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Anordnung zur Verminderung oder Verhinderung der Reflexion elektromagnetischer
Wellen Um einen Raum dem Einfluß hochfrequenter Fremdfelder zu entziehen, pflegt
man diesen mit einer metallischen, gut leitenden Hülle zu umgeben. Werden in einem
solchen Raum außer den, störempfindlichen Meßeinrichtungen noch Geräte betrieben,
die selbst Hochfrequenzenergie erzeugen und abstrahlen, dann wird diese Hochfrequenzenergie
an. der Schirmhülle reflektiert. Dadurch ergibt sich gegenüber den, Verhältnissen
eines nicht geschirmten, Raumes ein erhöhter Feldstärkepegel. Die Feldverhältnisse
im geschirmten Raum werden, insbesondere bei höheren Frequenzen, für welche die
Wellenlängen, in. der Größenordnung der Raumabmessungen liegen. und wobei auch stehende
Wellen auftreten können, geändert. Hierdurch werden störende Einflüsse bei der Durchführung
von Messungen im geschirmten Raum hervorgerufen.
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Man hat bekanntlich Vorschläge gemacht, um die Reflexion elektromagnetischer
Wellen zu vermindern oder zu verhindern. So hat man beispielsweise die Abschirmung
mit einer Materialauflage versehen, in welche die elektromagnetische Welle wie in
den freien Raum eindringen kann, dort jedoch stark absorbiert, d.. h. in Wärme umgesetzt
wird. Man hat weiterhin den geschirmten Raum mit die Hochfrequenzenergie absorbierenden
Keilen oder Platten entsprechend der Auskleidung von schalltoten (akustisch reflexionsfreien)
Räumen. mit Schallschluckkeilen bzw. in den Raum eingehängten Schallschluckmatten
versehen. Die Tiefe der Keile bzw. Matten muß mindestens die Größenordnung der Wellenlänge
besitzen, um als absorbierendes Teil wirksam zu sein. Außerdem müssen die Keile
bzw. Matten aus die Hochfre@quenzenergie absorbierenden Stoffen bestehen bzw. derartige
Stoffe enthalten. Man hat auch schon vor der reflektierenden Fläche eine homogene
Widerstandsschicht bestimmter Stärke mit bestimmtem Flächenwiderstand angebracht.
Auch. hat man. versucht, durch Anbringung mehrerer Gitternetze in, bestimmten Abständen,
von. der reflektierenden Fläche: die Reflexion zu vermindern, wobei die Zweige der
Gitternetze mit bestimmten Widerständen beschaltet sein müssen. Bei einer anderen
bekanntgewordenen Ausführung besteht der Absorber aus Pyramiden, die entweder aus
einem Material mit hohen Hochfre;quenzverlusten hergestellt sind oder deren. Oberfläche:
mit einer dünnen Schicht aus derartigem Material überzogen ist. Die Spitzen der
pyramidenartige:n Körper sind dabei in einer im wesentlichen parallel zur reflektierenden
Fläche verlaufenden Ebene angeordnet, und die Höhen der Pyramiden entsprechen etwa
der einfachen bis zur eineinhalbfachen. Wellenlänge der längsten zu absorbierenden
Wellen. Ein Absorber mit derartigen Trägerkörpern für die; absorbierenden Schichten
ist schwer herzustellen, da die Trägerflächen, für die absorbierenden Schichten,
entsprechend der Ausbildung der Trägerkörper als Pyramiden sich in den Seitenlinien
entsprechender Dreiecke kreuzen, und daher genau dreieckförmig verarbeitet werden
müssen.
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Die vorgenanntem. Anordnungen weisen sämtlich eine Reihe von Nachteilen
a,uf, die ihre allgemeine Verwendung erschweren. Beispielsweise ist ein hoher Bedarf
an teueren Werkstoffen, beispielsweise Ferritplatten, erforderlich, oder aber es
tritt ein großer Raumbedarf, insbesondere bei tiefen Frequenzen, auf und damit eine,
Beschneidung des für die Messungen zur Verfügung stehenden Raumes. Schließlich.
aber wirken die angegebenen Möglichkeiten mehr oder weniger nur innerhalb eines
relativ schmalen Frequenzbandes oder sogar nur bei einer ganz bestimmten Frequenz.
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Es ist weiterhin ein. reflexionsarmer Absorber für elektromagnetische
Wellen mit auf einem Trägermaterial aufgebrachten dünnen verlustbehafteten Schichten,
die zu einer Grundfläche winkelig verlaufen, vorgeschlagen worden, bei dem die verlustbehafteten
Schichten als mit Abstand parallel zueinander verlaufende, zur Grundfläche, winkelig
angeordnete ebene Schichten oder Röhren ausgebildet sind, deren effektiver Verlustwiderstand
nach der Grundfläche hin abnimmt und deren Tiefe und Abstand so zu bemessen sind,
daß die zu absorbierenden Wellen in. die Zwischenräume eindringen und durch die
Wände, in dem gewünschten Maße gedämpft werden. Insbesondere können die dünnen;
verlustbehafteten Schichten einen Abstand in der Größenordnung
einer
Wellenlänge voneinander haben. Weiterhin können diese Schichten senkrecht zur Grundfläche
verlaufen. Sie können auch einen konstanten Verlustwiderstand haben, wenn nur ihre
vorderen Berandungen sägezahnartig ausgeschnitten sind. Durch Verwendung variabler
Schichtdicken bzw. verschiedener verlustbehafteter Materialien kann der Verlustwiderstand
zur Grundfläche hin stetig oder in Stufen zunehmen. Die- Schichten können in sich
kreuzenden Reihen angeordnet- sein und im Sinne einer Zunahme der Absorption oder
Erweiterung des Frequenzbereiches verschiedene Tiefe haben. Zur gleichzeitigen Absorption
akustischer Wellen können die. Schichten perforiert sein, und es können dabei die
Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Schichten mit einem porösen Schallschluckstoff
ausgefüllt sein. Die Schichten sind insbesondere. auf einer verlustlosen Trägerschicht:
wie- Papier, Polvstvrolfolie od. dgl., aufgebracht und bestehen aus einem elektrisch
und/oder magnetisch wirksamen verlustbehafteten Material, wie Graphit oder Eisenpulver.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine herstellungstechnisch vereinfachte
reflexionsarme: Raumabschirmung dieser bereits vorgeschlagenen Art zu schaffen,
deren Wirksamkeit ebenfalls bei tiefen Frequenzen einsetzt und deren ollere - Grenze
des Wirkungsbereiches durch die konstruktive Gestaltung des im Prinzip gleichbleibenden.
Schirmungselementes bestimmbar ist. Es wurde dabei davon ausgegangen, daß eine Widerstandsanpassung
an das umgebende Medium bei solchen absorbierenden Schichten und damit weder eine
veränderliche Schichtdicke noch eine sägezahnartige Berandung erforderlich ist.
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Die diese Eigenschäften aufweisende erfindungsgemäße Anordnung zur
Verminderung oder Verhinderung der Reflexion elektromagnetischer Wellen ist dadurch
gekennzeichnet, daß bei Anbringung wabenförmig zusammengestellter, mit die Hochfrequenzenergie
absorbierenden Wänden versehener hohlleiterähnlicher Gebilde auf oder im Abstand
von reflektierendem Gegenständen die den auftreffenden Wellen zugewandte Seite der
Gebilde eben begrenzt ist und zugleich die absorbierenden. Schichten konstante Dicke
aufweisen.
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Die Abschirmung besteht daher aus einer ersten Hülle, die einer üblichen
Raumabschirmung, z. B. einer Metallfolienabschirmung, entspricht und der Schirmung
gegen starke Fremdfelder dient, und aus einer zweiten Hülle aus einer Anordnung
von Elementen, in welchen die Absorption und Dämpfung elektromagnetischer Wellen
in Hohlleitern ausgenutzt wird.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, da.ß die
elektromagnetische Welle beim Eindringen in die absorbierenden Hohlleiter infolge
der Absorption nach Maßgabe- der Länge der Kamine und deren spezifischen Absorptionseigenschaften
gedämpft wird. Sie gelangt somit nur noch mit geringerem Energieinhalt an die reflektierende
Hülle oder andere Bauteile., an welcher sie unter erneuten Verlusten reflektiert
wird. Die in. dieser Weise bereits zweimal bedämpfte Welle durchsetzt nunmehr nochmals
die Hohlleiter und erfährt hierbei eine dritte Bedämpfung. Die Höhe der Bedämpfung
bzw. der Absorptionsverluste wird durch die Ausführung der beschriebenen Anordnung
bestimmt und kann so gewählt werden, daß das verbleibende und erneut in das Innere
des geschirmten Raumes gelangende Restfeld vernachlässigbar klein ist. Durch das
zweimalige Ausnutzen der absorbierenden Hohlleiter zur Reduzierung der Reflexion
kann das in die Absorption eingehende Verhältnis von Schachttiefe zu Schachtbreite
klein gehalten werden. Hierdurch wird die technische Ausführung wirtschaftlicher,
und der gesamte Raumverlust bleibt erträglich klein. Es ist daher möglich, einfachere
Gebilde mit entsprechender Wirkungsweise, deren Teile entweder selbst aus stark
absorbierenden Stoffen bestehen oder mit solchen konstanter Schichtdicke überzogen
sind. zu verwenden. Solche einfacheren Gebilde sind beispielsweise Spiraldraht.niatten
oder Gewebematten.
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Im Prinzip kann die dämpfende Holilleiteranordnung aus beliebigen
Stoffen bestehen. die die Eigenschaft besitzen, in ihnen auftretende Hochfrequenzströme
durch Absorption zu bedämpfen. Es ist möglich, nichtleitende Stoffe zum Aufbau zu
verwenden und diese dann mit einem Überzug konstanter Schichtdicke aus dünnsten
absorbierenden Metallschichten oder noch besser aus Hochfrequenzenergie absorbierenden
Stoffen, wie Graphit, Kohle oder Halbleiter, zu überziehen. Man kann auch aus Metall
bestehende oder wenigstens an der Oberfläche Metall aufweisende Anordnungen zusätzlich
mit absorbierenden Überzügen konstanter Schichtdicke aus Graphit, Kohle oder Halbleiter
versehen, wie man auch die Gesamtanordnung an sich aus solchen Hochfrequenzenergie
absorbierenden Stoffen überhaupt herstellen kann. Die konstante Schichtstärke wir(i
hier vorzugsweise größer als die Eindringtiefe sein.
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Um die Wirkungsweise der Anordnung zu erhöhen und auch die Absorptionsverluste
an der reflektierenden Wand zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, auch die reflektierende
Fläche mit absorbierenden Überzügen auszustatten.
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Ordnet man die: dämpfende Holilleiterhülle unmittelbar auf der reflektierenden
Fläche an, dann kann man beide miteinander zu einer baulichen Einheit ausgestalten,
was für die Erstellung von Ahschirmräumen u. dgl. durchaus von Vorteil sein kann.
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Bei Meßräumen, die in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet werden,
treten verständlicherweise Schwierigkeiten an der Fußbodenfläche ein. Es wird daher
weiterhin der Vorschlag gemacht, die Hohlräume der Hohlleiteranordnung bzw. auch
den Raum zwischen. Hohlleiteranordnung und reflektierender Fläche mit Füllstoffen
anzufüllen, beispielsweise auszugießen, die neben, den gewünschten mechanischen
Eigenschaften eine gute Haftfestigkeit an der Hohlleiteranordnung zeigen und deren
Permeabilität und Dielektrizitätskonstante wenigstens angenähert dar der Luft entspricht.
In dieser Weise ausgestaltet, würde also die reflektionsfreie Abschirmung äußerlich
einer glatten Fläche entsprechen und lediglich abhängig von der Hohlleitorlänge
eine entsprechende Wandstärke aufweisen.
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Für die Herstellung der Hohlleiteranordnung lassen sich Gewebe, wie
beispielsweise Kunststoffgewebe, verwenden, bei denen die Fadenoberfläche leitfähig
gemacht und/oder mit absorbierenden Stoffen überzogen ist, und zwar mit Schichten
konstanter Dicke. Es können auch Spiraldrahtrnatten mit hohem Widerstand oder aus
halbleitendem Stoff herangezogen werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung und ihre Ausführungsformen haben sehr
große Bedeutung nicht nur für die Abschirmung von Räumen, wie z. B. Meßkäfigen,
Meßzellen u. dgl., sondern auch zur Tarnung irgendwelcher Räume oder Gegenstände
gegen Funk-Rückstrahlortung. Es ist in letzterem Falle nur nötig, den betreffenden
Gegenstand auf der
Außenoberfläche mit der Hohlleiteranordnung vollkommen
zu umgeben.
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Erwähnt sei noch, daß bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung
in einem geschirmten Raum die Feldstärke von Hochfrequenzenergie abstrahlenden Geräten
so gemessen werden kann wie im Freien, da die eine Reflexion verhindernde Anordnung
die Aufstellung des Energie abgebenden Gerätes im freien Raum vortäuscht.