Brevet FR2844639A1 — publié le 20040319

i La présente invention a pour objet une structure support d'antenne formant cage de Faraday pour la protection des équipements de traitement de l'antenne et le support mécanique de l'antenne. Afin de protéger les équipements de radio émission, réception, alimentation et commande des antennes contre les perturbations électromagnétiques, les solutions couramment utilisées consistent à installer ces équipements à l'intérieur d'une enveloppe métallique formant cage de Faraday. Le principe est d'absorber ou de réfléchir les ondes électromagnétiques grâce aux parois métalliques de la cage. Ainsi, l'intérieur de la cage n'est pas influencé par les rayonnements électromagnétiques externes parasites. L'objet de l'invention consiste à réaliser une enveloppe formant cage 15 de Faraday qui soit la plus efficace et la plus légère possible, tout en présentant une résistance mécanique appropriée à supporter l'antenne. En d'autres termes, il s'agit de constituer l'enveloppe en question de façon qu'elle présente une rigidité et un niveau de protection contre les perturbations électromagnétiques qui soient suffisants en apportant 20 l'avantage d'une structure bien plus légère que celles existantes. Cet objet est atteint conformément à l'invention en prévoyant une structure support d'antenne formant cage de Faraday qui se caractérise en ce qu'elle est essentiellement constituée par un caisson formé de parois dont chaque face est formée par une peau fabriquée en un matériau composite de fibres de carbone, de résine époxy et de tissu d'aluminium, enfermant entre elles une structure légère alvéolaire, lesdites parois étant réunies suivant leurs arêtes communes par des cornières métalliques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la structure alvéolaire est du type nids d'abeilles, essentiellement constituée en aluminium. Suivant une autre caractéristique encore de l'invention, la structure alvéolaire comporte au moins deux couches dont les nids d'abeilles sont orientés différemment d'une couche à l'autre, par exemple perpendiculairement. Avantageusement les couches en nids d'abeilles sont réunies entre elles par un tissu d'aluminium imprégné de résine, et les peaux sont orientées dans les parois de façon que le tissu d'aluminium soit au contact de la structure légère alvéolaire enfermée entre les peaux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, au niveau des arêtes de jonction sont montées, au contact des tissus d'aluminium appartenant aux peaux, et au contact des structures alvéolaires, de fines tôles d'aluminium sur lesquelles sont rivetées les cornières métalliques précitées, ce qui permet de réaliser facilement le caisson constitué de l'assemblage 10 des parois. D'autres caractéristiques, objets et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 montre en vue perspective la configuration d'ensemble d'une structure support d'antenne conforme à l'invention, avec l'antenne en place sur la structure; la figure 2 est une vue en coupe schématique faite dans le plan Il-l de la figure 1; la figure 3 montre de façon schématique la disposition des diverses 20 couches qui forment une paroi de la structure, par exemple au niveau du détail entouré îîî à la figure 2; les figures 4 et 5 montrent comment sont disposés les nids d'abeilles dans les deux couches superposées de la paroi illustrée à la figure 3; la figure 6 montre à plus grande échelle comment est réalisé le 25 raccordement de deux parois adjacentes sur une arête commune, par exemple au niveau du détail entouré VI à la figure 2; la figure 7 montre de façon schématique comment l'antenne est fixée à la structure support; la figure 8 montre à plus grande échelle le raccordement de l'antenne 30 à la structure support, au niveau du détail entouré VIII à la figure 7 et à la figure 2; la figure 9 montre à plus grande échelle le raccordement de la structure à son support au niveau des détails entourés IX à la figure 2 la figure 10 montre l'atténuation électromagnétique obtenue à l'intérieur de la structure conforme à l'invention en fonction des fréquences; et la figure 11 montre à plus grande échelle le détail entouré Xl à la figure 6. En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, on aperçoit un caisson de forme sensiblement en tronc de pyramide à base rectangulaire formant dans son ensemble la structure conforme à l'invention avec sur une face avant, dirigée vers l'extérieur, une antenne 11. La structure dont la constitution sera expliquée plus en détail en relation avec les figures suivantes, a pour objet de protéger, comme indiqué précédemment, les équipements 12 d'alimentation et de traitement de l'antenne contre les rayonnements électromagnétiques parasites extérieurs. Cette structure doit, autant que possible, être légère et résistante mécaniquement. Sous le caisson 10, on aperçoit également le support 28 de l'ensemble de la structure et de l'antenne, lequel support peut faire partie d'un bâtiment fixe ou mobile, ou encore d'un engin. En se reportant aux figures 3,4 et 5, on va décrire la constitution des parois de la structure, par exemple au niveau d'un détail tel qu'entouré 1I1 à la figure 2. La paroi est constituée par un panneau essentiellement plan formé d'un sandwich prenant entre deux peaux 13,14 constituant la surface extérieure et la surface intérieure du panneau dans la structure, un volume 25 d'une structure alvéolaire légère. Dans l'exemple illustré et qui donne toute satisfaction, on a utilisé deux couches, respectivement 15 et 16 de nids d'abeilles en aluminium, disposés de telle façon que la direction des feuillards d'aluminium qui constituent la couche 15 sont orientés perpendiculairement à la direction des feuillards d'aluminium qui constituent 30 la couche 16; autrement dit les orientations des structures sont croisées d'une couche à l'autre; avantageusement les deux couches sont réunies au centre médian du panneau par un tissu d'aluminium 17, qui assure une bonne jonction des deux couches. Chaque peau 13,14 est avantageusement constituée par plusieurs couches de carbone/époxy, c'est-à-dire de fibres de carbone mélangées à de la résine époxy sur une couche de tissu d'aluminium; plusieurs couches peuvent être ainsi superposées pour une meilleure isolation contre les rayonnements électromagnétiques et une plus grande rigidité. Avantageusement, côté intérieur de la peau 13,14 qui est en contact avec la structure alvéolaire en nids d'abeilles de feuillards d'aluminium, on trouve le tissu d'aluminium imprégné de résine époxy, pour une meilleure jonction. On se reportera maintenant à la figure 6 pour expliquer comment sont constituées les jonctions des panneaux au niveau des arêtes de la structure, comme référencé par exemple en VI à la figure 2. De façon à obtenir une bonne jonction mécanique, mais également une bonne jonction électromagnétique contre la propagation des fréquences à amortir, on réalise ces jonctions au moyen de profils d'acier de faible épaisseur, par exemple de l'ordre du millimètre, en assurant la liaison avec la peau carbone/époxy et la structure alvéolaire en aluminium, en intégrant dans cette peau au niveau de l'angle de jonction une mince tôle d'aluminium qui est également en contact avec la structure alvéolaire. La forme particulière 20 des profils en acier constitués de trois éléments assemblés 18,19 et 20 apparaît à la figure 6, et permet d'assurer la jonction des panneaux adjacents 21,22 de la structure. Dans le détail agrandi de la figure 11, on voit plus clairement la feuille en aluminium 23 en contact avec la structure alvéolaire de la couche 16 et avec la peau en carbone/époxy 14 ainsi que la 25 tôle d'acier du profil 18, la jonction étant réalisée au moyen d'un rivet en aluminium 24. On décrira maintenant, en relation avec les figures 7 et 8, comment s'effectue le raccordement de l'antenne à la structure. Dans l'exemple illustré, l'antenne 11 est raccordée sur un panneau 25 latéral de la structure 30 en tronc de pyramide 10. Le raccordement peut s'effectuer de manière simple au moyen d'une tôle d'acier 26 qui vient s'intercaler entre la peau intérieure et la structure alvéolaire du panneau 25. Pour le traitement de l'angle incliné qui vient border l'ouverture du panneau 25 qui reçoit l'antenne, on peut utiliser une mousse 27 plastique de qualité appropriée. L'antenne 11 sera fixée quant à elle sur la tôle en acier 26 par exemple au moyen d'écrous et de boulons. En se reportant maintenant à la figure 9, on a montré le raccordement de la structure à son support. Dans l'exemple illustré, le support 28 est fixé sous le panneau inférieur 29 de la structure, en venant s'appuyer sur une tôle métallique, par exemple d'acier 30 qui s'intègre à l'intérieur de la paroi 29 du caisson. En résumé, les parois de la structure sont constituées de panneaux sandwich réalisés par moulage de plusieurs tissus en carbone et d'un tissu en aluminium pré-imprégné de résine époxy sur une âme en nids d'abeilles en feuillards d'aluminium. La protection contre les ondes électromagnétiques au droit des zones d'assemblage est réalisée à l'aide d'un profilé en acier, afin d'assurer la continuité électrique, qui a une importance primordiale pour la protection contre les ondes électromagnétiques, le raccordement des parois au profilé étant réalisé par l'intermédiaire de tôles et de rivets en aluminium. Les tissus en aluminium, constituants du sandwich, sont mis en contact sur une tôle en aluminium elle-même en contact avec l'un des deux 20 nids d'abeilles. Au niveau du raccordement de l'antenne à la structure, la tôle métallique sur laquelle se fixe l'antenne est en contact avec l'un des deux nids d'abeilles, et les tissus en aluminium sont raccordés à cette tôle. De façon similaire, au niveau du raccordement de la structure à son 25 support, on trouve une tôle métallique, avantageusement en acier mince, qui est en contact avec les nids d'abeilles, les tissus d'aluminium étant raccordés sur cette tôle, de sorte que la continuité électrique de l'ensemble est assurée. la figure 10 on a illustré l'atténuation en décibels, portée en ordonnées, en fonction des fréquences à atténuer portées en abscisses obtenue avec une structure conforme à l'invention en utilisant une épaisseur de peau carbone/époxy de 0,8 mm. Pour obtenir une atténuation comparable avec une structure de même type mais dans laquelle les peaux étaient remplacées par une tôle d'acier ou par une tôle en alliage d'aluminium, il fallait utiliser pour obtenir une rigidité équivalente de la structure une épaisseur des tôles d'acier de 0,5 mm, et une épaisseur des 5 tôles d'aluminium de 1,5 mm. Dans ces conditions les masses comparées des structures étaient sensiblement triples lorsqu'on utilisait l'aluminium ou l'acier par rapport à la masse de la structure conforme à l'invention. Revendications 1. Structure support d'antenne formant cage de Faraday pour la protection des équipements de traitement de l'antenne et le support mécanique de l'antenne, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par un caisson (10) formé de parois (21,22,25,29) dont chaque face est formée par une peau (13,14) fabriquée en un matériau composite de fibres de carbone, de résine époxy et de tissu d'aluminium, enfermant 10 entre elles une structure légère alvéolaire (15,16), lesdites parois étant réunies suivant leurs arêtes communes par des cornières métalliques (18,19,20). 2. Structure support d'antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure alvéolaire est du type nids d'abeilles, essentiellement 15 constituée en aluminium. 3. Structure support d'antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la structure alvéolaire comporte au moins deux couches (15,16) dont les nids d'abeilles sont orientés différemment d'une couche à l'autre, par exemple perpendiculairement. 4. Structure support d'antenne selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les couches en nids d'abeilles (15,16) sont réunies entre elles par un tissu d'aluminium (17) imprégné de résine. 5. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les peaux sont orientées 25 dans les parois de façon que le tissu d'aluminium soit au contact de la structure légère alvéolaire enfermée entre les peaux. 6. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au niveau des arêtes de jonction sont montées, au contact des tissus d'aluminium appartenant aux 30 peaux, et au contact des structures alvéolaires, de fines tôles d'aluminium (23) sur lesquelles sont rivetées les cornières métalliques (18,19,20) précitées. 7. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cornières métalliques (18,19,20) précitées sont des cornières en acier. 8. Structure support d'antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que des rivets (24) en aluminium assurent la jonction entre les cornières en acier (18,19,20) et les fines tôles d'aluminium (23). 9. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour le raccord de l'antenne (11) à la structure (10) est prévue une tôle d'acier (26) qui vient io s'intercaler entre la peau intérieure et la structure alvéolaire du panneau au voisinage du périmètre de l'antenne. 10. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour le raccord de la structure (10) à son support (28) est prévue une tôle d'acier (30) qui s'intègre 15 à l'intérieur de la paroi du caisson qui est fixée audit support. 11. Structure support d'antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parois de la structure étant sensiblement planes, elles forment un caisson sensiblement en forme de tronc de pyramide à base rectangulaire. 20