DE1268231B

DE1268231B - Reflexionsarme Daempfungsanordnung fuer elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE1268231B
Application number: DE19631268231
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Josef Deu Dipl-Phys; Dipl-Ing Guenter Vollhardt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-03-12
Filing date: 1963-03-25
Publication date: 1968-05-16

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIq

Deutsche KL: 21a4-71

P 12 68 231.4-35
25. März 1963
16. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine reflexionsarme Dämpfungsanordnung für elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Trägerblock niedriger Dielektrizitätskonstante von weniger als ε = 2,6 mit einer den einfallenden Wellen zugewandten, im wesentlichen ebenen Vorderseite und einer den einfallenden Wellen abgewandten Rückseite, von der mit einer Widerstandsschicht bedeckte konische Aussparungen, z. B. Hohlkegel oder Hohlpyramiden, mit den Spitzen zur Vorderseite in den Trägerblock hineinragen, deren gegenseitiger Abstand für eine vorgegebene obere Grenzfrequenz hinreichend klein ist.

Eine derartige Dämpfungsanordnung kann z. B. als reflexionsarme Verkleidung reflektierender Gegenstände oder Wände dienen. So sind reflexionsarme Meßräume, in denen die Störstrahlungsmessungen bzw. die Messungen der Antennenstrahlungsdiagramme vorgenommen werden, dadurch weitgehend reflexionsfrei gestaltet, daß die Wände und gegebenenfalls die Oberflächen größerer reflektierender Gegenstände mit reflexionsarmen Verkleidungen versehen sind.

Es ist bereits bekannt, derartige Verkleidungen aus einer Vielzahl von konischen, insbesondere kegel- oder pyramidenförmigen, elektromagnetischen Wellen dämpfenden Körpern zusammenzusetzen. Dabei weisen die Spitzen dieser konischen Körper von der Reflexionswand weg in Richtung zu den auftreffenden Wellen.

Da die einzelne Anbringung derartiger konischer Körper an den reflexionsarm zu verkleidenden Wänden umständlich ist und unter Umständen Schwierigkeiten bereitet, ist es bereits bekannt, sogenannte Hohlkegelplatten herzustellen. Derartige Hohlkegelplatten sind in der deutschen Patentschrift 1120 529 beschrieben. Dabei ist diese Hohlkegelplatte — im folgenden Trägerblock genannt — mit einer Anzahl von konischen Aussparungen, z. B. kegelartigen Aussparungen, versehen, die von der Rückseite dieses Trägerblocks ausgehend in diesen hinein verlaufen. Die Spitzen weisen in Richtung zur Vorderseite dieser Platte, die den auftreffenden Wellen zugewandt ist. Die Oberflächen dieser Aussparungen sind mit Widerstandsmaterial versehen. Dieses hat die Aufgabe, die elektromagnetischen Wellen zu dämpfen. Die kegelartigen Aussparungen sind dabei derart dicht aneinandergerückt, daß an der Trägerblockrückseite, die der Reflexionswand zugewandt ist, nur noch außerordentlich kleine Flächensegmente der ursprünglichen Plattenrückseite vorhanden sind, die nicht durch Stege der Trägerblockrückseite miteinander verbunden sind.

Reflexionsarme Dämpfungsanordnung für
elektromagnetische Wellen

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München,

8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Josef Deutsch,

Dipl.-Ing. Günter Vollhardt, 8000 München - -

In der deutschen Patentanmeldung S 84302 IXd/ 21a⁴ ist vorgeschlagen worden, den Abstand zwischen den konischen Aussparungen so groß zu halten, daß um die Basisrandlinien jeder Aussparung eine geschlossene Fläche verbleibt, die einen Teil der Trägerblockrückseite bildet. Die Trägerblockrückseite ist mit einer als elektrischer Kurzschluß wirkenden Absorberabdeckung versehen und mit in den Aussparungen befindlichen Widerstandsschichten elektrisch kontaktiert. In dieser Patentanmeldung sind die konischen Aussparungen mindestens teilweise mit einem Absorberfüllstoff gefüllt, der mindestens gleich gute Eigenschaften wie das Trägerblockmaterial besitzt.

Die Rückseite einer Schachtabsorbervorrichtung

mit einer als elektrischer Kurzschluß wirkenden Abdeckung zu versehen, ist aus der »Zeitschrift für angewandte Physik«, Bd. 11, 1959, H. 12, S. 453 bis 455, bekannt. Es ist dort auch bekannt, die Widerstandsschichten auf den Schachtwänden mit der Rückseite der Absorbervorrichtung elektrisch zu kontaktieren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige reflexionsarme Dämpfungsanordnung bei gleichem oder insbesondere geringerem Reflexionsfaktor kürzer als seither üblich auszubilden. Insbesondere bei der Dämpfung von Meterwellen werden derartige Dämpfungsanordnungen relativ dick. So weisen diese Dämpfungskörper Bautiefen von mehr als einem

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Drittel der größten zu dämpfenden Wellenlänge auf, Die elektrische Leitfähigkeit der Widerstandswenn ein Spannungsreflexionsfaktor von weniger als schichten soll in den kleineren Aussparungen größer 10 °/o erreicht werden soll. Bei noch geringerer Span- oder gleich der Leitfähigkeit der Widerstandsschichmmgsreflexion von 3% sind derartige Dämpfungs- ten in den längeren Aussparungen sein. Auf diese elemente sogar vier Fünftel der maximal zu dämpfen- 5 Weise ist es möglich, den Flächenwiderstand von der den Wellenlänge dick. Das bedeutet, daß die Kegel Trägerblockvorderseite zur Trägerblockrückseite in bzw. Trägerblöcke Bautiefen von bis zu einem Meter grob exponentieller Annäherung abnehmen zu lassen, und gegebenenfalls darüber hinaus aufweisen. Ein In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Ziel der Erfindung ist die Verminderung der Bautiefe. konischen Aussparungen mindestens teilweise mit Auf diese Weise wird es möglich, mehr freien Raum io einem Füllstoff ausgefüllt. Dieser Füllstoff soll insbein dem Meßraum zu gewinnen. Außerdem ist die Ein- sondere eine höhere oder gleiche Dielektrizitätskonsparung an dämpfendem Material sehr wesentlich für stante als die Dielektrizitätskonstante des Trägerdie Kostenverminderung derartiger Dämpfungsanord- blockmaterials aufweisen. Darüber hinaus ist es vornungen. teilhaft, auch die Permeabilität dieses Füllstoffs höher

Die Erfindung bei einer reflexionsarmen Dämp- 15 als die Permeabilität des Trägerblockmaterials auszu-

fungsanordnung nach Art des oben beschriebenen bilden. Die Zunahme der dielektrischen und gegebe-

Trägerblocks besteht in der Kombination folgender nenfalls permeablen Wirkung der Dämpfungsanord-

Merkmale: nung in Richtung zur elektrisch leitfähigen Abdek-

_λτ._Λ, , ., j,-u α kung an der Trägerblockrückseite führt ebenfalls zu

a) Der Abstand zwischen den konischen Ausspa- _{20 e}iner weiteren Verkürzung der Bautiefe dieser Dämprungen ist so groß gehalten, daß um die Basis- _{fungsanordiumg}. _Die Permeabilität soll allerdings randlmien jeder Aussparung eine geschlossene _{kleiner als diß rektive Die}i_ektrizitätskonstante dieses Flache verbleibt, die einen Teil der Tragerblock- _{Füllstoffes sein}. _{Eine pen}neable Wirkung kann auch ruckseite bildet, dadurch erzielt werden, daß die in den Aussparungen

b) die Trägerblockrückseite ist mit einer an sich 25 befindlichen Widerstandsschichten mit einem perbekannten, als elektrischer Kurzschluß wirken- meabel wirkenden Füllstoff, z. B. Karbonyleisenden Absorberabdeckung versehen und mit in partikelchen, gefüllt sind.

den Aussparungen befindlichen Widerstands- Der Füllstoff in den Aussparungen des Trägerschichten elektrisch kontaktiert; blocks ist z. B. ebenfalls konisch geformt. So werden

c) die konischen Aussparungen sind ungleich lang ³° ^{in die ke}8^el" oder pyramidenförmigen Aussparungen ausgebildet entsprechende Fullkegel oder Fullpyramiden eingesetzt, die an ihren Oberflächen unter Umständen

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die ebenfalls mit Widerstandsschichten überzogen sind, erfindungsgemäße Ausbildung der Trägerblockrück- Darüber hinaus kann eine stufenweise Zunahme des seite bereits eine bedeutende Verbesserung gegenüber 35 Flächenwiderstandes und der Dielektrizitätskonstante dem in der deutschen Patentschrift 1120 529 ange- der gesamten Anordnung durch Ineinanderfügen gebenen Dämpfungskörper aufweist. Während bei mehrerer kegel- oder pyramidenförmiger Körper erdem vorbekannten Gegenstand kein Wert auf eine als folgen. Eine Zunahme der Dielektrizitätskonstante elektrischer Kurzschluß wirkende Abdeckung gelegt und gegebenenfalls der Permeabilität von den größeist und auf eine möglichst dichte Anordnung der 40 ren zu den kleineren Füllelementen vermittelt ebenfalls Kegel Wert gelegt ist, wurde nun festgestellt, daß die eine weitere Verkürzung der gesamten Bautiefe des Verwendung einer »Kurzschlußabdeckung« in Ver- Absorbers. Es ist nicht wesentlich, daß die Basisbindung mit Merkmal α zu einer Verkleinerung des flächen der kegel- oder pyramidenförmigen Ausspa-Reflexionsfaktors, insbesondere bei tiefen Frequen- rungen annähernd die gleichen sind wie die der Kegel zen, führt. Durch die zusätzliche Maßnahme der Aus- 45 oder Pyramiden selbst. Die Basisfläche des Füllbildung ungleich langer konischer Aussparungen in elementes kann durchaus auch erheblich kleiner sein, dem Trägerblock wird auch die Bautiefe vermindert. Das Material sowohl des Trägerblocks als auch der

Wenn sich nämlich die Basisrandlinien benachbar- Füllelemente kann starr oder flexibel ausgebildet sein, ter konischer Aussparungen, z. B. Kegel, an der Trä- Vorteilhaft werden leichte Baustoffe, z. B. geschäumgerblockrückseite nicht berühren, dann verbleiben 5° ter Kunststoff, verwendet. Insbesondere ist es vorteilum jede Aussparung Teile der ursprünglichen Rück- haft, nicht brennbare, feuerhemmende oder selbstseite des Trägerblocks. Bei der Beschichtung der löschende Werkstoffe zu benutzen oder die Absorber-Aussparungen mit Widerstandsmaterial können auch körper mit Feuerdämmitteln zu bespritzen bzw. zu diese verbleibenden Trägerblockrückseitenflächen mit tränken. Die Widerstandsschichten, z. B. rußhaltige elektrisch leitfähigem Material bedeckt werden. Über 55 Lacke, in den Aussparungen und gegebenenfalls auf die ausgesparten Trägerblockrückseitenflächen wird den Füllkörpern können durch Spritzen, Tauchen, erfindungsgemäß zusätzlich eine als elektrischer Einschäumen, Eingießen, Aufdampfen oder ähnliche Kurzschluß wirkende Abdeckung gedeckt, die nun- Weise auf die Innen- bzw. Außenflächen der konimehr an sämtlichen Basisrandlinien der Aussparun- sehen Aussparungen und Füllkörper aufgebracht gen mit den innerhalb dieser Aussparungen befind- 60 sein. Die Füllelemente können darüber hinaus selbst liehen Widerstandsschichten kontaktiert sein kann. mit elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt sein, so daß Diese als elektrischer Kurzschluß wirkende Abdek- auf ein Überziehen mit Widerstandsschichten verzichkung kann als elektrisch leitfähige Platte, als Metall- tet werden kann. Durch Sedimentation der Füllpartifolie oder beispielsweise auch als hinreichend enges kel können dann die Basisrandteile der Füllelemente Maschengitter ausgebildet sein. Das Maschengitter 65 einen geringeren spezifischen Widerstand aufweisen soll dabei eine kleinere Maschenweite als etwa ein als die Spitzenteile.

Zehntel der kleinsten zu dämpfenden Wellenlänge Der Öffnungswinkel, insbesondere der längsten

aufweisen. Aussparungen, soll insbesondere kleiner als 15° sein.

Dadurch wird eine besonders gute Dämpfung bei sehr geringem Reflexionsfaktor auch für derartige Wellen eintreten, die wesentlich von dem senkrechten Einfall auf die Trägerblockvorderseite abweichen.

In den F i g. 1 bis 3 sind Beispiele für die Erfindung angegeben.

In F i g. 1 ist ein Ausschnitt aus der Rückseite eines erfindungsgemäßen Trägerblocks dargestellt, bei dem der Deutlichkeit der Darstellung halber die elektrisch leitfähige Abdeckung fortgelassen ist. In diese Rückseite des Trägerblocks 1 sind größere, 2 a, und kleinere, 2b, Aussparungen eingelassen. Sämtliche Aussparungen und die Trägerkörperrückseite sind mit elektrischem Widerstandsmaterial bedeckt.

In der F i g. 2 ist ein Schnitt A-A der in der F i g. 1 angegebenen Anordnung dargestellt. Der Trägerblock 1 einer Dielektrizitätskonstante von beispielsweise ε = 1,1 ist mit unterschiedlich langen Aussparungen 2c und 2b versehen, deren Spitzen zur Blockvorderseite 3 weisen. An den Wänden der Aussparangen 2 a sind elektrische Widerstandsschichten 4 a und in den Aussparungen 2 b elektrische Widerstandsschichten 4 b aufgetragen, die eine höhere spezifische Leitfähigkeit als die Widerstandsschichten 4 a besitzen. Die elektromagnetischen Wellen fallen im wesentlichen in Richtung 7 auf die Anordnung ein. Die Rückseite des Blockes wird mit einer nicht dargestellten elektrisch leitfähigen Folie abgedeckt.

In F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung dargestellt, bei der in den Aussparungen des Trägerblocks 1 kegelförmige Füllelemente eingesetzt sind. In den größeren Aussparungen 2a sind hohlkegelartige Füllelemente 5 α sowie in diesen kleinere kegelartige Füllelemente 5 & eingesetzt. In den kleineren Aussparungen 2b sind nur die kleineren Füllkegel 5 b eingesetzt. Sowohl die Flächen der Aussparungen im Trägerblock 1 und in den Füllkegeln 5 a als auch die Oberflächen der Füllkegel 5 b bzw. 5 a sind mit Widerstandsschichten 4 a, 4 b versehen. Die Dielektrizitätskonstante der Füllkegel ist größer als die des Trägerblockmaterials. So weisen die Füllkegel 5 a eine Dielektrizitätskonstante von z. B. ε = 3,0 und die Füllkegel 5 & eine Dielektrizitätskonstante von z. B. ε = 5,4 auf. Die Dielektrizitätskonstante des Trägerblocks beträgt z. B. ε — 1,1. An der Trägerblockrückseite ist eine Aluminiumplatte 6 als elektrischer Kurzschluß angebracht. Diese elektrisch leitfähige Abdeckung steht in Kontakt mit den an der Trägerblockrückseite befindlichen Widerstandsschichten 4a, 4 b. Die Abdeckung kann z. B. auch angeklebt sein. Diese Widerstandsschichten an der Trägerblockrückseite stellen keine einzelnen inselartigen Segmente dar, sondern stehen untereinander durch Stege zwischen den Aussparungsgrundflächen in Verbindung, wie z. B. in F i g. 1 dargestellt ist.

Die zu dämpfenden elektromagnetischen Wellen fallen im wesentlichen in Pfeilrichtung 7 auf die erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung ein.

Claims

Patentansprüche: 60

1. Reflexionsarme Dämpfungsanordnung für elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Trägerblock niedriger Dielektrizitätskonstante von weniger als ε = 2,6 mit einer den einfallenden Wellen zugewandten, im wesentlichen ebenen Vorderseite und einer den einfallenden Wellen abgewandten Rückseite, von der mit einer Widerstandsschicht bedeckte konische Aussparungen, z. B. Hohlkegel oder Hohlpyramiden, mit den Spitzen zur Vorderseite in den Trägerblock hineinragen, deren gegenseitiger Abstand für eine vorgegebene obere Grenzfrequenz hinreichend klein ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Der Abstand zwischen den konischen Aussparungen (2 a, 2 b) ist so groß gehalten, daß um die Basisrandlinien jeder Aussparung eine geschlossene Fläche verbleibt, die einen Teil der Trägerblockrückseite bildet;

b) die Trägerblockrückseite ist mit einer an sich bekannten, als elektrischer Kurzschluß wirkenden Absorberabdeckung (6) versehen und mit in den Aussparungen befindlichen Widerstandsschichten (4a, 4b) elektrisch kontaktiert;

c) die konischen Aussparungen sind ungleich lang ausgebildet.

2. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Aussparungen mindestens teilweise mit einem Füllstoff gefüllt sind, der mindestens gleich gut dielektrisch wie das Trägerblockmaterial wirkt.

3. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eine geringere relative Permeabilität (ß_r) als seine relative Dielektrizitätskonstante (ε_Γ) aufweist.

4. Dämpfungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff als konisches, z. B. kegeliges oder pyramidales Element ausgebildet ist.

5. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllelement an den Außen- und/oder Innenflächen mit Widerstandsmaterial bedeckt ist.

6. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial eine relative Permeabilität von mehr als 1 aufweist.

7. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus mehreren ineinandergeschachtelten konischen Elementen, z. B. Hohlkegel oder Hohlpyramiden, besteht, deren Dielektrizitätskonstante von den größeren zu den kleineren Elementen zunimmt.

8. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel der längsten konischen Aussparungen weniger als etwa 15° beträgt.

9. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock und/oder der Füllstoff aus geschäumtem Kunststoff bestehen.

10. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock und gegebenenfalls der Füllstoff flexibel ausgebildet sind.

11. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock und/oder der Füllstoff aus unbrennbarem Material bestehen oder mit einer feuerhemmenden Schutzhülle versehen sind.

12. Dämpfungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung der Trägerblockrückseite als ein Maschengitter einer Maschenweite von weniger als einem Zehntel der kürzesten zu dämpfenden Wellenlänge gebildet ist, das aus elektrisch gut leitfähigem Maschendraht besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1120 529; französische Patentschrift Nr. 1091571; USA.-Patentschrift Nr. 2 464006; Zeitschrift für angewandte Physik, 1959, H. 12, S. 453 bis 455.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen