DE3938238A1 - Saugkreisabsorber fuer elektromagnetische wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Absorber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Offenlegungsschrift DE 37 09 658 A1 und der deu­ tschen Zusatzanmeldung P 38 09 499 sind Absorber für Hoch­ frequenzfelder bekannt, die sich zur Dämpfung der Felder vor reflektierenden Oberflächen eignen. Die beschriebenen Absorber bestehen aus einem Gitter aus Widerstandsdrähten, ähnlich einem Maschendraht, die in sich geschlossene, leit­ fähige Schleifen bilden. Die reflektierenden Oberflächen sind flächig mit dem Gitter aus Widerstandsschleifen be­ deckt. Die Widerstandsdrähte sind aus handelsüblichen Le­ gierungen gefertigt. Das Gitter kann eine flächige oder räumliche Struktur aufweisen. Die Grundform der Schleifen sind z. B. Kreise, Dreiecke, Kanten oder Waben.

Jede Schleife wird in der Regel aus einem Draht gebildet, jedoch kann sie auch aus zwei oder mehreren Drähten auf­ gebaut sein. Die einzelnen Schleifen des Gitters sind in Abhängigkeit vom Feldverlauf im Gitterbereich derart aus­ gerichtet, daß die in den Schleifen induzierte Spannung und die damit absorbierende Wirkung des Gitters maximal ist. Ein räumlicher Aufbau des Gitters wird dadurch er­ reicht, daß ein Teil der Schleifen in der Gitterebene angeordnet ist und jede dieser Schleifen mit mindestens einer weiteren Schleife verbunden ist, die aus der Git­ terebene herausragt. Je nach Grundform der Schleifen kann das Gitter aus pyramidenförmigen, kubischen oder zylindrischen Körpern aufgebaut sein.

Die metallischen Induktionsschleifen des Gitters enthal­ ten zusätzlich Kondensatoren, die auf die gewünschte Re­ sonanzfrequenz abgestimmt werden und die Absorptionswir­ kung dadurch steigern. Die Schleifen sind durch geeignete Wahl der Schleifeninduktivität L, des Verlustwiderstandes des Schleifendrahtes R_V und der Resonanzkapazität C ein­ zeln auf eine bestimmte Frequenz abstimmbar. Mit mehreren Resonanzfrequenzen eines Gitters können in vorteilhafter Weise breitbandige Absorptionswirkungen erzielt werden.

Das deutsche Gebrauchsmuster G 88 11 104.0 zeigt derartige Absorber, die aus einzelnen metallischen Induktionsschlei­ fen mit Kondensatoren bestehen, die in senkrechter Anord­ nung lotrecht auf die Kammerwand aufgesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Weiterbildungen zu den bekannten Induktionsschleifen-Absorbern anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Absorber gemäß Anspruch 1 werden gegenüber den bekannten Induktionsschleifen-Absorbern in vorteilhafter Weise die Möglichkeiten für die Abstimmung der Resonanzfrequenz erweitert. Bei lotrechter Anordnung des erfindungsgemäßen Absorbers wirkt er als Stabantenne mit der sich E-Feldstärken gezielt bedämpfen lassen, da die Feldlinien elektrischer Felder lotrecht in elektrisch leitende Oberflächen ein- und austreten. Da der erfindungs­ gemäße Absorber den Vorteil hat, daß er auf beliebigen elektrisch leitenden Oberflächen zur Dämpfung reflektierter elektromagnetischer Wellen einsetzbar ist, eignet er sich unter anderem auch zur Erzeugung von radarabsorbierenden Oberflächen an beweglichen Objekten, wie zum Beispiel an Flugzeugen, Schiffen und Kraftfahrzeugen. Auch bietet der erfindungsgemäße Absorber den Vorteil, daß mit ihm eine Dämpfung von Wellen im MHz-Bereich möglich ist. Damit können mit dem Absorber auch Wellenreflektionen, die infolge von Struktur-Eigenresonanzen entstehen, zum Bei­ spiel an Flugzeugen, erfolgreich bedämpft werden.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen einseitig kurzgeschlossenen Absorber, der vorwiegendd H-Feldstärke bedämpft,

Fig. 2 zeigt einen lotrechten, einseitig kurzgeschlossenen Absorber zur Bedämpfung von E-Feldstärken und

Fig. 3 zeigt das Resonanzverhalten der Absorber.

Der in Fig. 1 als Ersatzschaltbild gezeigte Absorber besteht aus einem gestreckten Leiter 1, diskreten elektronischen Bauelementen für die induktiven 4, kapazitiven 5 und ohm′schen Bestandteile 6 des Absorbers, einer elektrisch isolierenden Substratfolie 10 und einer Kontaktbrücke 9. Der gestreckte Leiter 1 ist als gedruckte Leiterbahn auf die Folie 10 aufgebracht. In diese Leiterbahn sind diskrete elektronische Bauelemente, welche die induktiven 4, kapa­ zitiven 5 und ohm′schen Bestandteile 6 des Absorbers bilden, in Reihenschaltung integriert.

Die Folie 10 ist mit ihrer unbestücken Oberfläche direkt auf der reflektierenden Oberfläche 2 befestigt; zum Beispiel mittels einer Klebtechnik. Die Dicke der Folie 10 bestimmt bei dieser Ausführung den Parallelabstand des Absorbers zu der Oberfläche 2. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Leiterende 7 des gestreckten Leiters 1 und der reflektierenden Oberfläche 2 erfolgt mit einer Kontaktbrücke 9, die zum Beispiel als Niet ausgeführt sein kann, der die gedruckte Leiterbahn und die Folie 10 durchdringt und kontaktierend in einer Bohrung der Ober­ fläche 2 aufgenommen ist. Eine Anordnung des Absorbers auf elektrisch isolierenden Stützen anstatt der be­ schriebenen Folienanordnung ist alternativ ebenfalls möglich. Auch kann der Absorber alternativ zur be­ schriebenen Anordnung auf der Folienoberfläche voll­ ständig in eine Substratfolie eingebettet sein.

Der Absorber wirkt als Resonator mit Reihenresonanz däm­ pfend auf die H-Feldstärke der auftreffenden elektromag­ netischen Wellen ein, da sich die Feldlinien magnetischer Felder parallel zu einer leitenden Oberfläche ausrichten. Eine Dämpfung von E-Feldstärken kann je nach Art der konstruktiven Ausführung der Kontaktbrücke 9 ebenfalls mit dem Absorber gemäß Fig. 1 erzielt werden.

Die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Absorbers von der Länge des Resonators ist durch den folgenden Zusam­ menhang gegeben:

Bei entsprechender Dimensionierung und Materialauswahl lassen sich die induktiven, kapazitiven und/oder ohm­ schen Bestandteile 4, 5, 6 des Resonators auch mit den elek­ trischen Verlustwerken des Leitermaterials erzeugen und es kann auf die Verwendung einzelner oder aller diskre­ ten, elektronischen Bauelemente verzichtet werden. Auch kann die kapazitive Wirkung für den Absorber ausge­ nutzt werden, die durch die parallele Abstandsan­ ordnung des Leiters 1 über der reflektierenden Ober­ fläche 2 entsteht.

Der Absorber gemäß Fig. 2 wirkt als Stabantenne (Monopol) dämpfend auf E-Feldstärken der auftreffenden elektromag­ netischen Wellen ein. Der gestreckte Leiter 1 dieses Absorbers ist stabförmig ausgebildet. In den Leiter 1 sind diskrete elektronische Bauelemente integriert, mit denen die induktiven 4, kapazitiven 5 und ohmschen Bestandteile 6 des Saugkreisabsorbers realisiert sind. Der Absorber ist lotrecht auf der reflektierenden Ober­ fläche 2 angeordnet und mit seinem Leiterende 7, das als Antennenfuß wirkt, elektrisch leitend auf dieser reflek­ tierenden Oberfläche 2 befestigt.

Der Absorber nach Fig. 2 kann auch in einer Substratfolie integriert sein, die elektrisch kontaktierend auf der Oberfläche 2 befestigt ist und benötigt nicht unbedingt diskrete elektronische Bauelemente zur Erzeugung seiner induktiven 4, kapazitiven 5 und ohmschen Bestandteile 6.

Die Resonanzfrequenz des Absorbers bestimmt sich aus sei­ nen induktiven, kapazitiven und ohmschen Anteilen L, C und R wie folgt:

In Fig. 3 ist der Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz für die erfindungsgemäße Absorber gezeigt, die als Reihenschwingkreise wirken. Der Resonanzwiderstand des Schwingkreises ist durch seine induktiven und kapazitiven Anteile bestimmt.

Die Güte des Schwingkreises ergibt sich zu

Claims (6)

1. Saugkreisabsorber zur Bedämpfung elektromagnetischer Wellen, welcher auf der Oberfläche eines die elektromagne­ tischen Wellen reflektierenden Gegenstandes angeordnet ist und der mit seinen in Reihenschaltung wirkenden induktiven, kapazitiven und ohmschen Bestandteilen auf eine bestimmte Resonanzfrequenz abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber als gestreckter Leiter (1) mit einem elektrisch offenen Leiterende (8) und einem mit der reflek­ tierenden Oberfläche (2) elektrisch kurzgeschlossenen Leiterende (7) ausgebildet ist.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gestreckte Leiter (1) mit Abstand parallel zur re­ flektierenden Oberfläche (2) angeordnet ist und daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Leiter­ ende (7) und der Oberfläche (2) über eine Kontaktbrücke (9) erfolgt.

3. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gestreckte Leiter (1) als Leiterbahn auf eine elektrisch isolierende Substratfolie (10) aufgebracht ist, daß die induktiven (4), kapazitiven (5) und ohmschen Bestand­ teile (6) des Absorbers in diese Leiterbahn integriert sind, und daß die Folie (10) mit ihrer unbestückten Oberfläche direkt auf der reflektierenden Oberfläche befestigt ist, daß die Kontaktbrücke (9) die Folie (10) und das Leiter­ ende (7) durchdringt und daß auf der Folie (10) ein oder mehrere Absorber angeordnet sind.

4. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gestreckte Leiter (1) und die in den Leiter (1) inte­ grierten induktiven (4), kapazitiven (5) und ohmschen Bestandteile des Absorbers in eine Substratfolie (10) eingebettet sind, daß die Folie (10) direkt auf der re­ flektierenden Oberfläche (2) befestigt ist, daß die Kon­ taktbrücke (9) die Folie (10) und das Leiterbahnende (7) durchdringt, und daß in die Folie (10) ein oder mehrere Absorber eingesetzt sind.

5. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterende (7) des gestreckten Leiters (1) mit der re­ flektierenden Oberfläche (2) elektrisch kurzgeschlossen ist, und daß der Leiter (1) lotrecht auf der reflektierenden Oberfläche (2) angeordnet ist.

6. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die induktiven (4), kapazitiven (5) und/ oder ohmschen Bestandteile (6) des Absorbers durch den Leiter (1) selbst gebildet sind, der entsprechende induk­ tive, kapazitive und/oder ohmsche Material- und Konstruktionseigenschaften aufweist.