DE955612C

DE955612C - Reflexionsarmer Absorber fuer elektromagnetische und allenfalls akustische Wellen

Info

Publication number: DE955612C
Application number: DEG11389A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Meyer; Dr Hans Severin
Original assignee: WERNER GENEST GES fur ISOLIER
Current assignee: WERNER GENEST GES fur ISOLIER
Priority date: 1953-03-28
Filing date: 1953-03-29
Publication date: 1957-01-03
Also published as: FR69031E; GB776158A; FR1091571A; BE540736A; GB797610A

Description

AUSGEGEBEN AM 3. JANUAR 1957

G 1138p Villa/21 a*

akustisdie Wellen

Die Erfindung betrifft einen reflexionsarmen Absorber für elektromagnetische und allenfalls akustische Wellen, der /unter Verwendung von verlustbehafteten Schichten hergestellt ist.

Durch die moderne Entwicklung der Zentimeterwellentechnik und die damit verbundenen meßtechnischen Aufgaben für die Laboratorien ist die Fordenung nach Absorbern entstanden, die in ihrer Wirksamkeit einen möglichst großen Wellenbereich überdecken. Man kann z. B. daran denken, mit derartigen Absorbern ganze Räume oder auch, wegen der großen Bündelungsfähigkeit der kurzen Wellen, nur einzelne Teile davon auszukleiden, um damit möglichst weitgehend die Ausbreitungsbedingungen des freien Raumes auch in abgeschlossenen Räumen zu erzeugen. ·

Es sind bereits Breitbandabsorber bekannt, die in einem Fall aus parallel ztii dem zui schützenden Gegenstand aufeinanderfolgenden Schichten eines verliustfreien Dielektrikums mit zwischengelegten dünnen Filmen aus gutleitendem Stoff bestehen. Der Flächenwiderstand dieser Folien nimmt von sehr hohen Werten mit zunehmender Eindringtiefe gegen Null ab, so daß ein allmählicher Übergang zwischen dem Wellenwiderstand der Luft und dem der metallischen Unterlage erreicht wird.

Bei einer anderen bekanntgewordenen Ausführung besteht der Absorber aus Pyramiden, die entweder aus einem Material mit hohen Hochfrequenzverluisten hergestellt werden, oder deren Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus derartigen Substanzen überzogen ist. Die Spitzen der pyramiden-

artigen Körper sind dabei in einer im wesentlichen parallel zur Stützfläche verlaufenden Ebene angeordnet, und die Höhen der Pyramiden entsprechen etwa der einfachen bis zur anderthalbfachen Wellenlänge. Ein Absorber mit derartigen Trägerkörpern für die absorbierenden Schichten ist naturgemäß schwierig herzustellen, da die Trägerflächen für die absorbierenden Schichten entsprechend der Ausbildung der Trägerkörper als vier- oder mehrseitige Pyramiden sich in den Seitenlinien entsprechender Dreiecke kreuzen und genaui dreieckförmig bearbeitet werden müssen.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein Absorber mit auf einem Trägermaterial aufgebrachten dünnen, verlustbehafteten Schichten, die zu einer Grundfläche winklig verlaufen,- in Vorschlag gebracht, bei dem die verlustbehafteten Schichten mit Abstand parallel zueinander verlaufen, und als zu einer Grundfläche winklig angeordnete, ebene so Schichten oder Röhren ausgebildet sind, deren effektiver Verlustwiderstand nach der Grundfläche zu abnimmt, und deren Tiefe und Abstand so bemessen sind, daß die zu absorbierenden Wellen in die Zwischenräume eindringen und durch die as Wände in dem gewünschten Maß gedämpft werden. Die Herstellung ebener, verlustbehafteter Schichten ist .bekannt und nicht an sich Gegenstand der Erfindung. Man gewinnt sie im einfachsten Fall dadurch, daß man z. B. feindisperse Aufschwemmuagen von schlecht leitenden Metallen, Graphit, Ruß oder andere dielektrisch oder magnetisch wirksame Substanzen mit hohem Verluistwinkel durch Streichen, Tauchen oder Spritzen auf einen geeigneten Träger, z. B. Papier, Hartpapier, Polystyrolfolie, dünnes Glas od. ä., aufbringt.

Die Widerstandsfolien besitzen eine Gleichstromleitfähigkeit, so daß in einfacher Weise ihr Flächenwiderstand bestimmt werden kann und damit, bei der Herstellung von Absorbern aus diesen Folien, eine leicht durchführbare Kontrollmöglichkeit gegeben ist.

Der Aufbau eines Absorbers gestaltet sich nun sehr einfach, indem derartige Widerstandsschichten parallel zueinander und winklig zu einer Grundfläche montiert werden, wobei man vorher, z. B. durch die geometrische Formgebung der Schichten, für eine Abnahme des effektiven Verlustwiderstandes nach der Grundfläche zu gesorgt hat.

Gegenüber den bekannten Absorbern hat ein Absorber nach der vorliegenden Erfindung neben den bereits erwähnten Vorzügen noch den weiteren Vorteil, daß in einer Richtung parallel zueinander verlaufende Reihen von Widierstandsechichten oftmafs ausreichen, da in sehr vielen Fällen die Pöiarisation der ankommenden elektromagnetischen Wellen vorgegeben sein wird, so daß eine sich kreuzende Anordnung überflüssig ist.

Um eine größtmögliche Wirksamkeit des Absorbers Z¹Ui erzielen, liegt der gegenseitige Abstand der dünnen, verlustbehafteten Schichten gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in der Größenordnung einer Wellenlänge, oder er ist etwas kleiner als diese.

Eine vorzugsweise Anordnung wird dadurch erreicht, daß die dünnen, verlustbehafteten Schichten senkrecht zu der Grundfläche stehen.

Die Abnahme des effektiven Verlustwiderstandes nach der Grundfläche zu; wird entweder dadurch erzeugt, daß die dünnen, verlustbehafteten Widerstandsschichten konstanten Flächenwiderstand haben und die Abnahme durch die geometrische Formgebung erreicht wird, indem die vorderen Berandungeni sägezahnartig oder keilförmig ausgeschnitten sind. Das gleiche Ergebnis kann auch erzielt werden, wenn der Verlustwiderstand der Schichten durch Verwendung variabler Schichtdicken bzw. verschiedener verluistbehafteter Materialien zur Grundfläche hin stetig oder stufenweise zunimmt.

Die Tiefe der Schichten und die Absorption pro Längeneinheit richten sich nach dem zu dämpfenden Frequenzband. Demgemäß kann auch eine Zunahme der Absorption oder, was gleichbedeutend ist, eine Erweiterung des Frequenzbereiches durch wechselnde Tiefe der absorbierenden Schichten erzeugt werden.

Um die Ausführung des Absorbers polarisationsunabhängig gestalten zu können, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die untereinander parallel angeordneten dünnen, verlustbehafteten Schichten kreuzweise in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Reihen aufzubauen.

Eine andere Aiusführungsform einer reflexionsfreien Anordnung für akustische und elektrische Wellen erhält man, wenn die dünnen — Vorzugsweise sägezahnartig ausgeschnittenen — verlustbehafteten Schichten perforiert sind und die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Schichten mit einem porösen Schallschluckstoff, z. B. Glasfaserplatten, ausgefüllt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Reflexionsarmer Absorber für elektromagnetische Wellen mit auf einem Trägermaterial aufgebrachten dünnen, verlustbehafteten Schichten, die zu einer Grundfläche winklig verlaufen, daduirch gekennzeichnet, daß die verlustbehafteten Schichten als mit Abstand parallel zueinander verlaufende, zur Grundfläche winklig angeordnete ebene Schichten oder Röhren ausgebildet sind, -deren effektiver Verlustwiderstand nach der Grundfläche zu abnimmt und deren Tiefe und Abstand so bemessen sind, daß die zu absorbierenden Wellen in die Zwischenräume eindringen und durch die Wände in dem gewünschten Maß gedämpft werden.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, verlustbehafteten iao Schichten einen Abstand in der Größenordnung einer Wellenlänge voneinander haben.

3. Absorber nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, verlustbehafteten Schichten senkrecht zur Grundfläche verlaufen.

4· Absorber nach einem der Ansprüche ι

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, 'verlustbehafteten Schichten konstanten Verlust-. widerstand haben und ihre vorderen Berandungen sägezahnartig ausgeschnitten sind.

5. Absorber nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlustwiderstand durch Verwendung variabler Schichtendicken bzw. verschiedener verkistbehafteter

ίο Materialien zur Grundfläche hin stetig oder in Stufen zunimmt.

6. Absorber nach einem der Ansprüche ι bis 5 mit ebenflächigen, verlustbehafteten Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß die verlustbehafteten Schichten in sich kreuzenden Reihen angeordnet sind.

7. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Grundfläche angeordneten dünnen, verluistbehaf-

ao teten Schichten im Sinn einer Zunahme der Absorption oder Erweiterung des Frequenzbereiches verschiedene Tiefe haben.

S. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Absorption akustischer Wellen die — vorzugsweise sägezahnartig ausgeschnittenen — dünnen, verlustbehafteten Schichten perforiert sind und die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Schichten mit einem porösen Schallschluckstoff, z. B. Glasfaserplatten, ausgefüllt sind.

9. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, verlustbehafteten Schichten aus einer verlustlosen Trägerschicht, wie Papier, Polystyrolfolie od. dgl., mit einem dünnen Überzug eines elektrisch und/oder magnetisch wirksamen verlustbehafteten Materials, wie Graphit, Eisenpulver od. dgl., bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 464 006;
Louis N. Ridenour, Radar System Engineering, New York und London, 1947, S. 72.