DE3430656C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft segmentierte Antennenverkleidungen aus gezielt modifiziertem Polyurethan-Hartschaum sowie ein Verfahren zur Herstellung der Einzelelemente bzw. Segmente.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Herstellverfahren für die aus Einzelelementen bzw. Segmenten zusammengesetzten Antennenverkleidungen bekannt.

Je nach Konstruktion und Werkstoff wird besonders - gemäß dem Verhältnis der Wanddicke zur Wellenlänge der durchtretenden Strahlung - zwischen Dünnschicht- und Dickschichtverkleidungen unterschieden, welche unterschiedliche Auswirkungen auf die Antennencharakteristik, die Reflexion an den Oberflächen und die Absorption im Material selbst bezüglich der Dämpfung haben.

Auch ist es bekannt, daß bei der selbsttragenden homogenen Dickschichtbauweise, die überwiegend mit PUR-Hartschaum arbeitet, die Durchgangsdämpfung entsprechend den Absorptionsverlusten mit Frequenz bzw. Wanddicke zunimmt und dieser Absorption ein zusätzlicher Reflexionsanteil überlagert ist, der entsprechend dem jeweiligen Verhältnis von Wanddicke zur Betriebsfrequenz regelmäßig sich wiederholende Maximal- und Minimalwerte aufweist.

Diese reflexionsbedingten Maxima und Minima sind nur im geringen Maße vom PUR-Hartschaum selbst (Dielektrizitätskonstante DK nur 1,1 bis 1,4), überwiegend aber von außenseitig erforderlichen Wetterschutzschichten geringer Dicke aber höherer dielektrischer Materialdichte (DK etwa zwischen 3,5 und 6) abhängig.

Durch Materialdichte und erforderliche Mindestdicke derartiger außenseitiger Schutzschichten werden mit der Frequenz stark ansteigende Zusatzreflektionen erzeugt, die dann die Einsatzfähigkeit durch selektive Verschlechterung des Wellendurchgangs (teilweise beträchtliche Erhöhung der Reflexions- und damit der Gesamtdämpfung, deshalb auch nur schmalbandige Dämpfungsminima) nach sich zieht.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung das Ziel zugrunde, eine Antennenverkleidung zu schaffen, die eine optimale Durchlässigkeit für ein breitbandiges Frequenzspektrum besitzt und nur geringe Verluste aufweist. Gleichzeitig sollte sie bei geringer Rohdichte sowenig Fremdmaterial wie unbedingt erforderlich beinhalten.

Letzteres bereitet insofern Probleme, als die aus PUR-Hartschaum bestehenden Antennenverkleidungen eine Schutzschicht bzw. Folie aus Fremdwerkstoff benötigen, damit sie für eine langzeitige Einsatzdauer unter den verschiedensten Witterungsbedingungen überhaupt und langzeitig einsetzbar sind. Diese Schutzschicht aus Fremdwerkstoffen wie z. B. Zweikomponentenlack, Silikon-Elastomerbeschichtung oder Folie z. B. aus Polytetrafluoräthylen, beeinflußt nach den obigen Aspekten die Antennencharakteristik jedoch ungünstig.

Der Erfindung liegt deshalb die weitere Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren derart zu verbessern, daß es eine einfache Herstellung von Einzelelementen bzw. Segmenten mit gewünschter mechanischer Standfestigkeit und Dauerhaftigkeit ermöglicht, die Antennenstörung minimieren und gleichzeitig noch Material einsparen.

Die vorstehend genannten Ziele und Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete segmentierte Antennenverkleidung aus modifiziertem PUR-Hartschaum bzw. das im Anspruch 3 gekennzeichnete Herstellungsverfahren gelöst.

Erfindungsgemäß wird also fast ohne jeglichen Fremdstoff (nur noch mit Dünnschichtlackierung) gearbeitet und stattdessen zusätzlich eine werkstoffeigene Deckschicht bzw. Randzone geschaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei an die Integralschaumstoffbildung angelehnt, die mit einer speziellen Temperaturführung der Form arbeitet.

Abweichend davon wird kein symmetrischer Integralschaumstoff mit beidseitig ausgeprägter Randzonenbildung geschaffen, da dieser aufgrund von Mehrfachreflexion und schmalbandiger Durchlässigkeit dielektrisch ungünstig ist.

Erfindungsgemäß wird deshalb gemäß Fig. 1 mittlere Abbildung, während der PUR-Schaumbildung nur eine einzige zur (äußeren) Oberfläche hin geschlossene Deckschicht bzw. Randzone ausgebildet, wobei die Dicke bzw. die Rohdichte möglichst gering gehalten wird, so daß eine optimale Durchlässigkeit für ein sehr breitbandiges Frequenzspektrum gegeben ist.

Die erfindungsgemäße Verfahrenssteuerung beruht dabei darauf, daß die Temperaturen an den beiden Außenflächen der Schäumform unterschiedlich eingestellt und geregelt werden, so daß sich nur auf einer Seite eine Deckschicht bzw. Randzone ausbildet. Die auf der anderen Seite beliebig sich ergebende Oberflächenstruktur wird mechanisch abgearbeitet. Um die Deckschicht bzw. Randzone zur Oberfläche hin geschlossen und vorteilhafterweise in einem Dickenbereich kleiner als 0,2 mm auszubilden, ist die Temperatur der Form auf dieser Seite höher im Vergleich zur anderen Seite. Die Ermittlung der erforderlichen Temperaturen und Formzeiten ergeben sich für den Schaumstoff-Fachmann anhand von üblichen Reihenversuchen mit entsprechender Parametervariation.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen nochmals näher erläutert:

Fig. 1: Grafische Darstellung der Dichteverteilung dreier verschieden modifizierter Polyurethan(PUR)-Schäume.

In der linken Darstellung ist ein üblicher Integralschaum (PUR-I) gezeigt, der auf beiden Seiten hochdichte bis kompakte Deckschichten bzw. Randzonen aufweist. Die beidseitigen Deckschichten führen - wie gesagt - zu Mehrfachreflexionen, so daß ein derart aufgebautes Einzelelement bzw. Segment aufgrund der schlechten dielektrischen Eigenschaften für eine Antennenverkleidung nicht brauchbar ist.

Ebenfalls ist die relativ hohe Gesamtrohdichte von ca. 400 bis 600 kg/m³ ungünstig wegen der höheren Absorption im Material selbst im Vergleich zu niedrigeren Rohdichten, wie sie die beiden danebenliegenden Schaubilder ausweisen, bei denen die Verluste wesentlich geringer sind, d. h. die optimale Durchlässigkeit für ein breitbandiges Spektrum aufweisen (siehe hierzu auch Fig. 2).

Im rechten Schaubild von Fig. 1 wird ein mittelschwerer homogener PUR-Hartschaum gezeigt. Dieser ist jedoch mehr oder weniger wetterempfindlich und benötigt deshalb einen Oberflächenschutz (hier nicht gezeigt).

Wie schon eingangs erwähnt, hat der Stand der Technik hier Beschichtungen, Lackierungen oder auch Folien aus Fremdwerkstoffen, wie Reaktionsharze, Zweikomponentenlacke, Silikonbeschichtungen oder Folien aus Fluor-Elastomeren und dergleichen eingesetzt, die naturgemäß (wegen ihrer Dicke und dielektrischen "Dichte") wiederum den einwandfreien Wellendurchgang stören.

In überraschender Weise hat es sich nun gezeigt, daß die Herstellung des im mittleren Schaubild dargestellten "teilintegralen" Hartschaumes (PUR-i) möglich ist, dessen hervorragende Eigenschaften Antennenstörungen minimieren und trotzdem eine ausreichende mechanische Festigkeit gewährleisten.

Während der Schaumbildung wird also nur auf einer Seite eine Deckschicht bzw. Randzone (Bezeichnung "1" in Fig. 1) ausgebildet, die zur Oberfläche hin geschlossen ist. Diese Randzone besitzt eine Dicke von weniger als 0,5 mm. Sie kann auch noch geringer im Querschnitt sein. Die Dicke und die Rohdichte lassen sich erfindungsgemäß steuern, um bestimmte dielektrische Materialienwerte zu erfüllen, indem die Form unterschiedlich an ihren beiden Außenflächen erwärmt wird.

Fig. 2: Grafische Darstellung der Reflexionsdämpfung von PUR-Hartschäumen ohne bzw. mit unterschiedlicher Deckschichtausbildung.

In der unteren Kurve "PUR/ohne" wird der Verlauf der Reflexionsdämpfung als Funktion der Frequenz für einen reinen PUR-Hartschaum wiedergegeben. Es zeigt sich die typische, hier nahezu frequenzunabhängige Aufeinanderfolge geringfügig unterschiedlicher Maxima bzw. Minima auf einem theoretisch günstigst erreichbaren Dämpfungsniveau, das aber bei Antennenverkleidungen im Außeneinsatz mangels Wetterbeständigkeit nicht erzielt werden kann.

Die weit höher (weit ungünstiger) liegende Kurve "PUR/0,3 DD" zeigt den entsprechenden Verlauf für denselben PUR-Schaum, aber mit einseitiger Deckschicht aus Zweikomponentenlack, wie derzeit üblich.

Die Kurven "PUR/0,25 PTFE" und "PUR/0,2 Silikon" geben Verläufe mit alternativen (verbesserten) Deckschichten wieder, z. B. mit Folie aus Fluorpolymer bzw. mit Beschichtung aus Silikon-Elastomer.

Bei der erfindungsgemäß konzipierten Antennenverkleidung mit gezielter Modifizierung des PUR-Hartschaumes in Form einer einseitigen Randzonenbildung werden Verläufe zwischen dem bestmöglichen Niveau "PUR/ohne" und dem mit bisher nur versuchsweise eingesetzten, verbesserten Deckschichten erwartet.

Die obere (ungünstigste) Kurve "PUR-I" gibt den Verlauf für einen PUR-Integralschaum (hier noch unlackiert) wieder, der in seiner mechanischen Belastbarkeit etwa dem den übrigen Kurven zugrundeliegenden homogenen (normalen) PUR-Hartschaum entspricht.

Mit einer zusätzlich auch bei Integralschaum aus Wetterschutzgründen erforderlichen Decklackierung wäre der Reflexionsverlauf noch ungünstiger. Hierin kommt zum Ausdruck, daß gerade die für Integralschäume typische, beidseitige Randzonenbildung sich im elektromagnetischen Dämpfungsverhalten, insbesondere dessen Reflexionsanteil, extrem negativ niederschlägt.

Der erfindungsgemäß für möglichst breitbandige, geringdämpfende Antennenverkleidungen vorgestellte PUR-Hartschaum mit gezielter Modifizierung in Form einseitigen Randzonenbildung vermeidet weitestgehend vorgenannte Nachteile und ergibt geringsmögliche elektromagnetische Störungen.

Anlagen: 2 Blatt Abildungen (Fig. 1 und Fig. 2).

Claims (4)

1. Antennenverkleidung aus Einzelelementen bzw. aus Segmenten, gekennzeichnet durch einen Aufbau in Form eines gezielt modifizierten Polyurethan-Hartschaumstoffes, dessen nur einseitig (zur äußeren Oberfläche hin) geschlossene Randzone bezüglich ihrer Dicke und ihrer Rohdichte zur Erzielung möglichst niedriger dielektrischer Materialkennwerte abgestimmt ist.

2. Antennenverkleidung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weniger als 0,2 mm dicke Randzone.

3. Verfahren zur Herstellung von Einzelelementen bzw. Segmenten für Antennenverkleidungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während der PUR-Schaumbildung gleichzeitig die Ausbildung nur einer (zur äußeren Oberfläche hin) geschlossenen Randzone bezüglich ihrer Dicke und ihrer Rohdichte zur Erzielung möglichst niedriger dielektrischer Materialkennwerte steuert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturführung in der Schäumform ähnlich dem üblichen Schäumverfahren zur Herstellung des sog. Integralschaumes erfolgt, sie jedoch unterschiedlich an den beiden Außenflächen vorgenommen wird.