Brevet FR2855915A1 — publié le 20041210

La présente invention concerne un radôme qui loge un radar, plus particulièrement l'invention concerne un radôme qui est installé dans un avion, un véhicule ou analogue et qui possède une forme aérodynamique. Avec les récents perfectionnements dans la technologie des communications et dans la technologie du traitement de l'information, on utilise dans la pratique une technologie pour une communication bidirectionnelle à partir d'un avion, d'un véhicule ou analogue. En 10 particulier pour ce qui concerne un avion, pour communiquer à partir d'un système d'antenne installé dans celui-ci par l'intermédiaire de satellites, il est exigé d'avoir une portée plus large de balayage du faisceau que la portée classique. C'est pourquoi il est requis que la perte de 15 réflexion d'une onde électromagnétique, qui est provoquée par la réflexion de l'entrée et de la sortie de l'onde dans l'antenne au niveau de la paroi du radôme soit maintenue faible dans la gamme plus étendue d'angles de balayage de l'antenne. D'une manière générale dans un radôme qui loge une antenne, lorsque l'angle de balayage pour lequel l'antenne délivre et reçoit une onde électromagnétique varie, l'angle d'incidence pour lequel l'onde électromagnétique rencontre la paroi du radôme, varie. Dans 25 un radôme possédant une forme aérodynamique contrairement à un radôme installé au sol possédant une forme hémisphérique, l'angle d'incidence de l'onde électromagnétique sur la paroi du radôme n'est pas uniforme. En général, lorsque l'onde électromagnétique 30 rencontre la paroi du radôme sous un angle important par rapport à la paroi, et la perte de l'onde par réflexion devient élevée. Pour cette raison, afin de réduire la perte par réflexion pour un angle plus étendue de balayage de l'antenne, il est requis que la perte par réflexion de 35 l'onde électromagnétique soit maintenue faible pour un angle d'incidence plus important de l'onde électromagnétique sur la paroi du radôme. Un radôme pour un avion par exemple est habituellement fabriqué de telle sorte que le radôme 5 possède une structure en sandwich obtenue en disposant une portion (matériau) de noyau entre des portions (matériaux) de peau et la superposition de ces matériaux. Par exemple le document "The Handbook of Antenna Engineering" (édité par IEICE (The Institute of Electronics, Information and 10 Communication Engineers), publié par Ohmsha, 30 Octobre, 1980, page 301) décrit un radôme fabriqué de façon classique en enserrant et en fixant une portion de noyau possédant une constante diélectrique relative faible entre des portions de peau ayant une constante diélectrique 15 relative élevée pour réduire la perte par réflexion. En outre, la publication de brevet japonais JPA2002-299938 par exemple décrit un radôme pour un avion, constitué par des portions de peau et une portion de noyau de telle sorte que la différence entre les constantes 20 diélectriques relatives de ces portions est égale au minimum à 2,0. C'est dû au fait qu'une portion de noyau ayant une constante diélectriquement relativement faible est utilisée dans un radôme classique pour un avion. Par ailleurs, il est requis, en ce qui concerne 25 un radôme monté sur un avion, que sa caractéristique diélectrique et sa solidité mécanique pour résister à la force aérodynamique soient mutuellement compatibles. De ce point de vue, le brevet US N 5 936 025 par exemple décrit une technologie qui utilise un matériau composite constitué 30 par une poudre céramique et une résine, délimité par un mélange de TiO2 et une résine à base de cyanate pour ajuster la caractéristique diélectrique du radôme. Cependant, lorsqu'un radôme possédant une structure stratifiée composée de portions de peau et une 35 portion de noyau est agencé conformément aux technologies classiques, la réflexion d'une onde électromagnétique en raison de la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau apparaît au niveau d'une interférence entre ces portions 5 étant donné que la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau est élevée. C'est pourquoi, il se pose le problème consistant en ce que la perte par réflexion devient élevée dans le radôme. Etant donné qu'un radôme 10 installé sur la surface supérieure d'un avion notamment possède une forme aérodynamique afin de réduire la résistance de l'air, le radôme présente l'inconvénient consistant en ce que l'angle dTincidence de l'onde électromagnétique sur la paroi du radôme est élevé. C'est 15 pourquoi, il se pose le problème consistant en ce que la perte de l'onde électromagnétique devient en outre élevée dans un tel radôme. D'autre part, lorsque l'onde électromagnétique rencontre, sous un angle élevé d'incidence, la paroi du radôme, dans lequel la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau est élevée, la perte par réflexion peut augmenter d'une manière extrême, ce qui est un inconvénient. Pour ces raisons, il se pose le problème 25 consistant en ce que le radôme possédant une forme aérodynamique, fabriqué conformément aux technologies classiques, ne permet pas d'obtenir un gain d'antenne suffisant. La présente invention a été mise au point pour 30 éliminer les problèmes mentionnés précédemment. Un but de la présente invention est de fournir un radôme, dans lequel la perte par réflexion d'une onde électromagnétique peut être réduite à une faible valeur même si l'angle d'incidence de l'onde électromagnétique rencontrant le 35 radôme est élevé. Le radôme selon la présente invention possède une structure stratifiée comprenant une portion de peau et une portion de noyau, caractérisé en ce que la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de 5 peau et de la portion de noyau est égale à 1,5 ou moins. Par conséquent, conformément à la présente invention, la perte par réflexion de l'onde électromagnétique peut être réduite sur la gamme étendue d'angles d'incidence. Selon une autre caractéristique de l'invention, 10 un matériau ayant une constante diélectrique relative différente est dispersé dans l'une au moins de la portion de peau et de la portion de noyau. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'une au moins de la portion de peau et de la portion de 15 noyau inclut au moins un type d'un matériau qui est choisi dans le groupe comprenant BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SrTiO3, (Zr,Sn) TiO4, BaTi4O9, Ba2Ti9020, (Mg, Ca)TiO3, Ba(Zr, Ti) 03, Ba(Mg, Ta)03, Ba(Zn, Ta) 03, BaTiO4, WO3, TiO2, Bi4Ti3012, BaZrO3, CaSnO3, alumine et silicium. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique permettant 25 d'expliquer le radôme selon une forme de réalisation de la présente invention; et - la figure 2 est un diagramme représentant la dépendance de l'angle maximum d'incidence, pour lequel une perte de réflexion inférieure à 0,5 dB est obtenue, vis-à30 vis de la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et la portion de noyau. Un radôme 10 correspondant à une première forme de réalisation de la présente invention va être décrit en référence à la figure 1 et à la figure 2. La figure 1 est 35 une vue schématique permettant d'expliquer le radôme 10 conforme à la première forme de réalisation, et une vue en coupe du radôme 10 qui possède une forme aérodynamique. La figure 2 est un diagramme destiné à représenter la dépendance de l'angle maximum d'incidence, qui réduit la 5 perte par réflexion à une valeur inférieure à 0,5 dB, visà-vis de la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau. Comme cela est représenté sur la figure 1, le radôme 10 possède une structure dans laquelle une portion 10 de peau 2a et une portion de peau 2b sont superposées respectivement sur la surface intérieure et sur la surface extérieure de la portion de noyau 1, et la surface de la portion de peau 2b superposée à la surface extérieure de cette portion de noyau est recouverte par un matériau de 15 revêtement 3. Le radôme 10 loge une antenne 4. Pour produire le radôme 10 possédant la structure stratifiée représentée sur la figure 1, on peut utiliser par exemple le procédé suivant. On prépare un préimprégné, qui est un mélange 20 constitué par une fibre de renfort telle qu'une fibre de quartz et d'une résine avec lesquelles on peut réaliser les portions de peau 2a, 2b après thermodurcissement. Par ailleurs on prépare un matériau de base devant être transformé en la portion de noyau 1 après un 25 thermodurcissement préparé par addition d'une poudre céramique, qui est un matériau d'ajustement de la constante diélectrique relative, au matériau principal de la portion de noyau, puis en dispersant la poudre dans le matériau principal de la portion de noyau et configurant ensuite le 30 mélange obtenu sous la forme d'une feuille. On empile le préimprégné pour la portion de peau 2a, le matériau de base pour la portion de noyau 1 et le préimprégné pour la portion de peau 2b dans cet ordre sur une matrice de moulage, puis on soumet ces matériaux à un 35 thermodurcissement. Ensuite, on recouvre la surface de la portion de peau 2b par le matériau de revêtement 3 de manière à former le radâme 10. Les auteurs à la base de la présente invention ont effectué une étude détaillée et ont trouvé que la perte 5 par réflexion dans un panneau en sandwich dépend de la différence entre les constantes diélectriques relatives des deux couches qui sont directement adjacentes l'une à l'autre. On utilise un type de portion (matériau) de peau et plusieurs types de portions (matériaux c'est-à-dire des 10 "matériaux de base") de noyau possédant respectivement des constantes diélectriques différentes les unes des autres, obtenues en modifiant la quantité de poudre céramique devant être ajoutée au matériau principal, en réalisant ainsi un moulage et en obtenant plusieurs types 15 d'échantillons de panneaux en sandwichs, pour lesquels les différences entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau sont différentes. La mesure de la perte par transmission dans le 20 cas o une onde électromagnétique rencontre l'échantillon sous un angle qui est modifié, a révélé que la perte par transmission augmente rapidement dans chacun des échantillons lorsque l'angle d'incidence dépasse une valeur. Le matériau convient d'autant mieux que l'angle 25 d'incidence est élevé au moment o la perte par transmission a augmenté à 0,5 dB. Par conséquent, les angles d'incidence au moment de la perte par transmission devenant égale à 0,5 dB ont été tracés en fonction de la différence entre les constantes diélectriques relatives, ce 30 qui conduit aux résultats représentés sur la figure 2. Comme cela ressort à l'évidence de la figure 2, lorsque la différence entre les constantes diélectriques relatives entre la portion de peau et la portion de noyau est égale à 1,5 ou moins, l'angle d'incidence est égal à 70 35 degrés ou plus. Etant donné qu'un angle de 70 degrés est l'angle maximum d'incidence requis pour le radôme, qui possède une forme aérodynamique, il est devenu évident que, lorsque la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau et de la portion de noyau 5 est égale à 1,5 ou moins, le radôme peut fournir une haute performance. Dans la première forme de réalisation, l'application du résultat décrit précédemment permet de réduire la perte par réflexion dans le radôme en utilisant 10 des moyens décrits ci-après. En ce qui concerne la différence entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau 2b et de la couche de portion de revêtement 3, l'ajustement des proportions de mélange de la fibre de renfort et de la 15 résine, qui constituent la portion de peau, permet d'amener la différence entre la portion de peau 2b et la portion de revêtement 3 à se situer dans la gamme de 1,5 ou moins. Concernant les différences entre les constantes diélectriques relatives de la couche de la portion de noyau 20 1 et des couches de la portion de peau 2a et de la portion de peau 2b, l'addition d'une quantité prédéterminée de la poudre céramique, dont le constituant principal est par exemple le BaTiO3, dont la constante diélectrique est égale à 3 500, à la portion (au matériau) de noyau, permet 25 d'amener les différences entre la portion de noyau 1 et les portions de peau 2a, 2b à se situer dans la gamme de 1,5 ou moins. Comme mentionné précédemment, conformément à la première forme de réalisation, la différence entre les 30 constantes diélectriques relatives des portions de noyau et de la portion de peau est ajustée à 1, 5 ou moins, ce qui permet de réduire la perte de d'onde électromagnétique à moins de 0,5 dB dans la gamme étendue d'angles d'incidence allant de 0 degré à 70 degrés ou plus. Dans la première forme de réalisation, on utilise une fibre de quartz par exemple en tant que fibre de renfort utilisée pour les portions de peau 2a, 2b, mais on peut également obtenir un effet similaire lorsqu'on utilise d'autres fibres de renfort. En outre, pour ajuster la constante diélectrique relative, on a ajouté la poudre céramique, dont le constituant principal est le BaTiO3 au matériau principal de la portion de noyau. Cependant, lorsqu'on ajoute à ce matériau principal l'un quelconque parmi le groupe 10 comprenant BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SrTiO3, (Zr,Sn)TiO4, BaTi4O9, Ba2Ti9020, (Mg, Ca) TiO3, Ba (Zr, Ti) 03, Ba (Mg, Ta) 03, Ba (Zn, Ta) 03, BaTiO4, W03, TiO2, Bi4Ti3012, BaZrO3, CaSnO3, alumine et silicium, on peut également obtenir un effet similaire. En outre, dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, pour ajuster la constante diélectrique relative, on ajoute du TiO2, qui est un type de poudre céramique à la portion (matériau) de noyau. Dans ce cas, la résine époxy ou analogue est utilisée en tant 20 que matériau formé d'une résine. Comme mentionné précédemment, conformément à la présente invention, étant donné qu'il est prévu que la différence entre les constantes diélectriques relatives des portions de peau et de la portion de noyau, qui constituent 25 la paroi du radôme, est égale à 1,5 ou moins, la perte par réflexion de l'onde électromagnétique peut être réduite dans la gamme étendue d'angles d'incidence. En outre, conformément à la présente invention, étant donné que dans les deux portions de peau ou la 30 portion de noyau, ou à la fois dans les deux portions de peau et dans la portion de noyau, est dispersé un matériau possédant une constante diélectrique relative qui diffère de celle de la partie dans laquelle le matériau est dispersé, la différence entre les constantes diélectriques 35 relatives de la portion de peau et de la portion de noyau peut être ajustée à 1,5 ou moins. En outre, au moins l'une de la portion de peau et de la portion de noyau inclut au moins un matériau choisi dans le groupe comprenant BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SrTiO3, 5 (Zr,Sn) TiO4, BaTi4O9, Ba2Ti9O20, (Mg, Ca) TiO3, Ba(Zr,Ti) 03, Ba(Mg,Ta) 03, Ba(Zn,Ta)03, BaTiO4, WO3, TiO2, Bi4Ti3012, BaZrO3, CaSnO3, alumine et silicium. Il en résulte que la constante diélectrique relative de chacune des portions, qui constitue la paroi du radôme, peut être ajustée comme 10 cela est demandé, ce qui permet de produire un radôme dans lequel la perte par réflexion de l'onde électromagnétique est faible dans la gamme étendue d'angles d'incidence de cette onde. REVENDICATIONS 1. Radôme (10) comportant une structure stratifiée comprenant une portion de peau (2a) et une portion de noyau (1), caractérisé en ce que la différence 5 entre les constantes diélectriques relatives de la portion de peau (2a) et de la portion de noyau (1) est égale à 1,5 ou moins. 2. Radôme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un matériau ayant une constante diélectrique 10 relative différente est dispersé dans l'une au moins de la portion de peau (2a) et de la portion de noyau (1). 3. Radôme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins de la portion de peau (2a) et de la portion de noyau (1) inclut au moins un type d'un 15 matériau qui est choisi dans le groupe comprenant BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SrTiO3, (Zr, Sn) TiO4, BaTi4O9, Ba2Ti9O20, (Mg,Ca)TiO3, Ba(Zr,Ti) 03, Ba(Mg,Ta) 03, Ba(Zn,Ta) 03, BaTiO4, WO3, TiO2, Bi4Ti3Ol2, BaZrO3, CaSnO3, alumine et silicium.