DE19819709C2 - Verfahren zur Herstellung eines Radoms für ein Abstandswarnradar und Radom für ein Abstandswarnradar - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Radoms für ein Abstandswarnradar und Radom für ein Abstandswarnradar

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Radom für das Abstandswarnradar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nach heutigem Stand der Technik werden Radarradome so ausgelegt, daß die Dicke des Radoms in Verbindung mit der dielektrischen Stoffkonstante auf die Wellenlänge der verwendeten Frequenz abgestimmt ist, so daß die Reflexionsverluste an Grenzflächen und die Absorptionsverluste an Grenzflächen und die Absorptionsverluste im Radommaterial möglichst gering sind.
EP 0 343 813 A2 offenbart eine Struktur zur Reflexion von Licht, die aus einem Material mit einer geringen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist und eine Anordnung von Schlitzen aufweist, um Mikrowellenstrahlung hindurchzulassen und Licht zu reflektieren.
US 4,194,938 zeigt ein Thermoformverfahren, bei dem thermoplastischer Kunstharz über eine Form gepreßt wird. Weiterhin wird in dem Artikel von Feuerstein, A. et al., Beschichten im Vakuum, Kunststoffberater, 12/1992, S. 38 bis 42 allgemein das Metallisieren von Kunststoffteilen beschrieben.
Ein bestimmtes Design bzw. die Darstellung eines Markenemblems in erhabener Form innerhalb einer visuell teiltransparenten Radomstruktur wie für das Abstands-Warn-Radar (AWR) ist bisher nicht bekannt.
Neu ist ebenfalls die kratzfeste Oberfläche aus SiO2 oder auf einem bzw. in Kombination mit einem Radom. Diese kratzfeste SiO2-Schicht kann mittels Sol-Gel-Technik oder mittels Chemical Vapour Deposition [CVD = Abscheiden von Materialschichten (auf einem Substrat aus der Gasphase)] aufgebracht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, womit charakteristische Strukturen bestimmter Erscheinung bei gleichzeitig voller Radartransparenz die Ausbreitung von Radarwellen nicht beeinflussen und die Abbildungseigenschaften des Radoms voll erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Herstellung eines Radoms gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 und durch das Radom gemäß dem unabhängigen Anspruch 13. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibungen sind Ausführungsbeispiele erläutert. Diese Erläuterungen werden durch die Figuren der Zeichnung ergänzt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Radoms in Form eines Markenemblems, in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Radoms gemäß Fig. 1 im Quer­ schnitt,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Radoms in Tiefziehtechnik in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 ein Diagramm in Bezug auf die Schwächung von Radarwellen bei der Transmission durch eine gesputterte Metallschicht,
Fig. 5 ein Diagramm bezüglich der Sputterdauer und Schichtdicke für Chrom auf Polycarbonat.
Der allgemeine Erfindungsgedanke sieht vor, Markenembleme oder charakte­ ristische Strukturen von Kfz-Teilen in beispielsweise metallischer, chrom­ glänzender Erscheinung, bei gleichzeitiger voller Radartransparenz ohne Be­ einflussung der Ausbreitung von Radarwellen durch Beugung, Brechung, Streuung und Reflexion integriert darzustellen, wobei die Abbildungseigen­ schaften des Radoms voll erhalten bleiben. Hierbei kann das Radom auch die Form und Funktion einer Linse haben.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Firmenemblem 10 kann nun als Radom wie folgt ausgebildet sein: In bekannter Weise setzt es sich aus einem Stern 11 und einem ihn umschließenden Ring 12 zusammen. Der dreizackige Stern 11 ist chromfarben beschichtet, radartransparent und in einer transparenten Deck­ schicht eingebettet. Der Ring 12 ist ein transparenter Thermoplast, der dunkel­ farbig, opaque oder entsprechend beschichtet ist. Vorzugsweise wird er mit einer kratzfesten Beschichtung versehen. Das vorgenannte Radom besteht also aus einer radar- und visuell transparenten Deckplatte a1 mit geringen dielek­ trischen Verlusten - beispielsweise aus Polykarbonat. In dieser Deckplatte wird nun die Struktur bzw. das Markenemblem in seiner Negativform a2 in­ tegriert, das heißt, es wird von der Rückseite her gesehen in seiner vertieften Form gezeigt. Die Rückseite der Deckplatte a1 wird vorzugsweise mit einer Maske aus einem schwarzen Lack versehen, so daß bei dem folgenden Ar­ beitsgang zur metallischen Beschichtung des Emblems 10 oder der Struktur die Restflächen Rf abgedeckt sind.
Die Form des Markenemblems 10 wird mit einer metallischen oder metallisch glänzenden Schicht a3 versehen. Diese Schicht ist so dünn gehalten, daß im sichtbaren Wellenlängenbereich die elektromagnetische Strahlung bezie­ hungsweise das Licht vollständig reflektiert wird, jedoch die längerwelligen Radarwellen fast ungeschwächt hindurchtreten. Die Dicke der metallischen Beschichtung ist für verschiedene metallische Beschichtungswerkstoffe experimentell ermittelbar, ein Diagramm hierfür ist in Fig. 5 gegeben.
Um nun Verzerrungen des durchtretenden elektromagnetischen Feldes auf­ grund der Geometrie der rückseitigen Oberfläche zu verhindern, wird auf die Rückseite der transparenten teilbeschichteten Deckplatte a1 eine weitere dun­ keleingefärbte Polykarbonatschicht a4 aufgespritzt oder eine Platte aus Poly­ karbonat formschlüssig aufgeklebt. Es versteht sich von selbst, daß hierbei zwischen den Grenzschichten keine Inhomogenitäten durch Luftblasen etc. entstehen dürfen.
Zum Schutz der Radomoberfläche vor mechanischen oder chemischen Ein­ flüssen wird mittels Chemical Vapour Deposition eine radartransparente, nur wenige µm dicke keramische Deckschicht aus SiO2 aufgebracht. Kratzfeste radartransparente Beschichtungen können in bekannter Weise auch mit Hilfe der Lackier- oder der SolGel-Technik aufgebracht werden. Für die Deckplatte a1 des Radoms und die Hinterspritzung werden nur Werkstoffe verwendet, die sich in ihrer Dielektrizitätskonstante nicht oder nur geringfügig unterscheiden und wie in der Radombauweise üblich, ist die Dicke desselben auf die Wellen­ länge der entsprechenden Radarfrequenz und auf den Einfallswinkel abge­ stimmt, um eine konstruktive Inferenz im Radommaterial sicherzustellen.
Als Resultat der vorstehend vorgeschlagenen Maßnahmen erscheint nun das im glasklaren Polykarbonat a1 eingebettete metallisch glänzende Objekt a2 für den Betrachter in der Aufsicht vor einem dunklen Hintergrund. Aufgrund der Homogenität des Körpers im Auflösungsbereich der Wellenlänge er­ scheint der Werkstoff des Radoms für die Radarwelle als homogen.
Ist vorstehend an einem Ausführungsbeispiel die Radombauweise für das Abstands-Warn-Radar erläutert, so folgt nun die Beschreibung der in der Fig. 3 der Zeichnung dargestellten Radombauweise in Tiefziehtechnik. Das zu verwendende Ausgangsmaterial für das Radom besteht aus einem radartrans­ parenten, steifen aber dünnen Folienmaterial b1. Wie in der Tiefzieh- und Blistertechnik üblich, wird das Folienmaterial bei gleichzeitiger Erwärmung und mit Hilfe eines Vakuums über eine Form gezogen, die der gewünschten darzustellenden Geometrie entspricht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Formwerkzeug die Geometrie eines Kühlergrills b1, wobei die Form so zu wählen ist, daß nur wenige Teilstrahlen der durchtretenden Radarwellen schräg oder streifend auf die Flächen des Dielektrikums beziehungsweise der Folie treffen.
Zur Darstellung metallischer Teile wird die Folie vor oder nach der Formge­ bung mit einer metallischen Schicht b2 bedampft oder besputtert. Auch eine Beschichtung mit speziellen, metallisch glänzenden, nichtmetallischen Lacken ist möglich. Wesentlich ist, daß die Form so gestaltet ist, daß sie keinerlei Ni­ schen oder Vertiefungen aufweist, in denen sich aufgrund des Fahrtwindes Wasser oder Schneee ansammeln kann, sondern dies automatisch durch den Winddruck von dem Radom automatisch abgeleitet werden kann, wie in Fig. 3 zu b3 veranschaulicht, wo die gezeigte Kühlergrillstruktur seitlich geöffnet ist, um Regenwasser und Schnee ableiten zu können. Mit b2 ist die chromfar­ bene Bedampfung oder Besputterung der Radomstruktur bezeichnet und mit b4 die transparente Schutzschicht.
Die metallisch glänzenden Bereiche werden - wie bereits erwähnt - aufge­ druckt, aufgesputtert oder aufgedampft. Die Dicke der metallischen Schicht wird beispielsweise als Funktion der Sputterdauer so gewählt, daß für Radar­ frequenzen noch eine volle Transparenz sichergestellt und gewährleistet ist. Dies geschieht über die Kontrolle des ohmschen Widerstandes der Metall­ schicht oder mit Hilfe von Transmissionsmessungen bei Mikrowellenfre­ quenzen oder über die Dauer des Beschichtungsprozesses. Informationen hierüber werden durch die Diagramme in den Fig. 4 und 5 der Zeichnung gegeben.
Abschließend empfiehlt sich zum Schutz der metallischen Beschichtung vor korrosiven und mechanischen Einflüssen einen kratzfesten Lack auf die Me­ tallschicht aufzubringen oder eine SiO2- Schicht b4 mittels Chemical Vapour Deposition hierfür zu verwenden.
Die vorbeschriebenen radartransparenten Verfahrensweisen zeichnen sich da­ durch aus, daß metallische Strukturen durch die Beschichtung von Konturen mit metallischen Werkstoffen oder mit nichtmetallischen, aber durch Interfe­ renzeffekte metallisch glänzende Lacke dargestellt werden können, ohne die Abbildungseigenschaften wesentlich zu beeinflussen. Somit ist die Integration eines Markenzeichens oder charakteristischer Strukturformen möglich und sichert beispielsweise bei Abstandswarngeräten deren einwandfreie Funktion.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines Radoms für Radarfrequenzen eines Abstandswarnradars, wobei Embleme oder charakteristische Strukturen bei voller Radartransparenz dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer radar- und visuell transparenten Deckplatte (a1) das Emblem (10) oder die Struktur (b1) in seiner Negativform eingelassen wird und diese Form mit einer metallischen oder metallisch glänzenden Schicht (a3) versehen wird, die in ihrer Stärke so gehalten ist, daß im sichtbaren Wellenlängenbereich die elektromagnetische Strahlung vollständig reflektiert wird und die längerwelligen Radarwellen nahezu ungeschwächt hindurchtreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Deckplatte (a1) vor der Beschichtung mit einer dunklen Schicht oder Maske versehen wird um die Restflächen abzudecken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (a1) aus Polykarbonat gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der transparenten Deckplatte (a1) mit einer aufgespritzten Polykarbonatschicht (a4) oder einem Kunststoff mit ähnlich dielektrischen Eigenschaften versehen wird, oder mit einer Polykarbonatplatte verklebt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dunkle Schicht von einem schwarzen Lack gebildet wird.
6. Verfahren zur Herstellung eines Radoms für Radarfrequenzen eines Abstandswarnradars, wobei Embleme oder charakteristische Strukturen bei voller Radartransparenz dargestellt werden und wobei ein Folienmaterial bei gleichzeitiger Erwärmung und mit Hilfe eines Vakuums über eine die gewünschte Struktur bildende Form gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem radartransparenten dünnen, mit einer gewissen Steifigkeit versehenen Folienmaterial das Radom gebildet wird, wobei das Folienmaterial mit einer metallischen Schicht (b2) oder einem nichtmetallischen Lack versehen werden wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radomoberfläche mit einer wenige µm dicken, radartransparenten keramischen Deckschicht aus SiO2 versehen ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Radoms auf die Wellenlänge der entsprechenden Radarfrequenz des Abstandswarnradars und auf den Einfallwinkel abgestimmt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Struktur (b1) so konzipiert ist, daß nur wenige Teilstrahlen der durchtretenden Radarwellen schräg oder streifend auf die Flächen des Dielektrikums oder der Folie treffen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung metallischer Strukturteile metallisch glänzende, nichtmetallische Lacke verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht (a3; b2) mit einem kratzfesten Lack oder mit einer SiO2-Schicht (b4) versehen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß metallisch glänzende Strukturbereiche aufgedruckt, aufgesputtert oder aufgedampft werden.
13. Radom für ein Abstandswarnradar aus einem radartransparenten Material (a1; b1), das eine metallische oder metallisch glänzende Schicht (a3; b2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das radartransparente Material eine Form (a2) zur Darstellung eines Emblems (10) oder einer charakteristischen Struktur umfaßt, die mit der metallischen oder metallisch glänzenden Schicht (a3; b2) versehen ist, wobei die Schichtdicke so gewählt ist, daß elektromagnetische Strahlung bei Radarfrequenzen nahezu ungeschwächt hindurchtreten.
14. Radom nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das radartransparente Material (a1) als visuell transparente Deckplatte ausgestaltet ist, wobei die Form (a2) als Negativform in der Deckplatte integriert ist.
15. Radom nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das radartransparente Material (a1) als dünnes, mit einer gewissen Steifigkeit versehenes Folienmaterial ausgestaltet ist, wobei die Form (a2) durch Erwärmung und Pressen mittels Vakuum über die gewünschte Struktur gegeben ist.
16. Radom nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet, durch eine radartransparente keramische Deckschicht aus SiO2.
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