DE977792C

DE977792C - Absorberschichtkombination zur Radartarnung

Info

Publication number: DE977792C
Application number: DEE16822A
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Dr Meinke; Ludwig Dr Wesch
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1958-12-04
Filing date: 1958-12-04
Anticipated expiration: 1978-12-05
Also published as: US3568195A; BE583547A; NL244508A; GB1199767A; NL112646C

Description

Es ist bekannt, aus einer oder mehreren Viertelwellenlängenschichten bestehende. Interferenzabsorber zur Radartarnung herzustellen, wobei für das Zustandekommen der Interferenz vorausgesetzt ist, daß die Schichten auf eine Metallschicht aufgelegt werden. Diese Metallschicht kann aus festen Metallplatten, dünnen biegsamen Metallfolien, Drahtnetzen mit einer kleineren Maschenweite als die Wellenlänge im Material od. dgl. bestehen. Die Anwendung solcher Interferenzabsorber, insbesondere ihre Anbringung z. B. an Schiffen, Flugzeugen, Fahrzeugen beliebiger Art, bringt ebenso Schwierigkeiten mit sich wie die Befestigung auf Holz. Es ist auch sehr schwierig, solche Interferenzabsorber biegsam herzustellen, ohne daß sich die Absorberschichten beim Biegen von der metallischen Unterlage lösen.

Bei der druckschriftlichen Erörterung solcher Interferenzabsorber finden sich zwar bereits Hinweise, die erkennen lassen, daß nicht unbedingt eine metallische, sondern irgendeine gut reflektierende Unterlage vorausgesetzt werden muß. Irgendwelche Einzelheiten dazu sind jedoch nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Interferenzabsorber ohne metallische Unterlage zu schaffen, der aus Schichten mit unter sich ähnlichen mechanischen Eigenschaften besteht und sich gut auf Holz und auf Metall verwenden läßt. Sie baut dabei auf der Erkenntnis auf, daß Einbettmassen mit die Hochfrequenzeigenschaften beeinflussenden

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Füllern hergestellt werden können, die auf Grund ihrer hohen Hochfrequenzkonstanten und -Verluste in verhältnismäßig dünner Schicht die ankommende Welle so reflektieren, daß an der Oberfläche Interferenz entsteht. Bei der Verwendung einer Metallunterlage als Untergrund besteht bekanntlich ein Phasensprung π für die elektrische Feldstärke, der durch eine Reihe bekannter Störquellen in der Schicht nicht genau erreicht wird. Es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, den angestrebten Phasensprung von π durch einen nichtmetallischen Untergrund weitgehend zu erreichen und eine restliche Abweichung der Phasendrehung, z.B. io oder 20° oder mehr, durch entsprechende Ausbildung des gesamten Interferenzabsorbers auszugleichen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Absorberschichtkombination zur Radartarnung, bestehend aus einer oder mehreren Viertelwellenlängenschichten, bei der die an einer oberen Schicht und die

so nach Durchlaufen dieser oberen Schicht an einer unteren Schicht reflektierten Teilwellen zur Interferenz gebracht werden, zwecks Erlangung völliger Unabhängigkeit des Absorbers von den mechanischen Eigenschaften der Unterlage (Fahrzeug-

z5 körper, Flugzeugkörper od. dgl.) die untere Schicht aus einer Einbettmasse mit die Hochfrequenzeigenschaften beeinflussenden Füllern mit einem Wellenwiderstand unter 377 Ω und mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie die obere Schicht ausgeführt und mit der oberen Schicht fest haftend verbunden ist. ,

Da die zum Austausch für die bekannte Metallschicht dienende Unterlageschicht auch die Amplitude der reflektierten Welle durch ihre Absorptionseigenschaften beeinflußt, muß der eigentliche Interferenzabsorber in dieser Hinsicht weniger leisten, und so kann z. B. die Dicke der Absorberschicht bei Anwendung der erfindungsgemäßen Unterlage geringer sein als bei einem Absorber mit metallischer Unterlage.

Ferner hat es sich gezeigt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Unterlageschicht der Interferenzabsorber eine geringere Winkelabhängigkeit aufweist als bei Verwendung einer Metallunterlage.

In die erfindungsgemäße Unterlageschicht können Dipole oder Netze aus Leitern oder Nichtleitern oder sonstige Abstimmittel eingebaut \verden, wobei sich die Hochfrequenzkonstanten der verwendeten Nichtleiter von denen der Umgebung unterscheiden

So müssen. Dadurch kann die Untergrundlageschicht selbst als zusätzlicher Absorber in einem anderen Wellenlängenbereich als dem der eigentlichen Interferenzabsorberschichten dienen. Durch diese besonderen Maßnahmen, die durch entsprechende Ausbildung der Dicke unterstützt werden können, wird ein neuer Absorberkreis in den Interferenzabsorber eingeführt und dadurch zusammen mit den übrigen Wirkungen des Interferenzabsorbers eine Bandfilterwirkung erzielt. Diese Bandfilterwirkung kann ß° auch dadurch unterstützt werden, daß die Füllstoffe der erfindungsgemäßen Unterlageschicht des Interferenzabsorbers so gewählt werden, daß sie stark frequenzabhängig sind, sei es hinsichtlich ihrer Hochfrequenzkonstanten, sei es hinsichtlich ihrer Hochfrequenzverluste. Atich dadurch kann, bei richtiger Wahl, die Bandfilterwirkung der Unterlageschicht verbessert werden.

Für alle Interferenzabsorber-Schichtkombinationen gilt die bekannte technische Lehre, daß der über der erfindungsgemäßen Unterlageschicht liegende Absorber die durch diese erzeugte Phasendrehung und Absorption der in die Schicht eingedrungenen Wellen derart ergänzen muß, daß diese gegenüber den an der Oberfläche reflektierten Wellen eine gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phase haben, und daß so die gesamte einfallende Strahlung kompensiert wird.

Die als Austausch für Metallunterlageschichten dienende Unterlageschicht gemäß der Erfindung wird vorzugsweise auf Kunststoffbasis in elastischer Form hergestellt, wobei die Kunststoffe mit Materialien gefüllt werden, die sehr hohe Verluste in der Schicht erzeugen. Es hat sich gezeigt, daß für solche Maßnahmen Graphit und Leitfähigkeitsruße in beliebiger Mischung untereinander die besten Ergebnisse bringen, wobei noch zusätzlich permeable Füller, wie z.B. Ferrite, Magnetite, ausEisenkarbonyl hergestelltes Hochfrequenzeisen, verwendet werden können. Vorzugsweise werden diese Stoffe mit einer Korngröße von 5 bis 10 μ zusammen mit Graphit und Leitfähigkeitsruß verwendet.

Beispielsweise besteht ein solches Material aus einer Mischung aus:

20 Gewichtsteilen Polyisobutylen 40 Gewichtsteilen Graphit 40 Gewichtsteilen Ruß.

Es läßt sich jedoch auch Kautschuk auf Butadienbasis, z. B. Polybutadien selbst oder Mischpolymerisate mit Acrylsäurenitril, für diese Zwecke verwenden. Eine derartige Mischung hat beispielsweise folgende Zusammensetzung:

28,25 Gewichtsteile Butadien-Acrylnitrilmischpolymerisat

30,00 Gewichtsteile Graphit
28,50 Gewichtsteile Leitfähigkeitsruß 0,90 Gewichtsteile eines Isocyanates

(ζ. B. Tolylen-Diisocyanat, wie es unter dem Warenzeichen Desmodur TT von der Firma Bayer, Leverkusen, vertrieben wird) 6,00 Gewichtsteile Naphtholen 0,90 Gewichtsteile Stearinsäure 0,60 Gewichtsteile Paraffin

2,00 Gewichtsteile Cumaronharze

0,60 Gewichtsteile Schwefel
0,75 Gewichtsteile ZnO aktiv 1,50 Gewichtsteile eines Mittels zum Beschleunigen des Vulkanisietvorganges.

Die Folie nach dem zweiten Beispiel wird in einer Stärke von 3 mm bei den üblichen Temperaturen und Drücken vulkanisiert. Diese Folie ist als Unterlageschicht eines Absorbers in einem Wellenlängenbereich von ι bis 20 cm, vorzugsweise 3 bis 10 cm, verwendbar.

Eine Folie dieser oder ähnlicher Art, bei der an Stelle von Graphit oder Ruß anteilig Karbonyl-Eisen treten kann, wird entweder direkt vulkanisiert, und die übrigen Schichten eines beliebigen Interferenzabsorbers werden auf diesen Untergrund geklebt, oder diese übrigen Schichten werden direkt mit dem Untergrundmaterial zusammen vulkanisiert.

Es hat sich herausgestellt, daß ein Unterlagewerkstoff sowohl auf organischer als auch auf anorganischer Basis herstellbar ist. Zum Beispiel lassen sich mit den oben angegebenen Füllstoffen gefüllte, gegebenenfalls gleichzeitig noch organische Bindemittel enthaltende Zemente als Unterlagewerkstoff verwenden.

Interferenzabsorber können aus Materialien hergestellt werden, welche nur dielektrische oder aber dielektrische und magnetische Eigenschaften sowie entsprechende Verluste gleichzeitig besitzen. Die

so Schichtdicke ist in diesem Fall ein Viertel der Wellenlänge λ im Material oder ein ungerades Mehrfaches davon. Es lassen sich auch zwei oder mehrere Λ./4-Schichten, von denen jede auf eine unterschiedliche Wellenlänge λ abgestimmt ist, hin-

S5 tereinander bauen, wodurch eine Anpassung des Absorbers an ein breites Frequenzband erreicht wird. Desgleichen können Schichten mit abnehmendem, exponentiellem Verlauf der Hochfrequenzkonstanten in Richtung der ankommenden Welle verwendet werden. Dabei wurde festgestellt, daß es bedeutend günstiger ist, solche Interferenzabsorber in mehrere Schichten aufzuspalten und eine bereits vorgeschlagene, sogenannte phasendrehende Schicht zwischen den Untergrund und den eigentlichen Ab-

sorber zu schieben. Ein solcher Interferenzabsorber wird beispielsweise folgendermaßen aufgebaut:

1. 3 mm Unterlageschicht nach Beispiel 2

2. 1,5 mm Polyvinylchloridfolie

3. darüber eine 0,7 mm Folie folgender Zusammensetzung:
19,00 Gewichtsteile Butadien-Acrylnitril-

kautschuk

76,00 Gewichtsteile Eisenoxyd schwarz 0,90 Gewichtsteile eines Isocyanates, ζ. Β. das

von der Firma Bayer, Leverkusen, unter dem Warenzeichen Desmodur'TT vertriebene Tolylen-Diisocyanat 0,50 Gewichtsteile ZnO
So 0,60 Gewichtsteile Stearinsäure

0,40 Gewichtsteile Paraffin 0,40 Gewichtsteile Schwefel 2,00 Gewichtsteile Cumaronharze 0,20 Gewichtsteile eines Vulkanisationsbeschleunigers.

Alle Folien werden gleichzeitig auf einer automatischen Vulkanisationsmaschine erhitzt, wobei die Kautschukfolien vulkanisiert werden und die Polyvinylchloridfolie als Thermoplast die beiden Kautschukfolien miteinander verschweißt. Die gesamte Schichtkombination stellt einen wesentlichen Fortschritt gegenüber bisher verwendeten Interferenzabsorbern gleicher Art dar, sie ist sehr biegsam und kann sowohl auf Metallschichten als auch auf einem Holzuntergrund oder einem anderen beliebigen Untergrund' verwendet werden. Sie kann jedoch auch als Folie über irgendwelche Gegenstände zum Schutz ausgebreitet werden. Die im Beispiel angegebene Schichtkombination ist für das Wellenlängengebiet um 3,2 cm besonders wirksam mit einer Dämpfung von 20 bis 40 db, vorzugsweise 30 db, und erreicht bei 5 cm noch Dämpfungswerte von 7 bis 12 db, vorzugsweise 9 db.

Ein anderer Interferenzabsorber läßt sich dadurch aufbauen, daß auf einer λ/4-dicken Polyvinylchloridfolie, welche mit dem Untergrund nach Beispiel 2 verschweißt wird, Dipole in Gruppen, regelmäßig oder auch unregelmäßig, angebracht werden, wobei diese Dipole etwa auf die Wellenlänge des zu dämpfenden Bereiches abgestimmt sind und ihr Widerstand für den entsprechenden Wellenlängenbereich nach üblicher Methode eingestellt werden muß.

Ein weiterer Interferenzabsorber läßt sich auf dem erfindungsgemäßen Untergrund dadurch aufbauen, daß auf eine A/4-Schicht, beispielsweise aus einem Butylkautschuk (Polyisobutylen), eine dünne Grenzschicht aufgebracht wird, welche aus reinem Graphit oder aus Leitfähigkeitslacken hergestellt go werden kann, und die einen Oberfiächenwiderstand von 377 Ω besitzt.

Es lassen sich auch solche Interferenzabsorber verwenden, bei denen in an sich üblicher Weise ein oder mehrere Netze in einem Abstand von λ/4 vor der erfindungsgemäßen Unterlageschicht angeordnet sind. Hierbei lassen sich bekanntlich auch Netze verschiedener Maschenweite hintereinander schalten, wobei die Maschenweite zur Unterlage hin abnimmt.

Mit dem angegebenen Prinzip des metallwandlosen Interferenzabsorbers ist es möglich, ein neues Schaltelement in die Gruppe der Interferenzabsorber einzuführen und dadurch eine zusätzliche Breitbandigkeit zu erreichen. Technologisch gesehen, wird ein Allzweck-Absorber geschaffen, so daß durch die Erfindung, zusammen mit den beschriebenen Verbesserungen der Hochfrequenzeigenschaften gegenüber gleichartigen, auf metallischen Unterlagen angeordneten Absorbern, ein erheblicher technischer Fortschritt erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Absorberschichtkombination zur Radartarnung, bestehend aus einer oder mehreren Viertelwellenlängenschichten, bei der die an einer oberen Schicht und die nach Durchlaufen dieser oberen Schicht an einer unteren Schicht iao reflektierten Teilwellen zur Interferenz gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erlangung völliger Unabhängigkeit des Absorbers von den mechanischen Eigenschaften der Unterlage (Fahrzeugkörper, Flugzeugkörper od. dgl.) iss die untere Schicht aus einer Einbettmasse mit

die Hoehfrequenzeigenschaften beeinflussenden Füllern mit einem Wellenwiderstand unter 377 Ω und mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie die obere Schicht ausgeführt und mit der oberen Schicht fest haftend verbunden ist.
2. Absorberschichtkombination nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die untere Schicht elastischer Kunststoff, vorzugsweise synthetischer Kautschuk ist.
3. Absorberschichtkombination nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schient Abstitnmittel enthalt, die den Absorber im Sinne einer Erweiterung seines Frequenzbereichs auf eine von seiner eigenen Resonanzfrequenz abweichende zweite Frequenz abstimmen.
4· Absorberschichtkombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmittel eingelagerte Dipole sind.
5. Absorberschichtkombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmittel ein oder mehrere eingelagerte Drahtnetze sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 765298;

Patentschrift Nr. 4536 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ostberlin;

Zeitschrift für angewandte Physik, 8 (1956), S. 105 bis 114, 372 bis 382.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patentschriften Nr. 977 522, 977 526.

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