DE19929081C2 - Radarabsorbierende Verbundglasscheibe - Google Patents
Radarabsorbierende VerbundglasscheibeInfo
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- E06B5/10—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor for protection against air-raid or other war-like action; for other protective purposes
- E06B5/18—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor for protection against air-raid or other war-like action; for other protective purposes against harmful radiation
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Description
Die Erfindung betrifft eine radarabsorbierende Verbundglasscheibe, beste
hend aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasschichten, wobei
zwischen der äußeren Scheibe (1) und der mittleren Scheibe (2) eine erste
Schicht (A) paralleler fadenförmiger Leiter (L) angeordnet ist.
Eine ähnliche Bauweise einer Fensterverglasung mit radarabsorbierenden Ei
genschaften ist bereits aus der DE 42 27 032 C1 bekannt geworden. Diese be
steht aus einer Außenscheibe, die als zusammengefügte Doppelscheibe aus
geführt sein kann, in der eine Schicht mit parallel verlaufenden drahtförmigen
Leitern angeordnet ist. Die Verglasung ist nach dem Prinzip des Jaumannab
sorbers aufgebaut, d. h. der im Bereich der Außenscheibe reflektierte Anteil
der einfallenden elektromagnetischen Strahlung wird derjenige Anteil der
Strahlung, der von der im Abstand von etwa ¼ der Betriebswellenlänge ange
ordneten Reflexionsschicht auf der Innenscheibe überlagert, wobei aufgrund
der Gegenphasigkeit beider Anteile eine Auslöschung stattfindet. Die be
schriebene Verglasung hat sich in der Anwendung bewährt. Bei der Herstel
lung derartiger Verglasungen ergibt sich jedoch das Problem, dass die beiden
Schichten, die jeweils einen definierten Anteil der einfallenden elektromagne
tischen Strahlung reflektieren, in einem größeren Abstand angeordnet werden
müssen, der in der Regel eine zweischichtige Verglasung mit eingeschlossener
Luftschicht erfordert. Außerdem ist es nicht in jedem Anwendungsfall er
wünscht, dass eine metallische Reflexionsschicht auf einer der Scheiben auf
gebracht ist, da hierdurch der Grad der Transparenz der Verglasung beein
flusst wird.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Bauweise für radarabsorbierende
Verglasungen anzugeben, die eine kompaktere Bauweise erlaubt und eine
höhere Transparenz gegenüber bekannten Ausführungsformen aufweist, die
leicht herstellbar und als Fertigprodukt kontrollierbar ist, und die in einem
einzigen Verbundglas eine Anpassung an die am Einbauort gegebenen Ver
hältnisse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Wei
tere Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be
schrieben.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Bauweise liegen einmal
darin, dass gegenüber der bekannten Bauform eine wesentlich dünnere Aus
führung der radarabsorbierenden Verbundglasscheibe erzielt wird, die sich
auch durch vereinfachte Herstellbarkeit auszeichnet, und zum anderen darin,
dass aufgrund der phasenschiebenden Eigenschaft jeder der beiden Leiter
schichten sowohl die in Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung
reflektierten Anteile ausgelöscht werden und zum anderen sich auch die
transmittierten Anteile der Strahlung aufgrund des gewählten Abstandes zwi
schen der äußeren und der inneren Schicht der fadenförmigen elektrischen
Leiter gegenseitig aufheben. Deshalb wird neben einer hohen Reflexions
dämpfung auch eine hohe Transmissionsdämpfung erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch ver
einfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Verbundglas
scheibe mit drei Scheiben (1, 2, 3), die mittels nicht näher bezeichneten Kle
beschichten miteinander verbunden sind. In den Klebeschichten sind eine
erste Schicht A und eine zweite Schicht 8 aus parallelen fadenförmigen elekt
rischen Leitern L vorgesehen.
Bei einer Dimensionierung der Verbundglasscheibe für eine Betriebsfrequenz
von 1 GHz ergeben sich folgende vorteilhafte Bemaßungen. Die Dicke der äu
ßeren Scheibe 1 beträgt etwa 3-6 mm, die der mittleren Scheibe 2 etwa 10
-18 mm und die der inneren Scheibe 3 etwa 3-6 mm. Der Abstand d zweier
benachbarter elektrischer Leiter L der ersten Schicht A wird im Bereich 16-
22 mm gewählt. Der Abstand zweier benachbarter elektrischer Leiter L der
Schicht B beträgt 10-22 mm. Der Durchmesser der fadenförmigen elektri
schen Leiter L soll kleiner als 0,1 mm sein, damit die optische Transparenz
nicht wesentlich eingeschränkt wird.
Die Dimensionierung des Abstandes d der parallel verlaufenden fadenförmi
gen elektrischen Leiter und deren Winkel zur Polarisationsrichtung der ein
fallenden elektromagnetischen Strahlung S beeinflussen wesentlich die In
tensität der Reflexionsunterdrückung. Unter der Voraussetzung, dass die er
findungsgemäße Fensterverglasung das Funktionsprinzip des bekannten Jau
mannabsorbers benutzt, erfolgt die dazu erforderliche Abstimmung der Amp
lituden und Phasen der jeweiligen Anteile der elektromagnetischen Strahlung
mittels des Abstandes der fadenförmigen Leiter L untereinander und mittels
des Abstandes der ersten Schicht A zu der zweiten Schicht B, welcher durch
die Dicke der mittleren Scheibe bestimmt ist.
Aus der Dimensionierung der genannten Abstände ergibt sich auch der Refle
xionsfaktor der Verbundglasscheibe. Im Rahmen der vorgeschlagenen Di
mensionierung wird ein Oberflächenwellenwiderstand im Bereich von 40 bis
800 Ω/ erreicht. Dabei wird ein Anteil RA von kleiner oder gleich 40% der
einfallenden elektromagnetischen Strahlung S wieder reflektiert. Von dem
durch die erste Schicht A hindurchtretenden Anteil TA der Strahlung S wird an
der zweiten Schicht B ebenso ein gleichgroßer Anteil RB reflektiert, der zu
dem im Bereich der ersten Schicht A reflektierten Anteil RA der elektromag
netischen Strahlung S gegenphasig ist. Damit sind die Bedingungen für eine
Absorption nach dem Jaumannprinzip erfüllt. Auch die von den beiden Schich
ten A und B transmittierten Anteile der elektromagnetischen Strahlung S unterliegen
der Bedingung der Gegenphasigkeit und löschen sich demzufolge
aus.
Der durch die parallelen fadenförmigen elektrischen Leiter L erzeugte Refle
xionsfaktor ist stark abhängig von der Polarisationsrichtung der einfallenden
elektromagnetischen Strahlung. Aus diesem Grund sind die Leiter L im Aus
führungsbeispiel im Bereich um 45° zur Polarisationsrichtung angeordnet.
Die Lage der Leiter L innerhalb der Verbundglasscheibe ist beim Herstel
lungsprozess leicht an die Anforderungen anpassbar. Die Anpassung an die
Verhältnisse am Einbauort erfolgt dadurch, dass der optimale Drehwinkel zur
vorherrschenden Polarisationsrichtung eingestellt wird. Die parallel verlau
fenden fadenförmigen Leiter L wirken dabei ähnlich wie eine homogene Wi
derstandsschicht und weisen darüber hinaus einen definierten und einstellba
ren Oberflächenwiderstand auf.
Der Abstand d der fadenförmigen Leiter L untereinander beeinflusst den
äquivalenten Flächenwiderstand der Fensterverglasung. Wird bei einer Be
triebswellenlänge von 1 GHz der Abstand d kleiner als 10 mm gewählt, ergibt
sich ein zu niedriger Flächenwiderstand. Bei großem Drahtabstand (d < 30 mm)
wirkt die Anordnung nicht mehr homogen, da die Leiter L als diskrete
Strahlungselemente zu wirken beginnen. Dadurch verschlechtert sich zuneh
mend die Reflexionsunterdrückung.
Der Durchmesser der fadenförmigen elektrischen Leiter L wird möglichst
klein gewählt. Bei einem Durchmesser im Bereich von weniger als 0,1 bis 0,01 mm ergibt
sich eine hervorragende optische Transparenz der Verbundglasscheibe. Die
Verarbeitung dieser dünnen fadenförmigen Leiter ist noch mit vertretbarem
Aufwand möglich.
In der angegebenen Dimensionierung und der vorgeschlagenen Anordnung
wirken die fadenförmigen elektrischen Leiter L nicht wie eine Anordnung flä
chig verteilter diskreter Strahlungselemente, die aufgrund ihrer Frequenzse
lektivität schmalbandig wirksam sind. Die Gesamtheit der fadenförmigen
elektrischen Leiter L wirkt vielmehr als homogene Schicht mit genau definier
ter Oberflächenleitfähigkeit und besitzt darüber hinaus noch den Vorteil der
hohen optischen Transparenz. Im Detail ist natürlich davon auszugehen, dass
der einzelne fadenförmige elektrische Leiter L ähnlich einer mittels der ein
fallenden elektromagnetischen Strahlung angeregten, rundstrahlenden An
tenne arbeitet.
Die erste Schicht A weist dabei einen negativen Phasengang auf, wodurch
sich die elektrisch wirksame Reflexionsebene etwas nach außen verschiebt.
Die zweite Schicht B weist einen positiven Phasengang auf, der dazu führt,
dass sich der (virtuelle) Ort der elektrisch wirksame Reflexionsebene bezüg
lich der Verbundglasscheibe nach innen verschiebt. Der Abstand λ/4 der
beiden Schichten A und B versteht sich in diesem Zusammenhang als der e
lektrisch wirksame Abstand zwischen den (virtuellen) Orten, an denen die
Schichten aufgrund der beschriebenen Phasenverschiebungen wirksam wer
den. Aufgrund dieser Eigenschaft ist ein tatsächlicher Abstand zwischen den
Schichten A und B möglich, der deutlich kleiner als das Maß λ/4 der Be
triebswellenlänge ist, obwohl bezüglich der elektrischen Wirksamkeit ein
λ/4-Abstand vorliegt.
Darüber hinaus muss bei der Dimensionierung auch die Dielektrizi
tätskonstante des Glasmaterials berücksichtigt werden. Im Ausführungsbei
spiel wurde dabei von Floatglas mit einem εR von 5,5 bis 7,5 ausgegangen.
Das erfindungsgemäße radarabsorbierende Verbundglas lässt sich auf einfa
che Weise an die örtlichen Gegebenheiten bei Gebäuden anpassen. Es ist je
doch nicht ausgeschlossen, diese Bauweise auch bei beweglichen Geräten
wie Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen zur Anwendung zu bringen.
Claims (4)
1. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe, bestehend aus wenigstens
drei miteinander verbundenen Glasschichten (1, 2, 3), wobei
- a) zwischen der äußeren Scheibe (1) und der mittleren Scheibe (2) eine erste Schicht (A) paralleler fadenförmiger elektrischer Leiter (L) angeordnet ist, die in einem bestimmten Winkel zur Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind, und zwischen der mittle ren Scheibe (2) und der inneren Scheibe (3) eine zweite Schicht (B) faden förmiger elektrischer Leiter (L) vorgesehen ist,
- b) der Abstand der Schichten (A, B) so bemessen ist, dass sich die von den beiden Schichten sowohl nach außen wie nach innen abgestrahlten An teile (RA, RB, TA, TB) der einfallenden elektromagnetischen Strahlung (S) in der Phase um n × λ/4 der Wellenlänge der einfallenden elektromagneti schen Strahlung (S) unterscheiden,
- c) der Abstand (d) der einzelnen fadenförmigen elektrischen Leiter (L) der ersten Schicht (A) kleiner oder gleich dem Abstand der einzelnen faden förmigen Leiter der zweiten Schicht (B) ist.
2. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Längsachsen der parallelen fadenförmigen elektri
schen Leiter (L) in einem bestimmten Winkel zur Polarisationsrichtung der
einfallenden elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise im Bereich von
20° bis 90° angeordnet werden.
3. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer Frequenz von 1 GHz der Abstand (d) in der
ersten Schicht (A) 10-22 mm und in der zweiten Schicht (B) 16-22 mm
beträgt, wobei der Abstand (d) der einzelnen fadenförmigen elektrischen Lei
ter (L) der ersten Schicht (A) kleiner oder gleich dem Abstand der einzelnen
fadenförmigen Leiter der zweiten Schicht (B) ist.
4. Radarabsorbierende Verbundglasscheibe nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der faden
förmigen Leiter (L) der Schichten (A und B) so gewählt werden, dass sich ein
Flächenwiderstand des Verbundglases im Bereich von 40 bis 800 Ω/ ergibt.
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