FI90928B - Electromagnetically transparent laminate - Google Patents

Abstract

An electromagnetically-transparent structure, which is weather-, moisture-, and gas-resistant, for enclosing and protecting a radio antenna including a layer of laminate, comprising adhered layers of polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane (2), thermoplastic polymer (3), a second layer of PTFE membrane (2), and a backing fabric (4) comprising woven fibres of PTFE.

Description

90928 Sähkömagneettisesti läpäisevä laminaatti Tämän keksinnön kohteena on laminaatti radioantennin, kuten tutka-antennin peittämiseksi ja suojaamiseksi säältä ja kosteudelta, joka laminaatti on samalla sähkömagneettisesti läpäisevä.90928 Electromagnetically Transmissive Laminate The present invention relates to a laminate for covering and protecting a radio antenna, such as a radar antenna, from weather and moisture, which laminate is at the same time electromagnetically permeable.

Suuret radioantennit, kuten tutkalaitteet ja radioteleskoopit tarvitsevat usein jonkintyyppisen peiterakenteen niiden suojaamiseksi säältä, s.o. auringon valolta, tuulelta ja kosteudelta. Rakenteen tulisi usein olla myös kaasutiivis. Tällaista peiterakennetta kutsutaan suojakuvuksi. Eräs suoja-kuputyyppi on ilmalla täytettävä suojakupu. Tässä rakenteessa kaasutiivis pallo ympäröi antennia. Puhallin täyttää pallon ilmalla jolloin rakenteen sisällä on riittävästi tilaa ja antenni voi liikkua ja pyöriä vapaasti. Eräs yleinen suoja-kuvun muoto on geodeettinen kupoli tai metallinen avaruusris-tikkosuojakupu, joka koostuu useista metallisista (tai muista rakennemateriaaleista) valmistetuista geometrisista segmenteistä, kuten kolmioista tms., jotka on päällystetty sopivalla radiotaajuuksia läpäisevällä kalvolla, ja jotka on kiinnitetty toisiinsa osittain pallomaiseksi kupoliksi, joka ympäröi tutka-antennia, joka pyörii tai liikkuu suojakuvun sisäpuolella. Positiivista kaasunpainetta ei tarvita metallisen avaruusristikkosuojakuvun sisäpuolella, mutta se voi olla toisinaan hyödyksi, esimerkiksi lumen poistamiseksi kupolin ulkopuolelta tai kupolissa olevan ympäristön säätämisen helpottamiseksi. Eräässä toisessa rakennetyypissä on segmentoidut peiteovet radioantennin päällä. Ovet avautuvat antennin toiminnan mahdollistamiseksi aukon kautta.Large radio antennas, such as radar equipment and radio telescopes, often need some type of cover structure to protect them from the weather, i. from sunlight, wind and moisture. The structure should often also be gas tight. Such a cover structure is called a protective hood. One type of protective hood is an inflatable protective hood. In this structure, a gas-tight ball surrounds the antenna. The fan fills the ball with air so that there is enough space inside the structure and the antenna can move and rotate freely. One common form of shield is a geodetic dome or a metal space grid shield consisting of a number of geometric segments made of metal (or other structural materials), such as triangles, etc., covered with a suitable radio frequency transmitting film and attached to each other in a spherical manner. which surrounds a radar antenna that rotates or moves inside the hood. Positive gas pressure is not required inside the metal space grid cover, but can sometimes be useful, for example, to remove snow from outside the dome or to facilitate adjustment of the environment in the dome. Another type of structure has segmented cover doors on top of the radio antenna. The doors open to allow the antenna to operate through the opening.

Aukon kummallekin puolelle on kiinnitetty puolipyöreä kisko, joita pitkin vedetään suojakalvon - suuren, lähes sähkömagneettisesti läpäisevän levyn - kumpikin reuna antennin peitoksi sen ollessa käytössä. Myös muuntyypiset antennit voidaan peittää sopivasti tällaisilla kalvoilla, jotka on pingotettu, tai jotka on kiinnitetty niiden ympärille eri tavoin 2 antennin suojaamiseksi kosteudelta ja muilta sään vaikutuksilta.Attached to each side of the aperture is a semicircular rail along which each edge of the protective film - a large, almost electromagnetically permeable plate - is pulled to cover the antenna when in use. Other types of antennas can also be suitably covered with such films which are stretched or fastened around them in various ways to protect the 2 antennas from moisture and other weather effects.

Vaikkakin tähän mennessä alalla tunnettujen kalvojen erilaiset muodot ja koostumukset, kuten polytetrafluorieteeni-lasi-kuitu-laminaatit ovat olleet käyttökelpoisia vaihtelevissa määrin, ne eivät ole kuitenkaan ratkaisseet kaikkia ongelmia, jotka liittyvät tämäntyyppisen peitteen käyttöön radioantennien suojaamiseksi.Although various shapes and compositions of films known to date in the art, such as polytetrafluoroethylene-glass-fiber laminates, have been useful to varying degrees, they have not solved all of the problems associated with using this type of cover to protect radio antennas.

Tämän keksinnön mukaisesti saadaan aikaan sähkömagneettisesti läpäisevä laminaatti, joka on sään- ja kosteudenkestävä ja kaasutiivis, radioantennien peittämiseksi ja suojaamiseksi, joka on tunnettu siitä, että se käsittää ensimmäisen ja toisen kerroksen, jotka ovat huokoista paisutettua polytetra-fluorieteeniä (EPTFE), kolmannen kerroksen termoplastista polymeeriä, joka kiinnittää ensimmäisen kerroksen toiseen kerrokseen ja neljännen kerroksen, joka on tukikudosta, joka käsittää kudottuja huokoisia paisutettuja polytetra-fluorieteeni (EPTFE). Kerrokset ja kuidut, jotka ovat ovat huokoista paisutettua PTFE:tä (EPTFE), voidaan valmistaa US-patenteissa 3,953,566, 4,096,227, 4,187,390, 4,110,392, 4,025,679, 3,962,153 ja 4,482,516 esitetyllä tavalla.According to the present invention, there is provided an electromagnetically permeable laminate which is weather- and moisture-resistant and gas-tight for covering and protecting radio antennas, characterized in that it comprises first and second layers of porous expanded polytetrafluoroethylene (EPTFE), a third layer of thermoplastic a polymer that adheres the first layer to the second layer and a fourth layer of a backing fabric comprising woven porous expanded polytetrafluoroethylene (EPTFE). Layers and fibers that are porous expanded PTFE (EPTFE) can be prepared as disclosed in U.S. Patents 3,953,566, 4,096,227, 4,187,390, 4,110,392, 4,025,679, 3,962,153, and 4,482,516.

Keksintöä selitetään nyt lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissaThe invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

Kuvio 1 on halkileikkauskuva yhdestä edullisesta keksinnön mukaisesta laminaatista,Figure 1 is a cross-sectional view of one preferred laminate according to the invention,

Kuvio 2 on leikkauskuva avaruusristikkosuojakuvusta, joka peittää ja suojaa pyörivää radioantennia, jaFigure 2 is a sectional view of a space lattice shield covering and protecting a rotating radio antenna, and

Kuvio 3 esittää radioteleskooppisuojusta, jossa luukku ja ovet on vedetty sivuun ja komposiittikäIvosta koostuva peite-levy on vedetty antennin päälle.Figure 3 shows a radio telescopic cover with the hatch and doors pulled aside and a cover plate consisting of a composite membrane pulled over the antenna.

90928 390928 3

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laminaattia 1 halkileik-kauskuvana, jossa nähdään laminaatin eri kerrokset. Ulkokerros 2 on polytetrafluorieteeniä (PTFE), mieluummin huokoista PTFE:tä ja etenkin EPTFE:tä. EPTFE on huokoista paisutettua PTFE-kalvomateriaalia, joka on valmistettu venyttämällä PTFE yllä esitetyissä US-patenteissa esitetyllä tavalla. EPTFE:llä on erinomaiset dielektrisen vakion ja häviötangentin ominaisuudet, joten se edistää sähkömagneettista läpäisyä. Ulkokerros 2 on liitetty termoplastisella kerroksella 3 toiseen, EPTFE:tä olevaan kerrokseen 2, joka on edellä liimattu tai sidottu kudostukikerrokseen 4, joka käsittää kudottuja PTFE— kuituja. PTFE:n edullinen muoto on tässä jälleen EPTFE.Figure 1 shows a laminate 1 according to the invention in a cross-sectional view, showing the different layers of the laminate. The outer layer 2 is polytetrafluoroethylene (PTFE), preferably porous PTFE and especially EPTFE. EPTFE is a porous expanded PTFE film material made by stretching PTFE as described in the above U.S. patents. EPTFE has excellent dielectric constant and loss tangent properties, so it promotes electromagnetic transmission. The outer layer 2 is joined by a thermoplastic layer 3 to a second layer 2 of EPTFE, which is glued or bonded above to a fabric support layer 4 comprising woven PTFE fibers. The preferred form of PTFE is again EPTFE.

Termoplastista polymeeriä oleva kerros 3 on mieluummin fluo-rattua etyleeni-propeeni-kopolymeeriä (FEP), mutta myös muita fluorattuja termoplastisia polymeerejä voidaan käyttää, milloin niiden PTFE-tartuntaominaisuudet, tutka-aallon läpäisevyys ja kaasunpitävyysominaisuudet ovat sopivia käytettäviksi kulloinkin valmistettavassa laminaatissa. Muita ei-fluorattuja termoplastisia polymeerejä voidaan käyttää kerroksena 3, milloin niiden tarttuvuus, sähkömagneettiset lä-päisyominaisuudet ja kaasunpitävyys tai kaasunkestä-vyysominaisuudet ovat riittäviä, niin että ne ovat riittävän toiminallisia ja käyttökelpoisia. Käyttökelpoisia termoplastisia polymeerejä voivat olla perfluorialkoksitetra-fluorieteenipolymeerit, eteeni-tetrafluorieteenikopolymeerit, vinylideenifluoridin ja heksafluoripropeenin kopolymeerit, polyklooritrifluorieteeni, heksafluoripropeenin ja tetra-fluorieteenin kopolymeeri, polyeteeni ja polypropyleeni.The thermoplastic polymer layer 3 is preferably a fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP), but other fluorinated thermoplastic polymers may also be used as long as their PTFE adhesion properties, radar wave permeability and gas tightness properties are suitable for use in the particular laminate. Other non-fluorinated thermoplastic polymers may be used as Layer 3 when their adhesion, electromagnetic transmission properties and gas tightness or gas resistance properties are sufficient to be sufficiently functional and useful. Useful thermoplastic polymers may include perfluoroalkoxytetrafluoroethylene polymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polychlorotrifluoroethylene, a copolymer of hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene,

Kerros 4 on kudottu kangastukikudos laminaattia varten, jonka kuidut ovat PTFE:tä, mieluummin huokoista PTFE:tä ja etenkin EPTFE:tä. Kerros 4 lujittaa laminaatin, ja tätä materiaalia voidaan lisätä laminaatin niihin kohtiin, missä laminaatilta vaaditaan erityistä lujuutta, tai missä sen lujuutta halutaan lisätä.Layer 4 is a woven fabric backing fabric for a laminate whose fibers are PTFE, preferably porous PTFE and especially EPTFE. Layer 4 reinforces the laminate, and this material can be added to those parts of the laminate where special strength is required of the laminate or where its strength is to be increased.

Kudottu PTFE- tai EPTFE-kudos päällystetään kaupallisesti 4 saatavalla PTFE-dispersiolla tai termoplastisella polymeeri-dispersiolla, jolloin n. 3 - 10 paino-% dispergoitua PTFErtä lisätään ja laminoidaan EPTFE-kalvoon kuumissa kitkarulla-olosuhteissa paineessa. Toinen EPTFE-kalvo liimataan FEP-kalvoon lämmössä ja paineessa. Tämän toisen laminaatin FEP-puoli laminoidaan sitten ensimmäisen laminaatin EPTFE-puoleen kuumapuristusvalssaamalla, jolloin saadaan aikaan nelikerroksinen laminaatti, kuten kuviossa 1 poikkileikkauksena on esitetty. Ylimääräinen pari kerroksia 2 ja 3 voidaan laminoida laminaatin EPTFE-pintaan samalla tavalla, mikäli sähkömagneettisia läpäisyominaisuuksia halutaan muuttaa tai kaasutii-viyttä lisätä.The woven PTFE or EPTFE fabric is coated with a commercially available PTFE dispersion or thermoplastic polymer dispersion, with about 3 to 10% by weight of dispersed PTFE being added and laminated to the EPTFE film under hot friction roller conditions under pressure. The second EPTFE film is glued to the FEP film under heat and pressure. The FEP side of this second laminate is then laminated to the EPTFE side of the first laminate by hot pressing rolling to provide a four layer laminate as shown in cross section in Figure 1. An additional pair of layers 2 and 3 can be laminated to the EPTFE surface of the laminate in the same manner if it is desired to change the electromagnetic transmission properties or increase the gas tightness.

Joitakin kerrokseen 3 käytettävissä olevien fluorattujen kes-tomuovien muunnelmia voidaan käyttää sekä sähkömagneettisten läpäisyominaisuuksien että taajuusvaatimusten sovittamiseksi. Laminaatilla on hyvät kaasunkestävyys- tai kaasunpitä-vyysominaisuudet yhdessä termoplastisen kerroksen (tai kerrosten) kanssa, niin että se on käyttökelpoinen rakenteissa, joiden sisällä on ylipaine, joissa kaasunpaine kupolissa tai suojuksessa pitää päällysteen pois siinä olevan antennin pyörivistä tai liikkuvista osista.Some variations of the fluorinated thermoplastics available for Layer 3 can be used to match both the electromagnetic transmission properties and the frequency requirements. The laminate has good gas resistance or gas retention properties in combination with the thermoplastic layer (or layers) so that it is useful in pressurized structures where the gas pressure in the dome or shield keeps the coating away from the rotating or moving parts of the antenna therein.

Kuvio 2 esittää suurta metallista avaruusristikkosuojakupua radioantennin 5 suojaamiseksi ja ympäröimiseksi. Kupolin segmentit 6 on valmistettu peittämällä geometrisesti muotoillut ristikot, jotka ovat tavallisesti metallia tai muuta jäykkää rakennusmateriaalia, kuten metalli- tai muoviputkia tai muotoiltuja tankoja, tämän keksinnön mukaisella laminaatilla. Segmentit 6 kootaan sitten suojakuvuksi esitetyllä tavalla. Myös muita menetelmiä voidaan käyttää tällaisen rungon valmistamiseksi, kuten sellaisia, joissa ei käytetä geometrisiä segmenttejä ja jotka toimivat yhtä hyvin, ja samoin voidaan käyttää myös muita menetelmiä kupolien päällystämiseksi keksinnön mukaisella laminaatilla 1.Figure 2 shows a large metal space grid shield to protect and surround the radio antenna 5. The dome segments 6 are made by covering geometrically shaped gratings, which are usually metal or other rigid building material, such as metal or plastic pipes or shaped bars, with a laminate according to the present invention. The segments 6 are then assembled as a shield as shown. Other methods can be used to make such a body, such as those which do not use geometric segments and which work equally well, and also other methods can be used to coat the domes with the laminate 1 according to the invention.

Kuvio 3 esittää yhtä erilaista suojustyyppiä radioantennia 9 90928 5 varten, jossa koko suojus kiertyy, kattoluukku 7 ja ovet 8 vierivät pois antennin 9 tieltä, ja keksinnön mukaisesta kom-posiittikalvosta koostuva suuri suojalevy 11 vedetään kiskoa 10 pitkin, johon se on kiinnitetty kummastakin päästä, antennin suojaksi sen ollessa käytössä. Kuvion 3 mukainen levy 11 ja kuvion 2 mukaisen geodeettisen kupolin jokaisen segmentin päällys 6 muodostavat kukin tämän keksinnön erään muodon.Figure 3 shows one different type of cover for a radio antenna 9 90928 5 in which the entire cover rotates, the sunroof 7 and the doors 8 roll out of the way of the antenna 9, and a large cover plate 11 made of a composite film according to the invention is pulled along a rail 10 attached at each end. to protect the antenna when the antenna is in use. The plate 11 of Figure 3 and the cover 6 of each segment of the geodetic dome of Figure 2 each form an embodiment of the present invention.

Laminaatit ovat inerttejä ilmaston vaikutukselle, eivätkä seuraavat tekijät vaikuta laminaatteihin: auringon valo, otsoni, lämpötilan vaihtelut, tuuli, sade ja lumi, ja ne ovat inerttejä, hydrofobisia ja kaasunpitäviä. Ne ovat hyvin ohuita ja vahvoja, niillä on erinomainen värien heijastumis suhde ja sähkömagneettinen läpäisykyky, alhainen dielektrinen vakio ja alhainen häviötangentti. Suojakuvuissa käytetyt laminaatit alentavat ylläpitokustannuksia, saavat aikaan halvempia rakenteellisia sulkuja, mahdollistavat tarkemmat mittaukset ja mahdollistavat lisääntyneen tarkkailuajän, niitä ei tarvitse maalata tai muulla tavoin huoltaa kuten muita materiaaleja ja niillä on alhainen tarttuvuus ja suojakuvun päälle mahdollisesti kertyvä lumi ja jää irtoavat laminaatista helposti.Laminates are inert to the effects of the climate and are not affected by the following factors: sunlight, ozone, temperature fluctuations, wind, rain and snow, and are inert, hydrophobic and gas-tight. They are very thin and strong, have excellent color reflection ratio and electromagnetic transmittance, low dielectric constant and low loss tangent. The laminates used in the shields reduce maintenance costs, provide cheaper structural seals, allow more accurate measurements and allow for increased observation time, do not need to be painted or otherwise maintained like other materials, and have low adhesion and easy snow and ice on the shield.

Claims (5)

1. Elektromagnetiskt transparent laminat, som är väder- och fuktbeständigt och gastätt, för inneslutande och skyddande av en radioantenn, kännetecknad av att den onfattar ett första skikt (2) av poröst expanderat polytetrafluoreten (EPTFE), ett andra skikt (2) av poröst expanderat polytetra-fluoreten (EPTFE), ett tredje skikt av en termoplastisk polymer, som förenar det första skiktet med det andra skiktet, och ett fjärde skikt, som utgörs av ett stödtyg som bestir av vävda fibrer av expanderat poröst polytetrafloureten (EPTFE).1. Electromagnetically transparent laminate, weather and moisture resistant and gas tight, for enclosing and protecting a radio antenna, characterized in that it comprises a first layer (2) of porous expanded polytetrafluoroethylene (EPTFE), a second layer (2) of porous expanded polytetrafluoroethylene (EPTFE), a third layer of a thermoplastic polymer which joins the first layer with the second layer, and a fourth layer, which is a support fabric made of woven fibers of expanded porous polytetrafluoroethylene (EPTFE). 2. Laminat enligt krav 1, kännetecknat av att den termoplastiska polymeren utgörs av en fluorerad eten-pro-pen-kopolymer (FEP).2. Laminate according to claim 1, characterized in that the thermoplastic polymer is a fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP). 3. Laminat enligt krav 1, kännetecknat av att den termoplastiska polymeren utgörs av perfluoralkoxialkan-tetrafluoreten (FPA), av en eten-tetrafluoreten-kopolymer, av en kopolymer av vinyl idenfluor id och klortr if luoreten, av en kopolymer av vinylidenfluorid och hexafluorpropen, av poly-klortrifluoreten, av en kopolymer av hexafluorpropen och tet-rafluoreten, eller av polyeten eller polypropen.3. Laminate according to claim 1, characterized in that the thermoplastic polymer consists of perfluoroalkoxyalketetrafluoroethylene (FPA), of an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, of a copolymer of vinyl idene fluoride and chloroform of fluoroethylene, of a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoride. of polychlorotrifluoroethylene, of a copolymer of hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene, or of polyethylene or polypropylene. 4. Förfarande för skyddande av en radioantenn mot väder och fuktighet, kännetecknat av att för antennen ordnas ett skydd, som bestir av en laminat enligt nigot av de föregiende patentkraven.4. A method for protecting a radio antenna against weather and humidity, characterized in that for the antenna a protection is provided, which consists of a laminate according to the preceding claims. 5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att man uppehiller en liten positiv tryckdifferens pi insidan av skyddet i förhillande tili det yttre lufttrycket för att hjälp tili med att hilla laminatet borta frin antennen.5. A method according to claim 4, characterized in that a small positive pressure difference is maintained on the inside of the cover in a cantilever to the external air pressure in order to assist in shedding the laminate away from the antenna.