DE3940986C2

DE3940986C2 -

Info

Publication number: DE3940986C2
Application number: DE19893940986
Authority: DE
Inventors: Werner 8011 Putzbrunn De Zimmermann; Hans-Friedrich 8011 Egmating De Siegling; Claus 8000 Muenchen De Hamm; Martin Dr. 8069 Reichertshausen De Willi
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1991-12-05
Also published as: EP0432426A2; EP0432426A3; DE3940986A1

Description

Die Erfindung betrifft eine plattenförmige Absorberstruktur für hoch frequente elektromagnetische Wellen, die auf einem metallischen Objekt angeordnet ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht, wobei die dem Objekt abgewandte Seite im wesentlichen als ebene Fläche ausgebildet ist und die dem Objekt zugewandte Seite kegel- oder pyramidenförmige Erhebungen aufweist.

Absorber sind in vielen verschiedenen Bauformen, wie z. B. als Raumabsor ber, bekannt. Diese sind aus Kunststoffen, insbesondere Schaumstoffen gefertigt und weisen in den freien Raum ragende pyramidenförmige Absor berelemente auf. Zur Verkleidung von metallischen Objekten, die gegen einfallende Radarstrahlen getarnt werden sollen, sind solche Raumabsor ber schon aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung als auch aufgrund ihrer geringen mechanischen Belastbarkeit ungeeignet.

Aus der DE-AS 12 15 783 ist eine Absorberstruktur bekannt geworden, die als plattenförmiges Gebilde auf einem metallischen Objekt angebracht ist, wobei die dem Objekt zugewandte Seite eine Vielzahl von Ausnehmun gen mit sich verjüngendem Querschnitt aufweist, deren Wandflächen mit einem elektromagnetische Wellen dämpfenden Widerstandsmaterial beschich tet sind. Der konstruktive Aufbau wirkt sich hierbei nachteilig auf die mechanische Belastbarkeit und auch auf das Absorptionsverhalten aus.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die bekannte Absorberstruktur derart weiterzubilden, daß sowohl die Absorptionsbandbreite, auch bei vergrößertem Einfallswinkel der elektromagnetischen Welle, als auch die Anbringbarkeit an flächigen metallischen Objekten verbessert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch niedergeleg ten kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche zu entnehmen.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß ein leichter, breitbandiger Absorber für mobile und stationäre Objekte geschaffen wurde, der innerhalb einer hohen Bandbreite und auch in einem großen Einfallswinkelbereich elektromagnetische Wellen absorbiert, der oxidationsbeständig, erosionsfest, antistatisch und aufgrund seiner Elastizität anpaßbar ist, und der schließlich mit wenigen Herstellungs schritten herstellbar und sehr einfach auf das zu tarnende Objekt auf bringbar ist.

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

Die einzige Figur zeigt einen schematisch vereinfachten Schnitt durch eine erfindungsgemäße plattenförmige Absorberstruktur. Die Struktur ist über eine Trennschicht 5 mit einem metallischen Objekt verbunden. Die Gesamtdicke D beträgt insgesamt etwa 2-3 mm. Davon entfallen etwa 90% auf die Höhe H der pyramidenförmigen Erhebungen 3. Die Höhe H entspricht dabei etwa einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge. Die Basis breite L der pyramidenförmigen Erhebungen bemißt sich etwa zur Hälfte der mittleren Betriebswellenlänge. Um die Breitbandigkeit zu erhöhen, kann gemäß einer besonderen Ausführungsform die Höhe H und die Basis breite L auch nach Maßgabe einer Verteilungsfunktion über die Gesamt fläche der plattenförmigen Absorberstruktur variiert werden. Die vom Objekt 1 abgewandte Seite der Struktur ist im Ausführungsbeispiel eben flächig gestaltet. Bei Bedarf ist auch eine Oberflächenstruktur denkbar.

Die Schicht 2 und die pyramidenförmigen Erhebungen werden in einem Arbeitsgang hergestellt. Sie bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Polymer, wie beispielsweise thermoplastischem Polyurethan oder Polyamid. Die elektrische Leitfähigkeit der Schicht ergibt sich aus der Mischung eines Anteils von nichtleitfähigem Polymer mit einem Anteil von leit fähigem Polymer, wobei der Anteil des leitfähigen Polymers immer kleiner ist. Die Leitfähigkeit selbst wird durch einen Anteil von etwa 3 bis 6% reinen Kohlenstoffes erzielt. Dieser Anteil ist im Vergleich zu konven tionellen Raumabsorbern, die etwa 30% Kohlenstoffanteil aufweisen, sehr gering. Dies wird durch die besondere Art der Kohlenstoffverteilung in der Polymer-Matrix erreicht, welche durch die Extrusionsparameter einge stellt wird. Die Einstellung des gewünschten Wertes der komplexen Dielektrizitätskonstanten kann relativ einfach über die Kontrolle des Gleichstromwiderstandes des als Granulat vorliegenden Rohmaterials während des Herstellungsprozesses (Extrusion) vollzogen werden.

Der Zwischenraum 4 zwischen der Schicht 2 und dem metallischen Objekt 1 ist mit einem dem Material der Schicht 2 ähnlichen Kunststoff gefüllt. Die Dielektrizitätskonstante wird kleiner derjenigen der Schicht 2 eingestellt. Zusätzlich können ferromagnetische oder dielektrische Füllstoffe eingebracht sein. Damit fällt der Wert der Dielektrizitäts konstanten ε innerhalb der Strecke D bei Annäherung an das metallische Objekt 1, während die Permeabilität im gleichen Maße steigt. Hieraus ergibt sich, daß die Wirkung der plattenfömigen Absorberstruktur auf der Überlagerung mehrerer physikalischer Effekte (Interferenz, ohmsche Verluste und magnetische Relaxation) beruht.

Das Vergießen des Zwischenraumes 4 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum einen gibt es die Möglichkeit, die Zwischenräume zwischen den pyramidenförmigen Erhebungen 3 mit einem oben beschriebenen Kunststoff zu füllen und dann das fertige plattenartige Produkt an der Trennschicht 5 mittels eines Klebers auf das Objekt 1 aufzubringen. Zum anderen kann zum Verguß des Zwischenraumes 4 gleich ein Klebstoff mit den vorgenann ten Eigenschaften verwendet werden. Hieraus ergibt sich der fertigungs technische Vorteil, daß die plattenförmige Absorberstruktur 2, 3 in einem Arbeitsgang vergossen und auf das metallische Objekt geklebt wer den kann. Damit sinken auch die Gesamtkosten der Absorber-Beschichtung.

Claims

1. Plattenförmige Absorberstruktur für hochfrequente elektromagneti sche Wellen, die auf einem metallischen Objekt angeordnet ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht, wobei die dem Objekt abgewandte Seite im wesentlichen als ebene Fläche ausgebildet ist und die dem Objekt zugewandte Seite kegel- oder pyramidenförmige Erhebungen aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Höhe (H) der Erhebungen (3) der Absorberstruktur (2, 3) beträgt etwa ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge und die Basis breite (L) der Erhebungen (3) etwa die Hälfte der mittleren Betriebswellenlänge;
b) die Absorberstruktur (2, 3) besteht aus einem elektrisch leitfähigen Polymer mit einer Dielektrizitätskonstanten ε, wobei die Leit fähigkeit des Kunststoffes durch einen Anteil von 3 bis 6% reinen Kohlenstoffes erzeugt ist;
c) der Zwischenraum (4) zwischen dem Objekt (1) und den Erhebungen (3) ist mit einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstanten ε_Z gefüllt, wobei ε_Z < ε gilt.

2. Plattenförmige Absorberstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit der Absorberstruktur (2, 3) durch die Mischung eines nichtleitfähigen Kunststoffes mit einem geringeren Anteil eines leitfähigen Kunststoffes bestimmt ist.

3. Plattenförmige Absorberstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zwischenraum (4) mit einem Klebstoff als Vergußmasse gefüllt ist.

4. Plattenförmige Absorberstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) mit reaktionsvernetztem Polyuretan als Vergußmasse gefüllt ist.

5. Plattenförmige Absorberstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe (H, L) der kegel- oder pyramidenartigen Erhebungen (3) nach einer Verteilungsfunktion oder zufällig verteilt gewählt ist.