EP2398110A1 - Damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves on metallic surfaces - Google Patents

Damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves on metallic surfaces Download PDF

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EP2398110A1
EP2398110A1 EP10006354A EP10006354A EP2398110A1 EP 2398110 A1 EP2398110 A1 EP 2398110A1 EP 10006354 A EP10006354 A EP 10006354A EP 10006354 A EP10006354 A EP 10006354A EP 2398110 A1 EP2398110 A1 EP 2398110A1
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EP
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damping layer
metallic surface
layer
damping
electromagnetic wave
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Withdrawn
Application number
EP10006354A
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Inventor
Gerhard RÖTTER
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01Q1/528—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the re-radiation of a support structure

Definitions

  • the invention relates to a damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves according to the preamble of patent claim 1, and the use of such a damping layer for RFID applications in the UHF range according to claim 12.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the areas with the described minima, in which interference occurs are not stationary and can hardly be predetermined and thus avoided.
  • the wavelength of the signal is small relative to the detection range or radius of conventional RFID readers, so that a multiplicity of local minima can occur in a conventional arrangement.
  • radio technology numerous approaches are known in order to reduce the problems that arise as a result of the minima generated by reflection and scattering and the interference occurring there.
  • directional antennas can be used, multiple or different radio channels can be used simultaneously ("frequency diversity"), readers with multiple antennas can be used (“antenna diversity”), multiple detection attempts can be made one after the other (in particular in the case of moving antennas) Labels and / or readers) etc.
  • frequency diversity multiple or different radio channels can be used simultaneously
  • readers with multiple antennas can be used
  • detector attempts can be made one after the other (in particular in the case of moving antennas) Labels and / or readers) etc.
  • absorbers From measuring technology for electromagnetic compatibility (EMC) so-called “absorbers” are known, with which in particular the measuring stations (measuring chambers) are often equipped for EMC measurements. These absorbers are often made of ferrite-containing plates, which are in the form of wedges (in a similar geometry as the known from the acoustic measuring chambers wall panels) and reflect as little as possible of the incident wave components and also scatter the still reflected components such that it at least no pronounced local minima and maxima exist. However, these absorbers are expensive and moreover, due to their geometry and weight, they can hardly be used in practice in an industrial environment.
  • volume conductive plastics especially volume conductive propylene or polypropylene, especially is suitable for covering metallic surfaces (surfaces) and thus significantly reducing the reflected portion of an electromagnetic wave in the UHF range.
  • Volume-conductive plastic or volume-conductive propylene or polypropylene is used in the semiconductor industry for the packaging of electrostatically sensitive components, because charge carriers are derived by the surface electrical resistance of these materials. Due to the multiple use in the semiconductor industry, the volume conductive plastics - compared to the known ferrite-based absorbers - are available at low cost. It is even conceivable that the packaging materials used in large quantities in the semiconductor industry can be recycled to form an insulating layer according to the invention, which may result in economic and ecological advantages.
  • a damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves is proposed on metallic surfaces, which is upstream of the metallic surface and consists essentially of volume-conductive plastic.
  • conductive plastics are a practical and inexpensive alternative to the known absorber materials because of their low mass, ease of processing, and chemical resistance to a variety of lubricants and other environmental influences.
  • a particularly advantageous use of the damping layer according to the invention in the environment of RFID applications in the UHF range is given.
  • a particularly good processability of the damping layer results when as the plastic is a propylene or polypropylene is used. Because of the multiple use of propylene or polypropylene as a base material for the volume-conductive packaging materials in the semiconductor sector, the propylene or polypropylene-based film and bulk plastics are also an economically interesting alternative.
  • a first distance is provided between the damping layer and the metallic surface. If this distance is chosen as a function of the wavelength and the expected angle of incidence or the angle of the electromagnetic wave, in addition to the absorbing effect of the damping layer, at least partial extinction of the (attenuated) reflected signal component can be effected so that, depending on the considered angle almost complete damping can be achieved.
  • a number of spacers can advantageously be used, which can be mounted in an advantageous embodiment already in the production of the damping layer on this or on the metallic surface.
  • the damping layer consists of a plurality of individual layers of the volume-conductive plastic, wherein in further advantageous embodiments between these individual layers in turn second distances and possibly spacers or other constructive measures can be provided.
  • the angular dependence of the damping effect can be reduced and the attenuation can be increased and an effect in a wider frequency range can be achieved.
  • a suitable combination of different distances and layer thicknesses in such a damping layer system can help to solve even demanding damping tasks.
  • Foamed volume-conductive plastic can also be used as an alternative to "solid" volume-conductive plastic.
  • this damping layer can also be applied as a spray foam on a metallic surface, which hardens after application.
  • a damping layer that is particularly easy to apply results when the damping layer is designed as a flexible film, which can also be equipped with self-adhesive properties.
  • a particularly broadband design of the damping effect results when the damping layer is corrugated and / or textured in relief. As a result, the angle dependence of the damping effect can be reduced.
  • FIG. 1 In the prior art, it is shown how an incident electromagnetic wave EM-E is reflected on a metallic surface MO, resulting in an outgoing (reflected) electromagnetic wave EM-A.
  • the electromagnetic waves EM-E, EM-A are visualized in the figures as arrows (vectors), the length the arrows (vectors) represent a measure of their energy (field strength).
  • the body with the metallic surface MO is a material of high electrical conductivity, resulting in that hardly a portion of the energy of the incident electromagnetic wave EM-E is converted into heat and thus the energy of the incident and the failing electromagnetic Waves EM-E, EM-A is almost identical. Due to the high conductivity, the incident electromagnetic wave EM-E hardly penetrates into the material with the metallic surface MO, but the electromagnetic wave EM-E is practically completely and without penetrating or even penetrating the material on the metallic surface MO reflected.
  • damping layer DS consists of a volume-conductive plastic (here: volume-conductive propylene or polypropylene) with a surface resistance in the range of 10 4 to 10 5 ohms (this value refers to a normalized measuring arrangement with ring electrode).
  • the outgoing (reflected) electromagnetic wave EM-A strictly consists both of a portion which is reflected in the area of the damping layer DS and of a portion which penetrates the damping layer DS, is reflected on the metallic surface MO, and finally again the damping layer DS penetrates and is emitted.
  • first distance spacers AH are provided in the gap between the metallic surface MO and the damping layer DS, which are placed either before the application of the damping layer DS on the metallic surface, or may already be formed on the damping layer DS.
  • advantageous embodiments of the damping layer DS concern on the one hand a layer system of several individual layers ("layers") of volume-conductive plastic with optionally arranged therebetween second distances and possibly corresponding spacers.
  • Further advantageous embodiments relate to a foamed design and embodiments with irregular surface or irregular layer thickness, for example by embossed foam or foils embossed.
  • Variants are also conceivable in which a metallic surface MO is sprayed with a hardening foam which adheres to the metallic surface MO and thereby ideally also forms an irregular surface.
  • Another alternative is the so-called “flocking" with adhesive particle accumulations.
  • customary graphites are added to the volume conductive plastics to achieve the electrical conductivity, it is advantageously also possible to add ferrite particles or metal particles alternatively or additionally.

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Abstract

The layer (DS) has multiple individual layers formed at a distance from each other, where the layers are made of volume conductive plastic such as propylene or polypropylene. A distance holder is provided between the damping layer and a metallic surface (MO). The layer is structured in a wavy and/or relief-type manner, where the metallic surface is provided upstream of the damping layer. The distance holder is utilized before application of the damping layer on the metallic surface. The metallic surface exhibits surface resistance ranging between ten power four and ten power five ohm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsschicht zur Verminderung der Reflexion elektromagnetischer Wellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und die Verwendung einer solchen Dämpfungsschicht für RFID-Anwendungen im UHF-Bereich gemäß Patentanspruch 12.The invention relates to a damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves according to the preamble of patent claim 1, and the use of such a damping layer for RFID applications in the UHF range according to claim 12.

Beim Einsatz von Funkübertragungen in einer industriellen Umgebung sind häufig Störungen aufgrund unerwünschter Reflexionen bzw. Streuung der elektromagnetischen Wellen (Funkwellen) zu beobachten. Insbesondere die im industriellen Umfeld häufig eingesetzten Gebäudeteile, Anlagen und Maschinen aus Metall bzw. mit metallischer Oberfläche reflektieren auftreffende elektromagnetische Wellen nahezu vollständig, wobei Interferenzen zwischen dem ursprünglichen Signal und den verschiedenen reflektierten Signalanteilen stellenweise zu teilweiser oder gar vollständiger "Auslöschung", also zu lokalen Minima des Signals, führen können. Dieses Problem ist besonders eminent bei RFID-Systemen (RFID = Radio Frequency Identification), die im UHF-Bereich arbeiten. Die bei den RFID-Anwendungen zu erfassenden RFID-Etiketten ("Tags") werden meist während deren Bewegung erfasst, wobei oft auch die verwendeten RFID-Lesegeräte bzw. deren Antennen ortsveränderlich sind. Dadurch sind auch die Bereiche mit den beschriebenen Minima, in denen Empfangsstörungen auftreten, nicht ortsfest und können auch kaum vorherbestimmt und damit gemieden werden. Hinzu kommt, dass im UHF-Bereich, also in dem hier betrachteten Frequenzbereich um 900 MHz, die Wellenlänge des Signals relativ zum Erfassungsbereich bzw. -radius gebräuchlicher RFID-Lesegeräte klein ist, so dass in einer gebräuchlichen Anordnung eine Vielzahl lokaler Minima auftreten kann.When radio transmissions are used in an industrial environment, disturbances due to unwanted reflections or scattering of the electromagnetic waves (radio waves) are frequently observed. In particular, the parts of buildings, installations and machines frequently used in industrial environments made of metal or with a metallic surface almost completely reflect impinging electromagnetic waves, with interferences between the original signal and the different reflected signal components in places to partial or even complete "extinction", ie to local Minima of the signal, can lead. This problem is particularly eminent in RFID systems (RFID = Radio Frequency Identification), which work in the UHF range. The RFID tags ("tags") to be detected in the case of RFID applications are usually detected during their movement, whereby often the RFID readers or their antennas used are also mobile. As a result, the areas with the described minima, in which interference occurs, are not stationary and can hardly be predetermined and thus avoided. In addition, in the UHF range, that is to say in the frequency range around 900 MHz considered here, the wavelength of the signal is small relative to the detection range or radius of conventional RFID readers, so that a multiplicity of local minima can occur in a conventional arrangement.

In der Funktechnik sind zahlreiche Ansätze bekannt, um die Probleme, die in Folge der durch Reflexion und Streuungen erzeugten Minima entstehen, und die dort auftretenden Empfangsstörungen zu verringern. Beispielsweise können Richtantennen eingesetzt werden, es können simultan oder nacheinander mehrere unterschiedliche Funkkanäle benutzt werden ("Frequency Diversity"), es können Lesegeräte mit mehreren Antennen eingesetzt werden ("Antenna Diversity"), es können mehrfache Erfassungsversuche nacheinander gemacht werden (insbesondere bei sich bewegenden Etiketten und/oder Lesegeräten) etc. Diese Maßnahmen können zwar im Einzelfall gute Ergebnisse zeigen, lösen jedoch nicht grundsätzlich das Problem der durch Streuung und Reflexionen erzeugten lokalen Minima.In radio technology, numerous approaches are known in order to reduce the problems that arise as a result of the minima generated by reflection and scattering and the interference occurring there. For example, directional antennas can be used, multiple or different radio channels can be used simultaneously ("frequency diversity"), readers with multiple antennas can be used ("antenna diversity"), multiple detection attempts can be made one after the other (in particular in the case of moving antennas) Labels and / or readers) etc. Although these measures may show good results in individual cases, they do not fundamentally solve the problem of local minima produced by scattering and reflections.

Aus der Messtechnik zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sind sog. "Absorber" bekannt, mit denen insbesondere die Messplätze (Messkammern) für EMV-Messungen oft ausgestattet sind. Diese Absorber bestehen oft aus ferrithaltigen Platten, welche in Form von Keilen ausgebildet sind (in einer ähnlichen Geometrie wie die aus den akustischen Messkammern bekannten Wandverkleidungen) und möglichst wenig der auftreffenden Wellenanteile reflektieren sollen und darüber hinaus die dennoch reflektierten Anteile derart streuen sollen, dass es zumindest keine ausgeprägten lokalen Minima und Maxima gibt. Diese Absorber sind jedoch teuer und darüber hinaus aufgrund ihrer Geometrie und aufgrund ihres Gewichtes in der Praxis einer industriellen Umgebung kaum flächendeckend einsetzbar.From measuring technology for electromagnetic compatibility (EMC) so-called "absorbers" are known, with which in particular the measuring stations (measuring chambers) are often equipped for EMC measurements. These absorbers are often made of ferrite-containing plates, which are in the form of wedges (in a similar geometry as the known from the acoustic measuring chambers wall panels) and reflect as little as possible of the incident wave components and also scatter the still reflected components such that it at least no pronounced local minima and maxima exist. However, these absorbers are expensive and moreover, due to their geometry and weight, they can hardly be used in practice in an industrial environment.

Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und praktikable Alternative für eine Dämpfungsschicht zur Verminderung der Reflexion elektromagnetischer Wellen an (insbesondere metallischen) Oberflächen anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide an inexpensive and practical alternative for a damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves on (in particular metallic) surfaces.

Bei der Suche nach einer alternativen Dämmschicht hat sich herausgestellt, dass volumenleitfähige Kunststoffe, insbesondere volumenleitfähiges Propylen oder Polypropylen, besonders dazu geeignet ist, um metallische Flächen (Oberflächen) abzudecken und damit den reflektierten Anteil einer elektromagnetischen Welle im UHF-Bereich signifikant zu reduzieren. Volumenleitfähiger Kunststoff bzw. volumenleitfähiges Propylen oder Polypropylen wird in der Halbleiterindustrie zur Verpackung von elektrostatisch empfindlichen Bauteilen verwendet, weil Ladungsträger durch den elektrischen Oberflächenwiderstand dieser Materialien abgeleitet werden. Aufgrund der vielfachen Verwendung in der Halbleiterindustrie stehen die volumenleitfähigen Kunststoffe - verglichen mit den bekannten ferrit-basierten Absorbern - preiswert zur Verfügung. Es ist sogar denkbar, dass die in der Halbleiterindustrie in großer Menge eingesetzten Verpackungsmaterialien zu einer erfindungsgemäßen Dämmschicht recycelt werden können, wodurch ökonomische und ökologische Vorteile entstehen können.In the search for an alternative insulating layer has been found that volume conductive plastics, especially volume conductive propylene or polypropylene, especially is suitable for covering metallic surfaces (surfaces) and thus significantly reducing the reflected portion of an electromagnetic wave in the UHF range. Volume-conductive plastic or volume-conductive propylene or polypropylene is used in the semiconductor industry for the packaging of electrostatically sensitive components, because charge carriers are derived by the surface electrical resistance of these materials. Due to the multiple use in the semiconductor industry, the volume conductive plastics - compared to the known ferrite-based absorbers - are available at low cost. It is even conceivable that the packaging materials used in large quantities in the semiconductor industry can be recycled to form an insulating layer according to the invention, which may result in economic and ecological advantages.

Die Lösung der Aufgabe sieht insbesondere eine Dämpfungsschicht gemäß dem Patentanspruch 1 vor. Dabei wird eine Dämpfungsschicht zur Verminderung der Reflexion elektromagnetischer Wellen an metallischen Oberflächen vorgeschlagen, die der metallischen Oberfläche vorgelagert ist und im Wesentlichen aus volumenleitfähigem Kunststoff besteht. Solche leitfähigen Kunststoffe sind wegen ihrer geringen Masse, leichten Verarbeitbarkeit und ihrer chemischen Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Schmierstoffen und anderen Umwelteinflüssen eine praktische und kostengünstige Alternative zu den bekannten Absorbermaterialien. Dabei ist ein besonders vorteilhafter Einsatz der erfindungsgemäßen Dämpfungsschicht im Umfeld von RFID-Anwendungen im UHF-Bereich gegeben.The solution of the problem provides in particular a damping layer according to the patent claim 1. In this case, a damping layer for reducing the reflection of electromagnetic waves is proposed on metallic surfaces, which is upstream of the metallic surface and consists essentially of volume-conductive plastic. Such conductive plastics are a practical and inexpensive alternative to the known absorber materials because of their low mass, ease of processing, and chemical resistance to a variety of lubricants and other environmental influences. In this case, a particularly advantageous use of the damping layer according to the invention in the environment of RFID applications in the UHF range is given.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dämpfungsschicht sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, wobei deren Merkmale und Vorteile insbesondere bei der vorgeschlagenen Verwendung bei RFID-Anwendungen, vorzugsweise im UHF-Frequenzband, gegeben sind.Advantageous embodiments of the damping layer according to the invention are specified in the dependent claims, the features and advantages of which are given in particular in the proposed use in RFID applications, preferably in the UHF frequency band.

Eine besonders gute Verarbeitbarkeit der Dämpfungsschicht ergibt sich, wenn als der Kunststoff ein Propylen oder Polypropylen verwendet wird. Wegen der vielfachen Verwendung von Propylen oder Polypropylen als Basismaterial für die volumenleitfähigen Verpackungsmaterialien im Halbleiterbereich sind die Propylen- oder Polypropylen-basierten Folien- und Volumenkunststoffe auch eine ökonomisch interessante Alternative.A particularly good processability of the damping layer results when as the plastic is a propylene or polypropylene is used. Because of the multiple use of propylene or polypropylene as a base material for the volume-conductive packaging materials in the semiconductor sector, the propylene or polypropylene-based film and bulk plastics are also an economically interesting alternative.

Vorteilhaft ist zwischen der Dämpfungsschicht und der metallischen Oberfläche ein erster Abstand vorgesehen. Falls dieser Abstand in Abhängigkeit der Wellenlänge und des erwarteten Einfalls- bzw. Ausfallswinkels der elektromagnetischen Welle gewählt wird, kann dadurch zusätzlich zu der absorbierenden Wirkung der Dämpfungsschicht ein zumindest teilweises Auslöschen des (gedämpften) reflektierten Signalanteils bewirkt werden, so dass je nach betrachtetem Winkel eine nahezu vollständige Dämpfung erreicht werden kann. Zur Realisierung eines solchen ersten Abstandes kann vorteilhaft eine Anzahl von Abstandshaltern verwendet werden, die in einer vorteilhaften Ausgestaltung schon bei der Produktion der Dämpfungsschicht an dieser oder an der metallischen Oberfläche angebracht werden können.Advantageously, a first distance is provided between the damping layer and the metallic surface. If this distance is chosen as a function of the wavelength and the expected angle of incidence or the angle of the electromagnetic wave, in addition to the absorbing effect of the damping layer, at least partial extinction of the (attenuated) reflected signal component can be effected so that, depending on the considered angle almost complete damping can be achieved. For the realization of such a first distance, a number of spacers can advantageously be used, which can be mounted in an advantageous embodiment already in the production of the damping layer on this or on the metallic surface.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Dämpfungsschicht aus einer Mehrzahl einzelner Schichten aus dem volumenleitfähigen Kunststoff, wobei in weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen zwischen diesen einzelnen Schichten wiederum zweite Abstände und ggf. auch Abstandshalter oder andere konstruktive Maßnahmen vorgesehen sein können. Damit kann die Winkelabhängigkeit der Dämpfungswirkung verringert und die Dämpfung erhöht werden sowie eine Wirkung in einem breiteren Frequenzbereich erzielt werden. Eine passende Kombination verschiedener Abstände und Schicht-Dicken in einem solchen Dämpfungsschicht-System kann dabei helfen, auch anspruchsvolle Dämpfungs-Aufgaben zu lösen.In a further advantageous embodiment, the damping layer consists of a plurality of individual layers of the volume-conductive plastic, wherein in further advantageous embodiments between these individual layers in turn second distances and possibly spacers or other constructive measures can be provided. Thus, the angular dependence of the damping effect can be reduced and the attenuation can be increased and an effect in a wider frequency range can be achieved. A suitable combination of different distances and layer thicknesses in such a damping layer system can help to solve even demanding damping tasks.

Alternativ zu "massivem" volumenleitfähigem Kunststoff kann auch geschäumter volumenleitfähiger Kunststoff eingesetzt werden. In der Folge ergibt sich eine besonders leichte Dämpfungsschicht, die dazu noch andere Aufgaben, beispielsweise Schallschutz oder Isolation, erfüllen kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann diese Dämpfungsschicht auch als ein Sprühschaum auf einer metallischen Oberfläche aufgebracht werden, der nach dem Aufbringen aushärtet.Foamed volume-conductive plastic can also be used as an alternative to "solid" volume-conductive plastic. As a result, results in a particularly light damping layer, the other tasks, for example Sound insulation or insulation, can meet. In an advantageous embodiment, this damping layer can also be applied as a spray foam on a metallic surface, which hardens after application.

Eine besonders leicht zu applizierende Dämpfungsschicht ergibt sich hingegen, wenn die Dämpfungsschicht als eine flexible Folie ausgebildet ist, diese kann auch selbstklebend ausgerüstet sein.On the other hand, a damping layer that is particularly easy to apply results when the damping layer is designed as a flexible film, which can also be equipped with self-adhesive properties.

Eine besonders breitbandige Auslegung der Dämpfungswirkung ergibt sich, wenn die Dämpfungsschicht gewellt und/oder reliefartig strukturiert ist. Dadurch kann auch die Winkelabhängigkeit der Dämpfungswirkung verringert werden.A particularly broadband design of the damping effect results when the damping layer is corrugated and / or textured in relief. As a result, the angle dependence of the damping effect can be reduced.

Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Dämpfungsschichten werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.Exemplary embodiments of damping layers according to the invention are explained below with reference to the drawings.

Dabei zeigen:

Figur 1
die Reflexion einer elektromagnetischen Welle an einer metallischen Oberfläche gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2
die gedämpfte Reflexion einer elektromagnetischen Welle an einer mit einer Dämpfungsschicht versehenen metallischen Oberfläche, und
Figur 3
die Anordnung aus der Figur 2, wobei zwischen der Dämpfungsschicht und der metallischen Oberfläche Abstandshalter vorgesehen sind.
Showing:
FIG. 1
the reflection of an electromagnetic wave on a metallic surface according to the prior art,
FIG. 2
the attenuated reflection of an electromagnetic wave on a metallic surface provided with a cushioning layer, and
FIG. 3
the arrangement of the FIG. 2 wherein spacers are provided between the cushioning layer and the metallic surface.

In der Figur 1 ist gemäß dem Stand der Technik gezeigt, wie eine einfallende elektromagnetische Welle EM-E an einer metallischen Oberfläche MO reflektiert wird, wodurch sich eine ausgehende (reflektierte) elektromagnetische Welle EM-A ergibt. Die elektromagnetischen Wellen EM-E, EM-A sind in den Figuren als Pfeile (Vektoren) visualisiert, wobei die Länge der Pfeile (Vektoren) ein Maß für deren Energie (Feldstärke) darstellt. Bei dem Körper mit der metallischen Oberfläche MO handelt es sich um ein Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, was dazu führt, dass kaum ein Anteil der Energie der einfallenden elektromagnetischen Welle EM-E in Wärme umgesetzt wird und somit die Energie der einfallenden und der ausfallenden elektromagnetischen Wellen EM-E, EM-A nahezu identisch ist. In Folge der hohen Leitfähigkeit dringt die einfallende elektromagnetische Welle EM-E auch kaum in das Material mit der metallischen Oberfläche MO ein, sondern die elektromagnetische Welle EM-E wird praktisch vollständig und ohne in das Material einzudringen oder es gar zu durchdringen an der metallischen Oberfläche MO reflektiert.In the FIG. 1 In the prior art, it is shown how an incident electromagnetic wave EM-E is reflected on a metallic surface MO, resulting in an outgoing (reflected) electromagnetic wave EM-A. The electromagnetic waves EM-E, EM-A are visualized in the figures as arrows (vectors), the length the arrows (vectors) represent a measure of their energy (field strength). The body with the metallic surface MO is a material of high electrical conductivity, resulting in that hardly a portion of the energy of the incident electromagnetic wave EM-E is converted into heat and thus the energy of the incident and the failing electromagnetic Waves EM-E, EM-A is almost identical. Due to the high conductivity, the incident electromagnetic wave EM-E hardly penetrates into the material with the metallic surface MO, but the electromagnetic wave EM-E is practically completely and without penetrating or even penetrating the material on the metallic surface MO reflected.

In der Figur 2 ist dargestellt, wie die aus der Figur 1 bekannte metallische Oberfläche MO mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsschicht DS bedeckt ist. Diese Dämpfungsschicht DS besteht aus einem volumenleitfähigen Kunststoff (hier: volumenleitfähiges Propylen oder Polypropylen) mit einem Oberflächenwiderstand im Bereich von 104 bis 105 Ohm (dieser Wert bezieht sich auf eine normierte Messanordnung mit Ringelektrode). Prinzipiell besteht die ausgehende (reflektierte) elektromagnetische Welle EM-A streng genommen sowohl aus einem Anteil, der im Bereich der Dämpfungsschicht DS reflektiert wird, als auch aus einem Anteil, welcher die Dämpfungsschicht DS durchdringt, an der metallischen Oberfläche MO reflektiert wird, und schließlich wiederum die Dämpfungsschicht DS durchdringt und abgestrahlt wird. Aufgrund der in Bezug auf die Wellenlänge des Funksignals, also der elektromagnetischen Wellen EM-E, EM-A, geringen Dicke der Dämpfungsschicht DS findet jedoch zwischen den verschiedenen reflektierten Anteilen keine Interferenz im nennenswerten Umfang statt, so dass zur Vereinfachung nur eine einzige ausfallende (reflektierte) elektromagnetische Welle EM-A in der Figur 2 dargestellt ist. Aufgrund der begrenzten Leitfähigkeit bzw. aufgrund des spezifischen elektrischen Widerstandes des als Dämpfungsschicht DS aufgebrachten volumenleitfähigen Kunststoffes wird beim Reflektionsprozess bzw. beim Durchlaufen der Signalanteile durch die Dämpfungsschicht DS ein Teil der elektromagnetischen Energie in Wärme umgesetzt, so dass die resultierende elektromagnetische Welle EM-A eine geringere Energie bzw. Feldstärke aufweist, als die einfallende elektromagnetische Welle EM-E; somit kann also von einer Dämpfung gesprochen werden. Dies drückt sich in der Figur 2 dadurch aus, dass der Pfeil (Vektor) zur Darstellung der ausgehenden elektromagnetischen Welle EM-A kürzer ist, als oder entsprechende Pfeil (Vektor) für die einfallende elektromagnetische Welle EM-E. Demzufolge kann es bei Interferenzen zwischen der einfallenden und der ausfallenden elektromagnetischen Wellen EM-E, EM-A auch an keiner Stelle im betrachten Raum zu einer vollständigen Auslöschung kommen, sondern nur zu relativen lokalen Minima.In the FIG. 2 is shown as the one from the FIG. 1 known metallic surface MO is covered with a damping layer DS according to the invention. This damping layer DS consists of a volume-conductive plastic (here: volume-conductive propylene or polypropylene) with a surface resistance in the range of 10 4 to 10 5 ohms (this value refers to a normalized measuring arrangement with ring electrode). In principle, the outgoing (reflected) electromagnetic wave EM-A strictly consists both of a portion which is reflected in the area of the damping layer DS and of a portion which penetrates the damping layer DS, is reflected on the metallic surface MO, and finally again the damping layer DS penetrates and is emitted. Due to the small thickness of the damping layer DS with respect to the wavelength of the radio signal, that is to say the electromagnetic waves EM-E, EM-A, however, there is no significant interference between the different reflected components, so that for simplification only a single failing one (FIG. reflected) electromagnetic wave EM-A in the FIG. 2 is shown. Due to the limited conductivity or due to the specific electrical resistance of the volume-conductive plastic applied as a damping layer DS is the reflection process or when passing through the signal components through the damping layer DS converted into heat a portion of the electromagnetic energy, so that the resulting electromagnetic wave EM-A has a lower energy or field strength than the incident electromagnetic wave EM-E; Thus, it can be spoken of a damping. This is expressed in the FIG. 2 in that the arrow (vector) for representing the outgoing electromagnetic wave EM-A is shorter than or corresponding arrow (vector) for the incident electromagnetic wave EM-E. Consequently, in the case of interferences between the incident and the failing electromagnetic waves EM-E, EM-A, no complete extinction can occur at any point in the contemplated space, but only relative local minima.

Anhand der Figur 3 wird im Folgenden erläutert, wie eine erhöhte Dämpfung (Reduzierung) der ausfallenden elektromagnetischen Welle EM-A aus der Figur 2 durch Gestaltung eines ersten Abstandes zwischen der Dämpfungsschicht DS und der metallischen Oberfläche MO beobachtet werden kann.Based on FIG. 3 is explained below as an increased attenuation (reduction) of the failing electromagnetic wave EM-A from the FIG. 2 by observing a first distance between the cushioning layer DS and the metallic surface MO.

Zur Gewährleistung des ersten Abstandes sind in dem Spalt zwischen der metallischen Oberfläche MO und der Dämpfungsschicht DS Abstandshalter AH vorgesehen, welche entweder vor der Aufbringung der Dämpfungsschicht DS auf der metallischen Oberfläche platziert werden, oder aber bereits an der Dämpfungsschicht DS angeformt sein können.To ensure the first distance spacers AH are provided in the gap between the metallic surface MO and the damping layer DS, which are placed either before the application of the damping layer DS on the metallic surface, or may already be formed on the damping layer DS.

Die wegen des nun vorhandenen ersten Abstandes getrennt zu betrachtenden Signalanteile der ausgehenden elektromagnetischen Welle EM-A sind in der Figur 3 getrennt dargestellt als mittels der Dämmschicht DS reflektierte ausgehende elektromagnetische Welle EM-A1 und als an der metallischen Oberfläche MO reflektierte elektromagnetische Welle EM-A2. Da die letztgenannte reflektierte bzw. ausgehende elektromagnetische Welle EM-A2 die Dämpfungsschicht zweimal vollständig durchläuft, während die mittels der Dämpfungsschicht DS reflektierte ausgehende elektromagnetische Welle EM-A1 die Dämpfungsschicht DS nur teilweise durchläuft, ist der erstgenannte Signalanteil schwächer und daher auch mit einem kürzeren Pfeil (Vektor) gekennzeichnet, als der an zweiter Stelle genannte Anteil, der durch die Dämpfungsschicht DS reflektiert wurde. An der Figur 3 ist zu sehen, dass die erstgenannte elektromagnetische Welle EM-A2 einen weiteren Weg zurücklegt, als der Anteil, welcher an der Dämpfungsschicht DS reflektiert wurde. Sofern diese Wegdifferenz im Bereich einer halben Wellenlänge oder dem (2n-1)-fachen derselben liegt, ergibt sich - im Idealfall - eine resultierende ausgehende elektromagnetische Welle (EM-A1 - EM-A2), die betragsmäßig wesentlich kleiner ist, als der in der Figur 2 dargestellte reflektierte Anteil der ausgehenden elektromagnetischen Welle EM-A.The due to the now existing first distance separately to be considered signal components of the outgoing electromagnetic wave EM-A are in the FIG. 3 shown separately as by means of the insulating layer DS reflected outgoing electromagnetic wave EM-A1 and as reflected on the metallic surface MO electromagnetic wave EM-A2. Since the latter reflected or outgoing electromagnetic wave EM-A2 passes completely through the damping layer twice, while the outgoing electromagnetic wave EM-A1 reflected by means of the damping layer DS passes through the damping layer DS passes through only partially, the first-mentioned signal component is weaker and therefore also marked with a shorter arrow (vector) than the second-mentioned component, which was reflected by the damping layer DS. At the FIG. 3 It can be seen that the former electromagnetic wave EM-A2 travels a further path than the fraction which has been reflected at the damping layer DS. If this path difference lies in the region of half a wavelength or the (2n-1) -fold of the same, resulting in the ideal case - a resulting outgoing electromagnetic wave (EM-A1 - EM-A2), the amount is much smaller than that in of the FIG. 2 represented reflected portion of the outgoing electromagnetic wave EM-A.

Weitere, nicht dargestellte vorteilhafte Ausführungen der Dämpfungsschicht DS betreffen zum Einen ein Schichtensystem aus mehreren einzelnen Lagen ("Layern") aus volumenleitfähigem Kunststoff mit ggf. dazwischen angeordneten zweiten Abständen und ggf. entsprechenden Abstandshaltern. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen betreffen eine geschäumte Ausführung sowie Ausführungen mit unregelmäßiger Oberfläche bzw. unregelmäßiger Schichtdicke, beispielsweise durch reliefartig geprägte Schaumstoffe oder Folien. Es sind auch Varianten denkbar, bei denen eine metallische Oberfläche MO mit einem aushärtenden Schaum besprüht wird, welche an der metallischen Oberfläche MO anhaftet und dabei idealer Weise auch noch eine unregelmäßige Oberfläche ausbildet. Eine weitere Alternative besteht in der sog. "Beflockung" mit haftfähigen Partikelansammlungen. Während üblicher Weise den volumenleitfähigen Kunststoffen Graphite zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit zugesetzt werden, ist es vorteilhaft ebenfalls möglich, alternativ oder zusätzlich Ferritpartikel oder Metallpartikel zuzusetzen.Further, not shown advantageous embodiments of the damping layer DS concern on the one hand a layer system of several individual layers ("layers") of volume-conductive plastic with optionally arranged therebetween second distances and possibly corresponding spacers. Further advantageous embodiments relate to a foamed design and embodiments with irregular surface or irregular layer thickness, for example by embossed foam or foils embossed. Variants are also conceivable in which a metallic surface MO is sprayed with a hardening foam which adheres to the metallic surface MO and thereby ideally also forms an irregular surface. Another alternative is the so-called "flocking" with adhesive particle accumulations. While customary graphites are added to the volume conductive plastics to achieve the electrical conductivity, it is advantageously also possible to add ferrite particles or metal particles alternatively or additionally.

Claims (12)

Dämpfungsschicht (DS) zur Verminderung der Reflexion elektromagnetischer Wellen (EM-E) an metallischen Oberflächen (MO),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsschicht (DS) der metallischen Oberfläche (MO) vorgelagert ist und im Wesentlichen aus volumenleitfähigem Kunststoff besteht.Damping layer (DS) for reducing the reflection of electromagnetic waves (EM-E) on metallic surfaces (MO),
characterized,
in that the damping layer (DS) precedes the metallic surface (MO) and consists essentially of volume-conductive plastic. Dämpfungsschicht (DS) nach Patentanspruch eins,
dadurch gekennzeichnet,
das der Kunststoff ein leitfähiges ausgerüstetes Propylen oder Polypropylen ist.Damping layer (DS) according to claim 1,
characterized
the plastic is a conductive propylene or polypropylene. Dämpfungsschicht (DS) nach einem der vorherigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Dämpfungsschicht (DS) und der metallischen Oberfläche (MO) ein erster Abstand vorgesehen ist.Damping layer (DS) according to one of the preceding claims,
characterized,
in that a first distance is provided between the damping layer (DS) and the metallic surface (MO). Dämpfungsschicht (DS) Patentanspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Dämpfungsschicht (DS) und der metallischen Oberfläche (MO) zumindest ein Abstandshalter (AH) vorgesehen ist.Attenuation layer (DS) according to claim 3,
characterized,
in that at least one spacer (AH) is provided between the damping layer (DS) and the metallic surface (MO). Dämpfungsschicht (DS) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsschicht (DS) aus einer Mehrzahl einzelner Schichten besteht.Damping layer (DS) according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the damping layer (DS) consists of a plurality of individual layers. Dämpfungsschicht (DS) nach Patentanspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den einzelnen Schichten jeweils zweite Abstände vorgesehen sind.Damping layer (DS) according to claim 5,
characterized,
in each case second distances are provided between the individual layers. Dämpfungsschicht (DS) nach Patentanspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Abstand und die zweiten Abstände unterschiedlich sind.Damping layer (DS) according to claim 6,
characterized,
that the first distance and the second distances are different. Dämpfungsschicht (DS) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der volumenleitfähige Kunststoff geschäumt ist.Damping layer (DS) according to one of the preceding claims,
characterized,
that the volume-conductive plastic is foamed. Dämpfungsschicht (DS) nach Patentanspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsschicht (DS) als Sprühschaum auf die metallische Oberfläche (MO) aufgebracht ist.Damping layer (DS) according to claim 8,
characterized,
that the damping layer (DS) than spray foam on the metallic surface (MO) applied. Dämpfungsschicht (DS) nach einem der Patentansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsschicht (DS) als Folie ausgebildet ist.Damping layer (DS) according to one of the claims 1 - 8,
characterized,
that the damping layer (DS) is formed as a film. Dämpfungsschicht (DS) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsschicht (DS) gewellt und / oder reliefartig strukturiert ist.Damping layer (DS) according to one of the preceding claims,
characterized,
is that the damping layer corrugated (DS) and / or relief-like structured. Verwendung einer Dämpfungsschicht (DS) gemäß einem der Patentansprüche 1-10 zur Reduzierung oder Vermeidung von Reflexionen beim Einsatz von RFID-Anwendungen im UHF-Bereich.Use of a damping layer (DS) according to one of the claims 1-10 for reducing or avoiding reflections when using RFID applications in the UHF range.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6165601A (en) * 1996-10-05 2000-12-26 Ten Kabushiki Kaisha Electromagnetic-wave absorber
JP2003060383A (en) * 2001-08-16 2003-02-28 Daido Steel Co Ltd Electromagnetic wave absorbing sheet
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