DE1294511B

DE1294511B - Broadband absorber for electromagnetic radiation

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Publication number: DE1294511B
Application number: DE1962M0052315
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-03-29
Filing date: 1962-03-29
Publication date: 1969-05-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Breitbandabsorber für Der Breitbandabsorber gemäß der ErfindungThe invention relates to a broadband absorber for the broadband absorber according to the invention

elektromagnetische Strahlung beliebiger Wellenlänge (Fig. 1 und 5) besteht aus einer Gruppe von vermit Absorberkörpern aus einzelnen, quer zur ein- hältnismäßig breiten, geschichteten Absorberkörpern fallenden Strahlung verlaufenden Impedanzschichten 10 (Fig. 1) und 11 (Fig. 5). Diese bestehen aus aus dielektrischem und absorbierendem Material, bei 5 Impedanzschichten 12, 42 verhältnismäßig kleiner, dem die Seitenflächen der Absorberkörper gegen die absorbierender Elemente 14 (F i g. 3) und bilden eine Strahlung geneigt sind und ihre Scheitel zur Strahlen- tiefe, Strahlungsabsorbierende Schicht. Die Absorberquelle hinweisen. körper 10 oder 11 und die absorbierenden Elemente Es ist bereits ein Breitbandabsorber bekannt (USA.- 14 sind nach Form, relativer Größe und Lage so Patentschrift 2 822 539), der aus Impedanz-Anpas- io ausgebildet, daß sie ein kontinuierliches, breites Band sungsmaterial in mehreren ebenen Schichten aufgebaut von Wellenlängen absorbieren. Die Absorberkörper ist, wobei auf die ebenen Schichten sehr dünne 10, 11 sind von solcher Größe, Form und gegen-Widerstandsschichten aufgedruckt sind. Bei diesem seitiger Anordnung, daß sie Strahlungsenergie bekannten Absorber dienen die dielektrischen größerer Wellenlänge absorbieren. Die absorbieren-Schichten nicht nur zum Aufbau der Absorberkörper, 15 den Elemente 14 haben solche Größe, Form und deren Dämpfungswirkung durch metallene Zwischen- gegenseitige Anordnung, daß sie die Strahlungsenergie schichten zwischen den dielektrischen Schichten er- kleinerer Wellenlängen aufnehmen, die von den zeugt wird, sondern gleichzeitig auch der Ausfüllung Absorberkörpern 10, 11 unter Umständen nicht ausder Zwischenräume. Damit besteht keine körperliche reichend absorbiert werden. Zusätzlich bilden die Trennung zwischen den Absorberkörpern und der 20 die absorbierenden Elemente 14 enthaltenden Impe-Impedanz-Anpassungsschicht. Ein Absorber mit danzschichten 12, 42 für die Absorberkörper 10, 11 einem derartigen Aufbau besitzt wohl eine gute ein erwünschtes, dielektrisches Material. Impedanzanpassung an den Strahlungsraum sowie Die Absorberkörper 10 oder 11 bestehen aus einer eine glatte Außenoberfläche, jedoch ist er nicht in Oberflächenschicht 16, Zwischenschichten 12 und der Lage, neben elektromagnetischer Strahlung 25 Basisabschnitten 42 (Fig. 2 und 5), deren Quergroßer Wellenlänge auch eine solche kleiner Wellen- schnitte quadratisch, dreieckig oder ähnlich geformt länge zu absorbieren. sein können, so daß sie mit benachbarten Basisab-electromagnetic radiation of any wavelength (Fig. 1 and 5) consists of a group of vermit Absorber bodies made up of individual absorber bodies, transversely to the proportionately wide, layered absorber bodies falling radiation running impedance layers 10 (Fig. 1) and 11 (Fig. 5). These consist of made of dielectric and absorbing material, with 5 impedance layers 12, 42 relatively smaller, which the side surfaces of the absorber body against the absorbent elements 14 (Fig. 3) and form a Radiation are inclined and their apexes towards the radiation-depth, radiation-absorbing layer. The absorber source Clues. body 10 or 11 and the absorbing elements A broadband absorber is already known (USA.- 14 are like this according to shape, relative size and location Patent Specification 2,822,539), which is formed from impedance matching so that it is a continuous, wide band Absorb the solution material in several planar layers of wavelengths. The absorber body is, on the flat layers very thin 10, 11 are of such size, shape and counter-resistance layers are printed. With this side arrangement, they serve to absorb radiant energy known absorbers which absorb dielectric longer wavelengths. The absorb layers not only to build the absorber body, 15 the elements 14 have such size, shape and their damping effect by metal inter-mutual arrangement that they the radiant energy Layers between the dielectric layers absorb smaller wavelengths that are affected by the is generated, but at the same time also the filling absorber bodies 10, 11 under certain circumstances not from the Gaps. So that there is no physical sufficient to be absorbed. In addition, the Separation between the absorber bodies and the 20 impedance matching layer containing the absorbing elements 14. An absorber with thick layers 12, 42 for the absorber bodies 10, 11 Such a structure is believed to have a good dielectric material desired. Impedance matching to the radiation space and the absorber body 10 or 11 consist of one a smooth outer surface, but it is not in surface layer 16, intermediate layers 12 and the position, in addition to electromagnetic radiation 25, base sections 42 (FIGS. 2 and 5), whose transversely large wavelength also has such small wavy sections, square, triangular or similarly shaped length to absorb. can be, so that they can be

Es sind auch bereits wellenabsorbierende Wand- schnitten zusammenpassen. Die Basisabschnitte 42 bekleidungen bekannt, bei denen die Querschnitts- erstrecken sich in mehreren Schichten von der flächen der aneinandergereihten Schluckstoffkörper 30 Grundfläche 20 der Absorberkörper 10, 11 nach mit der Tiefe des Schluckstoffes zunehmen und bei oben.There are already wave-absorbing wall sections that fit together. The base sections 42 clothing known in which the cross-sectional extend in several layers from the surfaces of the lined-up absorbent bodies 30 base surface 20 of the absorber bodies 10, 11 increase with the depth of the ingestion and at the top.

der zur Absorption akustischer und elektromagne- Die Oberflächenschichten 16 der Absorberkörperfor the absorption of acoustic and electromagnetic The surface layers 16 of the absorber body

tischer Wellen die Schluckstoffkörper aus akustisch 10 oder 11 sind gegen die Richtung der einfallenden wirksamem, porösem Material bestehen und mit Strahlung geneigt. Die Scheitel 22 der Absorberkörper einem die akustischen Eigenschaften nicht wesentlich 35 10 oder 11 sind je nach dem besonderen Verwenbeeinträchtigenden Überzug versehen sind. dungszweck gegeneinander versetzt angeordnet. Dietable waves the absorbent body from acoustically 10 or 11 are against the direction of the incident effective, porous material and inclined with radiation. The apex 22 of the absorber body one the acoustic properties are not essential 35 10 or 11 depending on the particular use impairing Are provided with a coating. intended purpose offset from one another. the

Bei einer weiteren bekannten ähnlichen Absorber- Absorberkörper 10, 11 verjüngen sich und weisen anordnung sind mehrlagige Schichten mit in der mit ihrem Scheitel 22 gegen die Richtung der einLeitfähigkeit abgestuften Eigenschaften vorgesehen. fallenden Strahlung. Der Scheitelwinkel 23, 27 eines Auch diese Maßnahmen sind nicht geeignet, die Breit- 40 Absorberkörpers 10, 11 sollte den doppelten Kombandigkeit des Absorbers wesentlich zu verbessern. plementärwinkel des größten zulässigen Einfalls-In another known, similar absorber absorber body 10, 11 taper and point arrangement are multilayer layers with their apex 22 against the direction of the conductivity graded properties provided. falling radiation. The vertex angle 23, 27 of a These measures are also not suitable; the wide absorber body 10, 11 should have twice the combandability to improve the absorber significantly. angle of the greatest permissible incidence

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen winkeis der Strahlung nicht überschreiten. Der Ein-Breitbandabsorber der eingangs erwähnten Art durch fallswinkel wird hierbei gegenüber der Normalen auf einfach durchzuführende Maßnahmen noch breit- der Oberfläche des Absorberkörpers gemessen. Die bandiger zu machen. 45 Scheitelwinkel 23, 27 sind normalerweise kleiner alsThe invention is based on the object of not exceeding an angle of radiation. The single broadband absorber of the type mentioned above by falling angle is here compared to the normal Measures that are easy to carry out are measured across the surface of the absorber body. the to make more bound. 45 vertex angles 23, 27 are usually smaller than

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch ge- etwa 45°. Der Abstand zwischen Scheiteln 22 belöst, daß die Impedanzschichten Zwischenflächen mit nachbarter Absorberkörper 10 wird bestimmt durch spitz gezähnten, im wesentlichen gegen die Strahlung die Scheitelwinkel 23, 27, die Höhen und die Krümgerichteten Umrissen bilden. mung der Oberfläche der Absorberkörper 10.This task is essentially achieved by about 45 °. The distance between vertices 22 relieves that the impedance layers intermediate surfaces with adjacent absorber body 10 is determined by sharply toothed, essentially against the radiation the vertex angles 23, 27, the heights and the curvilinear ones Form outlines. tion of the surface of the absorber body 10.

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung auf- 50 Die Minimalhöhe der Absorberkörper 10,11 hängt gebauten Breitbandabsorber wird eine elektromagne- von der größten zu absorbierenden Wellenlänge ab tische Strahlung unabhängig von der Wellenlänge mit und entspricht normalerweise mindestens etwa einem großer Sicherheit so weit absorbiert, daß Reflexionen Achtel der größten Wellenlänge, nicht mehr auftreten. Der Aufbau des Absorbers ist Die Absorberkörper 11 (Fig. 4 und 5) sind vortrotz der vorteilhaften Eigenschaften und seiner 55 zugsweise in Paaren oder anderen Gruppen zusam-Wirksamkeit über eine sehr große Bandbreite einfach mengestellt, in denen die Absorberkörper 11 un- und wirtschaftlich. gleiche Höhen haben. Gruppen von AbsorberkörpernIn one according to the features of the invention, 50 The minimum height of the absorber body 10, 11 depends The built-in broadband absorber generates an electromagnetic wave from the largest wavelength to be absorbed table radiation regardless of the wavelength and usually corresponds to at least about one with great certainty is absorbed so far that reflections are eighths of the greatest wavelength, no longer occur. The structure of the absorber is The absorber body 11 (Fig. 4 and 5) are prominent the advantageous properties and its effectiveness in pairs or other groups simply set over a very wide range, in which the absorber body 11 un- and economical. have the same heights. Groups of absorber bodies

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand ungleicher Höhen beseitigen unerwünschte Resoder Unteransprüche. nanzwirkungen. Bei solchen Gruppen ist es nichtOther features of the invention are subject to unequal heights, eliminating undesirable sensors Subclaims. financial effects. It is not with such groups

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei- 60 nötig, daß alle Absorberkörper ein Achtel der größten spiele beschrieben. Wellenlänge erreichen, sofern die effektive, mittlereIn the drawing, several embodiments are necessary, so that all absorber bodies are one eighth of the largest games described. Achieve wavelength, provided the effective, mean

Fig. 1 und 4 zeigen eine Draufsicht auf eine aus Höhe mindestens ein Achtel der größten Wellenmehreren Breitbandabsorbern gemäß der Erfindung länge beträgt. Die effektive mittlere Höhe ist das aufgebaute absorbierende Wand; arithmetische Mittel der Höhen aller Absorber-1 and 4 show a plan view of at least one eighth of the largest waves from the height Broadband absorbers according to the invention is length. The effective mean height is that built up absorbent wall; arithmetic mean of the heights of all absorber

Fig. 2 und 5 sind Seitenansichten der Ausfüh- 65 körper 11. rungsform nach F i g. 1 und 4; Bei bevorzugten Ausführungsformen des AbsorbersFIGS. 2 and 5 are side views of the execution body 11. form according to fig. 1 and 4; In preferred embodiments of the absorber

Fig. 3 ist eine leicht vergrößerte Seitenansicht nach der Erfindung führt das Verhältnis zwischen eines Breitbandabsorbers gemäß der Erfindung. dem freien Raum zwischen den Oberflächen derFig. 3 is a slightly enlarged side view according to the invention showing the relationship between a broadband absorber according to the invention. the free space between the surfaces of the

Absorberkörper 10, 11 der Eindringtiefe der Strahlung in die Absorberkörper und dem Absorptionsvermögen des Absorptionsmaterials dazu, daß Strahlungsenergie im wesentlichen nicht mehr reflektiert wird.Absorber body 10, 11 of the penetration depth of the radiation in the absorber body and the absorption capacity of the absorption material to the fact that radiation energy is essentially no longer reflected.

Hierzu können die Oberflächen der Absorberkörper 10 (Fig. 1 bis 3) eine exponentielle oder einer dieser angenäherten Krümmung aufweisen, so daß die Wirkung auf die einfallende Strahlung zunächst nur gering ist, bis die Strahlung gut in den Absorber eingedrungen ist. Danach steigt die Wirkung auf die einfallende Strahlung sehr schnell an, so daß die Energie der einfallenden Strahlung fast vollständig absorbiert ist, bevor die Grundfläche des Absorberkörpers erreicht wird.For this purpose, the surfaces of the absorber body 10 (FIGS. 1 to 3) can have an exponential or a have this approximate curvature, so that the effect on the incident radiation initially is only slight until the radiation has penetrated well into the absorber. After that, the effect on the increases incident radiation very quickly, so that the energy of the incident radiation is almost completely is absorbed before the base of the absorber body is reached.

Die Absorberkörper 10, 11 sind aus einer Anzahl von Impedanzschichten 12, 42 aufgebaut, die miteinander verbunden und im wesentlichen quer zur Richtung der einfallenden Strahlung angeordnet sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 und 3 besitzen so diese Impedanzschichten 12, 42 Absorbermaterial und Impedanz-Anpassungsmaterial. Eine Anzahl sich verjüngender Vertiefungen 44 ist von einer Seite her in die Impedanzschichten 12,42 hineingearbeitet. Die Zwischenflächen 46 der Vertiefungen sind mit einer Schicht aus einem elektrische Energie absorbierenden Material bedeckt. Betrachtet man im Absorber die einzelne Impedanzschicht 12, 42 von der Oberfläche von Strahlungsabsorbierenden Elementen 14 mit von einer der einfallenden Strahlung zugekehrten Oberfläche her, so bildet die Zwischenfläche 46 aus absorbierendem Material eine untergeordnete Oberfläche von strahlungsabsorbierenden Elementen 14 mit Scheiteln 48, die in Gegenrichtung der Strahlung verlaufen und mit Zwischenflächen, wobei durch den Neigungswinkel der Zwischenflächen 46 gegenüber der Richtung der einfallenden Strahlung die Wellen aus der Richtung der einkommenden Strahlung fortreflektiert werden.The absorber bodies 10, 11 are made up of a number of impedance layers 12, 42 which are connected to one another connected and arranged substantially transversely to the direction of the incident radiation. In the embodiment according to FIG. 2 and 3 own so these impedance layers 12, 42 absorber material and impedance matching material. A number yourself tapering recesses 44 are worked into the impedance layers 12, 42 from one side. the Interfaces 46 of the depressions are covered with a layer of an electrical energy absorbent Material covered. If one looks at the individual impedance layer 12, 42 in the absorber from the surface of radiation-absorbing elements 14 with one facing the incident radiation Surface, the intermediate surface 46 of absorbent material forms a subordinate surface of radiation-absorbing elements 14 with apices 48 which run in the opposite direction of the radiation and with intermediate surfaces, whereby by the angle of inclination of the intermediate surfaces 46 opposite the direction of the incident radiation reflects the waves away from the direction of the incoming radiation will.

Die Höhe der absorbierenden Elemente 14 ist mit Rücksicht auf Größe und Form der absorbierenden Körper 10 oder 11 so gewählt, daß die absorbierenden Elemente 14 Strahlung im Bereich von Wellenlängen absorbieren, die kleiner sind als diejenigen, die zufriedenstellend durch die Absorberkörper 10,11 absorbiert werden. Diese Höhe liegt normalerweise zwischen etwa ein Drittel und etwa ein Zwanzigstel der Höhe der Absorberkörper 10 oder 11.The height of the absorbent elements 14 is determined with regard to the size and shape of the absorbent Body 10 or 11 selected so that the absorbing elements 14 radiation in the range of wavelengths absorb that are smaller than those that are satisfactorily absorbed by the absorber body 10, 11 be absorbed. This height is usually between about one third and about one twentieth the height of the absorber body 10 or 11.

Haben die Absorberkörper 10 Oberflächen in der Form von Exponentialkurven, so ist es unnötig, Basisabschnitte 42 vorzusehen, wenn die Neigung der Oberfläche des Absorberkörpers 10 nirgends größer ist als 45° gegenüber der allgemeinen Einfallsrichtung der Strahlung. Übersteigt die Neigung der Oberflächenschicht einer Impedanzschicht 45°, so sollten vorzugsweise mindestens ein Basisabschnitt 42 vorgesehen sein und die absorbierenden Elemente 14 eine Höhe haben, die mindestens im wesentlichen 40 % des Abstandes χ beträgt, der von diesem Abschnitt der Oberflächenschicht 16 und einer rechtwinklig zur Grundfläche an einer Basiskante liegenden Bezugsebene y (Fig. 2) bestimmt ist. Die absorbierenden Elemente 14 wirken auf diese Weise mit den Absorberkörpern 10 zusammen und ergeben ein kontinuierliches Absorptionsvermögen über den ganzen Bereich, von der größten Wellenlänge an, die wirksam von den Absorberkörpern 10, 11 absorbiert wird, bis hinunter zur kleinsten Wellenlänge, die wirksam von den absorbierenden Elementen 14 absorbiert wird. Die Lamellenanordnung aus parallelen Schichten von elektrische Energie absorbierendem Material, getrennt durch Schichten aus Impedanz-Anpassungsmaterial erhöht die Wellenlänge, die wirksam von einem Absorberkörper einer gegebenen Höhe absorbiert werden kann.If the absorber body 10 has surfaces in the form of exponential curves, it is unnecessary to provide base sections 42 if the inclination of the surface of the absorber body 10 is nowhere greater than 45 ° with respect to the general direction of incidence of the radiation. If the inclination of the surface layer of an impedance layer exceeds 45 °, at least one base section 42 should preferably be provided and the absorbing elements 14 should have a height which is at least substantially 40% of the distance χ from this section of the surface layer 16 and one at right angles to Base area lying on a base edge reference plane y (Fig. 2) is determined. The absorbing elements 14 interact in this way with the absorber bodies 10 and result in a continuous absorption capacity over the entire range, from the greatest wavelength that is effectively absorbed by the absorber bodies 10, 11 down to the smallest wavelength that is effective by the absorbent elements 14 is absorbed. The lamellar arrangement of parallel layers of electrical energy absorbing material separated by layers of impedance matching material increases the wavelength that can be effectively absorbed by an absorber body of a given height.

Claims

Patent claims:

1. Broadband absorber for electromagnetic radiation of any wavelength with absorber bodies of individual dielectric impedance layers running transversely to the incident radiation and absorbent material, in which the side surfaces of the absorber body are inclined towards the radiation and their apexes to Point out radiation source, characterized in that the impedance layers are intermediate surfaces (46) with serrated, essentially directed against the radiation outlines form.

2. Broadband absorber according to claim 1, characterized in that the against the radiation source directed outer part (42) of the impedance layer (12) made of impedance matching material with a low dielectric constant.

3. Broadband absorber according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the tips of the intermediate surface approximately one third to one twentieth of the height of the absorber body amounts to.

4. Broadband absorber according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inclined surface of the absorber body runs according to an exponential curve.

1 sheet of drawings