[发明专利]包含聚合物片材的空间框架天线罩

说明书

本发明涉及包含聚合物片材的空间框架天线罩。此外，本发明涉及通过使用所述片材来制造空间框架天线罩的方法。本发明还涉及包括天线和包含所述片材的空间框架天线罩的系统。此外，本发明涉及所述片材在空间框架天线罩中的用途。

天线罩是用来覆盖或包围和保护天线和卫星通信(SATCOM)天线的高电磁透过性结构。用于例如雷达装置、无线电信基础设施和射电望远镜中的天线通常需要天线罩或某种覆盖结构来保护它们抵御天气(例如，阳光、风和水分)。为了保护天线抵御来自抛射物(例如，风所携带的碎片)的冲击和冰雹(hale)，天线罩的存在对于放置在经常发生大风或暴风雨的地区中的天线而言是尤其必需的(mandatory)。天线罩通常由刚性自支撑材料或充气柔性织物制成。本领域中已知不同类型的天线罩，包括电介质、空间框架、复合材料和可充气天线罩。可充气天线罩通常由充气的柔性电气薄电介质布制成。然而，具有由充气的柔性织物制成的壁的可充气天线罩需要由空气鼓风机或空气压缩机从内部提供的恒定供应的空气。它们还需要在所有门的气闸和备用电源供应器，以在所有环境条件下始终运行鼓风机。如果膜遭受损坏或如果电力中断，则天线罩可能会失效(collapse)。可充气雷达天线的操作和维护成本通常超过所有其它类型。

已知的特殊类型的天线罩是空间框架天线罩，其具有刚性自支撑结构并且是恶劣天气地点中最常用的天线罩。因此，空间框架天线罩应当显示高耐候性并且保持对雷达设备发射和接收的电磁波的高透过性。因为天线罩必须抵抗非常不利的环境条件，例如数百km/h数量级的风速、猛烈的冰雹、高温等，所以这些天线罩能够经受的应力应当非常强。因此，空间框架天线罩必须非常坚固，并且同时必须尽可能少地阻碍电磁波的传播。

空间框架天线罩在现有技术中是已知的，例如由文献US4946736和US700605已知。空间框架天线罩通常是刚性的自支撑结构，所述结构通常包含承重框架(即，在其边缘处彼此连接的刚性型材)和由所述框架支撑的壁，从而形成用于包围和保护天线的网格状球顶。用于形成空间框架天线罩的框架的典型材料可以包括电介质(例如玻璃纤维)和金属(例如铝和钢)。框架通常具有不同的几何形状，例如三角形。空间框架天线罩的壁通常包括由框架支撑的电磁透射聚合物片材，所述片材通常是包含在聚酯基质中的聚酯纤维的织物，所述织物涂覆有疏水性涂层或膜，例如含氟聚合物(PTFE)。这种片材的实例有其是由聚酯纤维制成的刚性片材，所述聚酯纤维浸渍有聚酯树脂并涂覆有独立膜所述膜是聚氟乙烯疏水膜。然而，尽管事实上已知的空间框架天线罩在形成天线罩壁的片材的组成中含有独立的额外疏水层，但是所述天线罩的疏水性仍然相对较低，同时由于聚合物片材中的额外层，所述天线罩的制造更困难且更昂贵。此外，电磁透过性具有较低的值，在较低的天线罩壁厚度下亦是如此；并且它们的强度较低，在较高的重量下亦是如此。

因此，本发明的目标是通过提供改进的空间框架天线罩来消除现有技术中已知的上述缺点。因此，特别地，本发明的一个目标是提供空间框架天线罩，其在更长的使用期限内达到更高的疏水性，而不在天线罩壁的片材中使用额外的疏水性材料(例如作为涂层或膜)，从而减少维护问题并以更低的成本生产。本发明的另一目标是提供空间框架天线罩，其更耐用(例如具有更高的抗张强度和/或模量和/或更低的断裂伸长率)以抵抗其在使用期间所经受的强应力，而同时具有更轻的重量并且具有更高的电磁波透过性。本发明的另一目标是提供空间框架天线罩，其在宽频带宽(例如，从0.5GHz至至少130GHz)上具有减小的介电损耗。

该目标通过下述空间框架天线罩得以实现，所述空间框架天线罩包括含有高强度聚合物纤维和塑性体的片材，其中所述塑性体是乙烯或丙烯与一种或多种C2-C12α-烯烃共聚单体的共聚物并具有根据ISO1183测量的介于860-940kg/m³之间的密度，并且其中所述片材的面密度比所述高强度聚合物纤维的面密度高至多500％。

观察到：本发明的空间框架天线罩具有更高的疏水性，即使在天线罩壁中的片材中不使用额外的独立疏水性材料(例如作为涂层或膜)亦是如此；更坚固(例如具有更高的抗张强度和/或模量和/或更低的断裂伸长率)以抵抗其在使用期间所经受的高应力；而同时具有更轻的重量并具有更高的电磁波透过性。此外，观察到：根据本发明的空间框架天线罩在宽频带宽(例如，从0.5GHz至至少130GHz)上具有减小的损耗。此外，所述天线罩可以以较低的成本来生产和维护，并且涉及较少维护问题。