DE102009046752A1 - Prefabricated device for eliminating or reducing reflected signals from electromagnetic wave i.e. radar wave, has three dimensional randomly formed grid intermediate layer absorbing partially defused electromagnetic wave to be reflected - Google Patents
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- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
In hochtechnisierten Gesellschaften gewinnen Techniken, die auf elektromagnetischen Wellen basieren, zunehmend an Bedeutung. Neben den Frequenzen in Radio- und Fernsehtechnik kommen auch immer häufiger andere Wellenlängenspektren in Gebrauch, zum Beispiel im Funk- oder W-Lan-Bereich oder der Radartechnik.In high-tech societies, techniques based on electromagnetic waves are becoming increasingly important. In addition to the frequencies in radio and television technology, other wavelength spectra are also increasingly being used, for example in the radio or Wi-Fi area or in radar technology.
In dicht besiedelten Regionen verursacht die Reflexion elektromagnetischer Wellen an Gebäuden und anderen Strukturen häufig Probleme, es kann zu Datenverlusten in den Signalen mit schwerwiegenden Folgen kommen. Oftmals wird es notwendig, zum Beispiel Gebäude in Flughafennähe nachträglich zu entstören oder bereits beim Bau auf entsprechende optimale Eigenschaften hinsichtlich des Reflexionsverhaltens zu achten.In densely populated regions, the reflection of electromagnetic waves on buildings and other structures often causes problems, which can lead to data losses in the signals with serious consequences. Often it becomes necessary, for example, to subsequently repair buildings near the airport or to pay attention to corresponding optimal properties with regard to the reflection behavior already during construction.
Darüber hinaus liegt gegebenenfalls die Erfordernis vor, Innenbereiche gegen elektromagnetische Wellen abzuschirmen, um störanfällige Geräte und Einrichtungen zu schützen oder Körper gegen Ortung zu sichern.In addition, if necessary, there is the requirement to shield indoor areas against electromagnetic waves to protect susceptible devices and facilities or to secure body against localization.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Entstörung von Bauwerken werden Größe und Ausrichtung der Bauwerkshülle sowie die Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung – im besonderen der Radarstrahlung in Flughafennähe – und die daraus sich ergebenden Reflexionsrichtungen ermittelt. Es kommen zur Problembehandlung unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Betroffene Fassaden oder Teilfassaden können durch geometrische Maßnahmen wie das Kippen oder Neigen der Flächen oder das Unterteilen der Fassaden in regelmäßig wiederkehrende Abschnitte mit Tiefenversatz (Schachbrettmuster) strukturiert werden. Nachteil ist, dass diese Maßnahmen einen starken Einfluss auf die Architektur des Bauwerkes haben und somit die Gesamtwirkung oftmals beeinträchtigen. Außerdem kann es bei reiner Reflexion der Wellen zu unerwünschten Reflexionseffekten kommen.In the suppression of buildings size and orientation of the building envelope and the angle of incidence of electromagnetic radiation - in particular the radar near the airport - and the resulting reflection directions are determined. Different methods are used for the problem treatment. Affected façades or partial façades can be structured by geometric measures such as tilting or tilting the surfaces or subdividing the facades into regularly recurring sections with a depth offset (checkerboard pattern). Disadvantage is that these measures have a strong influence on the architecture of the building and thus often affect the overall effect. In addition, it may come with pure reflection of the waves to undesirable reflection effects.
Weiter ist der Einsatz von elektromagnetisch-transparenten (z. B. Polycarbonat) oder absorbierenden Werkstoffen auf Kohlenstoff- oder Ferritbasis möglich. Bei der Verwendung elektromagnetisch-transparenter Werkstoffe in der Bauwerkshülle muss sichergestellt sein, dass auch im Bauwerk keine Reflexionsflächen vorhanden sind, da ansonsten der Reflexionsvorgang nur verlagert wäre. Auch Witterungseinflüsse können sich mittelfristig – sowohl auf elektromagnetisch-transparente als auch auf absorbierende Werkstoffe, die einer zusätzlichen Beschichtung bedürfen – nachteilig auswirken. Diese Werkstoffe sind somit in der Fassadengestaltung kritisch einzusetzen. Zumal auch mit diesen Materialien Einflüsse auf die architektonische Gestaltung des Bauwerkes unvermeidlich sind. Ein weiterer Nachteil dieser alternativen Bauwerksmaterialien ist, dass sich die Herstellkosten verteuern.Furthermore, the use of electromagnetically transparent (eg polycarbonate) or absorbing materials based on carbon or ferrite is possible. When using electromagnetically transparent materials in the building envelope, it must be ensured that there are no reflection surfaces in the building as well, otherwise the reflection process would only be shifted. Weather influences can also have a negative effect in the medium term - on electromagnetic-transparent as well as on absorbent materials, which require an additional coating. These materials are thus to be used critically in the facade design. Especially since these materials are inevitable influences on the architectural design of the building. Another disadvantage of these alternative building materials is that the manufacturing costs become more expensive.
Generell gibt es für verschiedene Wellenbereiche Ansätze, Absorber von elektromagnetischen Wellen zu entwickeln, die als Fassadenelemente zum Einsatz kommen können. In der Patentschrift
Unter anderem aus
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Lösung für ein Bauteil anzugeben, welches eine Abschirmung der dahinterliegenden Bereiche bzw. die Beseitigung zurückgeworfener Störsignale von elektromagnetischen Wellen – besonders im Frequenzbereich von Radarwellen – erreicht und darüber hinaus die Fassadengestaltung nicht beeinflusst.The object of the invention is to provide a cost-effective solution for a component which achieves a shielding of the underlying areas or the elimination of reflected noise signals from electromagnetic waves - especially in the frequency range of radar waves - and beyond the facade design is not affected.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Hierzu sieht die Erfindung vor, gegebenenfalls in einer Matrix – vorzugsweise Beton – eine chaotisch geformte Gittereinlage aus metallischem Werkstoff anzuordnen.For this purpose, the invention provides, if appropriate in a matrix - preferably concrete - to arrange a chaotically shaped grid insert made of metallic material.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, dass die chaotisch geformte Gittereinlage – was die Reflexion elektromagnetischer Wellen betrifft – praktisch aus vielen, zusammenhängenden Teilflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung besteht. Dies führt im Ergebnis zu einer diffusen Reflexion/Streuung, die keine unerwünschten, gerichteten Störsignale verursacht. Da eine Matrix diese Streuwirkung nicht negativ beeinflusst, kann auf diese prinzipiell verzichtet werden; sie dient nur der äußeren Formgebung des Bauteiles.The principle of the invention is that the chaotically shaped grid insert - in terms of the reflection of electromagnetic waves - practically consists of many contiguous faces with different orientation. As a result, this leads to a diffuse reflection / scattering, which does not cause unwanted, directed interference signals. Since a matrix does not adversely affect this scattering effect, it can be dispensed with in principle; it only serves the outer shape of the component.
Die Gittereinlage lässt sich zurückführen auf eine Vielzahl in Größe, Form und Ausrichtung chaotisch angeordneter Teilflächenelemente. The grid insert can be traced back to a variety in size, shape and orientation chaotically arranged partial surface elements.
Die Wellenlänge λ0 (Freiraumwellenlänge, die auch mit lambda0 bzw. λ bezeichnet wird) der elektromagnetischen Strahlung gibt die Abmessungen der Teilflächenelemente vor: diese liegen für mindesten 70% der Teilflächenelemente in einem Bereich zwischen λ0/10 und λ0.The wavelength λ 0 (free-space wavelength, which is also referred to with lambda 0 or λ) of the electromagnetic radiation are in front of the dimensions of the partial surface elements: these are for at least 70% of the partial surface elements in a range of between λ 0/10 and λ 0th
Die Netz- bzw. Maschenweite des Gitters sollte für die effektive Radarentstörung zwischen 5 und 30 cm, bevorzugt 10 bis 20 cm, liegen – bei engeren Maschenweiten können elektromagnetische Strahlungen in höherem Frequenzbereich diffus reflektiert werden. Die Tiefe der chaotischen Gitterstruktur liegt für Radarentstörung bei 3–15 cm. In einem Ausführungsbeispiel konnten mit einer Tiefe der Struktur von 7 cm gute Ergebnisse erzielt werden.The mesh or mesh size of the grid should be between 5 and 30 cm, preferably 10 to 20 cm, for effective radar suppression - with narrower mesh sizes, electromagnetic radiation in a higher frequency range can be diffusely reflected. The depth of the chaotic lattice structure is 3 to 15 cm for radar suppression. In one embodiment good results could be achieved with a depth of 7 cm structure.
Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der für Radar (z. B. in der Flugsicherung) üblichen Frequenzen von 1250–1350 MHz chaotisch geformte Gitterstrukturen besonders geeignet sind. Bevorzugt erstrecken sich diese Gitterstrukturen innerhalb eines festen Bauteils, welches beispielsweise aus Beton geformt ist. Die ungeordnete Form, die sich dreidimensional innerhalb des Bauteiles erstreckt, eignet sich außerordentlich gut Radarwellen diffus zu reflektieren. Hierbei können die Netzweite, die Materialstärke und -eigenschaften sowie die Formgebung des Netzes den äußeren Randbedingungen angepasst werden. Auf die äußere Erscheinung des Bauteiles hat dies keine Auswirkung.It has been shown that chaotically shaped lattice structures are particularly suitable in the range of the frequencies of 1250-1350 MHz which are customary for radar (eg in air traffic control). Preferably, these grid structures extend within a solid component, which is formed, for example, of concrete. The disordered shape, which extends three-dimensionally within the component, is extremely good at diffusely reflecting radar waves. Here, the mesh width, the material thickness and properties as well as the shape of the mesh can be adapted to the external boundary conditions. On the appearance of the component, this has no effect.
Neben der Verwendung von Normalbeton sind auch andere Betone oder Materialen mit entsprechender Eignung als Matrix im Bereich der Fassade möglich, da die Festigkeitseigenschaften aus den Anforderungen des Einsatzortes resultieren und nicht zur diffusen Reflektion erforderlich sind. So ist eine zusätzlich eingebaute statisch erforderlich Bewehrung unabhängig von der geknüllten Gittereinlage einbaubar, solange diese Bewehrung hinter der chaotischen Gittereinlage, auf der der Strahlung abgewandten Seite angeordnet wird. Grundsätzlich ist auch eine Kombination mit Stahlfaserbeton möglich, um erweiterte Frequenzbereiche hinsichtlich der Absorbtion durch das Bauteil mit abzudecken oder die statische Festigkeit zu erhöhen. Auch mehrere Lagen solcher chaotisch geknüllter Gitterstrukturen hintereinander zur Verbesserung der gewünschten Effekte sind möglich. Dies ermöglicht auch die Verwendung unterschiedlicher Gitterstrukturen mit unterschiedlichen Material- und Geometrieeigenschaften.In addition to the use of normal concrete, other concretes or materials with suitable suitability as a matrix in the area of the facade are possible because the strength properties result from the requirements of the site and are not required for diffuse reflection. Thus, an additionally installed statically required reinforcement can be installed independently of the crumpled grid insert, as long as this reinforcement is arranged behind the chaotic grid insert, on the side facing away from the radiation. In principle, a combination with steel fiber concrete is also possible to cover extended frequency ranges with regard to the absorption by the component or to increase the static strength. Several layers of such chaotically crenulated lattice structures one behind the other to improve the desired effects are possible. This also allows the use of different grating structures with different material and geometry properties.
Die Oberflächengestaltung der Bauteile ist frei nach architektonischen Gesichtspunkten möglich.The surface design of the components is freely possible from an architectural point of view.
Das Bauteil kann als Fertigteil-Fassadenelement vorgefertigt und vorort montiert werden. Ebenso ist die Herstellung in-situ möglich, dabei wird im Zuge der üblichen Stahlbeton-Herstellung ein entsprechend dreidimensional verformtes Gitternetz in die Schalung eingebracht.The component can be prefabricated as prefabricated façade element and assembled on site. Likewise, the production in situ is possible, while a corresponding three-dimensionally deformed mesh is introduced into the formwork in the course of conventional reinforced concrete production.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3131137 C2 [0006] DE 3131137 C2 [0006]
- JP 5248013 [0007] JP 5248013 [0007]
- DE 69836457 [0008] DE 69836457 [0008]
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DE200910046752 DE102009046752A1 (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | Prefabricated device for eliminating or reducing reflected signals from electromagnetic wave i.e. radar wave, has three dimensional randomly formed grid intermediate layer absorbing partially defused electromagnetic wave to be reflected |
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DE102009046752A1 true DE102009046752A1 (en) | 2011-05-26 |
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ID=43901790
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DE (1) | DE102009046752A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012104177A1 (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-14 | Alexander Steinke | Device e.g. desk pad, for dissipating electric charge of e.g. mobile telephone, has electrically conductive layer formed of electrically and/or magnetically conductive material net with electromagnetic radiation shielding patterns |
Citations (3)
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DE69836457T2 (en) | 1997-01-13 | 2007-09-13 | Symetrix Corp., Colorado Springs | PLATES AND MATERIAL FOR THE ABSORBENT OF ELECTROMAGNETIC WAVES |
-
2009
- 2009-11-17 DE DE200910046752 patent/DE102009046752A1/en not_active Ceased
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