CH681498A5 - - Google Patents

Description

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CH 681 498 A5

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Absorber gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Offenlegungsschrift DE 3 709 658 A1 und der deutschen Zusatzanmeldung P 3 809 499 sind Absorber für Hochfrequenzfelder bekannt, die sich zur Dämpfung der Felder vor reflektierenden Oberflächen eignen. Die beschriebenen Absorber bestehen aus einem Gitter aus Widerstandsdrähten, ähnlich einem Maschendraht, die in sich geschlossene, ieitfähige Schleifen bilden. Die reflektierenden Oberflächen sind flächig mit dem Gitter aus Widerstandsschleifen bedeckt. Die Widerstandsdrähte sind aus handelsüblichen Legierungen gefertigt. Das Gitter kann eine flächige oder räumliche Struktur aufweisen. Die Grundform der Schleifen sind z.B. Kreise, Dreiecke, Kanten oder Waben.

Jede Schleife wird in der Regel aus einem Draht gebildet, jedoch kann sie auch aus zwei oder mehreren Drähten aufgebaut sein. Die einzelnen Schleifen des Gitters sind in Abhängigkeit vom Feldverlauf im Gitterbereich derart ausgerichtet, dass die in den Schleifen induzierte Spannung und die damit absorbierende Wirkung des Gitters maximal ist. Ein räumlicher Aufbau des Gitters wird dadurch erreicht, dass ein Teil der Schleifen in der Gitterebene angeordnet ist und jede dieser Schleifen mit mindestens einer weiteren Schleife verbunden ist, die aus der Gitterebene herausragt. Je nach Grundform der Schleifen kann das Gitter aus pyramidenförmigen, kubischen oder zylindrischen Körpern aufgebaut sein.

Die metallischen Induktionsschleifen des Gitters enthalten zusätzlich Kondensatoren, die auf die gewünschte Resonanzfrequenz abgestimmt werden und die Absorptionswirkung dadurch steigern. Die Schleifen sind durch geeignete Wahl der Schleifeninduktivität L, des Verlustwiderstandes des Schleifendrahtes Rv und der Resonanzkapazität C einzeln auf eine bestimmte Frequenz abstimmbar. Mit mehreren Resonanzfrequenzen eines Gitters können in vorteilhafterweise breitbandige Absorptionswirkungen erzielt werden.

Das deutsche Gebrauchsmuster G 8 811 104.0 zeigt derartige Absorber, die aus einzelnen metallischen Induktionsschleifen mit Kondensatoren bestehen, die in senkrechter Anordnung lotrecht auf die Kammerwand aufgesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Weiterbildungen zu den bekannten Induktionsschleifen-Absorbern anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemässen Absorber gemäss Anspruch 1 werden gegenüber den bekannten Induktionsschleifen-Absorbern in vorteilhafter Weise die Möglichkeiten für die Abstimmung der Resonanzfrequenz erweitert. Bei lotrechter Anordnung des erfindungsgemässen Absorbers wirkt er als Stabantenne mit der sich E-Feldstärken gezielt bedämpfen lassen, da die Feldlinien elektrischer Felder lotrecht in elektrisch leitende Oberflächen ein- und austreten. Da der erfindungsgemässe Absorber den Vorteil hat, dass er auf beliebigen elektrisch leitenden Oberflächen zur Dämpfung reflektierter elektromagnetischer Wellen einsetzbar ist, eignet er sich unter anderem auch zur Erzeugung von radarabsorbierenden Oberflächen an beweglichen Objekten, wie zum Beispiel an Flugzeugen, Schiffen und Kraftfahrzeugen. Auch bietet der erfindungsgemässe Absorber den Vorteil, dass mit ihm eine Dämpfung von Wellen im MHz-Bereich möglich ist. Damit können mit dem Absorber auch Wellenreflektionen, die infolge von Struktur-Eigenresonanzen entstehen, zum Beispiel an Flugzeugen, erfolgreich bedämpft werden.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen einseitig kurzgeschlossenen Absorber, der vorwiegend H-Feldstärke bedämpft,

Fig. 2 zeigt einen lotrechten, einseitig kurzgeschlossenen Absorber zur Bedämpfung von E-Feldstärken und

Fig. 3 zeigt das Resonanzverhalten der Absorber.

Der in Fig. 1 als Ersatzschaltbild gezeigte Absorber besteht aus einem gestreckten Leiter 1, diskreten elektronischen Bauelementen für die induktiven 4, kapazitiven 5 und ohm'schen Bestandteile 6 des Absorbers, einer elektrisch isolierenden Substratfolie 10 und einer Kontaktbrücke 9. Der gestreckte Leiter 1 ist als gedruckte Leiterbahn auf die Folie 10 aufgebracht. In diese Leiterbahn sind diskrete elektronische Bauelemente, welche die induktiven 4, kapazitiven 5 und ohm'schen Bestandteile 6 des Absorbers bilden, in Reihenschaltung integriert. Die Folie 10 ist mit ihrer unbestückten Oberfläche direkt auf der reflektierenden Oberfläche 2 befestigt; zum Beispiel mittels einer Klebtechnik. Die Dicke der Folie 10 bestimmt bei dieser Ausführung den Parallelabstand des Absorbers zu der Oberfläche 2. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Leiterende 7 des gestreckten Leiters 1 und der reflektierenden Oberfläche 2 erfolgt mit einer Kontaktbrücke 9, die zum Beispiel als Niet ausgeführt sein kann, der die gedruckte Leiterbahn und die Folie 10 durchdringt und kontaktierend in einer Bohrung der Oberfläche 2 aufgenommen ist. Eine Anordnung des Absorbers auf elektrisch isolierenden Stützen anstatt der beschriebenen Folienanordnung ist alternativ ebenfalls möglich. Auch kann der Absorber alternativ zur beschriebenen Anordnung auf der Folienoberfläche vollständig in eine Substratfolie eingebettet sein.

Der Absorber wirkt als Resonator mit Reihenresonanz dämpfend auf die H-Feldstärke der auftreffenden elektromagnetischen Wellen ein, da sich die Feldlinien magnetischer Felder parallel zu einer lei-

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tenden Oberfläche ausrichten. Eine Dämpfung von E-Feldstärken kann je nach Art der konstruktiven Ausführung der Kontaktbrücke 9 ebenfalls mit dem Absorber gemäss Fig. 1 erzielt werden.

Die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Absorbers von der Länge des Resonators ist durch den folgenden Zusammenhang gegeben:

CQ = Lichtgeschwindigkeit

C n : - 2

res = ^ = Länge des Resonators n = Ordnungszahl der Oberwellen ■ (n = 1, 2, 3 80)

Bei entsprechender Dimensionierung und Materialauswahl lassen sich die induktiven, kapazitiven und/oder ohm'schen Bestandteile 4, 5, 6 des Resonators auch mit den elektrischen Verlustwerten des Leitermaterials erzeugen und es kann auf die Verwendung einzelner oder aller diskreten, elektronischen Bauelemente verzichtet werden. Auch kann die kapazitive Wirkung für den Absorber ausgenutzt werden, die durch die parallele Abstandsanordnung des Leiters 1 über der reflektierende Oberfläche 2 entsteht.

Der Absorber gemäss Fig. 2 wirkt als Stabantenne (Monopol) dämpfend auf E-Feldstärken der auftreffenden elektromagnetischen Wellen ein. Der gestreckte Leiter 1 dieses Absorbers ist stabförmig ausgebildet. In den Leiter 1 sind diskrete elektronische Bauelemente integriert, mit denen die induktiven 4, kapazitiven 5 und ohm'schen Bestandteile 6 des Saugkreisabsorbers realisiert sind. Der Absorber ist lotrecht auf der reflektierenden Oberfläche 2 angeordnet und mit seinem Leiterende 7, das als Antennenfuss wirkt, elektrisch leitend auf dieser reflektierenden Oberfläche 2 befestigt. Der Absorber nach Fig. 2 kann auch in einer Substratfolie integriert sein, die elektrisch kontaktierend auf der Oberfläche 2 befestigt ist und benötigt nicht unbedingt diskrete elektronische Bauelemente zur Erzeugung seiner induktiven 4, kapazitiven 5 und ohm'schen Bestandteile 6.

Die Resonanzfrequenz des Absorbers bestimmt sich aus seinen induktiven, kapazitiven und ohm'schen Anteilen L, C und R wie folgt:

f 1 r , 1 / R \ 2 -v res = <f ( "lc ~ ( "2L } )

In Fig. 3 ist der Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz für die erfindungsgemässen Absorber gezeigt, die als Reihenschwingkreise wirken. Der Resonanzwiderstand des Schwingkreises ist durch seine induktiven und kapazitiven Anteile bestimmt:

Z r L

res = V

Die Güte des Schwingkreises ergibt sich zu

Claims (8)

Patentansprüche

1. Saugkreisabsorber zur Bedämpfung elektromagnetischer Wellen, welcher auf der Oberfläche eines die elektromagnetischen Wellen reflektierenden Gegenstandes angeordnet ist und der mit seinen in Reihenschaltung wirkenden induktiven, kapazitiven und ohm'schen Bestandteilen auf eine bestimmte Resonanzfrequenz abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber als gestreckter Leiter (1) mit einem elektrisch offenen Leiterende (8) und einem mit der reflektierenden Oberfläche (2) elektrisch kurzgeschlossenen Leiterende (7) ausgebildet ist.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gestreckte Leiter (1) mit Abstand

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parallel zur reflektierenden Oberfläche (2) angeordnet ist und dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem einen Leiterende (7) und der Oberfläche (2) über eine Kontaktbrücke (9) erfolgt.

3. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gestreckte Leiter (1 ) als Leiterbahn auf eine elektrisch isolierende Substratfolie (10) aufgebracht ist, dass die induktiven (4), kapazitiven (5) und ohm'schen Bestandteile (6) des Absorbers in diese Leiterbahn integriert sind, und dass die Folie (10) mit ihrer unbestückten Oberfläche direkt auf der reflektierenden Oberfläche befestigt ist, dass die Kontaktbrücke (9) die Folie (10) und das Leiterende (7) durchdringt.

4. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gestreckte Leiter (1 ) und die in den Leiter (1) integrierten induktiven (4), kapazitiven (5) und ohm'schen Bestandteile des Absorbers in eine Substratfolie (10) eingebettet sind, dass die Folie (10) direkt auf der reflektierenden Oberfläche (2) befestigt ist, dass die Kontaktbrücke (9) die Folie (10) und das Leiterbahnende (7) durchdringt.

5. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leiterende (7) des gestreckten Leiters (1) mit der reflektierenden Oberfläche (2) elektrisch kurzgeschlossen ist, und dass der Leiter (1) lotrecht auf der reflektierenden Oberfläche (2) angeordnet ist.

6. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven (4), kapazitiven (5) und/oder ohm'schen Bestandteile (6) des Absorbers durch den Leiter (1) selbst gebildet sind, der entsprechende induktive, kapazitive und/oder ohm'sche Material- und Konstruktionseigenschaften aufweist.

7. Absorberanordnung mit mehreren Absorbern nach Anspruch 3 auf einer gemeinsamen Folie.

8. Absorberanordnung mit mehreren Absorbern nach Anspruch 4 in einer gemeinsamen Folie.

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