DE69630508T2

DE69630508T2 - Schutz für einen oder mehrere elektromagnetische sensoren

Info

Publication number: DE69630508T2
Application number: DE69630508T
Authority: DE
Inventors: Tomas Stanek; Stefan Johansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: WO1997007558A1; EP0787370A1; CN1161108A; DE69630508D1; NO971724D0; US5861860A; EP0787370B1; BR9606582A; SE9502859L; SE9502859D0; CA2202743A1; CN1080465C; NO318660B1; SE504815C2; NO971724L; JPH10507617A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schützen (Abschirmen) einer oder mehrerer elektromagnetischer Sensoren gegen ungewünschte elektromagnetische Strahlung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In vielem Zusammenhang besteht ein Wunsch zum Schützen (Abschirmen) einer oder mehrerer elektromagnetischer Sensoren, beispielsweise Antennen, gegenüber nicht gewünschter elektromagnetischer Strahlung und mechanischen Einflüssen. Sehr oft ist es wünschenswert, die empfindliche Elektronik der Sensoren gegenüber störenden und/oder schädlichen Signalen zu schützen, und die Radarsignatur des Sensors zu beeinflussen/reduzieren/ändern. Die Radarsignatur eines Objekts ist das dreidimenstionale elektromagnetische Strahlungsdiagramm des Objekts, das erhalten wird, wenn von ihm elektromagnetische Signale unterschiedlicher Frequenzen abgestrahlt werden, und anhand der selbsterzeugten elektromagnetischen Strahlung des Objekts. Die Radarsignatur eines Objekts kann ebenso als ein Diagramm einer äquivalenten Reflektionsoberfläche in drei Dimensionen des Objekts angesehen werden, was selbstverständlich lediglich ein Bild der Radarsignatur für die vorliegende Strahlung gibt.
Eine Vorgehensweise zum Erzielen eines Schutzes/einer Abschirmung, die den vorgenannten Wunsch erfüllt, besteht in der Anwendung einer Frequenz-selektiven Oberfläche/Radoms (FSS -Frequenz-selektive Oberfläche, RADOM-Radar DOM).
Bei der Konstruktion Frequenz-selektiver Oberflächen lassen sich periodische Muster bestehend aus Aperturelementen verwenden, beispielsweise Schlitze, die, einfach ausgedrückt, Löcher irgendeiner Form einer elektrisch leitenden Ebene sind, oder periodische Muster können verwendet werden, die aus elektrisch leitenden Elementen bestehen, beispielsweise Dipolen oder gedruckten leitenden Elementen, die als elektrisch leitende Inseln in irgendeiner Form auf einer isolierten Ebene beschrieben werden können. Diese zwei Typen periodischer Muster führen zu Oberflächen mit unterschiedlichem Frequenzverhalten.
Werden Aperturelemente verwendet, so überträgt die Oberfläche bei der Resonanzfrequenz f₀ der Aperturelemente. Dies bedeutet, dass die Oberfläche ein Übertragungsfenster (Vergleich mit Bandpassfiltern) hat, wo die Maximalübertragung durch die Oberfläche bei einer Frequenz erhalten wird, die durch die Resonanzfrequenz der Elemente mit einer Wellenlänge λ (Elementlänge ~ λ/2 {λ = elektrische Wellenlänge}) bestimmt wird. Werden andererseits leitende Elemente verwendet, so reflektiert die Oberfläche bei der Resonanzfrequenz der Elemente. Dies bedeutet, dass die Oberfläche ein Reflektionsfenster hat (Vergleich mit Unterdrückungs-/Sperrbandfiltern), wo die maximale Reflektion bei einer maximalen Frequenz erhalten wird, die anhand der Resonanzfrequenz der Elemente bestimmt wird (Elementlänge λ/2).
Die natürliche Wahl bei der Konstruktion einer/eines Frequenzselektiven Oberfläche/Radoms besteht in einem periodischen Muster mit Aperturelementen. Eine derartige Oberfläche hat ein Übertragungsfenster, d. h. sie ist für einen gewählten Frequenzbereich transparent. Durch Kombinieren von zwei oder mehr derartigen Schichten mit einem Raum zwischen den Schichten lassen sich die Charakteristiken des Radoms zusätzlich verbessern/ändern, d. h. es lässt sich eine vollständige Transmission bei einer gewünschten Übertragungsfrequenz erhalten, sowie steilere Flanken bei dem Fenster.
Dieser Typ von Konstruktion hat jedoch mehrere Nachteile, teilweise aufgrund der Tatsache, dass ein Radom mit einer solchen Oberfläche elektromagnetisch offen ist (Bandpass hat), bei Mehrfachem der Resonanzfrequenz (nf₀, n = 1, 2, ...), jedoch ebenso aufgrund der Tatsache, dass das periodische Muster Anlass gibt für Gitter-Strahlunskeulen für Frequenzen von ungefähr 1,5 f₀ (für eine typische übliche Radomkonstruktion).
Gitter-Stellgliedskeulen sind ungewünschte Strahlunskeulen, bzw. Strahlung, die aufgrund der Interferenz dann auftreten, wenn elektromagnetische Strahlung bei einer geeigneten Frequenz auf eine Oberfläche mit periodischen und symmetrischem Muster trifft und über diese übertragen wird.
Die Frequenz der Strahlung, bei der die Gitter-Strahlunskeulen auftreten, hängt von der Packungsdichte des periodischen Musters ab. Liegen die Elemente dichter als λ/2, treten Gitter-Strahlunskeulen bei der Radarsignatur des Radoms auf. Dies bedeutet, dass die Gitter-Strahlunskeulen für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge λ auftreten, die weniger als das Zweifache der Distanz zwischen den Elementen ist.
In anderen Worten, ist die elektromagnetische Schutzwirkung (Abschirmung), die das FSS-Radom für den Sensor gibt, begrenzt. Der Sensor ist elektromagnetisch nicht bei Frequenzen geschützt, die ein Vielfaches der eigenen Frequenz des Sensors sind, und zusätzlich ist die Radarsignatur der Sensoren dahingehend verschlechtert, dass Gitter-Strahlungskeulen, die vielleicht vorher nicht präsent waren, bei der Eigenfrequenz des Sensors oder nahe bei dieser eingeführt werden. Der elektromagnetische Schutz, den das Radom erzielt, dient für vorliegende Strahlung mit Frequenz niedriger als die eigene Frequenz des Sensors, und für diese Frequenzen erscheint die FSS-Oberfläche näherungsweise als rein metallische Oberfläche.
Probleme mit mehrfachen Übertragungsfenstern zeigen sich selbst, u. a. wenn das FSS-Radom aus Gründen der Radarsignatur konstruiert ist, d. h. wenn einer der Zwecke des Radoms der Schutz von Sensoren, die hinter ihm liegen, gegenüber einer Einsicht ist. Ein anderer Anlass, wo Mehrfachübertragungsfenster ein Problem darstellen, liegt dann vor, wenn der Zweck in dem Schutz der Elektronik der Sensoren, die hinter ihm liegen, gegenüber störenden bzw. interferierenden und schädlichen Signalen ist. Das Problem mit Gitter-Strahlungskeulen ist lediglich mit dem Wunsch zum Reduzieren/Ändern der Radarsignatur gekoppelt, unter der Bedingung, dass diese nicht bereits bei einer nicht gewünschten Resonanzfrequenz auftreten, und in diesem Fall sind selbst die eigenen Charakteristiken des Sensors/der Antenne gestört.
Das Verfahren zum Anwenden eines periodischen Aperturmusters in einer Frequenz-selektiven Oberfläche/einem Frequenzselektiven Radom ist in veröffentlichten Artikeln beschrieben. Das Verfahren zum Kombinieren von einer Vielzahl von Schichten mit ähnlichem Muster zum Erhalten unterschiedlicher Charakteristiken der FSS-Oberflächen ist ebenso beschrieben.
Das US-Patent Nr. 5 208 603 offenbart eine Lösung, bei der eine äußere Schicht, bestehend aus periodischen Mustern von Aperturen mit einer innen zwischeneingefügten Schicht kombiniert ist, bestehend aus einem periodischen Muster leitender Elemente. Der Zweck gemäß dem Patent besteht im Erhalten einer kompakten Radomlösung, die bei zwei Frequenzen überträgt. Der Zweck der Mittelschicht, bestehend aus den leitenden Elementen, besteht in der Kupplung zwischen der Aperturschichten, was hierdurch eine Übertragung bei zwei Frequenzen erlaubt. Die beschriebene Lösung löst nicht das Problem, dass das Radom gegenüber mehrfachen Frequenzen der nicht gewünschten Übertragungsfrequenzen offen ist. Die Konstruktion erlaubt eine dichtere Packung der Elemente als mit einer üblichen Lösung, was bedeutet, dass die Gitter-Strahlungskeulen bei f₀ vermieden werden können. Da jedoch die Schicht, die die Schnittstelle zu den Umfeldern darstellen, aus Aperturen besteht, und für eine nicht gewünschte Übertragungsfrequenz f₀ resonant ist, wird die Packungsdichte der Aperturen jedoch so, dass die Gitter-Strahlungskeulen bei ungefähr 2f₀ auftritt.
In dem britischen Patent GB 2 253 519 ist eine Lösung beschrieben, mit einer FSS-Oberfläche, bestehend aus dicht gepackten Schichten mit periodischen Mustern von Elementen, die Aperturen und/oder leitende Elemente sein können. Der Zweck besteht im Erhalten einer Oberfläche, deren Übertragungs-/Reflektionscharakteristiken dadurch geändert werden können, dass die Schichten relativ zueinander versetzt werden. Die Schichten sind zum Übertragen oder Reflektieren einer gegebenen Frequenz konstruiert, die durch die Schichtänderungsposition im Hinblick zueinander geändert werden können. Es gibt in dem Verfahren nichts, was die Übertragung bei mehreren Frequenzen oder das Auftreten der Gitter-Strahlungskeulen vermeidet. Die in dem britischen Patent dargestellte Lösung dient nicht der Absicht zum Lösen dieser Probleme, und erzielt auch dieses nicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein technisches Problem der Erfindung besteht in der Definition einer Frequenz-selektiven Anordnung/Oberfläche, die die Übertragung, von vorliegender und emittierter elektromagnetischer Strahlung bei einer oder mehreren vorgegebenen Differenzen erlaubt, d. h. hiermit transparent ist.
Ein anderes technisches Problem der Erfindung besteht in der Definition einer Frequenz-selektiven Anordnung, die die Probleme mit dem Auftreten von Gitter-Strahlungskeulen um die gewünschte Übertragungsfrequenz/Frequenzen löst.
Ein zusätzliches, weiteres technisches Problem der Erfindung besteht in der Definition einer Frequenz-selektiven Anordnung, die die Übertragung elektromagnetischer Strahlung erlaubt, bei einer oder mehreren Frequenzen, und die die Übertragung bei mehrfachen der Übertragungsfrequenz/Frequenzen verhindert.
Ein zusätzliches technisches Problem der Erfindung besteht in der Definition einer Frequenz-selektiven Anordnung für einen oder mehrere Sensoren und/oder Sende- und/oder Empfangsantennen (eine Antennenanordnung oder Antennenanordnungen), die das Steuern von, und/oder eine Reduktion von, deren Radarsignatur erlaubt.
Die zuvor erwähnten technischen Probleme werden in Übereinstimmung mit mit der Erfindung durch eine Frequenzselektive Oberfläche/Anordnung erzielt, entworfen für die Übertragung (das Zulassen eines Passierens) über elektromagnetischer Strahlung um eine oder mehrere vorgegebene Übertragungsfrequenzen. Die Frequenz-selektive Anordnung/Oberfläche enthält eine Vielzahl von Schichten mit zumindest einer äußeren elektromagnetisch reflektierenden Schicht und einer inneren elektromagnetisch übertragenden Schicht.
Die äußere Schicht ist näher an den Umfeldern als die innere Schicht positioniert. Die innere Schicht ist näher als die äußere Schicht an der (den) Antennenanordnung(en) positioniert, als die Frequenz-selektive Anordnung in Front hiervon platziert ist, um eine Frequenz-selektive Anordnung für die Antennenanordnung(en) zu sein.
Die äußere Schicht enthält zumindest eine elektromagnetisch reflektierende Schicht, wobei jede reflektierende Schicht periodische Muster elektrisch leitender Elemente enthält. Jedes periodische Muster elektrisch leitender Elemente ist ausgebildet, um eine Reflexionsresonanzfrequenz für elektromagnetische Strahlung zu besitzen, die höher ist als die Übertragungsfrequenz, bevorzugt in der Größenordnung von. einem dreimal größer.
Die innere Schicht der Frequenz-selektiven Oberfläche/Anordnung ist bei einer vorgegebenen Distanz gegenüber der Außenschicht platziert, wobei die Distanz abhängig davon gewählt ist, welche Charakteristiken das Radom haben sollte. Die Distanz kann beispielsweise ungefähr λ/4 oder ungefähr λ/4 + nλ/2 sein, mit n = 1, 2, 3 ... (es sei erwähnt, dass λ die elektrische Wellenlänge in dem Material ist, das zwischen den Schichten liegt). Die Innenschicht enthält zumindest eine elektromagnetisch übertragende Schicht, wobei jede Übertragungsschicht ein periodisches Muster von Aperturelementen enthält. Jedes periodische Muster von Aperturelementen ist ausgebildet, um eine Übertragungsresonanzfrequenz für elektromagnetische Strahlung zu besitzen, die im wesentlichen dieselbe ist wie die Übertragungsfrequenz.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nun in einer erläuternden und nicht einschränkenden Weise unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die lediglich dem Zweck der Erläuterung dient; es zeigen:
1 ein schematisches Beispiel einer Flugzeugnase mit einem Radom, das mit der Erfindung versehen sein kann,
2 schematisch ein Beispiel eines früher bekannten periodischen Musters,
3 ein zusätzliches schematisches Beispiel einer Flugzeugnase mit einem Radom, das mit der Erfindung versehen sein kann,
4 schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 ein schematisches Diagramm der Frequenz-Charakteristiken einer Schicht mit einem periodischen Muster mit leitenden Elementen, die in der vorliegenden Erfindung enthalten sind,
6 ein schematisches Diagramm der Frequenz-Charakteristiken einer Schicht mit einem periodischen Muster mit Aperturelementen, die in der vorliegenden Erfindung enthalten sind,
7 zeigt 5 und 6 in einer überlagerten Beziehung,
8 zeigt die sich ergebenden Frequenz-Charakteristiken einer Schicht mit leitenden Elementen und einer Schicht mit Aperturelementen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
9 schematisch eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Klarstellen der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung werden einige Beispiele ihrer Anwendung nachfolgend im Zusammenhang mit den 1 bis 9 beschrieben, und es ist zu erwähnen, dass die Proportionen nicht erforderlicher Weise korrekt sind.
Im Prinzip sind sämtliche elektromagnetische Sensoren und Sender, Antennenanordnungen, wie Radarantennen; die zu Bordgerätschaften gehören, mit einem Schutzradom versehen. Selbst bei einem großen Umfang von landbasierten und seebasierten Geräten sind die Sende- und Empfangsantennen mit Hilfe von Radomen geschützt. Prinzipiell ist die Gesamtheit der nachfolgenden Diskussion, die Bordgeräte betrifft, ebenso gültig für seebasierte Geräte und ebenso landbasierte Geräte. Sich schnell bewegende Boote und Fahrzeuge benötigen ebenso, als Beispiel, ein aerodynamisches Äußeres.
Die 1 zeigt einen/eine elektromagnetische Sensor/Antenne 110, die mechanisch hinter einem Radom 120 geschützt sind. Das Radom 120 ist geeignet elektromagnetisch transparent, mechanisch stabil, um ein aerodynamisches Schutzgehäuse zu bilden, beispielsweise für die Nase eines Flugzeugs 100, aerodynamisch angepasst an den Rest des Flugzeugrumpfs.
Da die Empfänger-Technologie von Ventilen zu Halbleiterverstärkern übergegangen ist, hat sich auch die Empfindlichkeit der Sensoren erhöht, sowohl für das tatsächlich gewünschte Signal als auch über starker schädlicher Strahlung. Dies hat den Einsatz zahlreicher Schutzschaltungen erzwungen. Diese sind am öftesten optimiert, um am besten beispielsweise eine Sendefrequenz eines Radars zuarbeiten, aufgrund der Tatsache, dass die Schutzschaltungen primär zum Schutz der Empfängerschaltungen gegenüber energiereichern Strahlung während des Sendens von ihrem eigenen Sender vorliegen. Um es einfacher für die Schutzschaltungen zu machen, kann es geeignet sein, das Radom Frequenz-selektiv auszubilden, d. h., das Radom lässt in beiden Richtungen lediglich die elektromagnetische Strahlung durch, die in dem gewünschten Frequenzbereich liegt.
Eine Vorgehensweise zum Konstruieren einer Frequenz-selektiven Oberfläche besteht in der Anwendung eines periodischen Musters (siehe 2), bestehend aus Schlitzen 210 oder Dipolen. Bei der Konstruktion Frequenz-selektiver Radome besteht die allgemeinste Vorgehensweise in einer oder mehreren Schichten von Schlitzen (Aperturelementen). Diese Schicht(en) lassen sich in ein Radom 120 gemäß der 1 konstruieren, um hierdurch ebenso einen bestimmen elektromagnetischen Schutz zu erzielen.
Es ist nicht erforderlich, das Außenradom zusammen mit der Frequenz-selektiven Oberfläche zu setzen, und es kann sogar vorteilhaft sein, dies nicht zu tun, um Kontrolle über die Radarsignatur zu haben. Gemäß 3 ist eine Frequenzselektive Oberfläche 322 gegenüber einem Außenradom 324 vor einem Sensor/einer Antenne 310 separiert, um beispielsweise die Frequenz-selektive Oberfläche 322 als Eckreflektor so zu bilden, dass eine äquivalente Reflexionsoberfläche erhöht und erhalten wird, die um ein Vielfaches größer ist als die geometrische Oberfläche. Es kann für kommerzielle Flugzeuge 300 wertvoll sein, elektromagnetisch klar sichtbar zu sein, d. h. mit Radar, jedoch kann es in anderem Zusammenhang weniger wünschenswert sein. Wird gewünscht, dass man elektromagnetisch nicht sichtbar ist, so kann die Frequenz-selektive Oberfläche 322 in 3 oder der Radom 120 in 1 (mit einer Frequenz-selektiven Schicht) geometrisch geformt sein, um deren äquivalente Reflexionsoberflächen zu minimieren.
Zum Erhalten einer steuerbaren und vorhersehbaren Radarsignatur, beispielsweise mittels einer speziellen geometrischen Formel eines Radoms mit einer Frequenzselektiven Oberfläche oder lediglich einer Frequenz-selektiven Oberfläche (zum Erhöhen oder Reduzieren von deren äquivalenten Reflexionsoberflächen) ist es erforderlich, dass die Frequenzselektive Oberfläche lediglich Strahlung mit der gewünschten Frequenz/den gewünschten Frequenzen überträgt (das Passieren hierüber erlaubt). Die übliche Vorgehensweise zum Konstruieren einer Frequenz-selektiven Oberfläche/eines Frequenz-selektiven Radoms, mit einer oder mehreren Schichten bestehend aus Aperturelementen, beispielsweise Schlitzen, in einem periodischen Muster, erzeugt Probleme (wie zuvor erwähnt) mit mehrfachen Übertragungsfenstern sowie mit dem nicht gewünschten auftreten von Gitter-Strahlungskeulen.
Zum Lösen der Probleme im Hinblick auf mehrfache Übertragungsfenster und dem Auftreten von Gitter-Strahlungskeulen in der Radarsignatur, die mit üblichen Frequenz-selektiven Oberfläche/Radomen vorliegen, müssen viele Faktoren erfüllt sein. Die Oberfläche/das Radom ist so auszubilden, dass es bei Frequenzen reflektiert, anstelle überträgt, die getrennt gegenüber und ferner ein Vielfaches von der gewünschten/den gewünschten Übertragungsfrequenz/-frequenzen sind. Die Oberfläche, die das extern vorliegende Strahlfeld sieht und in die es reflektiert wird, ist so zu konstruieren, dass nicht Gitter-Strahlungskeulen erzeugt werden, bis Frequenzen, die weit weg sind von der/den gewünschten Übertragungsfrequenz/-frequenzen erreicht werden (beispielsweise ungefähr 6f₀).
Durch Kombinieren beider Typen von Schichten mit periodischen Mustern der Elemente (Aperturen oder leitende Elemente) in einer spezifischen Weise in unterschiedlichen Schichten (Ebenen) wird eine Konstruktion erhalten, die Probleme mit mehrfachen Bandpässen minimiert, sowie mit einem frühen (im Hinblick auf die Frequenz) Auftreten von Gitter-Strahlungskeulen, und zwar bei einer Frequenz-selektiven Oberfläche/Radom.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung (siehe 4) einer Frequenz-selektiven Oberfläche/Anordnung 400 werden zumindest zwei Schichten 410, 420 mit periodischen Mustern kombiniert. Die erste und äußere Schicht 410 enthält zumindest eine Schicht 412 mit einem periodischen Muster leitender Elemente des Dipoltyps, und die zweite und innere Schicht 420 enthält zumindest eine Schicht 422 mit einem periodischen Muster von Aperturelementen des Schlitz-Typs.
Die äußere Schicht 410 ist für eine Reflexionsresonanz von ungefähr 3f₀ dimensioniert. Die erhaltene Schicht präsentiert Band-Stopp-Charakteristiken gemäß 5, wo die X-Achse die Frequenz ist, die Y-Achse die Übertragung ist, und f₀ die gewünschte Übertragungsfrequenz ist. Es ist zu erwähnen, dass die Reflexionsresonanz für näherungsweise die Frequenz 3f₀ dimensioniert ist. Da die Elemente bei ungefähr 3f₀ resonant sind, lässt sich die Packungsdichte des periodischen Musters ferner so anpassen, dass keine Gitter-Strahlungskeulen vor ungefähr 6f₀ auftreten.
Die innere Schicht 420 ist für eine Übertragungsresonanz bei f₀ dimensioniert, d. h. ein Bandpassfilter wird erhalten, zusammen mit den Makeln/Defekten, wie sie oben erwähnt sind. Durch Kombinieren dieser Bandpassfilter (siehe 6) mit dem zuvor dimensionierten Bandstoppfilter gemäß der 5, das näher an dem Umfeld platziert ist, wird ein Bandpassfilter (siehe 8) erhalten, ohne Mehrfachdurchgangsbänder und mit einer beachtlichen Verschiebung des Auftretens der Gitter-Strahlungskeulen an der Außenseite der Oberfläche/des Radoms nach oben in der Frequenzrichtung zu ungefähr 6f₀. Die 7 zeigt, wie die zwei unterschiedlichen Übertragungsdiagramme auftreten, mit Überlagerung von einem über das andere.
Die wichtige Sache bei der Kombination besteht darin, dass die Schichten näher an dem Umfeld (der Außenseite) die reflektierende Schicht sein muss, die die Übertragungsschicht (die innere) gegenüber Frequenzen oberhalb der gewünschten Resonanzfrequenz f₀ abschirmt. Die Gitter-Strahlungskeulen treten an der Innenseite der Oberfläche/des Radoms näher bei f₀ auf, es fehlt ihnen jedoch für die externe Radarsignatur an Signifikanz.
Die Distanz 450, gemäß der 4, zwischen den zwei Schichten 410, 420 kann abhängig von den Charakteristiken gewählt werden, für die der Wunsch besteht, dass sie die Oberfläche/das Radom haben sollte. Bevorzugt kann eine Distanz gewählt werden, die ungefähr λ/4 ist, wobei es noch vorteilhafter ungefähr λ/4 + nλ/ sein kann, mit n = 1, 2, 3, ... (es sei erwähnt, dass λ die elektrische Wellenlänge in dem Substrat ist). Andere Distanzen zwischen den Schichten können selbstverständlich abhängig von den gewünschten Charakteristiken gewählt werden. Es ist auch denkbar, dass der Zwischenraum zwischen den Schichten aus Luft besteht, jedoch wird aus praktischen Gründen normalerweise ein poröses Material verwendet, und dessen dielektrischen Charakteristiken sind, soweit wie möglich, ähnlich.
Die Wahl der Elemente ist nicht auf Schlitze und Dipole beschränkt, und anstelle hiervon kann jeder Typ an Öffnungselement in irgendeiner Weise (Schlitze, Ring-Schlitze, Dreifach-Schlitze, etc.) und jeweils jeder Typ an wechselseitigen leitenden Elementen in irgendeiner Weise (Dipole, Ringe, Tripole, etc.) in dieser Konstruktion kombiniert werden. Beliebige leitende Materialien wie Kupfer, Aluminium etc. können zum Herstellen der Aperturelemente und der leitenden Elemente verwendet werden. Die Wahl zwischen diesen kann von Faktoren wie Kosten, Herstellung, Beständigkeit etc. abhängen. Die Dicke des leitenden Materials, das verwendet wird, liegt normalerweise in der Größenordnung von Zehntelmillimeter bis hundertstel Millimeter Dicke. Die leitenden Elemente sind auf einem beliebigen Dielektrikum angeordnet, beispielsweise Glasfaser, Kevlar, thermoplastisches Material etc.. Die Wahl zwischen diesen kann, wie zuvor, von Faktoren wie Kosten, Herstellung, Beständigkeit, Temperaturbereich etc. abhängen.
Um zusätzlich die Filterfunktion zu verstärken und einen größeren Gradienten der Filterflanken zu erzeugen, oder zum Erzeugen einer anderen Filterfunktion, kann eine oder beide der Schichten mehrere Schichten haben. Dies bedeutet, dass jeweilige Schichten der Apertur/leitenden Elemente aus zwei oder mehr Schichten mit demselben oder ähnlichen Typ an Element bestehen können.
Bei Anwendung mehrerer Schichten, sind die Schichten mit Aperturelementen mit einem Dielektrikum bei zumindest einer Distanz getrennt, die gewährleisten kann, dass die unterschiedlichen Schichten elektrisch gegeneinander isoliert sind. Die Schichten mit leitenden Elementen sind um zumindest das Dielektrikum getrennt, auf dem sie angeordnet sind. In dem Fall, dass die äußere Schicht zwei Schichten enthält, ist es denkbar, dass diese mit leitenden Elementen an jeweiligen Seiten eines Dielektrikums angeordnet sind, auf dem sie angeordnet sind.
Die Übertragungsresonanzfrequenz und die Reflexionsresonanzfrequenz in jeder Schicht in der inneren und der äußeren Schicht können jeweils im wesentlichen dieselbe sein (so ähnlich wie möglich in einem Herstellungssinn, zum Konstruieren in jeder Schicht so, dass sie dieselbe Reflexionsresonanzfrequenz oder Übertragungsresonanzfrequenz hat) oder irgendwie verschoben liegt, bis zu und einschließlich 10% im Hinblick auf die Frequenz relativ zueinander.
Der Grund für die Wahl ähnlicher oder irgendwie variierender Frequenzen für die unterschiedlichen Schichten ist vollständig abhängig davon, welche Charakteristiken gewünscht sind, die die frequenzselektive Oberfläche haben sollte. In dem Fall, in dem gewünscht ist, dass die frequenzselektive Oberfläche transparent für mehr als eine Übertragungsfrequenz sein sollte, kann es geeignet sein, eine Übertragungsschicht für jede Übertragungsfrequenz zu wählen und eine Übertragungsresonanzfrequenz für jede Übertragungsfrequenz zu haben.
Dies erhöht jedoch die Komplexität der gesamten Radomkonstruktion. Eine geeignete Wahl besteht in zwei Schichten mit Elementen des Dipoltyps kombiniert mit einer bis zwei Schichten mit Elementen des Schlitztyps. Die 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Frequenz-selektiven Oberfläche 900 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die äußere Schicht 910 enthält zwei Schichten 912, 914 mit Elementen des Dipoltyps bei dieser Ausführungsform. Die innere Schicht 920 enthält eine Schicht 922 mit Elementen des Schlitztyps. Vorliegende 940 und emittierte 942 elektrische Strahlung kann auf diese Weise den Sensor/die Antenne 930 erreichen, und von diesem übertragen werden, bei der gewünschten Frequenz/den gewünschten Frequenzen.

Claims

Eine frequenzselektive Anordnung (120, 322, 400, 900), entworfen zum Übertragen einer elektromagnetischen Strahlung (440, 442, 940, 942), um zumindest eine vorgegebene Übertragungsfrequenz und platziert vor einer oder mehrerer Antennenanordnungen (110, 310, 430, 930), dadurch gekennzeichnet, dass die eine frequenzselektive Anordnung eine Zahl von Schichten enthält, mit zumindest einer inneren Schicht (420, 920) und einer äußersten Schicht (410, 910), wodurch die innere Schicht (420, 920) näher als die äußerste Schicht (410) bei der Antennenanordnung oder den Antennenanordnungen (110, 310, 430, 920) angeordnet ist, wobei: – die äußerste Schicht (410, 910) zumindest eine elektromagnetisch reflektierende Schicht (412, 912, 914) enthält, mit bei dem periodischen Muster elektrisch leitender Elemente, wobei das periodische Muster elektrisch leitender Elemente ausgebildet ist, um eine Reflexionsresonanzfrequenz für elektromagnetische Strahlung aufzuweisen, die höher ist als die Übertragungsfrequenz, die innere Schicht (420, 920) zumindest eine innere elektromagnetische Übertragungsschicht (422, 922) enthält, platziert mit einer vorgegebenen Distanz (450) gegenüber der äußersten Schicht, wobei die innerste elektromagnetische übertragende Schicht ein periodisches Muster von Aperturelementen enthält, wobei das periodische Muster der Aperturelemente so ausgebildet ist, um eine Übertragungsresonanzfrequenz für die elektromagnetische Strahlung aufzuweisen, die im wesentlichen gleich der Übertragungsfrequenz ist.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsresonanzfrequenz in der Größenordnung von dreimal höher als die Übertragungsfrequenz liegt.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Distanz zwischen der inneren und der äußersten Schicht näherungsweise dieselbe ist wie λ/4 + nλ/2, mit n = 0, 1, 2, 3, ... und mit λ als der elektrischen Wellenlänge.
Eine frequenzselektive Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Schicht zwei elektromagnetisch reflektierende Schichten enthält.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei elektromagnetisch reflektierenden Schichten mit im wesentlichen denselben Reflexionsresonanzfrequenzen entworfen sind.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei elektromagnetisch reflektierenden Schichten mit Reflexionsresonanzfrequenzen entworfen sind, die in dem Bereich 10% gegeneinander verschoben sind.
Eine frequenzselektive Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht zwei elektromagnetisch übertragende Schichten enthält.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei elektromagnetisch übertragenen Schichten mit im wesentlichen denselben Übertragungsfrequenzen entworfen sind.
Eine frequenzselektive Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei elektromagnetisch übertragenen Schichten mit Übertragungsfrequenzen entworfen sind, die in dem Bereich 10% gegeneinander verschoben sind.
Eine frequenzselektive Anordnung (120, 322, 400, 900) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – die äußerste Schicht (410, 920) zwei elektromagnetisch reflektierende Schichten (412, 912, 914) enthält, jeweils enthaltend ein periodisches Muster elektrisch leitender Elemente, wobei die periodischen Muster elektrisch leitender Elemente ausgebildet sind, um eine Reflexionsresonanzfrequenz für elektromagnetische Strahlung zu besitzen, die in der Größenordnung von dreimal höher als die Übertragungsfrequenz liegt, – die innere Schicht (420, 920) mit einer Distanz (450) gegenüber der äußersten Schicht platziert ist, die näherungsweise gleich λ/4 ist, mit λ als der elektromagnetischen Wellenlänge.