DE950073C - Anordnung zur Verhinderung der Reflexion von Wellenstrahlung in ihre Einfallsrichtung - Google Patents

Anordnung zur Verhinderung der Reflexion von Wellenstrahlung in ihre Einfallsrichtung

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DE950073C
DE950073C DEE6787A DEE0006787A DE950073C DE 950073 C DE950073 C DE 950073C DE E6787 A DEE6787 A DE E6787A DE E0006787 A DEE0006787 A DE E0006787A DE 950073 C DE950073 C DE 950073C
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DE
Germany
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layer
reflection
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repellent
arrangement
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Expired
Application number
DEE6787A
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English (en)
Inventor
Dr Rudolf Kuehnhold
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ELAC Electroacustic GmbH
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ELAC Electroacustic GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/008Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

  • Anordnung zur Verhinderung der Reflexion von Wellenstrahlung in ihre Einfallsrichtung Bekanntlich haben Reflektoren in der Nähe von Kurzwellensendeantennen, beispielsweise Fernsehsendern, einen störenden Einfluß auf das Richtdiagramm der Antenne, weil zwischen der reflektierten Strahlung und der Hauptstrahlung Interferenzen entstehen. Zur Ausschaltung dieses Einflusses wie auch zur Tarnung reflektierender Flächen gegen Rückstrahlortung hat die sogenannte »abweisende Reflexion« eine besondere Bedeutung. Unter abweisender Reflexion wird dabei verstanden, daß die reflektierten Strahlen durch Verkleidung des Reflektors mit angestellten Reflektorplatten, z. B. Metallplatten, in eine andere Richtung gelenkt werden als die Einfallsrichtunz. Diese Maßnahme führt aber im allgemeinen zu ungewöhnlich großen Dimensionen der angestellten Reflektorplatten.
  • Die Erfindung hat das Ziel, die angestellte Reflektorplatte durch eine Anordnung mit räumlich viel geringerer Ausdehnung zu ersetzen.
  • Die Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß auf die Fläche, die, abweisend, reflektierend ausgebildet werden soll - im folgenden kurz zu tarnende Fläche genannt -, eine Schicht aus einem Material mit einem gegenüber dem Ausbreitungsmedium höheren Brechungsindex aufgebracht ist, derart, daß durch Formgebung der Schicht und/oder durch kontinuierliche oder stufenweise Variation des Brechnungsindexes der in Flächenrichtung aufeinanderfolgenden Teilelemente der Schicht die Phasenbedingungen für eine abweisende Reflexion hergestellt werden. Eine derartige Anordnung führt z. B. zu einem homogenen Keil oder zu einer planparallelen Schicht, deren für die Laufzeit maßgebenden Materialkonstanten sich in einer oder mehreren in der Fläche liegenden Richtungen konti:mierlich oder stufenweise verändern. Im Falle elektromagnetischer Wellen sind die für die Laufzeit maßgeblichen Materialkonstanten die Dielektrizitätskonstante a und die Permeabilität p, im Falle von akustischen Wellen die Dichte O und der Elastizitätsmodul E. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit ergibt sich bei elektromagnetischen Wellen zu wobei c die Geschwindigkeit im Vakuum ist und der Ausdruck dem Brechungsindex n entspricht, und bei Schallwellen zu i Im folgenden sollen an Hand der Zeichnung die Verhältnisse bei elektromagnetischen Wellen betrachtet werden; die Überleitung auf die akustischen Verhältnisse ist dann ohne weiteres gegeben.
  • In Fig. r ist der homogene Keil als abweisendes Element dargestellt.
  • In dieser Figur ist die reflektierende zu tarnende Fläche z mit dem homogenen Keil 2 belegt. Die Richtung senkrecht zur Fläche z ist durch x, die Richtung parallel zur Fläche z mit y bezeichnet. Die Normale n der einfallenden Welle bildet den Einfallswinkel a, mit der x-Achse, während der Ausfallswinkel mit a3 bezeichnet ist. Der Keilwinkel ist yp.
  • Fig. 2 zeigt die geometrische Durchrechnung eines solchen Keils, bestehend aus einem Material mit dem Brechungsindex n = ro für verschiedene Keilwinkel yp. Als Abszisse ist der Einfallswinkel a1 aufgetragen, als Ordinate der Ausfallswinkel a3; der Keilwinkel y ist als Parameter eingetragen, und außerdem sind noch die Linien für verschiedene Abweisungen d a = a3 - a1 gezogen.
  • Aus diesem Diagramm kann für die verschiedenen Keilwinkel jeweils der zu jedem Einfallswinkel gehörende Ausfallswinkel abgelesen werden. Außerdem kann durch die eingetragenen Linien für die angestellte Reflektorplatte (Anstellwinkel 9p = 25°, 35° und 45°) der Vergleich mit der normalen abweisenden Reflexion gezogen werden.
  • Aus dieser Darstellung sind die Verhältnisse völlig zu übersehen und ist der große Vorteil des Keils zu erkennen. Zum Beispiel erreicht ein Keil aus einem Material mit n = ro und einem Keilwinkel qp = 3° bei einem Einfallswinkel a1 = Z5° dieselbe Abweisung da = --f- 4o° wie eine Reflektorplatte mit einem Anstellwinkel von 35° (Punkt P in der Fig. 2). Als wesentlich ist noch herauszustellen, daß gerade im Bereich der wichtigen niedrigen Einfallswinkel der Keil wesentlich bessere abweisende Winkel gibt als die Platte; z. B. liefert der vorgenannte Keil mit Y = 3° bei einem Einfallswinkel von o° einen Ausfallswinkel a3 von 87°, der -35°-Reflektor nur einen Ausfallswinkel von 70°.
  • Voraussetzung für die Wirkungsweise des beschriebenen Keils ist natürlich, daß die einfallende Welle reflexionsfrei in den Keil eindringen kann. Ist die Erfüllung der hierfür geltenden bekannten Bedingungen durch das Material selbst nicht möglich, so kann in üblicher Weise durch eine vorgesetzte Transformationsschicht die Anpassung des Materials an das Ausbreitungsmedium vorgenommen werden.
  • Eine derartige Transformationsschicht kann z. B. aus mehreren Einzelschichten zweier in ihrer Aufeinanderfolge miteinander abwechselnder Stoffe su aufgebaut werden, daß die elektrischen Daten jenen je eines der aneinander anzupassenden Medien entsprechen, wobei die Breite der Schicht des einen Stoffes (elektrisch dem Ausbreitungsmedium entsprechend) in der Welleneinfallsrichtung ab und die des anderen Stoffes (der dem Material des Keils entspricht) in derselben Richtung zunimmt.
  • Wenn das Keilmaterial außer den oben geforderten Eigenschaften auch noch hinreichende Verluste hat, tritt durch Absorption noch eine weitere Steigerung der Wirkung auf. Andererseits kann man aber auch die Absorption in eine vor oder hinter den Keil gelegte gesonderte Absorptionsschicht, die zweckmäßigerweise angepaßt ist, verlegen.
  • Fig.3 zeigt einen Aufbau, der bei großer Ausdehnung der zu tarnenden Fläche Material- und Gewichtsersparnis gewährleistet. Dort befinden sich vor der zu tarnenden Fläche z die Einzelkeile 2, die so aneinandergesetzt sind, daß eine gemeinsame Frontfläche entsteht. -Die Einzelkeile sind mit Reflektorplatten 3 abgeschlossen. Allerdings muß bei diesem Aufbau darauf geachtet werden, daß die Einzelkeile stoßfrei aneinandergesetzt werden, da sonst die Gesamtheit der Stoßstellen ein reflektierendes Gitter darstellt, das unter Umständen zu Störungen Anlaß geben kann.
  • Günstiger gestaltet sich. der Aufbau der Schicht, wenn die Herstellung der notwendigen Laufzeiten nicht durch Formgebung - beispielsweise vermittels eines Keils - erfolgt, sondern elektrisch innerhalb des Materials. Dies ermöglicht, zu einer einheitlichen Schichtdecke zu kommen.
  • Der Gedanke ist dabei, die Werte von n kontinuierlich in Richtung der y-Achse so steigen zu lassen, daß die für die gewünschte Abweisung erforderlichen Phasenbedingungen hergestellt werden. Da sich in der Praxis ein kontinuierlicher Anstieg des Brechungsindexes nicht leicht wird erreichen lassen, kann gemäß einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung der An- i stieg des Brechungsindexes stufenweise vorgenommen werden, indem die Schicht aus Stücken oder Streifen zusammengesetzt wird. Dabei hat jeder folgende Streifen einen gegenüber den vorhergehenden um einen bestimmten Betrag gesteigerten Brechungs- i Index. Die Breite der Streifen bzw. die Dimension der Stücke muß dabei so klein gewählt werden, daß die Gesamtschicht gegenüber den einfallenden Wellen als Kontinuum wirkt.
  • Auch hier gilt selbstverständlich die Forderung der Anpassung, die man entweder durch geeignete Wahl des Schichtenmaterials selbst oder durch Vorschaltung geeigneter Transformationsschichten erzielen kann. Ebenfalls kann auch hier zusätzlich eine Absorption, wie für den Keil geschildert, eingeführt werden.
  • Die für elektromagnetische Wellen geschilderten Verhältnisse sind, wie schon bemerkt, ohne weiteres auch auf akustische Wellen zu übertragen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Verhinderung der Reflexion von Wellenstrahlung in ihre Einfallsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu tarnende Fläche eine Schicht aus einem Material mit einem gegenüber dem Ausbreitungsmedium höheren Brechungsindex aufgebracht ist, derart, daß durch Formgebung der Schicht und/oder durch kontinuierliche oderstufenweise Variation des Brechungsindexes der in Flächenrichtung aufeinanderfolgenden Teilelemente der Schicht die Phasenbedingungen für eine abweisende Reflexion hergestellt werden.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch =, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialkonstanten der abweisenden Schicht lizw. der Einzelelemente der Schicht so gewählt sind, daß die Anpassung zwischen Ausbreitungsmedium und Abweisungs-" Schicht gewährleistet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine vorgesetzte Transformationsschicht die Anpassung zwischen Ausbreitungsmedium und Abweisungsschicht erfolgt. n .¢.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder hinter der Abweisungsschicht eine verlustbehaftete - zweckmäßigerweise angepaßte - Schicht eingeführt ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abweisende Schicht verlustbehaftet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: >,Hochfrequenztechnik und Elektroakustik", 51 (1938), S. 152 bis 156.
DEE6787A 1953-02-17 1953-02-17 Anordnung zur Verhinderung der Reflexion von Wellenstrahlung in ihre Einfallsrichtung Expired DE950073C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1107299B (de) * 1953-08-03 1961-05-25 Edward Bellamy Mcmillan Fuer elektromagnetische Wellen durchlaessige dielektrische Wand
US3108279A (en) * 1960-12-07 1963-10-22 Bell Telephone Labor Inc Grooved reflecting surface for discriminating between thermal and microwave radiation
DE1227090B (de) * 1964-06-01 1966-10-20 Klaus Krasselt Anordnung zum Unerfassbarmachen von Gegenstaenden fuer Radarstrahlen
DE977947C (de) * 1961-08-17 1974-04-11 Eltro Gmbh Schiffskoerper
US4496950A (en) * 1982-07-16 1985-01-29 Hemming Leland H Enhanced wide angle performance microwave absorber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

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