DE1280997B - Absorber fuer elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HMq

Deutsche Kl.: 21a4-71

Nummer: 1280997

Aktenzeichen: P 12 «0 997.1-35 (M 41913)

Amnddetag: 23. Juni 1959

Auskfetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft einen Absorber für elektromagnetische Wellen, insbesondere für Kurzwellen oder Mikrowellen, bei dem in Einfallsrichtung der Wellen vor einer vollständig reflektierenden Wand dielektrische und leitende, in sich geschlossene Schichten in der Weise alternierend aufeinanderfolgen, daß jede leitende Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichten liegt und die Leitwerte der leitenden Schichten in Richtung auf die reflektierende Wand hin zunehmen.

Absorber für elektromagnetische Wellen haben im wesentlichen zwei Einsatzgebiete: Sie können einerseits dazu benutzt werden, um in der Umgebung einer zu erprobenden Antenne oder eines anderen mit elektromagnetischen Wellen arbeitenden Gerätes gelegene Körper mit reflektierender Oberfläche zu verkleiden, um auf diese Weise die Messungen störende Reflexionen der von der Antenne bzw. den sonstigen Geräten ausgehenden oder aufgefangenen elektromagnetischen Wellen zu vermeiden, und andererseits können sie als eine Art Tarnung von Gegenständen mit einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Oberfläche dienen, um deren Entdeckung mittels solcher Wellen zu verhindern. In beiden Fällen wird von dem Absorber verlangt, daß er nach seiner Aufbringung auf die Oberfläche des störenden bzw. zu tarnenden Körpers die ursprungliche Reflexion der einfallenden elektromagnetischen Wellen auf einen möglichst geringen Bruchteil des ursprünglichen Wertes herabsetzt. Bei Körperoberflächen mit einer gegenüber der Wellenlänge der einfallenden Wellen großen Lineardimension ist dabei der Reflexionsfaktor die für das Reflexionsverhalten bestimmende Größe, und in der Praxis reicht es aus, wenn das durch diesen Faktor gegebene Verhältnis zwischen der einfallenden und der reflektierten Wellenamplitude bzw. Wellenleistung einen Wert von 1:0,141 bzw. von 1:0,02 nicht unterschreitet. Dazu wird weiter verlangt, daß der geforderte kleine Wert für den Reflexionsfaktor für einen möglichst großen Frequenzbereich der einfallenden Wellen erzielt wird und daß der Absorber der leichten Anbringbarkeit wegen möglichst dünn und leicht ausfällt.

Diesen Forderungen hat man bisher mit zwei Grundtypen von Absorbern gerecht zu werden versucht, ohne jedoch vollen Erfolg zu haben. Zum einen hat man als Gradientenabsorber bezeichnete Absorber gebaut, die eine Struktur mit stetig veränderlichen geometrischen und elektrischen Eigenschaften aufweisen und dementsprechend für die einfallenden elektromagnetischen Wellen eine charakteristische Impedanz veränderlicher Art darstellen.

Absorber für elektromagnetische Wellen

Anmelder:

The McMillan Corporation of North Carolina,
Raleigh, N. C. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Germershausen, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Gärtnerweg 28

Als Erfinder benannt:

Hans Jürgen Schmitt, Arlington, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Juni 1958 (744165) - -

Diese Absorber führen zwar tfber einen relativ breiten Frequenzbereich zu zufriedenstellenden Reflexionsfaktoren, sie haben jedoch den schwerwiegenden Mangel einer großen Dicke, die in der gleichen Größenordnung liegt wie die Wellenlänge der niederfrequentesten der zu absorbierenden Wellen. Die zweite, als Resonanzabsorber beeeichnete Bauart zeichnet sich durch diskret leitende und dielektrische Schichten aus, die alternierend aufeinanderfolgen. Diese Absorber lassen sich zwar relativ dünn und leicht bauen, haben aber den Nachteil, daß sie einen befriedigend kleinen Reflexionsfaktor nur für einen sehr begrenzten Frequenzbereich zu liefern vermögen. Ein Absorber, der über einen größeren Frequenzbereich hinweg eine Verminderung des Reflexionsfaktors anstrebt, ohne daß dieser irgendwo innerhalb des fraglichen Frequenzbereichs exakt den an sich idealen Wert Null erreicht, ist in dem Buch »Principles of Microwave Circuits« von CG.Montgomery, R. H. Dicke und E. M. Purcell, Bd. 8 der Radiation Laboratory Series, New York, Toronto und London, 1948, auf den Seiten 3% bis 399 beschrieben. Bei diesem bekannten Absorber folgen in Einfallsrichtung der zu absorbierenden elektromagnetischen Wellen vor einer Metallwand eine Mehrzahl von leitenden Schichten aufeinander, die voneinander und von der Metallwand durch eine gleiche Anzahl von untereinander identischen dielektrischen Schichten getrennt sind, und auch die äußerste leitende Schicht ist gegen den freien Raum hin durch eine dielektrische Schicht aus gleichem Material, aber

M» tM/UST

3 4

von anderer Picke abgedeckt. Das Grundprinzip der dielektrischen Schichten und die Leitwerte der dieses bekannten Absorbers liegt darin, eine all- leitenden Schichten so bemessen werden, daß die mähliche Anpassung zwischen dem Leitvermögen Eingangsimpedanz des Absorbers für eine vorgeder Metallwand und dem des freien Raumes bzw. gebene, der Anzahl der dielektrischen Schichten einen möglichst kontinuierlichen übergang zwischen 5 gleiche Anzahl von Frequenzen der einfallenden diesen beiden Extremwerten zu erzielen. In Verfolg elektromagnetischen Wellen rein reell ist und ihr dieses Grundprinzips werden die Leitwerte der ein- Absolutwert der Impedanz der Umgebung entspricht, zelnen leitenden Schichten so gewählt, daß sie in Das Grundprinzip der Erfindung besteht also darin, Richtung auf die Metallwand hin zunehmen; eine auch die geometrischen und die elektrischen Eigen-Einbeziehung der geometrischen und der elektrischen 10 schäften der dielektrischen Schichten für die VerEigenschaften der zwischen den leitenden Schichten ringerung des Reflexionsfaktors heranzuziehen, und liegenden dielektrischen Schichten erfolgt dagegen es kommt darauf an, diese Eigenschaften so zu nicht. wählen, daß jedes Dielektrikum für die einfallenden

Ein solcher Absorber vermindert zwar das Re- elektromagnetischen Wellen nicht nur eine Phasenflexionsvermögen der damit verkleideten Metallwand 15 drehung, sondern auch einen Impedanzsprung hervorin einem bestimmten Frequenzbereich, vermindert es ruft.

jedoch an keiner Stelle des Frequenzbereichs auf den Eine insbesondere für die Forderung nach hoher Idealwert Null und erweist sich außerdem wegen der Festigkeit bei geringem Gewicht günstige Weiterzur Erreichung tragbarer Reflexionsfaktoren erforder- bildung der Erfindung besteht darin, den dielektrischen liehen großen Anzahl von Schichten als sehr auf- ₂o Schichten eine wabenartige Struktur zu geben; man wendig in Herstellungskosten, Platzbedarf und Ge- erhält dann außerdem noch eine sehr bequeme wicht. Außerdem verlangt das angewandte Grund- Möglichkeit, den Dielektrizitätskonstanten der einprinzip die Verwendung dielektrischer Schichten aus zelnen Schichten den jeweils gewünschten Wert zu einem Material mit möglichst niedriger Dielektrizitäts- geben, indem man die Wände der Waben aus einem konstante, ein solches Material hat aber auch eine 25 Isoliermaterial herstellt, das an seiner Oberfläche nur geringe Festigkeit, so daß der bekannte Absorber mit voneinander isolierten leitenden Teilchen belegt ist. auch hinsichtlich seiner Festigkeit zu wünschen übrig- Für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung läßt. wird auf die nachstehende Beschreibung in Verbin-

Ein streng nach dem Prinzip der Resonanzabsorber dung mit der Zeichnung hingewiesen, in der aufgebauter Absorber ist auf den Seiten 1 bis 7 der 30 F i g. 1 einen Querschnitt durch einen herkömm- »Zeitschrift für angewandte Physik«, 1958, Heft 1, liehen Resonanzabsorber darstellt; behandelt. Dieser bekannte Absorber besteht aus F i g. 2 ist eine Darstellung des Reflexionsfaktors mehreren, in Einfallsrichtung der zu absorbierenden eines solchen Resonanzabsorbers als Funktion der elektromagnetischen Wellen vor einer Metallwand in Frequenz; vorberechneten Abständen angeordneten leitenden 35 F i g. 3 ist ein Querschnitt durch einen einfachen Schichten, die voneinander und von der Metallwand Absorber gemäß der Erfindung; durch gleich bemessene dielektrische Schichten ge- F i g. 4 umfaßt drei Darstellungen des Reflexionstrennt sind; die Grenze gegenüber dem freien Raum faktors als Funktion der Frequenz für einen Absorber bildet die äußerste leitende Schicht. Bei diesem des erfindungsgemäßen Typs. Die verschiedenen Kur-Absorber jvird der Reflexionsfaktor für eine mit der 40 ven der F i g. 4 stellen das erzielbare Verhalten in Anzahl der Dielektrika zwischen den leitenden Schich- Abhängigkeit von der Wahl der diskreten Frequenzen ten untereinander und der Metallwand gleiche Anzahl dar, bei welchen die Absorption praktisch vollvon Einzelfrequenzen innerhalb eines bestimmten kommen sein soll; Frequenzbereiches zu Null und erreicht auch für die F i g. 5 ist ein Querschnitt durch einen Absorber zwischen diesen Frequenzen liegenden Frequenz- 45 gemäß der Erfindung, der eine größere Zahl von bereicheverminderte Werte. Nachteilig ist jedoch, daß Schichten aufweist als der Absorber nach Fig. 3; die äußerste, an den freien Raum angrenzende Schicht F i g. 6 ist eine Darstellung des Reflexionsfaktors eine leitende Schicht sein muß, was einerseits die Auf- als Funktion der Frequenz für einen Absorber wendung einer im Hinblick auf die erzielbare Anzahl gemäß der Erfindung, der drei dielektrische Schichten von Nullstellen für den Verlauf des Reflexionsfaktors 50 aufweist;

über der Frequenz nutzlosen Schicht erfordert und F i g. 7 ist eine Darstellung des Reflexionsfaktors andererseits auch aus Gründen der Haltbarkeit und als Funktion der Frequenz für einen Absorber Korrosionsfestigkeit des gesamten Absorbers un- gemäß der Erfindung, der vier dielektrische Schichten erwünscht ist. Auch dieser bekannte Absorber läßt aufweist;

also hinsichtlich der eingangs aufgestellten Forderun- 55 F i g. 8 ist eine Darstellung des Oberflächenleitgen an einen befriedigenden Absorber noch Wünsche wertes für als leitende Schichten verwendete halboffen. · leitende Folien (Verlustfolien) als Funktion der rela-Äusgehend von diesem bekannten Stand der Tech- tiven Lage dieser Folien in der Absorberstruktur, und nik war es daher Aufgabe der Erfindung, einen Fi g. 9 a und 9 b sind Darstellungen der relativen Absorber anzugeben, der einerseits den Reflexions- 60 Dielektrizitätskonstanten und der normierten Abfaktor für eine möglichst große Anzahl von Frequenzen , ,. . d , , ,. ... „, „ der einfallenden elektromagnetischen Wellen exakt ^sorberd«*e -, so bezogen auf die längste Wellenzu Null macht und zwischen diesen Frequenzen auf länge, bei der der Absorber praktisch vollkommene einen niedrigen Wert absinken läßt und der sich Absorption erreichen soll, als Funktion der Anzahl / andererseits bei großer Eigenfestigkeit durch niedriges 65 der in der Absorberstruktur verwendeten dielektri-Gewicht und geringe Dicke auszeichnet. sehen Schichten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Die Bedeutung der Querschnittsbilder und der löst, daß die Dielektrizitätskonstanten und die Dicken Darstellungen in den oben angegebenen Figuren

wird besser verständlich, wenn zunächst eine Diskussion des herkömmlichen Resonanzabsorbers vorgenommen wird. Beim Resonanzabsorber der F i g. 1 ist eine reflektierende Metallwand 11 mit einer dielektrischen Schicht 12 bedeckt, die wiederum mit einer verlustbehafteten Folien 13 bedeckt ist, worauf die ankommende elektromagnetische Welle trifft. Die verlustlose dielektrische Schicht 12 hat eine Dicke U₁ und eine relative Dielektrizitätskonstante F₁, und die verlustbehaftete Folie 13 weist eine Dicke d₂, eine relative D. K. e₂ und eine Oberflächenleitfähigkeit a₂ auf.

Für jede einfallende elektromagnetische Welle erhält man den Reflexionsfaktor dieses Absorbers durch Lösung der Maxwellschen Gleichungen bei Kenntnis der Grenzbedingungen an den drei Übergangsstellen, d. h. zwischen Metallwand 11 und dielektrischer Schicht 12, zwischen dielektrischer Schicht 12 und der Verlustfolie 13 und zwischen der Verlustfolie 13 und dem Luftraum, aus dem die elektromagnetische Welle einfällt.

Obgleich die Maxwellschen Gleichungen zur Berechnung des Vielschichtabsorbers herangezogen werden können, ist es bequemer, das Verhalten solcher Strukturen mittels der Leitungstheorie zu behandeln, und zwar so lange, wie man annehmen darf, daß die elektromagnetische Welle eine im wesentlichen ebene Wellenfront besitzt.

Die Leitungstheorie sagt aus, daß an der Übergangsstelle zwischen der dielektrischen Schicht 12 und der Verlustfolie 13 der einer elektromagnetischen Welle dargebotene Wellenwiderstand (Impedanz) gegeben ist durch folgenden Ausdruck:

Eingangsleitwert des Körpers und Y₀ den Leitwert des freien Luftraumes.

Unter der Voraussetzung, daß die elektromagnetischen Wellen im wesentlichen ebene Wellenfronten besitzen, normal zur Oberfläche des Absorbers einfallen und die Verlustfolie 13 dünn gegenüber der Wellenlänge im Inneren des Materials ist und der Verschiebungsstrom im Inneren der Verlustfolie 13 gegenüber dem Leitungsstrom vernachlässigt werden kann, lassen sich aus den Gleichungen (2) und (3) folgende Ausdrücke herleiten:

a₂d₂

Der Eingangsleitwert ergibt sich als zweigliedrige Summe mit einem Glied, das die Eingangsimpedanz von dielektrischer Schicht 12 und Wand 11 enthält und einem Glied, das den Oberflächenwiderstand K₁ der Verlustfolie 13 enthält.

Bei der Ableitung der Gleichungen (4) und (5) wurden folgende Substitutionen gemacht:

/J" Po Y

_· ι

= Z₁IgJk₁Cl₁,

(D

35

Durch Einsetzen vorstehender Werte in Gleichung (3) ergibt sich folgender Ausdruck Für den

worin Z, die Impedanz der dielektrischen Zwischenschicht 12 und ^₁ die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Schicht 12 bedeutet.
Es ist zu beachten, daß die Impedanz Z₁ auch den

Einfluß der Metallwand 11 enthält und daß die Aus- ₄o Refl^ionsfaktor dlsYb^bm' der" FTg" breitungskonstante definiert ist als (a +jß), wo α die
Dämpfungskonstante und β die Phasenkonstante in
der Zwischenschicht ist.

Die Verlustfolie 13 transformiert die Impedanz Zi in die Eingangsimpedanz Zf_n\ die offensichtlich die Eingangsimpedanz der gesamten Absorberstruktur ist. Entsprechend der Leitungstheorie ist ZjJ' gegeben durch den folgenden Ausdruck:

γ —

₁-Z₀) -K₅

+ Z₀)+ K₁

Z⁽¹> + Z₂ tgjk₂d₂

1 +

(2)

wobei Z₂ die Impedanz der Verlustfolie 13 und k₂ wobei A₀ = 4Vf₁(Z₁ die längste Wellenlänge bezeichnet,

die Ausbreitungskonstante der Verlustfolie 13 be- 55 für die, wenn K_s gleich Z₀ ist, der Reflexionsfaktor

deutet. Null wird. Stellen, an denen der Reflexionsfaktor in

Ganz allgemein ist der Reflexionsfaktor eines diesen Absorbertypen nach Null geht, werden im

g
Körpers durch folgenden Ausdruck gegeben:

Yo

1 +-—

(3)

worin bedeutet Z_in die Eingangsimpedanz des Körpers, Z₀ die Impedanz des freien Luftraumes, Y_in den folgenden als Resonanzstellen bezeichnet, während Stellen, wo die Kurven der in F i g. 2, 4, 6 und 7 dargestellten Typen Maxima erreichen, Antiresonanzstellen genannt werden. Man bemerke, daß diese Darstellungen der Größe des Reflexionsfaktors als

Funktionen des Verhältnisses y gezeichnet sind, wo X₀ wie oben definiert ist und λ jeden Wert annehmen

kann. Der Reflexionsfaktor als Funktion von —■ stellt

sich als eine unendliche Folge von Resonanzstellen

für ungerade Werte des Verhältnisses y dar, die mit einer unendlichen Folge von Antiresonanzstellen alternieren, an denen der Reflexionsfaktor den Betrag 1 annimmt. S

Die Kurven21 und 22 der Fig. 2 zeigen den Betrag des Reflexionsfaktors für verschiedene Wellenlängen. Parameter der Kurven ist die relative DiefektrizitätskoMtante der dielektrischen Zwischenschicht 12. Ein Anwachsen der relativen D. K. der dielektrischen Schicht 12 verschärft die Resonanzstellen des Absorbers, wobei sich der Wellenlängenbereich mit annehmbar kleiner Absorption verkleinert, wenn die relative D. K. der dielektrischen Schicht 12 hoch gewählt wird, um den Absorber dünn zu machen, so wird dieser herkömmliche Absorbertyp praktisch nur noch für Wellen der Wellenlänge der Resonanzstelle brauchbar. Gerade hierin liegt die Bedeutung der Erfindung, da sie praktisch vollkommene Absorption bei einer Vielzahl von diskreten FrecpeJizen ergibt zusammen mit einer zufriedenstellenden Absorption zwischen diesen Frequenzen.

Fig.3 zeigt eine reflektierende Wand31, eine dielektrische Zwischenschicht 32 und eine Verlustfolie 33 vermehrt um eine weitere dielektrische Schicht 34. Im herkömmlichen Absorber konnte vollständige Absorption nur bei einer Frequenz erreicht werden, weil nur drei unabhängige Parameter bestimmt werden konnten, almlich d, P₁ und R₁. Bei dem Absorber 4er F i g. 3 existieren dagegen fünf unabhängige Parameter, nämlich d_u Y_s> d₂ und F₂. Die Existenz dieser fünf unabhängigen Parameter gibt die Möglichkeit, praktisch vollkommene Absorption bei zwei Frequenzen zu erreichen, weil für zwei verschiedene Frequenzen man· den Realteil der Eingangsimpedanz des Absorbers gleich Z₀ und den Imaginärteil der Eingangsimpedanz gleich Null machen kann. Vollständige Anpassung eines Absorbers an den freies Raum erfordert, daß der Realteil der Eingangsknpedanz gleich Z₀ ist, das sind 377 Ohm, und daß der Imaginärteil der Eingangsimpedanz des Absorbers gleich Null ist, wie es beim freien Raum der Fall ist. Es soll nun mathematisch gezeigt werden, daß der Absorber gemäß F i g. 3 praktisch vollkommene Absorption bei zwei diskreten Frequenzen und zufriedenstellender Absorption zwischen diesen beiden diskreten Frequenzen erreicht. Durch die hinzugefügte dielektrische Schicht 34 ergibt sich statt Gleichung (3) der Ausdruck

d₂

Nach Einführung einer neuen dimensionslosen Größe Y₂ = φ- ergibt sich mit Gleichungen (1), (5) und (7) folgender Ausdruck:

r ti-^ ft? ig-^ V^" >■

(8)

Anpassung der entsprechenden Real- und Imaginärteile der Gleichung (8) an die entsprechenden Werte des freien Raumes, zusammen mit folgenden Abkürzungen:

^-MT-A: ^

ergibt die folgenden Bedingungen dafür, daß der Absorber der F i g. 3 an den freien Raum angepaßt ist and bei zwei diskreten Frequenzen praktisch vollkommen absorbiert:

+1 —

-tg<n/y=.y, tf (lift)

(9)

Y,tgA tgßi = «i (tg/J₁ tg/J₂ -l/J

Die zweite dieser Gleichungen fordert, daß die Phasenverschiebung durch die dielektrische Schicht 32 gleich der durch die dielektrische Schicht 34 sein muß. Die Phasenverschiebung eines dielektrischen Körpers kann definiert werden als der Phasenwinkel, der zwischen zwei Wellenfronten weitab vom Körper existieren würde, die beide vom selben Sender stammen und von denen die eine den dielektrischen Körper passiert hat, die andere dagegen nicht. Da tg(nß) ausgedrückt werden kann durch Glieder mit tg/i, so ergibt Gleichung (9) einen Satz von zwei Gleichungen mit drei unbekannten Größen P₁, F₂, Y_x. Man beachte, daß in jedem physikalisch realisierbaren Absorber P₁ und P₂ nicht kleiner als 1· sein können und Y, positiv ist. Wenn daher ein Parameter und η willkürlich gewählt sind, so liegen die übrigen Parameter fest, und der Betrag des Reflexionsfaktors kann als Funktion der Frequenz gezeichnet werden. Die Fig.4a bis 4c sind drei verschiedene Darstellungen des Reflexionsfaktors als Funktion der Frequenz für den Absorber der F i g. 3, wobei die Werte für X₀ und für η frei gewählt sind und ebenso die relativen Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Schicht 32. Man beachte, daß η das Verhältnis zwischen den beiden diskreten Frequenzen bedeutet, für welche Resonanz oder vollständige Absorption erreicht werden soll. Die Wahl des Wertes von η ist ein Schritt zur Festlegung der Bandbreite des Absorbers. Weiterhin ist zu beachten, daß die Wahl

eines hohen Wertes für η es sehr schwierig macht, einen niederen Wert des Reflexionsfaktors zwischen den diskreten Frequenzen zu bewahren. Demgegenüber hilft die Benutzung einer dielektrischen Schicht 32 mit niederer relativer D. K. zur Bewahrung eines niedrigen Reflexionsfaktors zwischen den Resonanzpunkten. Die Herstellung eines niederen Reflexionsfaktors durch kleine relative Dielektrizitätskonstante der Zwischenschicht hat den Nachteil, daß eine höhere Gesamtdicke des Absorbers nötig wird jn Anbetracht der Forderung, daß die Phasenverzögerung jeder der beiden dielektrischen Körper 32 und 34 gleich sein soll. Denn Erniedrigung der relativen D. K. bedeutet, daß die Dicke vergrößert werden muß, um eine gegebene Phasenverzögerung zu gewährleisten. Aber trotz des Anwachsens der Gesamtdicke infolge der Wahl einer niederen D. K. der dielektrischen Schicht überschreitet die Dicke des Absorbers nicht ein Viertel der längsten Wellenlänge, die absorbiert werden soll. Weiterhin ist es immer noch möglich, auch mit einem sehr dünnen Absorber ■ bei einem gegebenen Paar von Frequenzen vollkommene Absorption zu haben, wenn A₀ und η so gewählt werden, daß sie Resonanzpunkte bei den gewünschten Frequenzen erzeugen und die relative D. K. der dielektrischen Schichten hinreichend groß gemacht wird, und zwar dann, wenn wie bei der Tarnung gegen Radar mit festen Frequenzen die Werte des Reflexionsfaktors zwischen den Resonanzpunkten nicht wichtig sind.

Der Absorber nach F i g. 3 liefert zwei Resonanzpunkte. Wenn mehr als zwei Resonanzpunkte oder eine zusätzliche Verbesserung des Reflexionsfaktors für zwischenliegende Frequenzen gewünscht werden, werden Absorber mit drei oder mehr dielektrischen Schichten verwendet. Durch Addition von mehr dielektrischen Schichten und mehr Verlustfolien kann man die Zahl der Resonanzpunkte unbeschränkt vergrößern und die Werte für den Betrag des Reflexionsfaktors zwischen den Resonanzpunkten weiter erniedrigen. F i g. 5 zeigt einen derart aufgebauten Absorber mit einer reflektierenden Wand 51 und einer dielektrischen Schicht 52 auf der Welleneinfallsseite.

Die Auswahl von Materialien für den Bau eines erfindungsgemäßen Absorbers ist groß. Der Absorber kann gebaut werden, indem man einfach hintereinander Lagen irgendeines dielektrischen Materials, das die gewünschte D. K. und Dicke besitzt, mit Lagen eines Verlustmaterials aufstapelt. Verschiedene Plastik oder Schaumstoff können als dielektrische Schichten benutzt werden und verschiedene schlechtleitende Materialien als Verlustfolien. Man kann einen Absorber bauen, der eine einzige Verlustschicht aufweist, indem man auf die Rückseite der ersten Schicht aus dielektrischem Schaum eine Graphitschicht aufstreicht, auf diese eine zweite Schicht dielektrischen Schaumes aufklebt oder sonstwie befestigt und endlich eine der freien Oberflächen des dielektrischen Schaumes mit Aluminium oder einer anderen elektrisch reflektierenden Substanz bestreicht. Gezogenes Polystyrol ist ein Plastikschaum, der als dielektrische Zwischenschicht der Absorber verwendet werden kann. Die gewünschte Dielektrizitätskonstante kann man erzielen, indem man das Polystyrol unter kontrollierten Bedingungen dehnt, bis die gewünschte Dichte erreicht ist. Dielektrische Waben sind ein anderes' für diese Zwecke geeignetes Material. Die

D. K. von Wabenmaterial kann dargestellt werden durch Beladung der Wandoberflächen mit metallischen Teilchen, die voneinander isoliert sind. Noch ein anderes Material ist em Schaum aus Polyurethanen, bei dem die Zellen untereinander Verbindung haben, so daß dielektrische Teilchen in dem Schaum abgelagert werden können, um die Gesamt-Dielektrizitäts-Konstante des beladenen Polyurethans festzulegen.

Geeignete Materialien für die Verlustfolien sind imprägnierte Papiere mit hinreichender Oberflächenleitfähigkeit.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absorber für elektromagnetische Wellen, insbesondere für Kurzwellen oder Mikrowellen, bei dem in Einfallsrichtung der Wellen vor einer vollständig reflektierenden Wand dielektrische und leitende, in sich geschlossene Schichten in der Weise alternierend aufeinanderfolgen, daß jede leitende Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichten liegt und die Leitwerte der leitenden Schichten in Richtung auf die reflektierende Wand hin zunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstanten und die Dicken der dielektrischen Schichten und die Leitwerte der leitenden Schichten so bemessen sind, daß die Eingangsimpedanz des Absorbers für eine vorgegebene, der Anzahl der dielektrischen Schichten gleiche Anzahl von Frequenzen der einfallenden Wellen rein reell ist und ihr Absolutwert der Impedanz der Umgebung entspricht.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten eine wabenartige Struktur aufweisen.

3. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Waben aus einem Isoliermaterial bestehen, das an seiner Oberfläche mit voneinander isolierten leitenden Teilchen belegt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 911 746, 911 748;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 760 260;

»Zeitschrift für angewandte Physik«, 1956, S. 105 bis 114, und 1958, S. 1 bis 7;

IRE Transactions on Antennas and Propagation, Juli 1956, S. 385 bis 392;

C. G. Montgomery, R. H. D i c k e und

E. M. Pur ce 11, »Principles of Microwave Circuits«, Bd. 8 der Radiation Laboratory Series, New York, Toronto und Londen, 1948, S. 396 bis 399.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 62J/1380 10. et Q Bundesdruckerei Berlin