CH681498A5

CH681498A5 -

Info

Publication number: CH681498A5
Application number: CH362790A
Authority: CH
Inventors: Joachim Nedtwig
Original assignee: Telefunken Systemtechnik
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1993-03-31
Also published as: DE3938238A1

Description

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

CH 681 498 A5 CH 681 498 A5

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Absorber gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an absorber according to the preamble of claim 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. From the published patent application DE 3 709 658 A1 and the German additional application P 3 809 499, absorbers for high-frequency fields are known which are suitable for damping the fields in front of reflecting surfaces. The absorbers described consist of a grid of resistance wires, similar to a wire mesh, which form self-contained, conductive loops. The reflective surfaces are covered with a grid of resistance loops. The resistance wires are made of commercially available alloys. The grid can have a flat or spatial structure. The basic shape of the loops are e.g. Circles, triangles, edges or honeycombs.

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. Each loop is usually made up of one wire, but it can also be made up of two or more wires. The individual loops of the grating are aligned in dependence on the field profile in the grating area in such a way that the voltage induced in the loops and the thus absorbing effect of the grating is maximum. A spatial structure of the grating is achieved in that some of the loops are arranged in the grating plane and each of these loops is connected to at least one further loop which protrudes from the grating plane. Depending on the basic shape of the loops, the grid can be constructed from pyramid-shaped, cubic or cylindrical bodies.

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. The metallic induction loops of the grille also contain capacitors that are tuned to the desired resonance frequency and thereby increase the absorption effect. The loops can be individually tuned to a specific frequency by a suitable choice of the loop inductance L, the loss resistance of the loop wire Rv and the resonance capacitance C. With a plurality of resonance frequencies of a grating, broadband absorption effects can advantageously be achieved.

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. The German utility model G 8 811 104.0 shows such absorbers, which consist of individual metallic induction loops with capacitors, which are placed vertically on the chamber wall in a vertical arrangement.

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. The invention has for its object to provide further developments to the known induction loop absorbers. According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements are specified in the dependent claims.

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. With the inventive absorber according to claim 1, the possibilities for tuning the resonance frequency are advantageously expanded compared to the known induction loop absorbers. When the absorber according to the invention is arranged vertically, it acts as a rod antenna with which the e-field strengths can be damped in a targeted manner, since the field lines of electrical fields enter and exit vertically in electrically conductive surfaces. Since the absorber according to the invention has the advantage that it can be used on any electrically conductive surfaces for damping reflected electromagnetic waves, it is also suitable, inter alia, for producing radar-absorbing surfaces on moving objects, such as on aircraft, ships and motor vehicles. The absorber according to the invention also offers the advantage that damping of waves in the MHz range is possible with it. The absorber can also be used to successfully dampen wave reflections that arise as a result of structural resonances, for example on airplanes.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt einen einseitig kurzgeschlossenen Absorber, der vorwiegend H-Feldstärke bedämpft, 1 shows an absorber short-circuited on one side, which dampens predominantly H field strength,

Fig. 2 zeigt einen lotrechten, einseitig kurzgeschlossenen Absorber zur Bedämpfung von E-Feldstärken und Fig. 2 shows a vertical, short-circuited absorber for damping E-field strengths and

Fig. 3 zeigt das Resonanzverhalten der Absorber. 3 shows the resonance behavior of the absorbers.

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. The absorber shown in FIG. 1 as an equivalent circuit consists of an elongated conductor 1, discrete electronic components for the inductive 4, capacitive 5 and ohmic components 6 of the absorber, an electrically insulating substrate film 10 and a contact bridge 9. The elongated conductor 1 is applied as a printed conductor to the film 10. Discrete electronic components, which form the inductive 4, capacitive 5 and ohmic components 6 of the absorber, are integrated in series connection in this conductor track. The film 10 is attached with its bare surface directly to the reflective surface 2; for example using an adhesive technique. The thickness of the film 10 determines the parallel distance of the absorber to the surface 2 in this embodiment. The electrically conductive connection between the one conductor end 7 of the elongated conductor 1 and the reflective surface 2 is made with a contact bridge 9, which can be designed, for example, as a rivet , which penetrates the printed conductor track and the film 10 and is received in a contacting manner in a bore in the surface 2. An arrangement of the absorber on electrically insulating supports instead of the film arrangement described is alternatively also possible. As an alternative to the arrangement described, the absorber can also be completely embedded in a substrate film on the film surface.

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- As a resonator with series resonance, the absorber has a dampening effect on the H field strength of the incident electromagnetic waves, since the field lines of magnetic fields are parallel to a slight

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH 681 498 A5 CH 681 498 A5

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. align the surface. Depending on the type of design of the contact bridge 9, damping of E field strengths can also be achieved with the absorber according to FIG. 1.

Die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Absorbers von der Länge des Resonators ist durch den folgenden Zusammenhang gegeben: The dependence of the resonance frequency of the absorber on the length of the resonator is given by the following relationship:

CQ = Lichtgeschwindigkeit CQ = speed of light

C n : - 2 C n: - 2

res = ^ = Länge des Resonators n = Ordnungszahl der Oberwellen ■ (n = 1, 2, 3 80) res = ^ = length of the resonator n = atomic number of the harmonics ■ (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. With appropriate dimensioning and material selection, the inductive, capacitive and / or ohmic components 4, 5, 6 of the resonator can also be produced with the electrical loss values of the conductor material and the use of individual or all discrete, electronic components can be dispensed with. The capacitive effect for the absorber, which arises from the parallel spacing of the conductor 1 above the reflecting surface 2, can also be used.

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. The absorber according to FIG. 2 acts as a rod antenna (monopoly) damping the E field strengths of the incident electromagnetic waves. The elongated conductor 1 of this absorber is rod-shaped. In the conductor 1, discrete electronic components are integrated, with which the inductive 4, capacitive 5 and ohmic components 6 of the suction circuit absorber are realized. The absorber is arranged vertically on the reflecting surface 2 and, with its conductor end 7, which acts as an antenna base, is attached to this reflecting surface 2 in an electrically conductive manner. The absorber according to FIG. 2 can also be integrated in a substrate film which is fastened in an electrically contacting manner on the surface 2 and does not necessarily require discrete electronic components to generate its inductive 4, capacitive 5 and ohmic components 6.

Die Resonanzfrequenz des Absorbers bestimmt sich aus seinen induktiven, kapazitiven und ohm'schen Anteilen L, C und R wie folgt: The resonance frequency of the absorber is determined from its inductive, capacitive and ohmic components L, C and R as follows:

f 1 r , 1 / R \ 2 -v res = <f ( "lc ~ ( "2L } ) 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: 3 shows the resistance curve as a function of the frequency for the absorbers according to the invention, which act as series resonant circuits. The resonance resistance of the resonant circuit is determined by its inductive and capacitive components:

Z r L Z r L

res = V res = V

Die Güte des Schwingkreises ergibt sich zu The quality of the resonant circuit results in

Claims

1. Suction circuit absorber for damping electromagnetic waves, which is arranged on the surface of an object reflecting the electromagnetic waves and which is tuned with its inductive, capacitive and ohmic components connected in series to a specific resonance frequency, characterized in that the absorber is stretched Conductor (1) is formed with an electrically open conductor end (8) and a conductor end (7) which is electrically short-circuited with the reflecting surface (2).

2. Absorber according to claim 1, characterized in that the elongated conductor (1) at a distance

3rd

5

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

CH 681 498 A5

is arranged parallel to the reflecting surface (2) and that the electrically conductive connection between the one conductor end (7) and the surface (2) takes place via a contact bridge (9).

3. Absorber according to claim 2, characterized in that the elongated conductor (1) is applied as a conductor track on an electrically insulating substrate film (10) that the inductive (4), capacitive (5) and ohmic components (6) of the Absorbers are integrated in this conductor track, and that the film (10) with its bare surface is attached directly to the reflective surface, that the contact bridge (9) penetrates the film (10) and the conductor end (7).

4. The absorber according to claim 2, characterized in that the elongated conductor (1) and the inductive (4), capacitive (5) and ohmic components of the absorber integrated in the conductor (1) are embedded in a substrate film (10) that the film (10) is attached directly to the reflective surface (2), that the contact bridge (9) penetrates the film (10) and the conductor track end (7).

5. Absorber according to claim 1, characterized in that a conductor end (7) of the elongated conductor (1) with the reflecting surface (2) is electrically short-circuited, and that the conductor (1) is arranged perpendicular to the reflecting surface (2) .

6. Absorber according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inductive (4), capacitive (5) and / or ohmic components (6) of the absorber are formed by the conductor (1) itself, the corresponding inductive , capacitive and / or ohmic material and construction properties.

7. absorber arrangement with several absorbers according to claim 3 on a common film.

8. absorber arrangement with a plurality of absorbers according to claim 4 in a common film.

4th