[发明专利]用于可重构反射器的可变形反射隔膜和包括该隔膜的天线

说明书

技术领域

本发明涉及用于可重构反射器的可变形反射隔膜、包括这样的隔膜的可重构反射器和包括这样的反射器的天线。其应用于在使用中需要修正波束形状的任何天线反射器，更具体地，应用于例如人造卫星无线电通信的空间应用领域。

背景技术

一种现有的获得具有定形的轮廓的波束的方法包括：根据适当的照明规则采用多路光照馈送端、采用单偏心或双偏心反射器系统、甚至采用多路直接辐射馈送端。所述馈送端的辐射元件通过信号激发，通过波束形成网络(BFN)优化该信号的相位和幅度，该波束形成网络包括多个波导。然而，这类称为阵列天线的天线是非常复杂的，呈现出射频能量损耗，并且其重量相当大，这不利于其安装在人造卫星上。

为了获得具有预先确定的轮廓的辐射图形，还已知采用与单或双反射器系统相关联的单个馈送端，该单或双反射器具有定形表面，也就是说，其表面具有在地面上定义了具有非圆形轮廓的区域，例如一个或一组国家的特定几何特征。该馈送端和反射器的不同点之间的光程变化使得能够产生具有与需要的辐射图形的特征相对应的相位和幅度图形的波束。

由于人造卫星寿命的延长，在不更换反射器的情况下，在轨道中修正波束的形状并从而修正地面上区域的轮廓，以补偿轨道位置变化或实施新的服务限制的能力成为必要。为了重构轨道中的阵列天线，已知采用利用了相位和/或幅度的动态控制规则的BFN，该规则使得能够在多路馈送端位于反射器系统前的情况下修正照明规则，或者在多路直接辐射馈送端的情况下直接修正辐射图形。为了重构轨道中的反射器天线，还已知采用一个或多个反射器，所述反射器的反射表面是可变形的，从而能够修正辐射图形。

特别地，从文献FR 2 678 111可知利用针织织物结构(fabric)或网状织物结构形成的反射表面来制造可重构反射器天线。利用所述网状织物结构的缺点是刚度不足，这就必须将网状织物结构与刚性承载结构相结合，该刚性承载结构例如包括硬正交线的网格，该网格安装在网状织物结构的外围。然而，为了使天线的反射器不在接收波段Rx中产生射频干扰，例如，特别是3阶互调产物，即Ku波段最严重的射频干涉，对于网状织物结构来说重要的是要非常紧绷(taut)。然而恰恰很难，甚至不可能在产生需要的地面覆盖的反射器的表面不是水平而是变形的情况下，控制均衡的织物结构的张力。

还已知，采用包括隔膜的反射表面，所述隔膜既像针织织物结构那样有弹性，又通过采用由硅树脂粘结的碳纤维实现尺寸上的稳定。然而，这类隔膜具有很高的刚度，这使得难于制造任何类型的非可展的变形表面(名词“可展表面”的含义应理解为可由水平表面生成的表面，例如圆柱形或锥形表面)。特别是根据要制造的表面的轮廓，隔膜的刚度可导致折叠。此外，该隔膜导致很高水平的3阶互调产物，这与通常的Ku波段要求不符。

另一种已知类型的反射表面包括利用边缘自由的硬正交线网格，该网格仅通过控制点被固定和限制为预定的形状。利用由钢琴线构成的线形成了一种模型，其中钢琴线直径为0.3mm，且对于30cm的反射器直径来说线之间的距离为10mm。采用了9个控制点来使该表面变形。然而，该反射表面的射频反射率在Ku波段是不充分的，且该网格的每条线之间的接触是不可接受的互调产物的潜在来源。

发明内容

本发明的目的在于克服已知的可变形反射表面的缺陷，并制造具有高射频反射率的可变形反射隔膜，该隔膜具有高弹性区域，使得在隔膜的表面的平面以内或以外的多个方向中能够显著地变形；呈现挠曲刚度和低的热膨胀系数，这使得该隔膜在与空间应用相对应的温度范围内具有尺寸上的稳定性；并且具有很好的电均匀性或彼此的电接触绝缘，从而不会产生很高等级的互调产物。

为此，本发明涉及一种用于可重构反射器的可变形反射隔膜，其特征在于该隔膜在厚度方向包括：交互重叠的传导弹性体层和至少两个非连续的加固层，每个加固层被分割为空间上彼此分离的，且在该隔膜的平面内周期性分布的单独的碎片。

有利地，所述单独的加固碎片从一层到另一层错列地布置。

优选地，加固层的数量是偶数。

在加固层的数量是奇数的情况下，加固碎片在不同的加固层中的分布相对于位于该隔膜中心的加固层的平面呈镜像对称。

有利地，加固层由具有低热膨胀系数的材料构成，诸如由铁镍合金构成的纤维，例如殷钢，或碳纤维。加固层的要素也可以是不锈钢或钨纤维，或具有同样性质的任何其他材料。

有利地，所述传导弹性层是填充有金属粒子的弹性层，并具有2×10^-3Ω/cm和5×10^-3Ω/cm之间的电传导率。