DE19929081A1 - Radarabsorbierende Verbundglasscheibe - Google Patents

Abstract

Es wird eine radarabsorbierende Verbundglasscheibe beschrieben, die aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten besteht, wobei zwischen der äußeren Scheibe und der mittleren Scheibe eine erste Schicht paralleler fadenförmiger elektrischer Leiter angeordnet ist und zwischen der mittleren Scheibe und der inneren Scheibe eine zweite Schicht fadenförmiger elektrischer Leiter vorgesehen ist, und wobei der Abstand der Schichten so bemessen ist, daß sich die von den beiden Schichten sowohl nach außen wie nach innen abgestrahlten Anteile in der Phase um n x lambda/4 der Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Strahlung unterscheiden.

Description

Die Erfindung betrifft eine radarabsorbierende Verbundglasscheibe, beste­ hend aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten, wobei im Bereich der Außenscheibe eine Schicht von parallelen drahtförmigen elektri­ schen Leitern vorgesehen ist, die in einem bestimmten Winkel zur Polarisati­ onsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind.

Eine ähnliche Bauweise einer Fensterverglasung mit radarabsorbierenden Ei­ genschaften ist bereits aus der DE 42 27 032 C1 bekannt geworden. Diese besteht aus einer Außenscheibe, die als zusammengefügte Doppelscheibe ausgeführt sein kann, in der eine Schicht mit parallel verlaufenden drahtför­ migen Leitern angeordnet ist. Die Verglasung ist nach dem Prinzip des Jau­ mannabsorbers aufgebaut, d. h. der im Bereich der Außenscheibe reflektierte Anteil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung wird derjenige Anteil der Strahlung, der von der im Abstand von etwa ¼ der Betriebswellenlänge angeordneten Reflexionsschicht auf der Innenscheibe überlagert, wobei auf­ grund der Gegenphasigkeit beider Anteile eine Auslöschung stattfindet. Die beschriebene Verglasung hat sich in der Anwendung bewährt. Bei der Her­ stellung derartiger Verglasungen ergibt sich jedoch das Problem, daß die bei­ den Schichten, die jeweils einen definierten Anteil der einfallenden elektro­ magnetischen Strahlung reflektieren, in einem größeren Abstand angeordnet werden müssen, der in der Regel eine zweischichtige Verglasung mit einge­ schlossener Luftschicht erfordert. Außerdem ist es nicht in jedem Anwen­ dungsfall erwünscht, daß eine metallische Reflexionsschicht auf einer der Scheiben aufgebracht ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Bauweise für radarabsorbierende Verglasungen anzugeben, die leicht herstellbar als Fertigprodukt kontrollier­ bar ist, und die in einem einzigen Verbundglas eine Anpassung an die am Ein­ bauort gegebenen Verhältnisse erlaubt.

Diese Aufgabe wird in einfacher Weise dadurch gelöst, daß zwei Schichten fadenförmiger elektrischer Leiter in den Klebeschichten zwischen den Schei­ ben eines dreischichtigen Verbundglases vorgesehen sind, die in unterschied­ lichen Winkeln zur Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagneti­ schen Strahlung ausgerichtet sind und die ebensoviel der einfallenden Strah­ lung reflektieren wie im Bereich der äußeren Scheibe als Oberflächenreflexion erzeugt wird. Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Bauweise liegen einmal in der gegenüber der bekannten Bauform vereinfachten Herstellbarkeit und zum anderen darin, daß sowohl die Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung reflektierten Anteile ausgelöscht werden und sich zum anderen auch die transmittierten Anteile der Strahlung aufgrund des gewählten Ab­ standes zwischen der äußeren und der inneren Schicht der fadenförmigen elektrischen Leiter gegenseitig aufheben. Somit wird neben einer hohen Re­ flexionsdämpfung auch eine hohe Transmissionsdämpfung erzielt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch ver­ einfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Verbundglas­ scheibe mit drei Scheiben (1, 2, 3), die mittels nicht näher bezeichneten Kle­ beschichten miteinander verbunden sind. In den Klebeschichten sind eine erste Schicht A und eine zweite Schicht B aus parallelen fadenförmigen elek­ trischen Leitern L vorgesehen.

Bei einer Dimensionierung der Verbundglasscheibe für eine Betriebsfrequenz von 1 GHz ergeben sich folgende vorteilhafte Bemaßungen. Die Dicke der äu­ ßeren Scheibe 1 beträgt etwa 3-6 mm, die der mittleren Scheibe 2 etwa 10-18 mm und die der inneren Scheibe 3 etwa 3-6 mm. Der Abstand d zwei­ er benachbarter elektrischer Leiter L der ersten Schicht A wird im Bereich 16-22 mm gewählt. Der Abstand d zweier benachbarter elektrischer Leiter L der Schicht B beträgt 10-22 mm. Der Durchmesser der fadenförmigen elek­ trischen Leiter L soll kleiner als 0,1 mm sein, damit die optische Transparenz nicht wesentlich eingeschränkt wird.

Die Dimensionierung des Abstandes d der parallel verlaufenden fadenförmi­ gen elektrischen Leiter und deren Winkel α zur Polarisationsrichtung der ein­ fallenden elektromagnetischen Strahlung S beeinflussen wesentlich die In­ tensität der Reflexionsunterdrückung. Unter der Voraussetzung, daß die er­ findungsgemäße Fensterverglasung das Funktionsprinzip des bekannten Jau­ mannabsorbers benutzt, erfolgt die dazu erforderliche Abstimmung der Am­ plituden und Phasen der jeweiligen Anteile der elektromagnetischen Strah­ lung mittels des Abstandes der fadenförmigen Leiter L untereinander und mittels des Abstandes der ersten Schicht A zu der zweiten Schicht B, welcher durch die Dicke der mittleren Scheibe bestimmt ist.

Aus der Dimensionierung der genannten Abstände ergibt sich auch der Refle­ xionsfaktor der Verbundglasscheibe. Im Rahmen der vorgeschlagenen Dimen­ sionierung wird ein Oberflächenwellenwiderstand im Bereich von 40 bis 800 Ω/ erreicht. Dabei wird ein Anteil von kleiner oder gleich 40% der einfallen­ den elektromagnetischen Strahlung wieder reflektiert. Von dem durch die erste Schicht A hindurchtretenden Anteil der Strahlung wird an der zweiten Schicht B ebenso ein gleichgroßer Anteil reflektiert, der zu dem im Bereich der äußeren Scheibe reflektierten Anteil der elektromagnetischen Strahlung gegenphasig ist. Damit sind die Bedingungen für einen Jaumannabsorber er­ füllt.

Der durch die parallelen fadenförmigen elektrischen Leiter L erzeugte Refle­ xionsfaktor ist stark abhängig von der Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung. Aus diesem Grund sind die Leiter L im Aus­ führungsbeispiel im Bereich um 45° zur Polarisationsrichtung angeordnet.

Die Lage der Leiter L innerhalb der Verbundglasscheibe ist beim Herstel­ lungsprozeß leicht an die Anforderungen anpaßbar. Die Anpassung an die Verhältnisse am Einbauort erfolgt dadurch, daß der optimale Drehwinkel zur vorherrschenden Polarisationsrichtung eingestellt wird. Die parallel verlau­ fenden fadenförmigen Leiter L wirken dabei ähnlich wie eine homogene Wi­ derstandsschicht und weisen darüberhinaus einen definierten und einstellba­ ren Oberflächenwiderstand auf.

Der Abstand d der fadenförmigen Leiter L untereinander beeinflußt den äqui­ valenten Flächenwiderstand der Fensterverglasung. Wird bei einer Betriebs­ wellenlänge von 1 GHz der Abstand d kleiner als 10 mm gewählt, ergibt sich ein zu niedriger Flächenwiderstand. Bei großem Drahtabstand (d < 30 mm) wirkt die Anordnung nicht mehr homogen, da die Leiter L als diskrete Strah­ lungselemente zu wirken beginnen. Dadurch verschlechtert sich zunehmend die Reflexionsunterdrückung.

Der Durchmesser der fadenförmigen elektrischen Leiter L wird möglichst klein gewählt. Bei einem Durchmesser von weniger als 0,1 mm ergibt sich eine hervorragende optische Transparenz der Verbundglasscheibe.

In der angegebenen Dimensionierung und der vorgeschlagenen Anordnung wirken die fadenförmigen elektrischen Leiter L nicht wie eine Anordnung flä­ chig verteilter diskreter Strahlungselemente, die aufgrund ihrer Frequenzse­ lektivität schmalbandig wirksam sind. Die Gesamtheit der fadenförmigen elektrischen Leiter L wirkt vielmehr als homogene Schicht mit genau definier­ ter Oberflächenleitfähigkeit und besitzt darüberhinaus noch den Vorteil der hohen optischen Transparenz. Im Detail ist natürlich davon auszugehen, daß der einzelne fadenförmige elektrische Leiter L ähnlich einer mittels der ein­ fallenden elektromagnetischen Strahlung angeregten, rundstrahlenden An­ tenne arbeitet. Die erste Schicht A weist dabei einen negativen Phasengang auf, wodurch sich die elektrisch wirksame Reflexionsebene etwas nach außen verschiebt. Die zweite Schicht B weist einen positiven Phasengang auf, der dazu führt, daß sich die elektrisch wirksame Reflexionsebene bezüglich der Verbundglasscheibe nach innen verschiebt. Dieser Umstand muß bei der Di­ mensionierung ebenso berücksichtigt werden wie die Dielektrizitätskonstante des Glasmaterials. Im Ausführungsbeispiel wurde dabei von Floatglas mit ei­ nem ε_R von 5,5 bis 7,5 ausgegangen.

Das erfindungsgemäße radarabsorbierende Verbundglas läßt sich auf einfa­ che Weise an die örtlichen Gegebenheiten bei Gebäuden anpassen. Es ist je­ doch nicht ausgeschlossen, diese Bauweise auch bei beweglichen Geräten wie Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen zur Anwendung zu bringen.

Claims (6)

1. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe, bestehend aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten (1, 2, 3), wobei im Bereich der Außenscheibe (1) eine Schicht (A) von parallelen drahtförmigen elektrischen Leitern (L) vorgesehen ist, die in einem bestimmten Winkel (α) zur Polarisati­ onsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• a) zwischen der äußeren Scheibe (1) und der mittleren Scheibe (2) ist eine erste Schicht (A) paralleler fadenförmiger elektrischer Leiter (L) ange­ ordnet und zwischen der mittleren Scheibe (2) und der inneren Scheibe (3) ist eine zweite Schicht (B) fadenförmiger elektrischer Leiter (L) vor­ gesehen,
• b) der Abstand der Schichten (A, B) ist so bemessen, daß sich die von den beiden Schichten sowohl nach außen wie nach innen abgestrahlten An­ teile (R_A, R_B) in der Phase um n × λ/4 der Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Strahlung unterscheiden.

2. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der parallelen fadenförmigen elektri­ schen Leiter (L) in einem bestimmten Winkel (α) zur Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise im Bereich von 20° bis 90° angeordnet werden.

3. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) der einzelnen fadenförmigen elektrischen Leiter (L) der ersten Schicht (A) kleiner oder gleich dem Abstand der einzelnen fadenförmigen Leiter der zweiten Schicht (B) ist.

4. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Frequenz von 1 GHz der Abstand (d) in der ersten Schicht (A) 10-22 mm und in der zweiten Schicht (B) 16-22 mm beträgt.

5. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der faden­ förmigen Leiter (L) der Schichten (A und B) so gewählt werden, daß sich ein Flächenwiderstand des Verbundglases im Bereich von 40 bis 800 Ω/ ergibt.

6. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der faden­ förmigen elektrischen Leiter (L) etwa 1/300 bis 1/1000 der Betriebswellen­ länge beträgt.