DE3920110C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Fenster nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und seine Verwendung in einem Radarabsorber. Beide Bauteile sind insbesondere zur Anwendung an Fluggeräten vorgesehen, können aber auch an Schiffen, Bodenfahrzeugen oder stationären Anlagen Verwendung finden.

Elektromagnetische Fenster (Radome) sind elektromagnetisch transparente Abdeckungen vor Radar- oder Funkantennen, die einen Schutz der Antenne vor Umwelteinflüssen bewirken und die äußere Geometrie etwa eines Fluggeräts gewährleisten. Bei Fluggeräten können die elektromagnetischen Fenster und der durch sie abgedeckte Raum (Antenne, Compartment, Elektronik) einen erheblichen Beitrag zum Radarrückstreuquerschnitt (RCS) des Fluggeräts liefern. Bei Fluggeräten mit verringerter Radarsignatur ist es daher notwendig, die elektromagnetischen Fenster gegen Radar abzutarnen. Die elektromagnetischen Fenster können dazu reflektierend oder absorbierend ausgelegt werden, dabei wird aber die eigentliche Funktion des elektromagnetischen Fensters, im entsprechenden Wellenlängenbereich elektromagnetisch transparent zu sein, aufgehoben.

Radarabsorber sollen den Radarrückstreuquerschnitt eines Gegenstands, insbesondere eines Fluggeräts, verkleinern.

Aus der US 43 53 069 ist ein absorbierender Überzug bekannt, dessen elektrische Eigenschaften durch Anlegen einer elektrischen Spannung variiert werden können.

Aus MATTSON, R. H.: Proposed Method for Controlling and Minimizing Reflection from a Surface, in IRE Transactions on Electron Devices, Bd. ED-8, Sept. 1961, Heft 5, Seite 386-389 ist eine Vorrichtung bekannt, deren Reflektivität für elektromagnetische Wellen veränderbar ist. Dazu ist vor einer metallischen Schicht eine Halbleiterschicht vorgesehen, deren Leitfähigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden kann.

Aus der US 45 70 166 ist ein metallisches Radom bekannt, welches eine regelmäßige Anordnung von Perforationen oder Löchern aufweist. Die dielektrischen Eigenschaften des Gegenstands sind während des Betriebs nicht veränderbar.

Aus der US 33 05 863 ist ein Reflektor für elektromagnetische Strahlung bekannt, bei dem vor einer metallischen Schicht eine durchgehende Schicht angeordnet ist, deren Leitfähigkeit unter anderem durch Beleuchtung mit Licht veränderbar ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Signalhub - die Änderung der Leitfähigkeit der Schicht - bei Beleuchtung/Abdunklung nicht ausreichend hoch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein elektromagnetisches Fenster vorzuschlagen, das eine durch Licht reversibel schaltbare Schicht enthält, welche die Leitfähigkeit des Fensters ausreichend für eine Tarnung ändert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Benutzt wird dabei der an sich bekannte Mechanismus, daß eine photosensitive Schicht bei Beleuchtung ihre Leitfähigkeit ändert. Ähnlich dem Photoeffekt, bei dem Lichtquanten ausreichender Energie Elektronen freisetzen, erzeugen die Lichtquanten in der photosensitiven Schicht freie oder freibewegliche Ladungsträger, wodurch die Schicht dann als Reflektor wirkt. Als Licht kann neben dem sichtbaren Licht auch infrarotes Licht oder ultraviolettes Licht verwendet werden. Welche Energien (Wellenlängen) notwendig sind, um zum Beispiel Ladungsträger in ein nicht vollbesetztes Band zu heben, hängt von dem verwendeten Material oder seiner Dotierung ab.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schicht ist es möglich, ein elektromagnetisches Fenster mit ausreichendem Signalhub wahlweise auf elektromagnetisch transparent oder elektromagnetisch reflektierend zu schalten. Im elektromagnetisch reflektierenden Zustand bewirkt eine entsprechende geometrische Formgebung des elektromagnetischen Fensters, daß der Radarrückstrahlquerschnitt im jeweiligen Bedrohungsaspektwinkelbereich hinreichend klein ist. Im elektromagnetisch transparenten Zustand kann die hinter dem elektromagnetischen Fenster befindliche Antenne senden oder empfangen.

Die photosensitive Schicht kann auf der Innenseite des elekromagnetischen Fensters angebracht sein - gegebenenfalls kann sie durch eine optisch transparente Schutzschicht abgedeckt sein. Die Ansteuerung erfolgt in diesem Fall durch eine Lichtquelle im Inneren des elektromagnetischen Fensters.

Die photosensitive Schicht kann auch auf der Oberfläche eines Lichtleiters (z. B. von Glasfasern, von Glasfaserbündeln, einer Glasplatte, einer lichtleitenden Kunststoffplatte, einer Lichtleitfolie oder eines Lichtsammlers) aufgebracht sein. Die Ansteuerung erfolgt in diesem Fall durch Einkoppelung des Steuerlichts in den Lichtleiter. Die photosensitive Schicht kann sich bei diesem Konzept auch im Inneren der Struktur des elektromagnetischen Fensters befinden.

Erfindungsgemäß ist die photosensitive Schicht strukturiert oder mit einer Antennenbelegung (z. B. Dipolen oder Metallgittern) versehen. Das heißt, daß die photosensitive Schicht nicht über den gesamten Bereich des elektromagnetischen Fensters angeordnet ist, sondern nur bestimmte Bereiche abdeckt und andere frei läßt.

Bei der Verwendung in einem an sich bekannten Radarabsorber kann die photosensitive Schicht zum Beispiel als hinterste wirksame Schicht vorgesehen sein, so daß bei Beleuchtung diese Schicht als Reflektor dient. Der gesamte Radarabsorber ist dann mit einem λ/4-Absorber oder einem Schichtabsorber vergleichbar, bei dem die hinterste Schicht reflektierend (meistens aus Metall) ist. Bei Beleuchtung mit entsprechendem Licht ist der Radarabsorber wirksam, ohne Beleuchtung nicht oder nur wesentlich eingeschränkt.

In einer weiteren Verwendung in einem an sich bekannten Radarabsorber kann die photosensitive Schicht die vorderste wirksame Schicht bilden, so daß bei Beleuchtung der Radarabsorber von außen wie ein Radarreflektor wirkt. Schaltet man die Beleuchtung ab, ist diese äußerste Schicht transparent. Einfallende Radarstrahlung kann dann durch diese Schicht dringen und wird von an sich bekannten absorbierenden Schichten, denen sich auch wieder ein Reflektor anschließen kann, absorbiert.

Diese beiden Ausführungen eignen sich zum sogenannten "Peace Time Masking". Das heißt, daß in Friedenszeiten der Radarabsorber abgeschaltet sein kann, so daß das Fluggerät einen relativ großen Radarrückstrahlquerschnitt hat. Erst beim Einsatz im Verteidigungsfall wird der Radarrückstrahlquerschnitt durch Einschalten entsprechenden Lichtes - oder bei der anderen Ausführung durch Abschalten des Lichtes - absorbierend und verkleinert den Radarrückstrahlquerschnitt des Fluggerätes auf so niedrige Werte, wie sie der Gegner von Übungen her nicht kannte oder berechnen konnte.

Die Erfindung wird anhand von vier Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen erfindungsgemäße elektromagne­ tische Fenster.

Fig. 4 zeigt zwei erfindungsgemäße Radarabsorber.

Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisches Fenster mit einer Struktur 2, die für die Festigkeit verantwortlich ist und die radartransparent ist. Diese Struktur 2 hat die Form einer Haube oder Hülse und dient als Radom oder Abdeckung für die Antenne 4. Erfindungsgemäß ist auf der Struktur 2 auf der Innenseite eine photosensitive Schicht 1 aufge­ tragen. Innerhalb des Radoms befindet sich die Lichtquelle 3, die hier als Torus die Antenne 4 umgibt.

Die Erfindung funktioniert wie folgt: Wenn die Lichtquelle 3 ausgeschaltet ist, ist die photo­ sensitive Schicht 1 ebenfalls radartransparent. Radarwellen können zur Antenne 4 oder von der Antenne 4 ausgehend im wesentlichen ungeschwächt das Radom durchdringen. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, so werden in der photosensi­ tiven Schicht 1 Ladungsträger freigesetzt, die photosensi­ tive Schicht 1 wird leitend und damit reflektierend. Die Antenne 4 kann nicht senden. Dafür werden einfallende Radarstrahlen nicht von der Antenne 4 zum Sender zurück­ reflektiert, sondern von der photosensitiven Schicht 1 zur Seite gelenkt.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung eines elektromagne­ tischen Fensters. Die radartransparente Struktur 2 ist hier auf der Innenseite mit Glasfasern mit photosensitiver Beschichtung belegt. Diese Glasfasern oder Glasfaserbündel münden vor einer Lichtquelle 3. Die Glasfasern sind, wie die Vergrößerung links unten zeigt, mit photosensitivem Material beschichtet. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, wird das Licht durch die Glasfasern geleitet und erreicht die photosensitive Beschichtung, die daraufhin leitfähig und damit für Radarwellen reflektierend wird.

Fig. 3 zeigt links ein Radom im transparenten Zustand. Die Struktur 2 ist wiederum innen von der photosensitiven Schicht 1 belegt. Im Radom befinden sich die Antenne 4 und eine Lichtquelle 3. Die Lichtquelle 3 ist in diesem Fall so angeordnet, daß sie seitlich in die photosensitive Schicht 1 leuchtet. Die photosensitive Schicht 1 wirkt hier als Licht­ träger oder Lichtleiter. Auf dem linken Teilbild ist ein einfallender Radarstrahl gezeichnet, der, da die Lichtquelle 3 ausgeschaltet ist, das Radom praktisch ungeschwächt durch­ dringen kann. Die Antenne 4 kann den Radarstrahl registrie­ ren oder Funkwellen aussenden.

Auf der rechten Seite ist das gleiche Radom gezeigt, jedoch ist die Lichtquelle 3 eingeschaltet. Ihr Licht verteilt sich über die lichtleitende photosensitive Schicht 1. Einfallende Radarstrahlen, wie der links unten gezeichnete, werden an der nun reflektierenden Schicht abgelenkt.

Fig. 4 zeigt zwei Ausführungen von Radarabsorbern, wobei die Einfallrichtung des Radarstrahls jeweils oben ist.

In der oberen Ausführung befindet sich die photosensitive Schicht 1 an der Unterseite des Radarabsorbers. Er besteht aus einer äußeren Schicht 5 und einem Abstandshalter 6, der auch ein Radarabsorber sein kann. Wird die photosensi­ tive Schicht 1 beleuchtet, so bilden die Schichten 5 und 1 ein 1/4-Wellenlängensystem, bei dem durch Interferenz von oben einfallende Radarwellen sich gegenseitig auslöschen. Der Absorber reflektiert nicht in Einfallsrichtung des Radarstrahls.

Fig. 4 zeigt unten eine weitere Ausführung, bei der sich die photosensitive Schicht 1 als äußerste Schicht dort be­ findet, wo der Radarstrahl auftrifft. Wird die Schicht 1 beleuchtet, so ist der Gegenstand reflektierend. Wird die Beleuchtung ausgeschaltet, so durchdringen Radarwellen die photosensitive Schicht 1 und können in dem Absorber 6, der zum Beispiel auch als Schichtabsorber oder als 1/4-Wellen­ längenabsorber ausgebildet sein kann, zur hinteren, metal­ lisch leitenden Schicht 7. Auftreffende Radarwellen können beim Durchgang durch die Schicht 6 absorbiert werden oder durch Interferenzen zwischen Schicht 1 und Schicht 7 sich gegenseitig auslöschen.

Claims (4)

1. Elektromagnetisches Fenster, enthaltend eine Lichtquelle (3) und eine photosensitive Schicht (1), die bei Beleuchtung mit der Lichtquelle (3) reversibel vom elektromagnetisch transparenten Zustand in einen reflektierenden Zustand übergeht, gekennzeichnet durch eine Strukturierung der photosensitiven Schicht (1) oder durch Anordnung von Antennenelementen in der photosensitiven Schicht (1).

2. Elektromagnetisches Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photosensitive Schicht (1) auf einem Lichtträger aufgebracht ist.

3. Elektromagnetisches Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem λ/4-Radarabsorber oder einem Schichtabsorber verwendet ist und dabei die hinterste Schicht bildet, die bei Beleuchtung als Reflektor dient.

4. Elektromagnetisches Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Radarabsorber verwendet ist und dabei die vorderste wirksame Schicht bildet, so daß bei Beleuchtung ein Reflektor und ohne Beleuchtung ein Absorber vorliegt.