DE19929081C2 - Radarabsorbierende Verbundglasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine radarabsorbierende Verbundglasscheibe, beste­ hend aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten, wobei zwischen der äußeren Scheibe (1) und der mittleren Scheibe (2) eine erste Schicht (A) paralleler fadenförmiger Leiter (L) angeordnet ist.

Eine ähnliche Bauweise einer Fensterverglasung mit radarabsorbierenden Ei­ genschaften ist bereits aus der DE 42 27 032 C1 bekannt geworden. Diese be­ steht aus einer Außenscheibe, die als zusammengefügte Doppelscheibe aus­ geführt sein kann, in der eine Schicht mit parallel verlaufenden drahtförmigen Leitern angeordnet ist. Die Verglasung ist nach dem Prinzip des Jaumannab­ sorbers 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 ange­ ordneten Reflexionsschicht auf der Innenscheibe überlagert, wobei aufgrund der Gegenphasigkeit beider Anteile eine Auslöschung stattfindet. Die be­ schriebene Verglasung hat sich in der Anwendung bewährt. Bei der Herstel­ lung derartiger Verglasungen ergibt sich jedoch das Problem, dass die beiden Schichten, die jeweils einen definierten Anteil der einfallenden elektromagne­ tischen Strahlung reflektieren, in einem größeren Abstand angeordnet werden müssen, der in der Regel eine zweischichtige Verglasung mit eingeschlossener Luftschicht erfordert. Außerdem ist es nicht in jedem Anwendungsfall er­ wünscht, dass eine metallische Reflexionsschicht auf einer der Scheiben auf­ gebracht ist, da hierdurch der Grad der Transparenz der Verglasung beein­ flusst wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Bauweise für radarabsorbierende Verglasungen anzugeben, die eine kompaktere Bauweise erlaubt und eine höhere Transparenz gegenüber bekannten Ausführungsformen aufweist, die leicht herstellbar und als Fertigprodukt kontrollierbar ist, und die in einem einzigen Verbundglas eine Anpassung an die am Einbauort gegebenen Ver­ hältnisse ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Wei­ tere Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Bauweise liegen einmal darin, dass gegenüber der bekannten Bauform eine wesentlich dünnere Aus­ führung der radarabsorbierenden Verbundglasscheibe erzielt wird, die sich auch durch vereinfachte Herstellbarkeit auszeichnet, und zum anderen darin, dass aufgrund der phasenschiebenden Eigenschaft jeder der beiden Leiter­ schichten sowohl die in Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung reflektierten Anteile ausgelöscht werden und zum anderen sich auch die transmittierten Anteile der Strahlung aufgrund des gewählten Abstandes zwi­ schen der äußeren und der inneren Schicht der fadenförmigen elektrischen Leiter gegenseitig aufheben. Deshalb wird neben einer hohen Reflexions­ dämpfung 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 8 aus parallelen fadenförmigen elekt­ rischen 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 zweier benachbarter elektrischer Leiter L der ersten Schicht A wird im Bereich 16- 22 mm gewählt. Der Abstand zweier benachbarter elektrischer Leiter L der Schicht B beträgt 10-22 mm. Der Durchmesser der fadenförmigen elektri­ schen 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 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 Amp­ lituden und Phasen der jeweiligen Anteile der elektromagnetischen Strahlung 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 Di­ mensionierung wird ein Oberflächenwellenwiderstand im Bereich von 40 bis 800 Ω/ erreicht. Dabei wird ein Anteil R_A von kleiner oder gleich 40% der einfallenden elektromagnetischen Strahlung S wieder reflektiert. Von dem durch die erste Schicht A hindurchtretenden Anteil T_A der Strahlung S wird an der zweiten Schicht B ebenso ein gleichgroßer Anteil R_B reflektiert, der zu dem im Bereich der ersten Schicht A reflektierten Anteil R_A der elektromag­ netischen Strahlung S gegenphasig ist. Damit sind die Bedingungen für eine Absorption nach dem Jaumannprinzip erfüllt. Auch die von den beiden Schich­ ten A und B transmittierten Anteile der elektromagnetischen Strahlung S unterliegen der Bedingung der Gegenphasigkeit und löschen sich demzufolge aus.

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 darüber hinaus einen definierten und einstellba­ ren Oberflächenwiderstand auf.

Der Abstand d der fadenförmigen Leiter L untereinander beeinflusst den äquivalenten Flächenwiderstand der Fensterverglasung. Wird bei einer Be­ triebswellenlänge 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 Strahlungselemente zu wirken beginnen. Dadurch verschlechtert sich zuneh­ mend die Reflexionsunterdrückung.

Der Durchmesser der fadenförmigen elektrischen Leiter L wird möglichst klein gewählt. Bei einem Durchmesser im Bereich von weniger als 0,1 bis 0,01 mm ergibt sich eine hervorragende optische Transparenz der Verbundglasscheibe. Die Verarbeitung dieser dünnen fadenförmigen Leiter ist noch mit vertretbarem Aufwand möglich.

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 darüber hinaus 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 der (virtuelle) Ort der elektrisch wirksame Reflexionsebene bezüg­ lich der Verbundglasscheibe nach innen verschiebt. Der Abstand λ/4 der beiden Schichten A und B versteht sich in diesem Zusammenhang als der e­ lektrisch wirksame Abstand zwischen den (virtuellen) Orten, an denen die Schichten aufgrund der beschriebenen Phasenverschiebungen wirksam wer­ den. Aufgrund dieser Eigenschaft ist ein tatsächlicher Abstand zwischen den Schichten A und B möglich, der deutlich kleiner als das Maß λ/4 der Be­ triebswellenlänge ist, obwohl bezüglich der elektrischen Wirksamkeit ein λ/4-Abstand vorliegt.

Darüber hinaus muss bei der Dimensionierung auch die Dielektrizi­ tätskonstante des Glasmaterials berücksichtigt werden. Im Ausführungsbei­ spiel wurde dabei von Floatglas mit einem 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 (4)

1. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe, bestehend aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten (1, 2, 3), wobei

• a) zwischen der äußeren Scheibe (1) und der mittleren Scheibe (2) eine erste Schicht (A) paralleler fadenförmiger elektrischer Leiter (L) angeordnet ist, die in einem bestimmten Winkel zur Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, und zwischen der mittle­ ren Scheibe (2) und der inneren Scheibe (3) eine zweite Schicht (B) faden­ förmiger elektrischer Leiter (L) vorgesehen ist,
• b) der Abstand der Schichten (A, B) so bemessen ist, dass sich die von den beiden Schichten sowohl nach außen wie nach innen abgestrahlten An­ teile (R_A, R_B, T_A, T_B) der einfallenden elektromagnetischen Strahlung (S) in der Phase um n × λ/4 der Wellenlänge der einfallenden elektromagneti­ schen Strahlung (S) unterscheiden,
• c) der Abstand (d) der einzelnen fadenförmigen elektrischen Leiter (L) der ersten Schicht (A) kleiner oder gleich dem Abstand der einzelnen faden­ förmigen Leiter der zweiten Schicht (B) ist.

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

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

4. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.