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DE1014616B - Adaptation layer with a high refractive index for the reflection-free transition of electromagnetic radiation from one medium such as air to another medium - Google Patents

Adaptation layer with a high refractive index for the reflection-free transition of electromagnetic radiation from one medium such as air to another medium

Info

Publication number
DE1014616B
DE1014616B DEE7130A DEE0007130A DE1014616B DE 1014616 B DE1014616 B DE 1014616B DE E7130 A DEE7130 A DE E7130A DE E0007130 A DEE0007130 A DE E0007130A DE 1014616 B DE1014616 B DE 1014616B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
permeability
losses
refractive index
reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE7130A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Rudolf Kuehnhold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ELAC Electroacustic GmbH
Original Assignee
ELAC Electroacustic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ELAC Electroacustic GmbH filed Critical ELAC Electroacustic GmbH
Priority to DEE7130A priority Critical patent/DE1014616B/en
Publication of DE1014616B publication Critical patent/DE1014616B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01Q17/004Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using non-directional dissipative particles, e.g. ferrite powders

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Description

.Anpassungsschicht mit hohem Brechungsindex für den reflexionsfreien Übergang einer elektromagnetischen Strahlung von einem Medium wie Luft in ein anderes Medium Die Erfindung betrifft eine Anpassungsschicht mit hohem Brechungsindex für den reflexionsfreien Übergang einer elektromagnetischen Strahlung von einem Medium wie Luft in ein anderes Medium, wobei die Schicht auch als absorbierende Schicht ausgebildet sein kann..Adapting layer with a high refractive index for the non-reflective Transition of electromagnetic radiation from one medium such as air to another Medium The invention relates to a high refractive index matching layer for the reflection-free transition of electromagnetic radiation from a medium like air in another medium, the layer also acting as an absorbent layer can be formed.

Es ist vorgeschlagen worden, einen reflexionsfreien Werkstoff durch Einbettung von hochpermeablem Eisen in ein Bindemittel aus Ortho- und Disilikaten zu erzeugen, wobei als Ausführungsbeispiel ein Stoff mit einem Wert der effektiven Permeabilität 20 und der effektiven Dielektrizitätskonstanten 25 genannt ist. Hierbei ist also annähernd die Anpassungsbedingung erfüllt.It has been proposed to use a non-reflective material Embedding of highly permeable iron in a binder made of ortho- and disilicates to produce, as an embodiment, a substance with a value of the effective Permeability 20 and the effective dielectric constant 25 is called. Here the adaptation condition is thus approximately fulfilled.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, zur Erzielung möglichst dünner hochwirksamer Schichten der genannten Art einen möglichst hohen Wert der effektiven Permeabilität und Dielektrizität zu erzielen.In contrast, the invention solves the problem of achieving As thin as possible, highly effective layers of the type mentioned have as high a level as possible Value of the effective permeability and dielectricity.

Es ist weiterhin ein elektromagnetische Strahlen absorbierender Körper vorgeschlagen worden, der aus Stoffen hoher Dielektrizitätskonstanten wie Titanoxyd und aus Stoffen großer Permeabilität wie ferromagnetischen Metallen zusammengesetzt ist. Man ist in diesem Falle an die Verwendung einiger weniger dielektrischer Substanzen gebunden und hat dabei keine Möglichkeit, das für den jeweils gewünschten Zweck, z. B. auch in Hinsicht auf einfache Verarbeitung, bestgeeignete Material als Dielektrikum zu wählen.It is also a body that absorbs electromagnetic radiation has been proposed that of substances of high dielectric constant such as titanium oxide and composed of materials of high permeability such as ferromagnetic metals is. In this case it is advisable to use a few dielectric substances bound and has no way of doing this for the desired purpose, z. B. also in terms of ease of processing, the most suitable material as a dielectric to choose.

Die Erfindung besteht darin, daß eine Schicht der eingangs genannten Art ein Ferromagnetikum großer Permeabilität #ts, vorzugsweise in Pulverform in möglichst feiner und gleichmäßiger Verteilung, in einem Dielektrikum kleiner Dielektrizitätskonstante EB enthält, wobei der Füllfaktor des Ferromagnetikums möglichst hoch sein soll und alle ferromagnetischen Teilchen durch das Dielektrikum voneinander getrennt sein sollen. Eine derartige Schicht kann auch durch an sich bekannte Verwendung absorbierender Substanzen als Absorptionsschicht ausgebildet sein. Die Schicht kann zur Tarnung eines Gegenstandes gegenOrtung durch elektromagnetische Wellen dienen; diese Anwendung ist weiter unten näher beschrieben.The invention consists in that a layer of the aforementioned Kind of a ferromagnetic of great permeability #ts, preferably in powder form in Finely and evenly distributed as possible, in a dielectric with a low dielectric constant EB contains, whereby the fill factor of the ferromagnetic should be as high as possible and all ferromagnetic particles are separated from each other by the dielectric should. Such a layer can also be absorbent by using known per se Substances be designed as an absorption layer. The layer can be used for camouflage serve against the location of an object by electromagnetic waves; this application is described in more detail below.

Absorptionsschichten, welche jedoch relativ niedrige Werte der effektiven Dielektrizität und Permeabilität aufweisen, sind an sich bekannt, z. B. solche aus Schaumstoff mit eingelagertem Kohlenstoff. Diese Schichten müssen aber, um eine gute Anpassung zu gewährleisten, relativ dick ausgebildet sein. Die Schichten nach vorliegender Erfindung können demgegenüber, da sie hohe Werte der effektiven Dielektrizität und Permeabilität aufweisen, auch bei sehr dünner Ausbildung sehr wirksam im Hinblick auf gute Anpassung gemacht werden.Absorbent layers, which, however, have relatively low values of the effective Have dielectric and permeability are known per se, e.g. B. such from Foam with embedded carbon. However, these layers have to be in order to achieve a to ensure good adaptation, be made relatively thick. The layers after In contrast, the present invention, since it has high values of the effective dielectricity and have permeability, very effective in terms of being even very thin to be made for good adjustment.

Für das Verhalten einer homogenen Schicht gegenüber elektromagnetischen Wellen sind außer ihrer geometrischen Form und Größe in erster Linie vier Materialkonstanten maßgebend: Die Dielektrizitätskonstante e, die Permeabilität ,u, der elektrische Verlustfaktor tg 8 ( ), der magnetische Verlustfaktor tg 8 (,u).For the behavior of a homogeneous layer towards electromagnetic In addition to their geometric shape and size, waves are primarily four material constants decisive: the dielectric constant e, the permeability, u, the electrical Loss factor tg 8 (), the magnetic loss factor tg 8 (, u).

Die Gesamtverluste einer die Schicht durchlaufenden elektromagnetischen Welle setzen sich in bekannter Weise additiv aus den elektrischen und den magnetischen Verlusten zusammen.The total losses of an electromagnetic passing through the layer In a known way, waves are made up of electrical and magnetic waves Losses together.

Der Brechungsindex n der Schicht ist bei Vernachlässigung der Verluste durch gegeben. Die Wellenlänge A, einer elektromagnetischen Strahlung in der Schicht ist A, = 4/n, wobei A, = cl f die Wellenlänge im Vakuum bzw. auch in Luft, c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und f die Frequenz der Strahlung ist.The refractive index n of the layer is due to neglecting the losses given. The wavelength A, of electromagnetic radiation in the layer is A, = 4 / n, where A, = cl f is the wavelength in a vacuum or also in air, c is the speed of light in a vacuum and f is the frequency of the radiation.

Unter dem Ausdruck homogen wird hier verstanden, daß etwaige Diskontinuitäten des Schichtmaterials eine Ausdehnung besitzen, die höchstens gleich der halben Wellenlänge der Strahlung innerhalb der Schicht ist, sodaß die Schicht bezüglich dieser Strahlung wie ein einheitliches Material wirkt.The term homogeneous is understood here to mean that any discontinuities of the layer material have an extension which is at most equal to half the wavelength of the radiation is within the layer, so that the layer with respect to this radiation acts like a uniform material.

Bezüglich der geometrischen Form und Größe werde nur angenommen, daß die Ausdehnung der Schicht in zwei Dimensionen groß gegenüber der Wellenlänge im Vakuum ist; die Ausdehnung in der dritten Dimension, also die Dicke, ist unbeschränkt, wird aber bei den meisten Anwendungen in der Größenordnung der Wellenlänge in der Schicht liegen.Regarding the geometric shape and size, it is only assumed that the expansion of the layer in two dimensions is large compared to the wavelength im Vacuum is; the expansion in the third dimension, i.e. the thickness, is unlimited, but will with most Applications in the order of magnitude of the wavelength lie in the layer.

Von Interferenzerscheinungen infolge Reflexion an der Rückseite der Schicht wird bei den folgenden Betrachtungen abgesehen, wenngleich sie auch bei der praktischen Anwendung in der dem Fachmann geläufigen Weise berücksichtigt werden müssen.From interference phenomena as a result of reflection on the back of the Layer is ignored in the following considerations, even if it is also in the practical application must be taken into account in the manner familiar to the person skilled in the art have to.

Von besonderem Interesse ist das Verhalten der elektromagnetischen Wellen an der Vorderseite der Schicht, die an das Ausbreitungsmedium angrenzt.Of particular interest is the behavior of the electromagnetic Waves on the face of the layer that is adjacent to the propagation medium.

Bekanntlich kann eine elektromagnetische Welle eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit den Materialkonstanten ei, ,u1, tg b (El), tg 8 (,u1) und e2, JC62, tg a (s2), tg 8 (,u2) nur dann reflexionsfrei passieren, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: El//@ß@l = --2/ß2 tg S (El) tg s 4''°1) = tg a (E2)/tg S (i'42) . Im folgenden sollbeispielsweise angenommen werden, daß das eine Medium Luft sei, wenn auch die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt ist.As is well known, an electromagnetic wave can only be reflection-free at an interface between two media with the material constants ei,, u1, tg b (El), tg 8 (, u1) and e2, JC62, tg a (s2), tg 8 (, u2) happen when the following conditions are met: El // @ ß @ l = --2 / ß2 tg S (El) tg s 4 '' ° 1) = tg a (E2) / tg S (i'42). In the following it should be assumed, for example, that one medium is air, although the invention is not restricted to this case.

Für Luft gelten mit hinreichender Näherung dieselben Konstanten wie für das Vakuum, also: Für die reflexionsarme oder -freie Anpassung einer Schicht an Luft muß also verlangt werden, daß die elektrischen und magnetischen Verluste der Schicht an der Vorderseite möglichst gleich sind und daß das Verhältnis a = Elu, im folgenden Anpassungsverhältnis genannt, möglichst nahe 1 wird.With sufficient approximation, the same constants apply to air as to the vacuum, i.e.: For the reflection-free or low-reflection adaptation of a layer to air, it must be required that the electrical and magnetic losses of the layer on the front side are as equal as possible and that the ratio a = elu, referred to below as adaptation ratio, is as close as possible to 1.

Wenn man zunächst annimmt, daß die erste Bedingung dadurch erfüllt ist, daß die Schicht an der Vorderseite verlustfrei ist, so ist der Reflexionsfaktor r der Grenzfläche, gegen Luft, bezogen auf die Amplitude der elektrischen oder magnetischen Feldstärke e bzw. 55 durch das Anpassungsverhältnis a wie folgt bestimmt: Es zeigt sich dabei, daß eine Erreichung des Wertes a = 1 auf diesem Wege prinzipiell nicht möglich ist, daß man sich diesem Grenzwert aber recht gut annähern kann.If one initially assumes that the first condition is fulfilled by the fact that the layer on the front side is loss-free, then the reflection factor r of the interface against air, based on the amplitude of the electric or magnetic field strength e or 55 through the adaptation ratio a determined as follows: It turns out that it is not possible in principle to achieve the value a = 1 in this way, but that this limit value can be approached very well.

Das Ferromagnetikum kann beispielsweise Eisen, Nickel oder eine Legierung derr beiden Metalle wie z. B. Permalloy, Mumetall od. dgl. sein. Die Verteilung des Ferromagnetikums in dem Dielektrikum kann in äußerlich gleicher Weise wie bei der Herstellung des sogenannten Hochfrequenzeisens vorgenommen werden.The ferromagnetic can, for example, iron, nickel or an alloy derr two metals such. B. Permalloy, Mumetall od. Like. Be. The distribution of the ferromagnetic in the dielectric can outwardly be the same as in the production of the so-called high-frequency iron.

Wegen der Wirbelstromverluste und der bei hohen Frequenzen auftretenden Stromverdrängung müssen die ferromagnetischen Teilchen möglichst klein gehalten werden, um nicht zu hohe magnetische Verluste zu ergeben. Aber auch die Permeabilität jus sinkt bei sehr hohen Frequenzen schließlich mehr oder weniger stark ab, wenn nicht durch hinreichende Verkleinerung der einzelnen Teilchen dieser Effekt zum Teil unterdrückt wird.Because of the eddy current losses and those that occur at high frequencies To displace the current, the ferromagnetic particles must be kept as small as possible in order not to result in excessive magnetic losses. But also the permeability jus will eventually decrease more or less sharply at very high frequencies, if this effect cannot be achieved by sufficiently reducing the size of the individual particles Part is suppressed.

Die absolute untere Grenze der Teilchengröße liegt bei dem kleinsten Elementarbereich, der noch ferromagnetische Eigenschaften zeigt.The absolute lower limit of the particle size is the smallest Elementary area that still shows ferromagnetic properties.

Die im Rahmen der Erfindung gerade bei sehr hohen Frequenzen der einfallenden Strahlung zweckmäßige Größe der ferromagnetischen Teilchen soll möglichst nahe an der Größe eines solchen Elementarbereiches liegen, um auch bei diesen Frequenzen noch eine ausreichende Permeabilität ,u3 zu gewährleisten.In the context of the invention, especially at very high frequencies of the incident Radiation appropriate size of the ferromagnetic particles should be as close as possible the size of such an elementary range to be also at these frequencies sufficient permeability to guarantee u3.

Um eine hohe effektive Permeabilität ,ueff des Mischkörpers zu erhalten, soll der auf das Ferromagnetikum bezogene Füllfaktor F möglichst hoch sein. Füllfaktoren von 97 % lassen sich nach den bei der Herstellung des sogenannten Hochfrequenzeisens gewonnenen Erfahrungen ohne weiteres erzielen.In order to obtain a high effective permeability, ueff of the mixed body, the filling factor F related to the ferromagnetic should be as high as possible. Fill factors of 97 % can easily be achieved according to the experience gained in the manufacture of the so-called high-frequency iron.

Das Dielektrikum nimmt dann nur noch ein Volumen von 3 °/o ein, indem es die ferromagnetischen Teilchen in Form eines dünnen Films überzieht und wie ein Bindemittel zusammenhält.The dielectric then only takes up a volume of 3% by it coats the ferromagnetic particles in the form of a thin film and like a Binders together.

Bei weiterer Steigerung des Füllfaktors treten schließlich metallische Berührungen zwischen benachbarten Teilchen und eventuell Kettenbildung auf, die sich, wie dem Fachmann im einzelnen ersichtlich ist, auf die Verluste, die effektive Permeabilität und die effektive Dielektrizitätskonstante des Mischkörpers auswirken würden und in jedem Falle vermieden werden müssen.With a further increase in the fill factor, metallic ones finally appear Contact between neighboring particles and possibly chain formation on that As is apparent to the person skilled in the art in detail, on the losses, the effective Impact permeability and the effective dielectric constant of the mixing body would and must be avoided in any case.

Die effektive Permeabilität ,ueff eines solchen Mischkörpers ist von der Permeabilität y3 der einzelnen Teilchen, viel stärker jedoch vom Füllfaktor abhängig. Infolge des Entmagnetisierungsfaktors wird die effektive Permeabilität durch die dielektrischen Zwischenräume stark erniedrigt und liegt für Füllfaktoren von 90 bis 97 °/o unter 100. Wenn die Permeabilität y3 des Teilchenmaterials hoch genug ist, ist die effektive Permeabilität fast nur noch vom Füllfaktor F abhängig und wird durch eine weitere Erhöhung der Permeabilität y3 nicht mehr als einige Prozent gesteigert. Für F = 97 °/o genügt z. B. bereits eine Permeabilität aus = 3000, während eine Erhöhung von ß3 auf den theoretischen Wert ß3 = oo nur noch eine Steigerung von »eff um wenige Prozent bringt.The effective permeability, ueff, of such a mixed body depends on the permeability y3 of the individual particles, but is much more dependent on the fill factor. As a result of the demagnetization factor, the effective permeability through the dielectric interspaces is greatly reduced and is below 100 for filling factors of 90 to 97 ° / o a further increase in permeability y3 is not increased by more than a few percent. For F = 97% z. B. already a permeability of = 3000 , while an increase from ß3 to the theoretical value ß3 = oo only brings an increase of »eff by a few percent.

Diese Tatsache ist insofern bedeutsam, als man erstens nicht unbedingt ein ferromagnetisches Material höchster Anfangspermeabilität verwenden muß, sondern dieses auch nach anderen Gesichtspunkten, z. B. nach der Herstellbarkeit eines feinkörnigen Pulvers, auswählen kann.This fact is significant in that, firstly, one does not necessarily must use a ferromagnetic material of the highest initial permeability, but this also according to other aspects, e.g. B. after the manufacturability of a fine-grained Powder, can choose.

Zum anderen steigt die Permeabilität ,u3 eines Ferromagnetiknms von der Anfangspermeabilität As mit wachsender magnetischer Feldstärke S,) im allgemeinen stark an und erreicht eine Maximalpermeabilität, die zum Teil bis zu 10mal so hoch liegt wie die Anfangspermeabilität, um dann bei noch größeren Feldstärken 5 wieder allmählich abzusinken. Die obengenannte Aufgabe verlangt also einen Stoff, der aus Gründen der Anpassung an das angrenzende Medium, aus welchem die Wellen einfallen und zwecks Erreichung einer möglichst geringen Schichtdicke untereinander gleiche und möglichst hohe Werte der Dielektrizitätskonstanten und der Permeabilität aufweist.On the other hand, the permeability increases, u3 of a ferromagnetic value of the initial permeability As with increasing magnetic field strength S,) in general strongly and reaches a maximum permeability, which in some cases is up to 10 times as high lies like the initial permeability, and then again at even greater field strengths 5 to gradually decline. The above-mentioned task therefore requires a substance that consists of Reasons for adapting to the adjoining medium from which the waves are incident and in order to achieve the lowest possible layer thickness, they are identical to one another and has the highest possible values of dielectric constant and permeability.

Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante, sogenannte Dielektrika, ebenso wie Stoffe mit hoher Permeabilität, sogenannte Ferromagnetika, sind in großer Zahl und Variation vorhanden.Substances with a high dielectric constant, so-called dielectrics, just like substances with high permeability, so-called ferromagnetics, are in large Number and variation available.

Dagegen stehen keine derartige geeignete Stoffe zur Verfügung, bei denen -das Anpassungsverhältnis a = a/ ,u ps 1 ist; sondern im allgemeinen ist a wesentlich größer als 1. Aber schon ein Wert a = 4 bedeutet einen Reflexionsfaktor von 330/" während die praktischen Anwendungen im allgemeinen nur einen Reflexionsfaktor von 100/, oder weniger zulassen.In contrast, there are no such suitable substances available for which the adaptation ratio a = a /, u ps is 1; but in general a is significantly greater than 1. But a value of a = 4 already means a reflection factor of 330 / " while practical applications generally only allow a reflection factor of 100 /" or less.

Die Erfindung zielt zwecks Lösung der eingangs formulierten Aufgabe darauf hin, aus einem Dielektrikum und einem Ferromagnetikum einen homogenen Mischkörper derart aufzubauen, da.ß dieser eine möglichst hohe effektive Dielektrizitätskonstante eeff und eine möglichst hohe effektive Permeabilität ,ueff erhält, und daß das Anpassungsverhältnis a = Eefflueff möglichst klein, d. h. möglichst nahe gleich 1 wird. Die effektive Permeabilität reff des Mischkörpers ändert sich jedoch mit der Feldstärke .5 nur um wenige Prozent, so daß man mit einem konstanten Wert rechnen kann. ' Die effektive Dielektrizitätskonstante seff des Mischkörpers wird durch die eingebetteten Metallteilchen stark erhöht und hängt demnach ebenfalls vom Füllfaktor ab; sie ist andererseits der Dielektrizitätskonstante aB des Bindemittels direkt proportional.For the purpose of solving the problem formulated at the outset, the invention aims to build a homogeneous mixed body from a dielectric and a ferromagnetic in such a way that it receives the highest possible effective dielectric constant eeff and the highest possible effective permeability, ueff, and that the adaptation ratio a = Eefflueff is as small as possible, ie as close as possible to 1. However, the effective permeability reff of the mixing body changes with the field strength .5 by only a few percent, so that one can count on a constant value. The effective dielectric constant seff of the mixed body is greatly increased by the embedded metal particles and therefore also depends on the fill factor; on the other hand, it is directly proportional to the dielectric constant aB of the binder.

Das Anpassungsverhältnis a = seff/@ceff ist, wie sich theoretisch zeigen läßt, gleich der Dielektrizitätskonstante sB des Bindemittels und multipliziert mit einem vom Füllfaktor abhängigen Faktor, der für hohe Füllfaktoren und hohe ß,9 asymptotisch gegen 1 geht. Für Füllfaktoren über 90 °/o und ,u, > 3000 ist mit guter Näherung a = sB.The adaptation ratio a = seff / @ ceff is, as can be shown theoretically, equal to the dielectric constant sB of the binder and multiplied by a factor dependent on the fill factor, which tends asymptotically to 1 for high fill factors and high ß.9. For fill factors above 90 ° / o and, u,> 3000, a = sB is a good approximation.

Das bedeutet, daß man für eine Dielektrizitätskonstante des Bindemittels 8s = 1,4 ... 2,0 ein Anpassungsverhältnis a = 1,4 ... 2,0 erreichen kann, so daß nach obigen Betrachtungen der Reflexionsfaktor: y = 8,4 ... 17,1 beträgt. Um den Reflexionsfaktor klein zu halten, muß man also ein Bindemittel möglichst niedriger Dielektrizitätskonstante 8B verwenden.This means that for a dielectric constant of the binder 8s = 1.4 ... 2.0, an adaptation ratio of a = 1.4 ... 2.0 can be achieved, so that, according to the above considerations, the reflection factor: y = 8.4 ... is 17.1. In order to keep the reflection factor small, it is necessary to use a binder with a dielectric constant 8B that is as low as possible.

Der Brechungsindex n des Mischkörpers ist Erreicht man also z. B. mit einem Füllfaktor F = 97 % und einem Bindemittel mit sB = 1,4 eine effektive Permeabilität #teff = 100, so wird: n = 118. Der Reflexionsfaktor wird um so kleiner, je näher die Dielektrizitätskonstante des Bindemittels eB an 1 liegt. Wenn aber Bindemittel mit einer Dielektrizitätskonstante es< 2 nicht zur Verfügung stehen, kann der Reflexionsfaktor der Schicht erfindungsgemäß durch folgende Maßnahme weiter verringert werden.The refractive index n of the mixing body is So if you reach z. B. with a fill factor F = 97 % and a binder with sB = 1.4 an effective permeability #teff = 100, then: n = 118. The closer the dielectric constant of the binder eB is to 1, the smaller the reflection factor . However, if binders with a dielectric constant es <2 are not available, the reflection factor of the layer can be further reduced according to the invention by the following measure.

Die aus dem pulverförmigen Ferromagnetikum und dem Bindemittel aufgebaute Schicht wird netzartig von Luftschlitzen der Breite ö durchzogen, so daß zwischen den Schlitzen Prismen des Mischkörpers stehenbleiben.The one built up from the powdery ferromagnetic and the binding agent Layer is traversed in a net-like manner by air slots of width ö, so that between the slots prisms of the mixing body remain.

Vorzugsweise bilden die Schlitze ein orthogonales und äquidistantes Netz, so daß die Prismen einen quadratischen Querschnitt der Kantenlänge a besitzen.The slots preferably form an orthogonal and equidistant one Network, so that the prisms have a square cross-section of edge length a.

Die Schlitzbreite ö ist klein gegen die Kantenlänge a, so daß das Netz periodisch in a + ö, bzw. angenähert in a, ist.The slot width ö is small compared to the edge length a, so that the Network is periodic in a + ö, or approximately in a.

Damit nun die Anordnung homogen im Sinne der obigen Definition bleibt, müssen die Abstände a + ö bzw. a kleiner als eine halbe Wellenlänge der Strahlung in der Anordnung sein. Die Wellenlänge A, in der Anordnung ergibt sich, wie oben dargelegt, aus der Vakuumwellenlänge 2, und dem mittleren Brechungsindex n der geschlitzten Schicht zu: A= A,/n. Es soll also: a < .1,/2n sein.So that the arrangement remains homogeneous in the sense of the above definition, the distances a + δ or a must be less than half a wavelength of the radiation in the arrangement. The wavelength A in the arrangement results, as explained above, from the vacuum wavelength 2 and the mean refractive index n of the slotted layer as follows: A = A, / n. So it should be: a < .1, / 2n.

Durch die Luftschlitze wird die Dielektrizitätskonstante und die Permeabilität der Schicht stark erniedrigt, was für den Fall, daß die magnetische Feldstärke .5 und die elektrische Feldstärke l2 in Richtung der Schlitze verlaufen, ohne weiteres ersichtlich ist. Es läßt sich aber zeigen, daß auch für beliebige Winkel zwischen den Feldvektoren und der Richtung der Schlitze eine Verminderung der Dielektrizitätskonstante und der Permeabilität stattfindet. Die netzartig geschlitzte Schicht hat eine mittlere Dielektrizitätskonstante s und eine mittlere Permeabilität ,u, die jeweils von der effektiven Dielektrizitätskonstanteseff bzw. der effektiven Permeabilität V.eff der Mischsubstanz und dem Verhältnis von der Kantenlänge a zur Schlitzbreite ö, also von dem Wert x = a/ö, abhängen.The dielectric constant and permeability are determined by the air slots the layer is greatly reduced, which in the event that the magnetic field strength .5 and the electric field strength l2 run in the direction of the slots, easily can be seen. But it can be shown that for any angle between the field vectors and the direction of the slots result in a decrease in the dielectric constant and permeability takes place. The net-like slit layer has a middle one Dielectric constant s and an average permeability, u, each of which depends on the effective dielectric constant ff or the effective permeability V.eff the mixed substance and the ratio of the edge length a to the slot width ö, thus depend on the value x = a / ö.

Es läßt sich zeigen, daß bei gegebenem seffund #teff, wobei sefflt.eff = a> 1 ist, mit abnehmendem x, also z. B. steigender Schlitzbreite, die mittlere Dielektrizitätskonstante E sowie die mittlere Permeabilität -u immer mehr abnehmen und sich schließlich dem Wert a nähern. Dadurch nimmt natürlich auch der mittlere Brechungsindex n = immer mehr ab. Gleichzeitig wird aber auch der Reflexionsfaktor y verkleinert, da die Dielektrizitätskonstante stärker reduziert wird als die Permeabilität, so daß sich das Anpassungsverhältnis ä = ä/. immer mehr dem Wert 1 nähert.It can be shown that for a given seffund #teff, where sefflt.eff = a> 1 , with decreasing x, e.g. B. increasing slot width, the mean dielectric constant E and the mean permeability -u decrease more and more and finally approach the value a. As a result, of course, the mean refractive index n = also increases more and more from. At the same time, however, the reflection factor y is also reduced, since the dielectric constant is reduced more than the permeability, so that the adaptation ratio ä = ä /. closer and closer to the value 1.

Man hat also durch die Wahl der Schlitzbreite ö bzw. des Quotienten x ein Mittel in der Hand, um den Reflexionsfaktor beliebig zu erniedrigen, wobei dann allerdings der Brechungsindex sinkt. Wie aus folgendem Zahlenbeispiel hervorgeht, erreicht man aber durch die erfindungsgemäße Verwendung von Luftschlitzen immer noch beträchtliche Werte von n bei relativ kleinen Reflexionsfaktoren Die Mischsubstanz besitze - ohne Schlitze - ein reff = 200 und #teff = 100, so daß a = 2 und y = 17,10/0, wobei n = 141 ist.By choosing the slot width δ or the quotient x, one has a means in hand to lower the reflection factor as desired, in which case, however, the refractive index drops. As is apparent from the following numerical example, but can be reached by the inventive use of louvers still considerable values of n at a relatively small reflection factors, the mixing substance possess - without slots - a reff = 200 and #teff = 100, so that a = 2 and y = 17.10 / 0, where n = 141.

Durch Einführung eines orthogonalen äquidistanten Schlitznetzes mit a = 8 mm und ö = 1 mm erreicht man s 7,8 und _ -- 7,5, so daß ä -- 1,04,r Fe 0,9 % und n .@ 7,65 wird.By introducing an orthogonal equidistant slot network with a = 8 mm and ö = 1 mm, s 7.8 and _ - 7.5 are achieved, so that ä - 1.04, r Fe 0.9 % and n. @ 7 , Turns 65.

Diese Schicht ist nach obigen Betrachtungen für Vakuumwellenlängen /LO > 14 cm als homogen anzusehen, wobei die Wellenlänge in der geschlitzten Schicht ., = Ao/n > 1,8 cm beträgt.According to the above considerations, this layer is for vacuum wavelengths / LO> 14 cm to be regarded as homogeneous, with the wavelength in the slotted layer ., = Ao / n> 1.8 cm.

Man wird natürlich in der Praxis von der kleinsten in Frage kommenden Wellenlänge der Strahlung das Verhältnis x möglichst klein wählen, um einen möglichst hohen Brechungsindex n zu erhalten, jedoch nur so klein, daß der zulässige Reflexionsfaktor y nicht überschritten wird.One will of course, in practice, come from the smallest in question Choose the wavelength of the radiation, the ratio x as small as possible, in order to achieve a to obtain high refractive index n, but only so small that the allowable reflection factor y is not exceeded.

Dabei ist der Wert x an der Vorderseite der Schicht, also auf der Seite, auf der die Strahlung einfällt, klein zu wählen, um dort einen kleinen Reflexionsfaktor zu erhalten, dieser Wert jedoch nach der Tiefe der Schicht, also in Fortpflanzungsrichtung der einfallenden Strahlung, kontinuierlich bzw. in kleinen Stufen anwachsen zu lassen, indem man die Schlitzbreite ö und/oder die Kantenlänge a entsprechend verändert. Dadurch steigt der Brechungsindex n nach der Tiefe hin an, so daß die gesamte Schicht im Durchschnitt einen höheren Brechungsindex besitzt als an der Vorderseite.The value x is on the front of the layer, i.e. on the The side on which the radiation is incident should be selected to be small in order to have a small reflection factor there but this value depends on the depth of the layer, i.e. in the direction of propagation to let the incident radiation grow continuously or in small steps, by changing the slot width ö and / or the edge length a accordingly. As a result, the refractive index n increases towards the depth, so that the entire layer has a higher refractive index on average than at the front.

Das Anpassungsverhältnis ä steigt damit zwar ebenfalls an. Wie sich theoretisch zeigen läßt und praktische Messungen ergeben haben, ergibt dieser Anstieg von ä, wenn er nicht zu steil erfolgt, keine wesentliche Erhöhung des Reflexionsfaktors der Anordnung. Wird der Anstieg von ä mit der Tiefe zu steil, so treten schließlich aus dem Innern der Schicht Reflexionen auf.The adjustment ratio ä thus also increases. How yourself can be shown theoretically and practical measurements have resulted in this increase of ä, if it is not too steep, no significant increase in the reflection factor the arrangement. If the ascent from ä becomes too steep with depth, then eventually step reflections on the inside of the layer.

Man kann die beschriebene Schicht - mit oder ohne Schlitze - nach einem weiteren Erfindungsgedanken zur Absorption eines mehr oder weniger großen Teiles der Strahlung verwenden, indem man ihr durch Wahl oder Beimengang geeigneter Substanzen gewisse elektrische und magnetische Verluste gibt. Man muß nur dafür sorgen, daß an der Vorderseite der Schicht die eingangs erwähnte Anpassungsbedingung hinreichend genau erfüllt ist, Elektrischer und magnetischer Verlustfaktor tgb (e) bzw. tgb (@C) sollen also an der Vorderseite möglichst gleich sein.You can follow the described layer - with or without slits a further inventive idea for the absorption of a more or less large Use part of the radiation by making it more suitable by choice or addition Substances are certain electrical and magnetic losses. You just have to do it ensure that the adjustment condition mentioned above is met at the front of the layer is fulfilled with sufficient accuracy, Electrical and magnetic dissipation factor tgb (e) or tgb (@C) should be the same as possible on the front.

Hierbei kann man zwei Wege beschreiten. Entweder werden die elektrischen und die magnetischen Verluste an der Vorderseite sehr klein gemacht. Dann lä.ßt man einen oder beide Verlustfaktoren nach der Tiefe hin in ähnlicher Weise ansteigen, wie es vorstehend für das Anpassungsverhältnis a beschrieben wurde, und vermeidet durch Wahl eines nicht zu steilen Anstiegs der Verluste das Auftreten von unzulässig hohen Reflexionen aus dem Innern der Schicht. Die Verringerung der Verluste an der Vorderseite wird durch die erfindungsgemäße Einführung der Luftschlitze erleichtert. Die im vorstehenden vorgeschlagene Veränderung der Schlitzbreite mit der Tiefe wirkt sich natürlich nicht nur auf das Anpassungsverhältnis, sondern auch auf die Verluste aus.There are two ways of doing this. Either the electric and made the magnetic losses at the front very small. Then let one or both loss factors increase in a similar way towards depth, as described above for the adaptation ratio a, and avoids by choosing a not too steep increase in losses, the occurrence of impermissible high reflections from inside the layer. Reducing losses at the The front side is facilitated by the introduction of the air slots according to the invention. The change in the slot width proposed in the foregoing acts with the depth of course not only on the adjustment ratio, but also on the losses the end.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, den elektrischen Verlustfaktor tg8 (s) dem magnetischen tg8 (#t) zumindest an der Vorderseite möglichst anzunähern. Dann ist es nicht erforderlich, die Verluste an der Vorderseite möglichst niedrig zu halten, sondern man kann der Schicht nun auch schon an der Vorderseite hohe Verluste verleihen, ohne daß hierdurch eine Reflexion der einfallenden Wellen verursacht wird. Man kann hierbei die Verluste in der ganzen Schicht konstant halten, man kann aber auch einen oder beide Verlustfaktoren nach der Tiefe hin verändern. Dabei muß nur wieder darauf geachtet werden, daß das Verhältnis des elektrischen Verlustfaktors zum magnetischen Verlustfaktor, also der Ausdruck tg8 (e)/ tgö(p.), nicht zu steil nach der Tiefe hin verändert wird, was unzulässig hohe Reflexionen aus dem Innern der Schicht verursachen würde.The second option is to use the electrical dissipation factor tg8 (s) should be as close as possible to the magnetic tg8 (#t), at least on the front. Then it is not necessary to keep the losses at the front as low as possible to keep, but you can now also have high losses at the front of the layer without causing a reflection of the incident waves will. You can keep the losses constant throughout the shift, you can but also change one or both loss factors depending on the depth. It must just pay attention again to the ratio of the electrical dissipation factor to the magnetic loss factor, i.e. the expression tg8 (e) / tgö (p.), not too steep is changed towards the depth, which inadmissibly high reflections from the inside the shift would cause.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute Schicht mit nach vorstehenden Erfindungsgedanken gewählten Verlustfaktoren braucht nur gerade so dick gewählt zu werden, daß die gewünschte Absorption beim Durchgang der Strahlung erzielt wird.A layer constructed according to the invention with the inventive concept above The chosen loss factors only need to be chosen so thick that the desired absorption is achieved when the radiation passes through.

Da für eine bestimmte Absorption bei optimaler Wahl der Verlustfaktoren nicht die geometrische Dicke der Schicht, sondern die Zahl der in der Schicht auftretenden Wellenlängen maßgebend ist, ist ersichtlich, daß eine Erhöhung des Brechungsindex n eine Verkleinerung der für eine bestimmte Absorption erforderlichen Mindestschichtdicke bedeutet.As for a certain absorption with an optimal choice of the loss factors not the geometric thickness of the layer, but the number of those occurring in the layer Wavelength is decisive, it can be seen that an increase in the refractive index n a reduction in the minimum layer thickness required for a certain absorption means.

Benötigt man also z. B. für eine Absorption von 90 °/o, bezogen auf die Amplitude, eine Schichtdicke von einer Wellenlänge, so beträgt die geometrische Schichtdicke im obigen Beispiel für eine Vakuumwellenlänge 2, = 15 cm und einen Brechungsindex n = 7,65 nur D ,- 2 cm.So if you need z. B. for an absorption of 90 ° / o, based on the amplitude, a layer thickness of one wavelength, the geometric layer thickness in the above example for a vacuum wavelength is 2, = 15 cm and a refractive index n = 7.65 only D , - 2 cm.

Eine Erhöhung von n auf 15 würde die Mindestschichtdicke auf 1 cm verringern.An increase from n to 15 would reduce the minimum layer thickness to 1 cm to decrease.

Die Zahlenangaben entsprechen praktischen Messungen, die mit erfindungsgemäß aufgebauten Schichten durchgeführt wurden.The figures correspond to practical measurements that were carried out according to the invention built-up layers were carried out.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anpassungsschicht mit hohem Brechungsindex für den reflexionsfreien Übergang einer elektromagnetischen Strahlung von einem Medium wie Luft in ein anderes Medium, wobei die Schicht auch als absorbierende Schicht ausgebildet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht ein Ferromagnetikum großer Permeabilität V.,s, vorzugsweise in Pulverform in möglichst feiner und gleichmäßiger Verteilung, in einem Dielektrikum kleiner Dielektrizitätskonstante sB enthält, wobei der Füllfaktor des Ferromagnetikums möglichst hoch sein soll und alle ferromagnetischen Teilchen durch das Dielektrikum voneinander getrennt sein sollen. PATENT CLAIMS: 1. High refractive index matching layer for the reflection-free transition of electromagnetic radiation from a medium like air in another medium, the layer also acting as an absorbent layer can be formed, characterized in that the layer is a ferromagnetic material high permeability V., s, preferably in powder form in as fine and uniform a form as possible Distribution, in a dielectric with a small dielectric constant sB, where the fill factor of the ferromagnetic material should be as high as possible and all ferromagnetic Particles should be separated from one another by the dielectric. 2. Schicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen so hohen Füllfaktor des Ferromagnetikums, vorzugsweise über 90 °/o, daß bei Verwendung eines Ferromagnetikums mit einer Anfangspermeabilität von 1000 bis zu höchstens 10 000 eine weitere Erhöhung der Anfangspermeabilität und/oder das Ansteigen der Permeabilität mit wachsender magnetischer Feldstärke S5 keine wesentliche Erhöhung der effektiven Permeabilität V.eff der Schicht mehr' "bewirkt: ` 2nd layer after Claim 1, characterized by such a high fill factor of the ferromagnetic material, preferably over 90% that when using a ferromagnetic material with an initial permeability from 1000 to a maximum of 10,000 a further increase in the initial permeability and / or the increase in permeability with increasing magnetic field strength S5 no more significant increase in the effective permeability V.eff of the layer ' "causes:` 3. Schicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des pulverförmigen Ferromagnetikums so klein gehalten ist, daß bei der höchsten Frequenz der einfallenden Strahlung noch keine unzulässig hohen Verluste, z. B. durch Wirbelströme und Stromverdrängung, auftreten und daß die gegenüber der Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes .5 wirksame Permeabilität #L8 noch nicht unzulässig absinkt. 3. Layer according to claim 1 or 2, characterized in that the grain size of the powdery ferromagnetic is kept so small that at the highest Frequency of the incident radiation not yet inadmissibly high losses, e.g. B. caused by eddy currents and current displacement, and that the opposite of the field strength of the magnetic alternating field .5 effective permeability # L8 not yet inadmissible sinks. 4. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur weiteren Verbesserung der Anpassung senkrecht zur Einfallsrichtung der Strahlung netzartig von zwei vorzugsweise orthogonalen Scharen von im wesentlichen parallelen und äquidistanten Luftschlitzen durchzogen ist, deren Abstand a höchstens gleich der halben Wellenlänge der Strahlung innerhalb der Schicht ist und deren Breite 8 so klein ist, daß der mittlere Brechungsindex n der Anordnung möglichst hoch wird, jedoch mindestens so groß, daß der zugelassene Reflexionsfaktor r der Anordnung nicht überschritten wird, wobei die Breite ö der Luftschlitze in Richtung der einfallenden Strahlung abnimmt, so daß derBrechungsindex der Schicht nach der Tiefe hin ansteigt. 4. Layer according to one of claims 1 to 3, characterized in that they to further improve the adaptation perpendicular to the direction of incidence of the radiation network-like of two preferably orthogonal families of essentially parallel and equidistant air slits are traversed, the spacing a of which is at most equal half the wavelength of the radiation within the layer and its width 8 is so small that the mean refractive index n of the arrangement is as high as possible, but at least so large that the permitted reflection factor r of the arrangement is not exceeded, the width ö of the air slots in the direction of the incident Radiation decreases so that the refractive index of the layer increases with depth. 5. Schicht nach einem der Ansprüche 1 ' bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur gleichzeitigen Absorption der einfallenden Strahlung mit elektrischen und magnetischen Verlusten behaftet ist, die an der Vorderseite sehr klein sind und nach der Tiefe hin ansteigen. 5. Layer according to one of claims 1 'to 4, characterized in that it is used for simultaneous absorption of incident radiation with electrical and magnetic It is prone to losses that are very small at the front and at the bottom rise towards. 6. Schicht nachAnspruch 5, dadurchgekennzeichnet, daß der Anstieg der Verluste nach der 'riefe hin höchstens so steil erfolgt, daß keine unzulässigen Reflexionen aus dem Innern der Schicht heraus auftreten. 6. Layer according to Claim 5, characterized in that the rise the losses towards the 'riefe are at most so steep that no impermissible ones Reflections occur from inside the layer. 7. Schicht nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur gleichzeitigen Absorption der einfallenden Strahlung mit elektrischen und magnetischen Verlusten behaftet ist, die zumindest an der Vorderseite der Schicht einander möglichst gleich sind. B. Schicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen und/oder magnetischen Verluste sich nach der Tiefe hin allmählich verändern, jedoch höchstens so steil, daß keine unzulässigen Reflexionen aus dem Innern der Schicht heraus auftreten. In Betracht gezogene Druckschriften Radio Mentor, 1949, S. 438 bis 450; »Radar System Engineering« von Louis N. Riden`our, New York u. London, 1947, S. 69 bis 73.7th shift after one of the Claims l to 4, characterized in that they are for simultaneous absorption the incident radiation is afflicted with electrical and magnetic losses which are as similar as possible to one another, at least on the front side of the layer. B. layer according to claim 7, characterized in that the electrical and / or magnetic losses change gradually towards the depth, but at most so steep that no impermissible reflections occur from inside the layer. Considered Pamphlets Radio Mentor, 1949, pp. 438-450; “Radar system Engineering «by Louis N. Riden`our, New York and London, 1947, pp. 69 to 73.
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