DE2715823B2

DE2715823B2 - Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle mit ferrimagnetischen Platten

Info

Publication number: DE2715823B2
Application number: DE2715823A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ichikawa Hashimoto; Ken Nagareyama Ishino; Nobuyuki Chiba Ono; Hiroshi Ichikawa Yamashita
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1979-10-31
Also published as: GB1574247A; DE2715823C3; DE2715823A1; US4118704A

Description

Abstandswert

(τ-⁶— x 100% ) / + S

Dicke einer ferrimagnetischen Platte (d)

20%

20%-40%
40% — 60%
60% ~ 80%

0,7 d„ - 2,0 d„
i,0«/„~2,5 d₀

wobei / die Breite einer ferrimagnetischen Platte, g der Abstand zwischen den ferrimagnetischen Platten, do die Dicke einer ferdmagnetischen Platte ist, um eine maximale Dämpfung ohne Zwischenraum zwischen den Platten zu erhalten, und d die Dicke einer ferrimagnetischen Platte bei bestimmten vorgegebenen Abständen ist

2. Wan;! zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle nach Anspruc¹· 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Platte (1) eine Platte aus Ferriten der folgende* allgemeinen Formel MFejO» ist, wobei M ein zweiwertiges Metall ist, wie Mn, Ni, Co, Mg, Cu, Zn und Cd.

3. Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferrimagnetische Platte (1) eine Platte aus einem Gemisch von Ferritpulver und einer isolierenden, organischen, hochmolekularen Verbindung ist.

4. Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferrimagnetische Platte (1) eine Platte aus einem Gemisch von Karbonyleisen mit einer isolierenden, organischen, hochmolekularen Verbindung ist.

5. Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende, organische, hochmolekulare Verbindung aus der Gruppe aus synthetischem bzw. Kunstgummi, thermoplastischem Harz und bei Wärme aushärtendem Harz ausgewählt ist.

Die Erfindung betrifft eine Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle mit ferrimagnetischen Platten.

Bekanntlich werden elektromagnetische Wellen (die der Einfachheit halber nachstehend meist nur noch als Wellen bezeichnet werden), beispielsweise Wellen im UKW-Bereich (mit einer sehr hohen Frequenz) oder im UHF-Bereich (mit einer ultrahohen Frequenz) von einer Gebäudewand oder einem Stahlmast bzw. -turm reflektiert, und die reflektierenden Wellen haben insbesondere eine schlechte und nachteilige Wirkung auf Fernsehgeräte,

Es ist ein Verfahren zum Absorbieren einer auftreffenden, elektromagnetischen Strahlung auf Metalloberflächen bekannt, bei dem eine dünne Schicht aus einem Ferritmaterial auf eine normalerweise reflektierende Oberfläche aufgebracht wird, um dadurch die Reflexion auf ein Minimum herabzusetzen Bei dem bekannten Verfahren wird jedoch eine durchgehende Ferritschicht aufgebracht, deren Dicke zwischen 0,25 bis 1.0 cm liegt (US-PS 36 62 387).

Ferner weisen bekannte Dämpfungsanordnungen, die in den DE-AS 12 44 235 und 12 65 251 beschrieben sind,

is dämpfende Widerstandsschichten auf, die auf elektrisch nicht leitendes Füllmaterial aufgebracht sind, und deren Ebenen wabenförmig zusammengesetzt sind und im wesentlichen in Richtung der einfallenden Welle verlaufen. Hierbei sind in dem einen Fall gleichdimensionierte, quaderförmige, nur jeweils an zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit dämpfenden Widerstandsschichten versehene Füllstücke wechselseitig um 90° gegeneinander gedreht und el5ensowie übereinander angeordnet, während im anderen Fall die Füllkörper mit einer als elektrischer Kurzschluß wirkenden Abdeckung versehene HF-Absorber sind, die in die Wellenleiter der Gruppe im Hinblick auf die Wabenweite in ganz bestimmter Weise eingesetzt und bemessen sind. In beiden Fällen handelt es sich jedoch

ίο um geschlossene Flächen.

Bei Verwendung derartiger Widerstandsschichten, um die Reflexion einer elektrischen Welle von beispielsweise 100 MHz auf ein Minimum herabzusetzen, müßte die absorbierende Wand eine Dicke von

j, etwa 75 cm (gleich A/4 der 100-MHz-Welle) haben.

Derart dicke absorbierende Wandungen können jedoch in der Praxis an einer Gebäudewand kaum angebracht werden, um elektromagnetische Wellen zu absorbieren.

Ferner ist eine Panzerplatte, insbesondere für Schiffe,

»ο aus abwechselnd harten und weichen durchgehenden Kunststoffschichten bekannt, wobei zwischen den einzelnen Kunststoffschichten Metalleinlagen angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform ist auf einer Unterlage ein Schichtabsorber mit einer etwa J mm

4-, starken, reflektierenden Schicht aus Aluminium aufgebracht, wobei der Absorber ein an sich bekannter, in 6 bis 8 Flächenbereiche unterteilter, beliebig geformter Schichtabsorber ist, der aus auf verschiedene Wellenlängen abgestimmt;^ nebeneinander angeordneten Ein-

V) zelabsorbern beliebiger Gestalt besteht, die vorzugsweise durch Spalte voneinander getrennt sind. Über diese Einzelarsorber kann eine gemeinsame Deckschicht vorgesehen sein, um eine glatte Außenfläche zu schaffen. Bezüglich Radarpeilstrahlungen können die

ο äußeren Kunststoffschichten als λ/4-Absorber ausgebildet sein, während die übrigen Kunststoffabsorberschichten in diesem Fall als sogenannte Metallersatzschichten ausgebildet sind.

Um die Reflexion von Weilen zu unterbinden, wird

Mi bisher ferner eine in F i g. I dargestellte wellenabsorbierende Wand mit einer an einer Metallplatte 2 befestigten Ferritplatte I verwendet. Die Ferritplattcn sind Platten aus Ferriten der allgemeinen Formel MFciOi, wobei M ein zweiwertiges Metall, wie Mn, Ni,

h', Co₁ Mg₁ Cu, Zn und Cd ist, und die Platten haben eine Größe von 10 cm χ IO cm χ 1 cm. Derartige Ferritplatten sind dicht und fest an einer Metallplatte angebracht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle im UKW- bis UHF-Bereich mit ferrjmagnetischen Platten zu schaffen, welche für eine wirksamere maximale Absorption die Wand nicht durchgehend d. h. nicht ganz bedecken müssen. Gemäß der Erfindung ist ο dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstands sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Wand zum ι ο Absorbieren von ferromagnetischen Wellen mit Hilfe eirer Anordnung von Ferritplatten geschaffen, die in Richtung des elektrischen Feldes der elektromagnetischen Welle in bestimmten, vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind, während sie in Richtung des magnetischen Feldes aneinanderstoßend angeord net sind. Durch die erfindungsgemäße Wand zum Absorbieren von elektromagnetischen Wellen kann die Menge an Material, das auf eine Metallplatte als Grundplatte aufgebracht wird, erheblich vermindert werden, wobei die die elektromagnetische Welle absorbierenden Ferritplatten an der Metallplatte beispielsweise in der in F i g. 11 angegebenen Art befestigt werden können.

Die einzelne Ferritplatte hat hierbei eine Größe von 2ϊ beispielsweise 10 cm χ 15 cm und eine bestimmte vorgegebene Stärke. Die Ferritplatte, die gemäß der Erfindung verwendet wird, wurde auf folgende Weise hergestellt:

754 g Fe₂O₃,118 g NiO und 128 g ZnO wurden jeweils abgewogen, um ein Ni-Zn-Ferrit mit 60 Mol-% Fe^Oi, 20 Mol-% NiO und 20 Mol-% ZnO zu schaffen. Die Fe2Oj-, NiO- und ZnO-Bestandteile wurden in einer Kugelmühle 20 h gemischt. Das Gemisch wurde mit etwa 1 t/cm² zu Platten formgepreßt. Die geformte w Platte wurde 2 h lang auf eine Temperatur von 1200° erhitzt, wodurch sich eine gesinterte Ni-Zn-Ferritplatte ergibt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Λ lsführungsformen unter Bezugnahme auf die n> anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. I eine herkömmliche wellenabsorbierende Wand,

Fig. 2 eine wellenabsorbierende Wand gemäß der r» Erfindi'-ig mit in bestimmten Ab.'.fänden angeordneten Ferritplatten,

F i g. J und 4 Kurven, in welchen die Dämpfung über der Dicke einer Ferritplatte bei zwei verschiedenen Frequenzen aufgetragen ist, >n

Fig. 5 bis 7 Kurven, in welchen verschiedene Werte bezügli"h eines Abstandwertes (%) aufgetragen sind,

Fig. 8 bis 10 weitere Ausführungsformen einer wellenabsorbierenden Wand gemäß der Erfindung und

Fi g. 1 la bis I Id verschiedene Anbringungsmöglich- > > keiten von wellenabsorbierenden Wänden gemäß der Erfindung an einer metallischen Grundplatte.

Wie in F i g, 2 dargestellt, sind die Ferritplatten 1 auf einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einer Metallplatte 2 in bestimmten, vorgegebenen wi Absländen in Richtung des elektrischen Feldes (E) der Welle und in Richtung des magnetischen Feldes (H) der Welle dicht (d. h. ohne Zwischenraum) angeordnet. Der

^bstandswert wird durch den Ausdruck , * χ 100% In F i g, 3 und 4 sind Kurven wiedergegeben, welche die Dämpfungsänderung der Welle durch eine Reflexion an der Wandung wiedergeben, die Ferritplatten aufweist, die auf der Metallplatte bei verschiedenen Abstandswerten (0,20,40,50,60 und 80%) bezüglich der Dicke der Ferritplatten bei Wellen von 200 MHz bzw. 700 MHz angeordnet sind.

Aus den Kurven in F i g. 3 und 4 ist zu ersehen, daß die Dicke der Ferritplatte mit maximaler Dämpfung bei 200 MHz bzw. bei 700 MHz bestimmt werden kann. Die Werte sind in der unten wiedergegebenen Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Abstands	Dicke einer Ferritplatte mit	maximaler
wert	Dämpfung
(%)	bei 200MHz	bei 70OMIIz
0	etwa 7,5 mm	5,5 mm
20	etwa 9 mm	6,5 mm
40	etwa 11 mm	8 mm
50	etwa 12,5 mm	9,5 mm
60	etwa 14,5 mm	10,S mm
80	etwa 25 mm	18,5 mm

Kurven, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, können erhalten werden, indem die in Tabelle 1 aufgeführten Werte aufgetragen werden. Die brauchbarste und angemessenste Dicke der FerritpliUte ohne Abstand dazwischen beträgt 7,5 mm bei 200 MHz und 5,5 mm bei 700 MHz.

Die Dicke der Ferritplatte, um ohne einen Zwischenraum die maximale Dämpfung zu erhalten, wird mit d_o bezeichnet, und die Dicke der Ferritplatte, um die maximale Dämpfung bei bestimmten Abständen zu erhalten, ist mit d bezeichnet. Die Beziehung zwischen d_n und c/bei bestimmten Abständen (d = χ d_o), kann aus der nachstehend wiedergegebenen Tabelle ? ersehen werden.

Tabelle 2

Ab stands wert	Bei	200MIIz	1,2	</„	Bei	700 MH/.	1,2 (/„
0	*'I₁, --*	= 7,5 mm	1,5	'/„	</„	= 5,5 mm	1,5 (l„
20	*(I =*	*■£♦**			(I	6,5 " JJ " "
40		It ■II·	1,7	'/„	,1	= 8 (I₁, ¥	1,7 ,/„
		7,5	1.¹J	.</„		5,5	1 ,*> </,
50	(/ =	12,5 .	3.4	</„	(I		J.-U
	*(I -*	7,5 " '		,1	- -_{s 5} '/„ ·
	(I =	- ¹⁴"\/ -		(I	10,5
H)	' 7,5 ''" ^r	5,5 " '

dargestellt, wobei /die Breite der Ferritplatte und giler Abstand zwischen dm Ferritplatten in Richtung des elektrischen Feldes (E)der Welle ist.

In dem Ausdruck d = χ d„ hut der W.;rt χ unabhängig von der Frequenz der Welle ähnliche Werte bei einem bestimmten Abstand. Die in Fig. 6 dargestellte Kurve '■> kann erhalten werden, indem die Werte von Ar bei verschiedenen Abständen aufgetragen werden.

Aus den Kurven in Fig. 3, 4 und b kann ersehen werden, daß, wenn die Dicke (d)der Ferriiplait·.· so wie

in der unten wiedergegebenen Tabelle 3 aufgeführt ist, bestimmt wird, die Dämpfung der Welle durch eine Reflexion in einer wellenabsorbierenden Wand, die die Ferritplatten aufweist, die einem bestimmten Abstand in Richtung des elektrischen Feldes (E) der Welle angeordnet sind, äquivalent der maximalen Dämpfung (etwa 30 dB) der Welle in der wellenabsorbierenden Wandung ist, die Ferritplatten aufweist, die ohne Zwischenraum angeordnet sind.

Tabelle .3

Abstands- Dicke der Perritpl;itte, die
wert in bestimmten

Abständen {el) angeordnet
(%) ist

10
20
30
40
50
60
70
80

1.1 d„
1.15 d„
1,25 4
1.5 </„
1.7 4,
1.9 </„
2.5 d„
3,4 (I„

Jedoch kann im Hinblick auf die Kurven in F i g. 3 und 4 eine Dämpfung von mehr als 2OdB im Bereich der Dicke der Ferritplatten erhalten werden, wie in der nachstehend angegebenen Tabelle gezeigt ist.

Tabelle 4

Abstandswert

Dicke einer l'erritplatte um eine Dämpfung
von mehr als 2OdIl 7u erhalten

hei 200 MII/.

bei 700 MII/

(3,7 mm -- 10.7 mm) (3 mm ~ 8 mm)

6,3 mm ~ 11.3 mm
7.5 mm ~ 15 mm
9 mm ~ 16.5 mm
11.3 mm ~ 19.8 mm
20 mm ~ 34 mm

4 mm ~ 8.5 mm 5,5 mm ~ 11 mm
6,5 mm ~ 12 mm
8 mm ~ 14 mm
15 mm ~ 25 mm

Die Beziehung zwischen den Größen d„ und d. um eine Dämpfung von mehr als 2OdB bei bestimmten vorgegebenen Abständen (d = X\ d„~χι c/„) zu erhalten, kann aus den Werten entnommen werden, die in Tabelle 4 dargestellt sind. Die Beziehung selbst ist in der nachstehend wiedergegebenen Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Ahstandswcrt Bei 200 Ml I/

(r/„ = 7.5 mm)

d -- ~r (I₁, ~ yy d„ = 0.7 ,/,. ~ 1,5 d„

'-§'■■

15

(I : 1.0 (/.. -- 2,0 (I₁,

<l = -T-r i/„ ~ jj d„ = 1.2 </., - 2.2 <!.,

yy d„ ~ -—- (/., = 2.7 f/„ - 4.5 el,. Hei 700 MHz

((/„ = 5.5 mm)

d =

d„ = 0,7 d„ ~ 1.5 d„

(I = jj d„ ~ ~ d„ = 1,0 d„ ~ 2.0 el,,

d = jjd„~ jj d„ = 1,2 d„ ~ 2.2 d„

d = jj d„ ~ -jj d„ ψ 1,5 d„ ~ 2.5 d„

(I = yj (I., ~ j|- d„ = 2,7 d„ ~ 4.5 ei..

Die in F i g. 7 dargestellte Kurve kann erhalten werden, indem de Werte der Tabelle 5 aufgetragen werden.

Bei einer wellenabsorbierenden Wand mit Ferritplatten, die in bestimmten Abständen angeordnet sind, kann eine Wellendämpfung von mehr als 2OdB erhalten werden, indem die Dicke (d) der Ferritplatten, wie nachstehend angegeben, festgelegt wird:

Absiarsdswert

Dicke einer Ferritplatte

(d)

<20%
20% ~ 40%
40% ~ 60%
60% ~ 80%

0,5 4,- 1,5 4,
0,7 4, - 2,0 4,
1,0 4,-2,5 4,
1,5 4,-4,5 4,

Bei der vorstehend wiedergegebenen, wellenaHorbierenden Wand ist die Anordnung der Ferritplatten bei einem Abstandswert von 1Q% bis 60% vorteilhaft da Ferritplatten mit einer großen Dicke bei einem Abstandswert von mehr als 60% erforderlich sind.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der wellenabsorbierenden Wand gemäß der Erfindung, wie sie in den Fig.8 und 9 dargestellt sind, können die Ferritplatten 1 in Zementmörtel 3 eingebettet sein. In diesem Fall sollte elektrisch leitendes Material, wie beispielsweise eine Metallplatte oder ein Metallnetz 2 in dem Zementmörtel 3 enthalten sein.

Ferner kann, wie in F i g. 10 dargestellt, die wellenabsorbierende Wand dadurch gebildet werden, daß die Ferritplatten 1 abwechselnd versetzt in einem Zementmörtel 3 angeordnet sind, der eine Metallplatte oder ein -netz 2 enthält

Wie in F i g. 1 l(a) bis 1 l(d) dargestellt ist können die Ferritplatten 1 an einer metallischen Grundplatte 2

dadurch befestigt werden, daß eine (unterschiedliche geformte) Metallplatte 4 oder eine Kunstharzplatte 5 an der metallischen Grundplatte 1 mittels eines Bolzens 6 oder einer Schraube 7 angebracht wird.

Es können auch andere ferrimagnetische Platten anstelle der Ferritplatte verwendet werden. Eine derartige ferrimagnetische Platte kann hergestellt wurden, indem 2 bis 9 Volumenteile Ferritpulver oder Karbonyleisen mit 8 bis I Volumenteilen von isolierenden, organischen, hochmolekularen Verbindungen ge-

mischt werden, wie beispielsweise synthetische oder Kunstgummi, thermoplastische Harze oder bei Wärme aushärtende Harze, wie sie unten angegeben sind: synthetischer oder Kunstgummi, wie Polychloropren, Akrylnitril-Butadien-Styrol und fluorhaltiger Gummi; thermoplastische Harze, wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid, sowie bei Wärme aushärtende Harze, wie Phenolharze, Polyesterharze, Epoxyharze und Silikonharze.

llicr/ii fi Ukiil

Claims

Patentansprüche:

1, Wand zum Absorbieren einer elektromagnetischen Welle mit ferrimagnetischen Platten, dadurch gekennzeichnet, daß die ferrimagnetischen Platten (1) in bestimmten, vorgegebenen Abständen (g) in Richtung des elektrischen Feldes (E) der elektromagnetischen Welle und dicht beieinander in Richtung deren magnetischen Felds (H) angeordnet sind, wobei der Abstand und die Dicke der ferrimagnetischen Platten (1) die folgende Beziehung haben