible or more or less stretchable (stretch) can be implemented.
  • the entanglement of the thread(s) can be obtained manually, for example a user can distribute the thread(s) over a surface or in a mold 122 so, for example that the entanglement obtained has a certain homogeneity.
  • the entanglement can be achieved through a machine.
  • the entanglement of the wire(s) can be obtained by any technique for assembling materials (such as polymers, metals, etc.), whether by molten methods or traditional techniques (for example, fibril bonding, or more complex techniques of joining yarns such as covering, are some examples.
  • some of the yarn(s) can be woven or knitted or nonwoven over a portion or all of the surface of the membrane.
  • the matrix of an elastic material is for example obtained by casting or even by fusing an elastic material (for example silicone made liquid or at least malleable) on or within the tangle .
  • the matrix of elastic material can be obtained by applying heat (for example by thermoforming) to the tangle of wire(s) 11 previously placed in a mold 122 so that the thermoformable material of the second strand(s) of the thread(s) take the shape of the mold which is that of the membrane 1 which it is desired to obtain.
  • heat for example by thermoforming
  • mechanical and/or pressure can be added to the entanglement of the wire(s) during thermoforming.
  • the tangle of non-woven conductive threads is finally united in a matrix of an elastic material.
  • the membrane may have a two-dimensional shape such as a disc or a three-dimensional shape such as a parabola or any other two- or three-dimensional shape as indicated above.
  • the membrane can be shaped, for example, by thermoforming and the application of mechanical pressure such as entanglement.
  • the membrane may have a three-dimensional shape or structure after thermoforming.
  • the structure of the surface of the membrane can either be solid or meshed in the sense of the antennaists, that is to say openwork respecting the constraints linked to the working wavelength.
  • a membrane can for example be used as a reflector in a reflector antenna.
  • a membrane can be used in a parabolic antenna.
  • Such a membrane can for example be used as a radiating panel in a panel antenna, for example a radiating strip.
  • a reflector antenna 2 according to an exemplary embodiment of the invention is presented.
  • antenna 2 is a parabolic antenna comprising a source 21 placed at the focal point of antenna 2.
  • the reflector is the membrane 1 previously described which has a conductive surface and radiates or reflects waves due to the entanglement of conductive wire(s).
  • the radiating or reflecting conductive surface can be an assembly or entanglement of at least one thermoformed conductive wire(s) (for example conductor associated with thermoformable).
  • the structure of the membrane can optionally be reinforced thanks to the addition of at least one complementary reinforcing element(s), for example at least one strand or wire, for example made of heat-formable carbon. inserted into the tangle.
  • the membrane locally or over its entire surface with one or more additional heating element(s), for example at least one strand or wire, for example made of an electrically conductive material inserted into the entanglement which makes it possible to bring locally or over the entire surface or the volume of the membrane a thermal rise by effect of Ohm's law or Joule effect.
  • additional heating element(s) for example at least one strand or wire, for example made of an electrically conductive material inserted into the entanglement which makes it possible to bring locally or over the entire surface or the volume of the membrane a thermal rise by effect of Ohm's law or Joule effect.
  • the surface quality of the antenna as well as the precision in its structure can be mechanically managed to obtain, for example, very good surface regularity by using a mold and by exerting hot pressure on the wire structure (or entanglement) which goes marry the shape on which it is pressed.
  • the present invention relates, in at least one of its embodiments, to a deployable membrane for an antenna that can assume a first folded state (or even folded or even crumpled) in which the size of the membrane is reduced and a second deployed state ( or even unfolded or even smoothed) in which the membrane has an optimum geometry for the antenna.
  • the membrane comprises at least one arm secured to the membrane, said arm comprising a shape memory material.
  • the membrane can comprise a single arm or several arms.
  • the deployable membrane can be an elastic membrane of the type of those previously described or even any other type of membrane, for example a sheet of metal or a metallized sheet.
  • the deployable membrane can also be made from superelastic metal.
  • a deployable membrane in accordance with the present invention can be applied in any type of reflector antenna, whether for a terrestrial application or a space application. It can be applied to a parabolic, convex or flat antenna. It can take any shape and size.
  • the deployable membrane of the present invention can also be applied in any type of planar antenna, whether for a terrestrial application or a space application. It can be applied to a planar antenna whose radiating panel has any shape (rectangle, strip, square, polygon, disk, etc.). It can be flat or three-dimensional, for example convex or concave. It can take any shape and size.
  • a deployable membrane in accordance with the present invention can also be applied in any other type of antenna.
  • At least one of the arm(s) comprises a wire comprising a first strand made of a shape memory material and a second strand made of an electrically conductive material, said second strand being wound around the first strand.
  • each of the arm(s) comprises a wire made of an alloy of a shape-memory material (for example allowing the control of the deployment of the antenna) and of an electrically conductive material.
  • a shape memory material in accordance with the invention is a shape memory material controllable by thermal effect, for example Nitinol (which is an alloy based on nickel and titanium).
  • the membrane has the shape of a parabola in the deployed state and in that it comprises several arms secured to the internal surface of the parabola and extending from the center of the parabola towards the periphery of the dish when in the deployed state.
  • the invention according to this first embodiment also relates to a reflector antenna comprising a reflector comprising the membrane.
  • the membrane of the dish can be folded mechanically by a user or by a machine so that it assumes the folded state.
  • the application of electrical energy to the arm(s) of the membrane goes by Ohm effect into the electrical conductor (for example in the electrically conductive strand of the arm or in the conductive material alloy of each arm) of each arm, generate heat which will be applied to the shape memory material (activated by heat) of each arm.
  • each arm will resume its equilibrium shape by passing the membrane in its deployed state (corresponding to the parabola). This will therefore allow the deployment of the membrane.
  • the membrane has the shape of a headband in the deployed state and in that it comprises at least one arm secured parallel to the headband when in the deployed state.
  • the invention according to this first embodiment also relates to a planar antenna comprising a radiating panel comprising the membrane.
  • the membrane of the headband can be folded mechanically by a user or by a machine so that it assumes the folded state.
  • the application of electrical energy to the arm(s) of the membrane goes by Ohm effect into the electrical conductor (for example in the electrically conductive strand of the arm or in the conductive material electric of the alloy of each arm) of each arm, generate heat which will be applied to the shape memory material (activated by heat) of each arm.
  • each arm will resume its equilibrium shape by passing the membrane into its deployed state (corresponding to the headband). This will therefore allow the deployment of the membrane.
  • a deployable reflector antenna according to an exemplary embodiment of the invention is presented.
  • the antenna is the antenna 2 previously described and the reflector comprises a membrane as previously described.
  • the wires or other constituents of the armature structure can then be associated (for example by making a wrapping with a thermoformable multi-strand carbon wire) with a shape memory alloy wire then making it possible to produce a wire structure of variable conductivity and therefore associating electrical conduction.
  • the present invention allows the pooling of wires or strands having various functionalities such as shape memory by using, for example, shape memory alloy wires that can be controlled for example by thermal effect.
  • the characteristics of Ohm's law make it possible to ensure the control of the deployment of the membrane of the antenna in an electrical manner.
  • the control of the electrical energy 311 supplied to the electrically conductive strand or to the electrically conductive material of the alloy of the arm(s) (comprising a shape memory material) makes it possible to locally create a heat release by ohm law and thus activate the deployment of the arm or arms (and therefore of the membrane and therefore of the antenna) from a folded state 32 to a deployed state 31.
  • an electrical conductivity that can be converted by an action on the mixtures of constituents and a mix of structural forming materials (carbon structures, thermoformable materials) and conduction materials (for example based on metal such as one of copper, silver, stainless steel, aluminum or other). Indeed, in some cases it may be advantageous to reduce the conductivity to increase the Joule effect by greater heat dissipation.
  • the unfolding (or folding) sub-functionality can be ensured thanks in particular to the following effects: i) the natural tendency to resume the shape initiated during thermoforming and creation by the flexibility and constitution of the structure (for example with carbon reinforcements on a proofreader offering stability to the mechanical structure); ii) the distribution of the wire structure described above which exerts, during the rise in temperature by Joule effect and Ohm's law, a controlled and pre-calculated mechanical action to reach, by action of the shape memory, the desired configuration (reflector unfolded , folded, radiating strip rolled up, unrolled or other).
  • the present invention thus allows, in at least one of its embodiments, the use of entanglement of nonwoven materials or threads but assembled by thermoforming and mechanical pressure, with a combination of electrical conduction and physicochemical properties mixing several materials or wires forming a membrane with a conductive or radiating surface to produce antennas of the band type or deformable antenna system with focusing by reflector and source produced with this same approach.
  • the present invention thus allows, in at least one of its embodiments, the production of antennas of the foldable or foldable reflector type using in its structure pooling of shape-memory wires and conducting wires, for example with heat dissipation, thus realizing a wire to allow under the action of an electrical power a modification of the folded to unfolded configuration or vice versa.
  • the present invention thus allows, in at least one of its embodiments, the production of antennas of the foldable or foldable radiating strip type using in its structure pooling of shape memory wires and conductive wires, for example with heat dissipation realizing thus a wire to allow under the action of an electric power a modification of the folded to unfolded configuration or vice versa.
  • the present invention thus allows, in at least one of its embodiments, the use of a shape memory material in a deployable antenna reflector to actuate the deployment or folding of the reflector.
  • the present invention thus allows, in at least one of its embodiments, the use of a shape-memory material in a deployable radiating strip-type antenna to actuate the deployment or folding of the strip.
  • the invention also relates to a reflector antenna, the reflector of which comprises a membrane as previously described.
  • the invention also relates to a planar antenna comprising a radiating panel which itself comprises a membrane as previously described.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a reflector for an antenna, in particular a reflector for a membrane antenna according to the invention as described above.
  • the invention also relates to a method for manufacturing an antenna comprising such a reflector.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a radiating panel for a planar antenna, and in particular a radiating panel comprising a membrane according to the invention as described above.

Abstract

L'invention concerne une membrane élastique (1) pour une antenne (2), la membrane comprenant elle comprend un enchevêtrement d'un ou plusieurs fil(s) conducteur(s) non tissé(s) solidarisé(s) dans une matrice d'un matériau élastique.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Membrane pour antenne
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale les antennes, et en particulier les antennes radiofréquence.
Arrière-plan technique
Une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) des ondes électromagnétiques. L'antenne est un élément clé dans un système radioélectrique. Elle est caractérisée notamment par ses rendement, gain, et diagramme de rayonnement. Ces paramètres influencent directement les performances de qualité et de portée du système.
En hyperfréquences, on connaît notamment les antennes à réflecteur. Ces antennes peuvent notamment utiliser des réflecteurs plans ou paraboliques.
L'antenne parabolique est la plus connue pour son usage en télévision satellitaire ou pour des applications spatiales.
L’antenne parabolique comprend classiquement un réflecteur parabolique qui est chargé de concentrer les ondes reçues ou émises vers une source de l’antenne. Classiquement la source est placée au foyer de la parabole.
La source peut être un transmetteur dans le cas d’une antenne utilisée en émission ou un récepteur dans le cas d’une antenne utilisée en réception.
Il existe également les antennes planaires comprenant un élément rayonnant sous la forme d’une feuille plane qui peut prendre la forme d’un rectangle, d’un carré ou d’un bandeau.
Dans le domaine spatial, le poids et l’encombrement de l’antenne sont primordiaux et notamment pendant le lancement d’un satellite, d’un véhicule spatial ou de tout autre objet. Ainsi, des antennes déployables ont été développées. Certains utilisent des pétales rigides pliants qui peuvent être déployés de sorte à former une parabole ou une antenne planaire. Cependant ce type d’antenne présente les inconvénients d’être lourd et complexe à fabriquer et à mettre en œuvre (ce qui entraine des risques de défaillance accrus). D’autres technologies d’antennes déployables mettent en œuvre un réseau métallique pliable ou un film plastique métallisé.
Les inconvénients de ces technologies restent le poids et le risque de défaillance du fait de la complexité de leur mode de fonctionnement.
Résumé de l'invention
Sur la base de ce problème, la présente invention a donc pour tâche de développer une nouvelle technologie permettant de réaliser des antennes qui sont plus légères. Un autre objectif de la présente invention est d’obtenir des antennes qui sont moins encombrantes. Un autre objectif de la présente invention est d’obtenir des antennes qui sont moins coûteuses et plus simple à mettre en œuvre. Un autre objectif de la présente invention est de réaliser des antennes qui sont plus fiables.
L’invention concerne en particulier une membrane élastique pour une antenne, la membrane comprenant elle comprend un enchevêtrement d’un ou plusieurs fil(s) conducteur(s) non tissé(s) solidarisé(s) dans une matrice d’un matériau élastique. Dans le cadre de la présente invention, on entend par enchevêtrement, tout regroupement ou groupement ou enchevêtrement ou entrelacement d’au moins un fil(s).
Dans le cadre de la présente invention, on entend par fil un élément présentant une forme s’étendant de manière longitudinale. Par exemple, un ruban (ou un long rectangle) doit également être considéré comme un fil au sens de la présente invention. Un fil peut présenter tout diamètre même important tel qu’une corde ou un cylindre.
Avantageusement, au moins un du ou des fils conducteurs de l’enchevêtrement est un fil comprenant un premier brin en un matériau conducteur électrique et un second brin en un matériau thermoformable déformable, lesdits premier et second brins étant entrelacés. Bien entendu, le matériau thermoformable peut être rigide ou même élastique. Avantageusement, le matériau thermoformable est un silicone.
Avantageusement, la matrice est obtenue à partir du matériau thermoformable du second brin.
Avantageusement, l’entrelacement des premier et second brins est obtenu par guipage. Bien entendu, l’entrelacement peut être obtenu par toute autre technique de liage de brins ou fils tels que par exemple le tissage, le tricotage ou par fonte ou fusion au moins partielle d’au moins un des brins.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la membrane est une membrane déployable pour une antenne pouvant prendre un premier état replié (ou encore plié ou encore comprimés ou encore froissé ou encore à encombrement réduit) dans lequel l’encombrement de la membrane est réduit et un second état déployé (ou encore déplié ou encore décomprimé ou encore défroissé ou encore à encombrement plus important) dans lequel la membrane présente une géométrie optimale pour l’antenne.
Selon l’invention, la membrane peut comprendre au moins un bras solidarisé à la membrane, ledit bras comprenant un matériau à mémoire de forme.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins un du ou des bras comprend un fil comprenant un premier brin en un matériau à mémoire de forme et un second brin en un matériau conducteur électrique, ledit second brin étant enroulé autour du premier brin.
Selon au moins un mode de réalisation de l’invention, au moins un du ou des bras comprend un fil réalisé en un alliage d’un matériau à mémoire de forme et d’un matériau conducteur électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de parabole en état déployé et en ce qu’elle comprend plusieurs bras solidarisés à la surface interne de la parabole et s’étendant du centre de la parabole vers la périphérie de la parabole lorsque dans l’état déployé. Selon un mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de bandeau en état déployé et elle comprend au moins un bras solidarisé de manière parallèle au bandeau lorsque dans l’état déployé.
L’invention concerne également une antenne à réflecteur dont le réflecteur comprend une membrane tel que précédemment décrite.
L’invention concerne également une antenne planaire comprenant un panneau rayonnant qui comprend lui-même une membrane telle que précédemment décrite.
L’invention concerne également une membrane déployable pour une antenne pouvant prendre un premier état replié (ou encore plié ou encore comprimés ou encore froissé ou encore à encombrement réduit) dans lequel l’encombrement de la membrane est réduit et un second état déployé (ou encore déplié ou encore décomprimé ou encore défroissé ou encore à encombrement plus important) dans lequel la membrane présente une géométrie optimale pour l’antenne.
Selon l’invention, la membrane peut comprendre au moins un bras solidarisé à la membrane, ledit bras comprenant un matériau à mémoire de forme. Dans le cadre de la présente invention, on entend par solidarisé, une solidarisation de manière directe ou de manière indirecte (par exemple relié via un autre élément). Dans le cadre de la présente invention, on entend par matériau à mémoire de forme tout matériau qui, une fois déformé, est susceptible de reprendre au moins partiellement une forme, un encombrement, une géométrie ou une configuration sous certaines conditions. Un matériau à réversibilité de forme ou matériau à état réversible est également à considérer comme un matériau à mémoire de forme selon l’invention.
Ainsi, selon un mode de réalisation de l’invention, le déploiement de la membrane peut être activé par une action interne ou une action externe, par exemple un échauffement thermique. Avantageusement, au moins un du ou des bras comprend un fil comprenant un premier brin en un matériau à mémoire de forme et un second brin en un matériau conducteur électrique, ledit second brin étant enroulé autour du premier brin.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins un bras comprend un assemblage d’au moins deux constituants : un constituant à base d’un matériaux à état réversible de forme et un autre constituant à base d’un autre matériau qui est conducteur électrique. Par exemple, si le bras est un fil, cela peut-être l’assemblage de fils remplissant ces fonctions.
Avantageusement, au moins un du ou des bras comprend un fil réalisé en un alliage d’un matériau à mémoire de forme et d’un matériau conducteur électrique. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau conducteur électrique est tel qu’il permet de par ses propriétés physico chimiques de permettre un échauffement thermique.
Avantageusement, la membrane déployable à une forme de parabole en état déployé et en ce qu’elle comprend plusieurs bras solidarisés à la surface interne de la parabole et s’étendant du centre de la parabole vers la périphérie de la parabole lorsque dans l’état déployé.
Avantageusement, la membrane déployable à une forme de bandeau en état déployé et en ce qu’elle comprend au moins un bras solidarisé de manière parallèle au bandeau lorsque dans l’état déployé.
Avantageusement, la membrane est une membrane élastique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la membrane comprend un enchevêtrement d’un ou plusieurs fil(s) conducteur(s) non tissé(s) solidarisé(s) dans une matrice d’un matériau élastique.
Avantageusement, au moins un du ou des fils conducteurs de l’enchevêtrement est un fil comprenant un premier brin en un matériau conducteur électrique et un second brin en un matériau thermoformable déformable, lesdits premier et second brins étant entrelacés. Bien entendu, le matériau thermoformable peut être rigide ou même élastique. Avantageusement, le matériau thermoformable est un silicone.
Avantageusement, la matrice est obtenue à partir du matériau thermoformable du second brin.
Avantageusement, l’entrelacement des premier et second brins est obtenu par guipage. Bien entendu, l’entrelacement peut être obtenu par toute autre technique de liage de brins ou fils tels que par exemple le tissage, le tricotage ou par fonte ou fusion au moins partielle d’au moins un des brins.
L’invention concerne également une antenne à réflecteur comprenant un réflecteur comprenant une membrane telle que précédemment décrite.
L’invention concerne également une antenne planaire comprenant un panneau rayonnant comprenant une membrane telle que précédemment décrite.
L’invention concerne en outre un procédé pour la fabrication d’un réflecteur pour antenne, en particulier d’un réflecteur pour antenne une membrane selon l’invention tel que précédemment décrite. L’invention concerne également un procédé pour la fabrication d’une antenne comprenant un tel réflecteur.
L’invention concerne en outre un procédé pour la fabrication d’un panneau rayonnant pour antenne planaire, et en particulier un panneau rayonnant comprenant une membrane selon l’invention tel que précédemment décrite.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] montre schématiquement et dans une vue isométrique, un mode de réalisation exemplaire d’une membrane selon l’invention ;
[Fig. 2] montre schématiquement, une antenne à réflecteur selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention ;
[Fig. 3] montre schématiquement, une antenne à réflecteur déployable selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention. Description détaillée de l'invention
Différents aspects de différents modes de réalisations de réflecteur pour antenne selon l’invention sont décrits plus en détail ci-dessous, en faisant référence aux dessins joints.
Au plan fonctionnel les caractéristiques principale d’une antenne comprennent notamment : la plage de fréquences couvertes, les caractéristiques de rayonnement dont le diagramme de rayonnement, le gain, la directivité, et l’efficacité (qui est liée aux pertes intrinsèques) et l’adaptation d’impédance. Cette dernière est bien souvent obtenue en comparant l’énergie transmise à l’antenne et l’énergie réfléchie sur l’injection par l’antenne.
Il est à noter qu’il est difficile d’obtenir des antennes présentant à la fois de bonnes performances et de faibles dimensions. En effet, les longueurs d’onde de la plage de fréquence couverte par l’antenne génèrent des contraintes de dimensionnement de l’antenne. D’autre part, le gain de l”antenne est généralement également lié aux dimensions de l’antenne (par exemple pour un réflecteur impliquant le carré de la surface).
Il est également remarquable que l’état de la surface du réflecteur influence également les performances de l’antenne. En effet, typiquement, des irrégularités ou imperfections dont les dimensions sont supérieures au dixième ou au vingtième de la longueur d’onde de fonctionnement de l’antenne influent sur la performance de l’antenne.
D’autres caractéristiques sont importantes dans le cadre de l’utilisation d’une antenne. Par exemple, la masse et les dimensions de l’antenne impactent sa portabilité ou les méthodes de pointage.
Ses caractéristiques mécaniques et notamment sa déformation sous l’effet du vent ou de toute autre contrainte résulte en général d’un compromis performance / masse.
Une autre caractéristique importante de l’antenne et notamment dans un contexte spatial est sa capacité à pouvoir être confinée afin de réduire son encombrement (notamment pendant le lancement d’un satellite) lorsqu’elle n’est pas en fonction et donc à pouvoir également être déployée lors de son activation (par exemple dans l’espace). Dans le cadre de l’application dans un contexte spatial, parmi les caractéristiques importantes, on trouve la masse, la possibilité de confiner l’antenne et de la déployer ainsi que ses dimensions/encombrement.
Une membrane conforme à la présente invention peut s’appliquer dans tout type d’antenne à réflecteur que ce soit pour une application terrestre ou une application spatiale. Elle peut s’appliquer à une antenne parabolique, convexe ou plane. Elle peut prendre toute forme et toutes dimensions.
La membrane de la présente invention peut également s’appliquer dans tout type d’antenne planaire que ce soit pour une application terrestre ou une application spatiale. Il peut s’appliquer à une antenne planaire dont le panneau rayonnant présente toute forme (rectangle, bandeau, carré, polygone, disque, ...). Elle peut être plane ou à trois dimensions, par exemple convexe ou concave. Elle peut prendre toute forme et toutes dimensions.
Une membrane conforme à la présente invention peut également s’appliquer dans tout autre type d’antenne.
On présente en relation avec la figure 1 une membrane élastique 1 pour antenne selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par membrane élastique ou matériau élastique, une membrane ou un matériau qui présente une dureté inférieure à 95 Shores A mesurée selon le standard ASTM D2240-15. Dans la suite de la description, lorsque l’on mentionne une valeur de dureté en Shores A, on entend une valeur de dureté en Shores A mesurée selon le standard ASTM D2240-15. Selon un mode de réalisation, un matériau est dit élastique s’il présente une dureté inférieure ou égale à 75 Shores A.
Ainsi, une membrane élastique selon l’invention peut être toute membrane élastique ou plastique par exemple présentant une structure à géométrie variable qui conserve son intégrité de forme même déformée par action mécanique, froissée ou pliée et permettant de manière réversible le retour à une forme pré établie par le dispositif de dépliabilité.
Ainsi, une membrane élastique selon la présente invention peut être par exemple une membrane déformable, capable de passer d’un état à surface réduite à un état à surface étendue, tout en gardant un isomorphisme entre les deux structures. Une telle membrane peut être obtenue par toutes les techniques de liage des fils et même par les techniques des voies fondues.
Dans le cas d’un passage d’une forme froissée à une forme défroissée, cette structure déployée peut conserver son intégrité de forme même déformée par une action mécanique. Cette structure peut permettre de manière réversible, le retour à une forme froissée par le dispositif de dépliabilité.
Selon le présent mode de réalisation de l’invention, la membrane 1 comprend un enchevêtrement d’un ou plusieurs fil(s) conducteur(s) non tissé(s) solidarisé(s) dans une matrice d’un matériau souple.
Bien entendu, l’enchevêtrement de fil(s) peut être réalisé à partir d’un seul fil ou portion de fil ou à partir de plusieurs fils ou portions de fils.
Ainsi, la présente invention peut mettre en œuvre des fils techniques. Par exemple des fils présentant une forte conductivité électrique. Par exemple, la conductivité électrique peut être modulée en jouant sur les mélanges de constituants. Il peut être par exemple combiné des matériaux de formage structurels (structures de carbone, matériaux thermo formables, ...) et des matériaux pour la conduction électrique (par exemple à base de métaux tels que le cuivre, l’argent, l’inox, l’aluminium ou tout autre métal ou alliage ou toute structure conductrice).
Ainsi, par exemple et tel qu’illustré par la figure 1 , pour obtenir la membrane 1 , on réalise un enchevêtrement 11 dont au moins un du ou des fils conducteurs de l’enchevêtrement est un fil 111 comprenant un premier brin en un matériau conducteur électrique et un second brin en un matériau thermoformable déformable. Par exemple, les premier et second brins sont entrelacés. Bien entendu, certains des fils selon l’invention peuvent comprendre un nombre quelconque de brins (par exemple, un troisième brin textile peut être ajouté aux premier et second brins dans l’entrelacement). Certains autres fils peuvent ne comprendre qu’un seul brin. Selon des alternatives du présent mode de réalisation de l’invention, certains ou tous des premiers et second brins peuvent ne pas être entrelacés mais seulement liés ou associés ou même disposés à proximité l’un de l’autre. Selon d’autres alternatives du présent mode de réalisation de l’invention, certains ou tous des fils comprennent un premier brin (cœur) autour duquel le second brin forme une gaine. Dans le cadre du présent mode de réalisation, chacun des fils utilisés pour réaliser la membrane comprend un premier brin en cuivre et un second brin en silicone.
Bien entendu, conformément à l’invention, il peut également être mis en œuvre tout matériau thermofondant ou tout mélange de matériaux thermofondants intégrant un substrat conducteur électrique métallique ou tout autre conducteur électrique tel que par exemple du carbone.
Bien entendu, tout matériau élastique compatible avec le thermoformage pourrait être utilisé dans le cadre de la présente invention tels que des polymères (par exemple le polypropylène ou « PP »), des polymères chargés, des polymères dopés, des copolymères dont la dureté ou l’élasticité peut être modulée, des résines, l’éthylène-acétate de vinyle (EVA), les polystyrène (PS), les polyéthylène (PE), les polypropylène (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiène styrène (ABS), polychlorure de vinyle (PVC), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polystyrène choc (SB), ...
Les polymères ou résines peuvent être chargés en EVA pour moduler l’élasticité du fil ou du brin.
L’entrelacement des premier et second brin pour la constitution d’un fil peut par exemple résulter d’une technique de guipage. La société Filix par exemple propose de tels fils. Il peut résulter de toute autre technique. Alternativement, les brins peuvent par exemple être entrelacés (manuellement ou à la machine) de façon à former une ou plusieurs tresses.
Ainsi, la présente invention, selon certaines variantes, permet de bénéficier de la grande flexibilité liée aux caractéristiques des fils textiles (lorsque de tels fils ou brins sont mis en œuvre). Selon certains modes de réalisation de l’invention, des fils plus ou moins rigidifiés et plus ou moins flexibles ou plus ou moins étirables (stretch) peuvent être mis en œuvre.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’enchevêtrement du ou des fil(s) peut être obtenu manuellement par exemple un utilisateur peut répartir le ou les fil(s) sur une surface ou dans un moule 122 de sorte, par exemple que l’enchevêtrement obtenu présente une certaine homogénéité. Alternativement, l’enchevêtrement peut être obtenu grâce à une machine. Bien entendu, l’enchevêtrement du ou des fil(s) peut être obtenu par toute technique d’assemblage de matière (telle que des polymère, des métaux, ...), que ce soit par les voies fondues ou les techniques traditionnelles (par exemple, le liage de fibrilles, ou les techniques plus complexes de fils assemblés comme le guipage, en sont quelques exemples.
Selon des variantes de la présente invention, certain du ou des fils peuvent être tissés ou tricotés ou non tissés sur une portion ou la totalité de la surface de la membrane.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la matrice d’un matériau élastique est par exemple obtenue en coulant ou même en fusionnant un matériau élastique (par exemple du silicone rendu liquide ou au moins maléable) sur ou au sein de l’enchevêtrement. Selon un autre mode de réalisation, la matrice de matériau élastique peut être obtenue par application de chaleur (par exemple par thermoformage) sur l’enchevêtrement de fil(s) 11 préalablement placé dans un moule 122 de sorte que le matériau thermoformable du ou des second brin(s) du ou des fil(s) prennent la forme du moule qui est celle de la membrane 1 que l’on souhaite obtenir. A titre optionnel, une et/ou de pression mécanique peut être ajouté sur l’enchevêtrement du ou des fil(s) pendant le thermoformage. Ainsi, l’enchevêtrement de fils conducteurs non tissés se trouve finalement solidarisés dans une matrice d’un matériau élastique.
La membrane peut présenter une forme à deux dimensions telle qu’un disque ou une forme à trois dimensions telle qu’une parabole ou tout autre forme bi ou tridimensionnelle tel que précédemment indiqué.
Ainsi, conformément à la présente invention, la membrane peut être mise en forme par exemple grâce à un thermoformage et une application de pression mécanique tel un enchevêtrement. Ainsi, conformément à la présente invention, la membrane peut présenter une forme ou structure tridimensionnelle après le thermoformage.
La structure de la surface de la membrane peut aussi bien être pleine que maillée au sens des antennistes, c’est-à-dire ajourée en respectant les contraintes liées à la longueur d’onde de travail. Une telle membrane peut être par exemple utilisée comme réflecteur dans une antenne à réflecteur. Par exemple, Une telle membrane peut être utilisée dans une antenne parabolique. Une telle membrane peut être par exemple utilisée comme panneau rayonnant dans une antenne panaire, par exemple un bandeau rayonnant.
On présente en relation avec la figure 2, une antenne 2 à réflecteur selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention.
Par exemple, l’antenne 2 est une antenne parabolique comprenant une source 21 placée au foyer de l’antenne 2.
Par exemple, le réflecteur est la membrane 1 précédemment décrite qui présente une surface conductrice et rayonnante ou réfléchissante des ondes du fait de l’enchevêtrement de fil(s) conducteur(s).
Ainsi, on peut obtenir grâce à l’invention, des propriétés électriques et mécaniques du réflecteur (par exemple la membrane) améliorées grâce à de la mutualisation de matériaux.
Ainsi, la surface conductrice rayonnante ou réfléchissante peut être un assemblement ou enchevêtrement d’au moins un fil(s) conducteur(s) thermoformés (par exemple conducteur associé à thermo formable). Conformément à l’invention, la structure de la membrane peut optionnellement être renforcée grâce à l’ajout d’au moins un élément d’armature(s) complémentaire(s) par exemple au moins un brin ou fil par exemple en carbone thermo formable inséré(s) dans l’enchevêtrement.
Il est également envisageable à titre optionnel d’apporter à la membrane localement ou sur toute sa surface un ou plusieurs élément chauffants complémentaire(s) par exemple au moins un brin ou fil par exemple en un matériau conducteur électrique inséré(s) dans l’enchevêtrement qui permet d’apporter localement ou sur toute la surface ou le volume de la membrane une élévation thermique par effet de la loi d’Ohm ou effet joule.
La qualité de surface de l’antenne ainsi que la précision dans sa structure peuvent être mécaniquement gérée pour obtenir par exemple de très bonne régularité de surface en utilisant un moule et en exerçant à chaud une pression sur la structure filaire (ou enchevêtrement) qui va épouser la forme sur laquelle il est pressé. La présente invention concerne dans au moins un de ses modes de réalisations, une membrane déployable pour une antenne pouvant prendre un premier état replié (ou encore plié ou encore froissé) dans lequel l’encombrement de la membrane est réduit et un second état déployé (ou encore déplié ou encore défroissé) dans lequel la membrane présente une géométrie optimale pour l’antenne. Selon un mode de réalisation de l’invention, la membrane comprend au moins un bras solidarisé à la membrane, ledit bras comprenant un matériau à mémoire de forme. La membrane peut comprendre un seul bras ou plusieurs bras.
La membrane déployable peut être une membrane élastique du type de celles précédemment décrites ou même tout autre type de membrane par exemple une feuille de métal ou une feuille métallisée. La membrane déployable peut également être réalisée à partir de métal super élastique.
Une membrane déployable conforme à la présente invention peut s’appliquer dans tout type d’antenne à réflecteur que ce soit pour une application terrestre ou une application spatiale. Elle peut s’appliquer à une antenne parabolique, convexe ou plane. Elle peut prendre toute forme et toutes dimensions.
La membrane déployable de la présente invention peut également s’appliquer dans tout type d’antenne planaire que ce soit pour une application terrestre ou une application spatiale. Il peut s’appliquer à une antenne planaire dont le panneau rayonnant présente toute forme (rectangle, bandeau, carré, polygone, disque, ...). Elle peut être plane ou à trois dimensions, par exemple convexe ou concave. Elle peut prendre toute forme et toutes dimensions.
Une membrane déployable conforme à la présente invention peut également s’appliquer dans tout autre type d’antenne.
Selon un mode de réalisation, au moins un du ou des bras comprend un fil comprenant un premier brin en un matériau à mémoire de forme et un second brin en un matériau conducteur électrique, ledit second brin étant enroulé autour du premier brin.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention chacun du ou des bras comprend un fil réalisé en un alliage d’un matériau à mémoire de forme (par exemple permettant le pilotage du déploiement de l’antenne) et d’un matériau conducteur électrique.
Par exemple, un matériau à mémoire de forme conforme à l’invention est un matériau à mémoire de forme pilotable par effet thermique, par exemple le Nitinol (qui est un alliage à base de nickel et de titane).
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de parabole en état déployé et en ce qu’elle comprend plusieurs bras solidarisés à la surface interne de la parabole et s’étendant du centre de la parabole vers la périphérie de la parabole lorsque dans l’état déployé. L’invention selon ce premier mode de réalisation concerne également une antenne à réflecteur comprenant un réflecteur comprenant la membrane.
Ainsi, la membrane de la parabole peut être repliée mécaniquement par un utilisateur ou par une machine afin qu’elle prenne l’état replié. Une fois dans l’état replié de la membrane, l’application d’une énergie électrique au(x) bras de la membrane va par effet Ohm dans le conducteur électrique (par exemple dans le brin conducteur électrique du bras ou dans le matériau conducteur électrique de l’alliage de chaque bras) de chaque bras, générer de la chaleur qui va s’appliquer sur le matériau à mémoire de forme (activable par chaleur) de chaque bras. Ainsi, chaque bras va reprendre sa forme d’équilibre en faisant passer la membrane dans son état déployé (correspondant à la parabole). Ceci va donc permettre le déploiement de la membrane.
Selon un second mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de bandeau en état déployé et en ce qu’elle comprend au moins un bras solidarisé de manière parallèle au bandeau lorsque dans l’état déployé. L’invention selon ce premier mode de réalisation concerne également une antenne planaire comprenant un panneau rayonnant comprenant la membrane.
Ainsi, la membrane du bandeau peut être repliée mécaniquement par un utilisateur ou par une machine afin qu’elle prenne l’état replié. Une fois dans l’état replié de la membrane, l’application d’une énergie électrique au(x) bras de la membrane va par effet Ohm dans le conducteur électrique (par exemple dans le brin conducteur électrique du bras ou dans le matériau conducteur électrique de l’alliage de chaque bras) de chaque bras, générer de la chaleur qui va s’appliquer sur le matériau à mémoire de forme (activable par chaleur) de chaque bras. Ainsi, chaque bras va reprendre sa forme d’équilibre en faisant passer la membrane dans son état déployé (correspondant au bandeau). Ceci va donc permettre le déploiement de la membrane.
On présente en relation avec la figure 3, une antenne à réflecteur déployable selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention. Par exemple, l’antenne est l’antenne 2 précédemment décrite et le réflecteur comprend une membrane telle que précédemment décrite.
Les fils ou autres constituants la structure d’armature peuvent alors être associés (par exemple par réalisation d’un guipage avec une fil carbone multibrins thermoformable) à un fil d’alliage à mémoire de forme permettant alors de réaliser une structure filaire de conductivité variable et donc associant une conduction électrique.
La présente invention permet la mutualisation de fils ou brins présentant des fonctionnalités diverses telle que la mémoire de forme en utilisant par exemple des fils d’alliages à mémoire de forme pilotables par exemple par effet thermique.
Ainsi, dans certaines membranes selon l’invention, les caractéristiques de loi d’ohm permettent d’assurer le contrôle du déploiement de la membrane de l’antenne de manière électrique. En effet, le contrôle de l’énergie électrique 311 apportée au brin conducteur électrique ou au matériau conducteur électrique de l’alliage du ou des bras (comprenant un matériau à mémoire de forme) permet de créer localement un dégagement thermique par loi ohm et ainsi activer le déploiement du ou des bras (et donc de la membrane et donc de l’antenne) d’un état replié 32 vers un état déployé 31.
Il peut être choisi dans le cadre de la présente invention, une conductivité électrique aménageable par une action sur les mélanges de constituants et une mixité matériaux de formage structurel (structures de carbone, matériaux thermo formables) et matériaux de conduction (par exemple à base de métal tel que l’un des cuivre, argent, inox, aluminium ou autre). En effet, Dans certain cas il peut être avantageux de réduire la conductivité pour augmenter l’effet joule par une plus grande dissipation thermique. Dans le cas d’une structure d’antenne de type réflecteur ou surface rayonnante, la sous fonctionnalité de dépliement (ou repliement) peut être assurée grâce notamment par les effets suivants : i) la tendance naturelle à reprendre la forme initiée lors du thermoformage et de la création par la flexibilité et constitution de la structure (par exemple avec des armatures carbone sur un relecteur offrant une stabilité à la structure mécanique) ; ii) la répartition de la structure filaire décrite ci-avant qui exerce lors de la montée en température par effet joule et loi d’ohm une action mécanique contrôlée et pré calculée pour atteindre par action de la mémoire de forme la configuration visée (réflecteur déplié, replié, bandeau rayonnant enroulé, déroulé ou autre).
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, l’utilisation d’enchevêtrement de matériaux ou de fils non tissés mais assemblés par thermoformage et pression mécanique, avec combinaison de propriétés de conduction électrique et physico chimiques mêlant plusieurs matériaux ou fils formant une membrane avec surface conductrice ou rayonnante pour réaliser des antennes de type bandeau ou système d’antenne déformables avec focalisation par réflecteur et source réalisée avec cette même approche.
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, la réalisation d’antennes de type réflecteur dépliable ou repliable utilisant dans sa structure des mutualisations de fils à mémoire de forme et des fils conducteurs, par exemple à dissipation thermique réalisant ainsi un fil pour permettre sous l’action d’une puissance électrique une modification de la configuration repliée vers dépliée ou inversement.
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, la réalisation d’antennes de type bandeau rayonnant dépliable ou repliable utilisant dans sa structure des mutualisations de fils à mémoire de forme et des fils conducteurs, par exemple à dissipation thermique réalisant ainsi un fil pour permettre sous l’action d’une puissance électrique une modification de la configuration repliée vers dépliée ou inversement. La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, l'utilisation d'un matériau à mémoire de forme dans un réflecteur d'antenne deployable pour actionner le déploiement ou repliement du réflecteur.
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, l'utilisation d'un matériau à mémoire de forme dans une antenne de type bandeau rayonnant deployable de pour actionner le déploiement ou repliement du bandeau.
L’invention concerne également une antenne à réflecteur dont le réflecteur comprend une membrane tel que précédemment décrite.
L’invention concerne également une antenne planaire comprenant un panneau rayonnant qui comprend lui-même une membrane telle que précédemment décrite.
L’invention concerne en outre un procédé pour la fabrication d’un réflecteur pour antenne, en particulier d’un réflecteur pour antenne une membrane selon l’invention tel que précédemment décrite. L’invention concerne également un procédé pour la fabrication d’une antenne comprenant un tel réflecteur.
L’invention concerne en outre un procédé pour la fabrication d’un panneau rayonnant pour antenne planaire, et en particulier un panneau rayonnant comprenant une membrane selon l’invention tel que précédemment décrite.
Liste de signes de référence
1 membrane
11 enchevêtrement de fils 111 fil
122 moule
2 antenne
21 source
31 état déployé 32 état replié
311 énergie électrique

Claims

REVENDICATIONS
1 . Membrane élastique (1 ) pour une antenne (2) caractérisée en ce qu’elle comprend un enchevêtrement (11 ) d’un ou plusieurs fil(s) conducteur(s) non tissé(s) solidarisé(s) dans une matrice d’un matériau élastique.
2. Membrane élastique (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu’au moins un du ou des fils conducteurs de l’enchevêtrement est un fil (111 ) comprenant un premier brin en un matériau conducteur électrique et un second brin en un matériau thermoformable déformable, lesdits premier et second brins étant entrelacés.
3. Membrane élastique (1 ) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau thermoformable est un silicone.
4. Membrane élastique (1 ) selon l’une quelconque des revendications 2 et
3, caractérisée en ce que la matrice est obtenue à partir du matériau thermoformable du second brin.
5. Membrane élastique (1 ) selon l’une quelconque des revendications 2 à
4, caractérisée en ce que l’entrelacement des premier et second brins est obtenu par guipage.
6. Membrane (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce qu’elle est une membrane déployable pour une antenne (2) pouvant prendre un premier état replié (32) dans lequel l’encombrement de la membrane est réduit et un second état déployé (31 ) dans lequel la membrane présente une géométrie optimale pour l’antenne, et en ce qu’elle comprend au moins un bras solidarisé à la membrane, ledit bras comprenant un matériau à mémoire de forme.
7. Membrane (1 ) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’au moins un du ou des bras comprend un fil comprenant un premier brin en un matériau à mémoire de forme et un second brin en un matériau conducteur électrique, ledit second brin étant enroulé autour du premier brin.
8. Membrane (1 ) selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu’au moins un du ou des bras comprend un fil réalisé en un alliage d’un matériau à mémoire de forme et d’un matériau conducteur électrique.
9. Membrane (1 ) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la membrane à une forme de parabole en état déployé et en ce qu’elle comprend plusieurs bras solidarisés à la surface interne de la parabole et s’étendant du centre de la parabole vers la périphérie de la parabole lorsque dans l’état déployé.
10. Membrane (1 ) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la membrane à une forme de bandeau en état déployé et en ce qu’elle comprend au moins un bras solidarisé de manière parallèle au bandeau lorsque dans l’état déployé.
11. Antenne à réflecteur (2) caractérisée en ce qu’elle comprend un réflecteur comprenant une membrane (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et 9.
12. Antenne planaire caractérisée en ce qu’elle comprend un panneau rayonnant comprenant une membrane selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et 10.
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