DE4101074C2 - Verglasungselement mit niedrigem Reflexionsgrad für Radarstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verglasungselement mit niedrigem Reflexionsgrad für Radarstrahlung.

Mit der ständig zunehmenden Zahl von Flugbewegungen und den damit verbundenen erhöhten Anforderungen an die radargestützte Flugüberwachung führen störende Reflexionen von Radarwellen an Gebäuden im Bereich von Flughafenradaranlagen zu einem wach­ senden Sicherheitsproblem. Es wird immer schwieriger, Signale von Flugzeugen von durch Gebäude verursachten Störsignalen sicher zu trennen. Dabei hat sich gezeigt, daß zu den stören­ den Reflexen nicht nur metallische Gebäudeteile beitragen, sondern überraschenderweise auch Fassadenelemente, die eine oder mehrere Glasscheiben aufweisen.

Glas absorbiert als Dielektrikum zwar praktisch keine Radar­ strahlung, weist jedoch aufgrund seines hohen Brechungsindexes im Bereich der üblicherweise eingesetzten Radarfrequenzen von etwa 1 GHz einen erheblichen Reflexionsgrad auf. Der Reflexi­ onsgrad wird weiter erhöht, wenn Glasscheiben mit hochleitfä­ higen Beschichtungen, insbesondere Wärmeschutzschichten, versehen werden.

Aus der DE-OS 39 13 421 ist es bereits bekannt, die Radarre­ flexion von Gebäudewänden dadurch zu reduzieren, daß an sich hoch reflektierende, nebeneinander angeordnete Einzelwandele­ mente wie beispielsweise Glasplatten, tiefengestaffelt ange­ bracht werden, wobei jeweils außenliegende und zurückversetzte Wandelemente abwechseln und der Abstand benachbarter Wandele­ mentflächen etwa λ/4, bezogen auf die Radarwellenlänge, beträgt.

Diese Lösung ist unbefriedigend, da der Aufbau entsprechender Fassaden gegenüber glatten Fassaden technisch aufwendiger ist, die Reinigung erschwert wird und derartig gerasterte Fassaden ästhetisch wenig ansprechend wirken.

Für den nichttransparenten Fassadenbereich ist es außerdem aus der DE-OS 39 16 416 bekannt, ruß- oder graphitbeschichtete Platten mit Dämmstoffelementen und Metallplatten zu kombinie­ ren, um so zu einer reduzierten Radarreflexion zu gelangen.

Ein solches Fassadenelement kann nicht im Fensterbereich eingesetzt werden.

In Dominik, H. und Eckert, E.: Hochfrequenzabsorbierende Materialien, in: ntz, Band 41 (1988) Heft 5, Seiten 280-283, wird ein Absorber zur Reflexionsdämpfung von Hochfrequenzstrahlung beschrieben, die aus einer Metallplatte sowie einer im Abstand einer Viertelwellenlänge davor befindlichen Widerstandsfolie mit einer Flächenimpedanz von 377 Ohm besteht. Der geometrische Abstand der Folie von der Metallplatte kann nach dieser Literaturstelle dadurch reduziert werden, daß zwischen der Folie und der Metallplatte ein Material mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als Luft angeordnet wird. Die beschriebenen Absorber sind im Fensterbereich von Fassaden nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein relativ einfach aufgebautes Verglasungselement zu schaffen, das im Fensterbe­ reich von Gebäudewänden mit glatter Außenhaut eingesetzt werden kann und dabei einen niedrigen Radarreflexionsgrad, insbesondere im Bereich von etwa 1 GHz, aufweist. Dabei soll der Radarreflexionsgrad bei senkrechtem Einfall weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 1% betragen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Verglasungselement mit erheblich reduzierter Radarre­ flexion entsteht, wenn mindestens zwei Glasscheiben mit Abstand hintereinander angeordnet werden, wobei die radarabge­ wandte Glasscheibe auf ihrer radarseitigen Oberfläche eine schwach leitfähige dünne Beschichtung trägt, deren Flächenwi­ derstand in definierter Weise mit der Dicke der radarzugewand­ ten Glasscheibe verknüpft ist. Es wird vermutet, daß die beobachtete Minderung des Radarreflexionsgrades auf der destruktiven Interferenz der an der ersten Glasscheibe und an der schwach leitfähigen Beschichtung der zweiten Glasscheibe reflektierten Radarstrahlen beruht. Durch die erfindungsgemäße Anpassung des elektrischen Flächenwiderstandes der Beschichtung der zweiten Glasscheibe an die Dicke der ersten Glasscheibe wird vermutlich eine Annäherung der einerseits von der ersten Glasscheibe und andererseits von der schwach leitfähigen Beschichtung der zweiten Glasscheibe herrührenden Reflexionsamplituden erreicht und damit die Wirkung der destruktiven Interferenz verstärkt.

Überraschenderweise kann ein niedriger Reflexionsgrad selbst dann erzielt werden, wenn der Abstand der beiden Glasscheiben deutlich unterhalb von λ/4, das heißt bei einer Frequenz von etwa 1 GHz unter etwa 75 mm, liegt. Abstände von bis zu 24 mm sind noch ohne weiteres in üblicher Weise als Isolierglas­ scheiben mit Metall- oder Kunststoffabstandhaltern herstell­ bar, was die Anwendbarkeit der Erfindung erheblich erleich­ tert. Es liegt im Rahmen der Erfindung, anstelle von monolith­ ischen Glasscheiben Verbundglasscheiben einzusetzen, wenn dies aus statischen Gründen, Sicherheitserwägungen oder dergleichen erforderlich ist. Weiterhin können zusätzliche nichtleitfähige Schichten auf mindestens einer der Glasscheiben vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es möglich, das Aussehen des Verglasungselements in Reflexion und Transmission in an sich bekannter Weise in weitem Rahmen zu modifizieren.

Erfindungsgemäße Verglasungselemente werden mit besonderem Vorteil für die Verglasung von Gebäudewänden verwendet, die in etwa senkrecht zur Strahlrichtung eines mit etwa 1 GHz arbei­ tenden Flughafenradars oder dergleichen orientiert sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len und den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Verglasungselements, dargestellt im Querschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem als erste Glasscheibe anstelle einer Einfachglas­ scheibe eine Verbundglasscheibe vorgesehen ist,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem hinter der zweiten Glasscheibe eine weitere Glasscheibe vorgesehen ist.

Das Verglasungselement nach Fig. 1 besteht aus einer ersten, der Radarstrahlungsquelle zugewandten Glasscheibe 1 sowie einer zweiten, der Strahlungsquelle abgewandten Glasscheibe 2, die in einem Abstand von 6 bis 24 mm, vorzugsweise etwa 20 mm, angeordnet sind. Die beiden Glasscheiben 1, 2 sind vorzugswei­ se im hier nicht dargestellten Randbereich über einen umlau­ fenden Abstandhalterrahmen gasdicht miteinander verbunden.

Die erste Glasscheibe weist eine Dicke von 4 bis 15 mm auf. Die Dicke der zweiten Glasscheibe ist im Rahmen der vorliegen­ den Erfindung weniger bedeutsam, sie sollte jedoch vorzugswei­ se nicht mehr als 10 mm betragen.

Wesentliches Merkmal aller Ausführungsformen der Erfindung ist das Vorhandensein einer lichtdurchlässigen, schwach elektrisch leitfähigen Schicht 3 auf der radarseitigen Oberfläche der Glasscheibe 2. Diese Schicht 3 kann grundsätzlich aus einer Vielzahl von an sich bekannten Materialien bestehen, z. B. Edelmetallen, Übergangsmetallen, halbleitenden Oxid- oder Mischoxidschichten usw., solange wie gewährleistet ist, daß der Flächenwiderstand der Schicht 3 im beanspruchten Bereich liegt. Zusätzlich zu der leitfähigen Schicht 3 können auf oder unter ihr in an sich bekannter Weise weitere, in Fig. 1 nicht dargestellte Schichten vorgesehen sein, mit denen die opti­ schen Eigenschaften des Verglasungselements je nach Bedarf modifiziert werden können. Zusätzlich oder alternativ dazu ist es möglich, auf der Glasscheibe 1 nicht-leitfähige Schichten 4, 5 anzubringen, z. B. hochreflektierende dielektrische Metalloxid-Schichten wie TiO₂ oder reflexionsmindernde Schich­ ten wie SiO₂, wenn dies aus ästhetischen Gründen gewünscht wird. Solange diese Schichten 4, 5 elektrisch nicht leitfähig sind, haben sie nämlich auf die radaroptischen Eigenschaften des Verglasungselements keinen nennenswerten Einfluß.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die monolithische erste Glasscheibe der Fig. 1 durch eine Verbundglasscheibe ersetzt ist, die aus einer ersten Einzelscheibe 11 und einer zweiten Einzelscheibe 12 besteht, die durch eine transparente Kunststoffverbund­ schicht 13 verbunden sind. Die Kunststoffverbundschicht 13 kann beispielsweise aus Polyvinylbutyral, Polyurethan, Polyvi­ nylchlorid oder Gießharzen, insbesondere auf Acrylatbasis, bestehen. Wichtig ist im Rahmen der Erfindung, daß die Kunst­ stoffverbundschicht 13 wie die Glasscheiben 11, 12 elektrisch nicht leitfähig ist.

Wie in Fig. 1 weist das Verglasungselement gemäß Fig. 2 eine zweite Glasscheibe 2 mit einer schwach leitfähigen Beschich­ tung 3 auf. Zusätzlich können wie zuvor weitere nicht-leit­ fähige Schichten vorsehbar sein. Es liegt im Rahmen der Erfindung, anstelle der zweiten Glasscheibe 2 ebenfalls eine Verbundglasscheibe entsprechend der ersten Glasscheibe 11, 12, 13 einzusetzen.

In Fig. 3 schließlich ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit der noch niedrigere Radarreflexi­ onswerte als mit den ersten beiden Ausführungsformen erreich­ bar sind. Zusätzlich zu den beiden Glasscheiben 1, 2 sowie der leitfähigen Beschichtung 3 entsprechend Fig. 1 weist das Verglasungselement gemäß Fig. 3 eine weitere Glasscheibe 6 auf, die ebenfalls eine schwach leitfähige Schicht 7 trägt. Der Flächenwiderstand der Schicht 7 liegt im gleichen Bereich wie derjenige der Schicht 3. Die Scheibe 6 wird in einem Abstand von etwa 20-200 mm von der Scheibe 2 angeordnet.

Claims (6)

1. Verglasungselement mit niedrigem Reflexionsgrad für Radarstrahlung,
mit einer ersten, der Strahlungsquelle zugewandten Glasscheibe (1; 11, 13, 12) mit einer Dicke zwischen 4 mm und 15 mm,
mit einer zweiten, der Radar-Strahlungsquelle abgewandten, höchstens 10 mm dicken Glasscheibe (2), die mit der ersten Glasscheibe (1; 11, 13, 12) im Randbereich gasdicht verbunden ist,
wobei die zweite Glasscheibe (2) auf ihrer der ersten Glasscheibe (1; 11, 13, 12) zugewandten Oberfläche eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht (3) mit einem Flächenwiderstand zwischen 1200 Ω/d[mm] und 3500 Ω/d[mm] (d=Dicke der ersten Glasscheibe ((1; 11, 13, 12) trägt und
wobei die beiden Glasscheiben (1; 11, 13, 12), (2) zwischen sich einen Gaszwischenraum mit einer Breite von mindestens 6 mm und höchstens 24 mm einschließen.

2. Verglasungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schicht (3) einen Flächenwiderstand zwischen 2000 Ω/d[mm] und 3000 Ω/d[mm], vorzugsweise etwa 2400 Ω/d[mm], aufweist.

3. Verglasungselement nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Gaszwischenraums mindestens 12 mm und höchstens 20 mm beträgt.

4. Verglasungselement nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Glasscheiben durch eine Verbundglasscheibe, bestehend aus mindestens zwei durch eine Kunststoffverbundschicht (13) verbundenen Einzelglasscheiben (11, 12), gebildet wird.

5. Verglasungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Radar-Strahlungsquelle abgewandten Seite der zweiten Glasscheibe (2) eine dritte Glasscheibe (6) mit einer Dicke von 4 mm bis 10 mm unter Bildung eines zweiten Gaszwischenraums mit einer Breite von 20 mm bis 200 mm angeordnet wird.

6. Verglasungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Glasscheibe (6) eine leitfähige Schicht (7) mit einem Flächenwiderstand zwischen 1200 Ω/d[mm] und 3500 Ω/d[mm] trägt.