WO1995000983A1 - Anordnung zur absorption von elektromagnetischen wellen und verfahren zur herstellung dieser anordnung - Google Patents

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WO1995000983A1
WO1995000983A1 PCT/EP1994/002073 EP9402073W WO9500983A1 WO 1995000983 A1 WO1995000983 A1 WO 1995000983A1 EP 9402073 W EP9402073 W EP 9402073W WO 9500983 A1 WO9500983 A1 WO 9500983A1
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surface resistance
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layer
arrangement
electromagnetic waves
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PCT/EP1994/002073
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Günter NIMTZ
Achim Enders
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Nimtz Guenter
Achim Enders
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
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    • H01Q17/008—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape
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    • H05K9/0001—Rooms or chambers
    • H05K9/0003—Shielded walls, floors, ceilings, e.g. wallpaper, wall panel, electro-conductive plaster, concrete, cement, mortar

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for broadband absorption of electromagnetic waves, a plurality of thin sheet resistance layers being arranged three-dimensionally in a space exposed to the electromagnetic waves, and to methods for producing an arrangement for the broadband absorption of electromagnetic waves.
  • Absorption arrangements of this type are mainly used as reflection-free cladding of rooms for testing the electromagnetic compatibility (EMC).
  • an absorption element for electromagnetic waves which consists of a three-dimensional hollow body with a rectangular cross-section.
  • the four side walls each have a dielectric substrate and an outer surface coating, the specific resistance of which varies from one end to the other of the side wall in order to be able to absorb electromagnetic waves with a certain bandwidth.
  • DE-AS 1 254 720 describes an arrangement in which a number of hollow pyramids are arranged abutting one another on a wall.
  • the hollow pyramids are coated on their outer and inner surfaces with a conductive lacquer.
  • the conductive lacquer layer is either sprayed directly onto the three-dimensional body or produced by dipping the three-dimensional body.
  • the invention is therefore based on the object of combining high absorption efficiency with a wide bandwidth with the advantages of simple and automatable manufacture.
  • the invention succeeds for the first time in absorbing a broadband spectrum of electromagnetic radiation with the aid of inexpensive, light-weight and thin surface resistance layer components.
  • the invention is based on the knowledge that thin surface resistance tracks have an absorbing effect on electromagnetic radiation with different wavelengths even with a uniform surface resistance distribution if they are arranged in a certain and / or statistical three-dimensional geometry in a space exposed to electromagnetic radiation are.
  • the broadness is therefore achieved through the special geometric arrangement of the thin surface resistance layers in space.
  • Both the sputtered or deposited layer of electrically conductive or semiconductive material and the electrically conductive organic layer enable a uniform and uniform specific surface resistance distribution.
  • the absorption properties can be set reproducibly. Since the surface resistance layers are very thin, they advantageously have a low weight and are accordingly inexpensive to produce.
  • the ratio of absorber power / weight unit of the arrangement is particularly high, so that the arrangement according to the invention has an unprecedented ecological compatibility.
  • An essential aspect in the production of the absorber arrangement according to the invention is that any number of absorption elements can be produced from a surface resistance track.
  • the carrier web or the surface resistance web which arises after the coating can have a width of 0.8 m and a length of 10000 m, for example.
  • the finished surface resistance track can be found at the end of the track product. roll up the process to a compact web supply.
  • the surface resistance sections required for the geometric support structures are then cut from the roll of material, punched out or shaped in another suitable manner, positioned and fixed on the support structure. This creates the desired spatial, for example pyramid-shaped absorber structure.
  • the absorber pyramids of this type are used to line the space exposed to the electromagnetic waves (in wall and ceiling areas).
  • the carrier layer and / or the surface resistance layer is provided with a fire protection layer made of electromagnetically inert material, for example made of ceramic, mineral and / or glass-like material.
  • the surface resistance layer can be a sputtered or deposited metal or semiconductor layer.
  • the metal or semiconductor materials are preferably selected from the following group of elements: aluminum, chromium, iron, indium, nickel, antimony, tin, tantalum, titanium and zinc.
  • One or more of these elements are preferably in a vacuum, optionally with the addition of reactive gases, such as Oxygen, vapor-deposited or sputtered onto the carrier web.
  • reactive gases such as Oxygen
  • the thickness of the conductive or semiconducting layer is 5 nm to 1000 nm, preferably 10 nm-200 nm.
  • the surface resistance layers run in sections at different angles of attack. This is the case, for example, with the wedge, cone or pyramid arrangements mentioned above.
  • the surface resistance layers can also be arranged in several different planes, for example spanned.
  • the absorption spectrum is in the latter arrangement achieved by the different and preferably parallel absorption levels.
  • a three-dimensional absorber structure consists of a receptacle with a filler, which is preferably formed by sheet-like multiply kinked or crumpled surface resistance layers is formed. Strongly profiled wall areas can form at least one side wall of the receptacle. Another side wall of the receptacle can be formed by a simple covering which is hardly mechanically stressed by the crumpled surface resistance tracks.
  • the surface resistance layer can also be further processed into volume absorber material. If you cut the surface resistance layer e.g. into long, narrow strips, a volume filling material for absorber applications is obtained which, with much less material required, can have the same absorption capacities as conventional absorber materials which are doped with conductive particles instead of the strips.
  • the arrangement of the narrow strips in the volume of space can be arranged both in ordered structures, e.g. lattice-like, as well as statistically distributed, e.g. be realized with a bulk.
  • the surface resistance layer e.g. a coated polyethylene film
  • a thicker, absorbent structure with chambers and cavities can be realized in this way, which can be structured similarly to the packaging materials containing air chambers made of polymer films, which have been developed for shock-absorbing transport of sensitive goods and are known under the name of air-cushion films.
  • a particularly simple positioning and fixing can take place by means of pressure differences as in an air-filled hall, so to speak, an "inflation" of the absorbers, or by means of a rod, similar to tent structures.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that several air or gas-filled hollow body structures with an outer skin designed as a surface resistance layer are closely joined together and / or connected to one another and arranged on at least one wall of the room.
  • the closed hollow body structures serving as absorption elements can have different, preferably statistical, surface configurations.
  • Fig. 1 shows schematically a station for the production of a
  • FIG. 1 shows, on a greatly enlarged scale, a section of a surface resistance layer produced according to FIG. 1; 2B shows a section of a surface resistance layer made of an organic conductor, also on an enlarged scale; 3A shows a partial view of an exemplary embodiment of an absorber structure with a pyramid-shaped geometry; 3B shows an absorber structure similar to that according to FIG. 3A with a differently designed support structure; and FIG. 4 shows a schematic side view of the interior of a room exposed to electromagnetic waves, the side and top walls of which are practically completely set with pyramid-shaped absorber structures.
  • a particularly economical production of the active component of the absorption arrangement according to the invention namely a surface resistance layer 1 is first described.
  • a thin carrier web 11 made of poly Mer film or paper with a thickness of 5-500 ⁇ m is drawn off from a supply roll 2, deflected and moved in the direction of arrow A into a vapor deposition zone under a vapor deposition arrangement 3.
  • aluminum with oxidative components is applied in a reactive oxygen atmosphere.
  • An aluminum layer can either be deposited on one side in the manner shown or on both sides of the carrier web 11.
  • the Al layer 12 has a thickness of only approximately 20-40 nm.
  • a lacquer seal on the resistance layer 12 can be dried in a heating chamber 4.
  • the web 1 is then wound on a take-up roll 5.
  • the value of the surface resistance can be set to a desired value by varying the process parameters, for example to 150 ohms.
  • FIG. 2A An enlarged representation of a section of the surface resistance layer 1 is shown in FIG. 2A.
  • the carrier layer 11 can also be coated on both sides with thin, conductive or semiconducting layers 12, 13 forming surface resistances.
  • a double-sided coating increases the efficiency of the absorption structure produced from the surface resistance layer 1, since the absorption capacity of the structure on both sides of the layer can be adapted to the electromagnetic radiation effective there.
  • a fire protection layer made of a non-inflammable or flame-retardant, preferably electrically and electromagnetic largely inert material, e.g. made of mineral wool, ceramic and / or glass.
  • the surface resistance layer 1A consists of a sheet, preferably made of plastic, into the conductive or semi-conductive one fine particles 14 are embedded in a distribution suitable for absorption purposes.
  • the conductive or semiconducting particles can also consist of plastic.
  • intrinsically conductive polymers can be used.
  • FIG. 3A shows a schematic sectional view through a pyramid-shaped element 20 of the absorption arrangement according to the invention.
  • the structural element 20 consists of a rod frame 22 with a base square and four rods which form the pyramid edges and are made of electrically insulating glass fiber material and an outer skin 24. The latter is made from a cut from the web material 1 or 1A.
  • a surface resistance layer 1 was fitted and fixed onto the rod frame 22 after suitable cutting and thermal welding of the film forming the carrier web 11.
  • the pyramid forming the absorption element 20 had a height of 1.50 mm and an open base area of 0.35 x 0.35 m 2 .
  • numerous geometric structures can be constructed in a very simple manner from a suitable carrier frame and surface resistance blanks.
  • the apices should be relatively acute-angled and should have apex angles 26 in the range between 5 and 50 °, preferably between 8 and 25 °.
  • FIG. 3B shows an absorption element 21 similar to that (20) according to FIG. 3A.
  • the only difference is that the outer skin 24 of the pyramid is not supported by a support frame 22, but is laminated onto a pyramid-shaped, self-supporting hollow body 23 made of a suitable plastic or cardboard.
  • the outer skin 24 can, however, in the case of another structural alternative not shown in the drawing, also be designed as an inflatable component in the manner of an air-inflated hall.
  • the skin 24 forming the absorption structure is exposed to a slight differential pressure which keeps the outer skin 24 in its pyramid-shaped geometry.
  • a combined truncated pyramid shape can also be provided.
  • FIG. 4 schematically shows a vertical section through an EMC test room 30, the side walls and ceiling of which are lined with pyramid-shaped, practically seamless abutting absorber structures 20.
  • An antenna arrangement 31 and the device 32 to be tested are shown in the test room 30.
  • the lining of the test space 30 with geometrically distributed surface resistances ensures a practically total, reflection-free absorption of the field energy, so that optimal test results are guaranteed.

Abstract

Zur Absorption von elektromagnetischen Wellen in einem Meßraum werden die Seitenwände und die Decke des Raumes mit aneinanderstoßenden Pyramiden (20) ausgekleidet. Die Pyramidenspitzen zeigen dabei ins Rauminnere. Das Strukturelement (20) besteht aus einem Gestängegestell (22) aus elektrisch isolierendem Glasfasermaterial sowie einer Außenhaut (24). Die Außenhaut ist ein Zuschnitt aus einer Flächenwiderstandsbahn. Die Flächenwiderstandsbahn wird durch kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Beschichten einer mechanisch flexiblen Trägerbahn mit einer elektrisch leitfähigen Schicht aus einem metallischen Material hergestellt.

Description

Anordnung zur Absorption von elektromagnetischen Wellen und Verfahren zur Herstellung dieser Anordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur breitbandi- gen Absorption von elektromagnetischer Wellen, wobei mehrere dünne Flächenwiderstandsschichten dreidimensional in einem den elektromagnetischen Wellen ausgesetzten Raum angeordnet sind und auf Verfahren zur Herstellung einer Anordnung für die breitban- dige Absorption von elektromagnetischen Wellen.
Derartige Absorptionsanordnungen werden hauptsächlich als reflektionsfreie Verkleidungen von Räumen zur Prüfung der elek¬ tromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verwendet.
Aus der EP-A 018873 ist ein Absorptionselernent für elektroma¬ gnetische Wellen bekannt, das aus einem dreidimensionalen Hohl¬ körper rechteckigen Querschnitts besteh . Die vier Seitenwände weisen jeweils ein dielektrisches Substrat und eine äußere Ober- flächenbeschichtung auf, deren spezifischer Widerstand von einem zum anderen Ende der Seitenwand variiert, um elektromagnetische Wellen mit einer gewissen Bandbreite absorbieren zu können.
Bei einer anderen bekannten Absorber-Ausführung soll durch Vergrößerung der Schichtdicke und frequenzabhängig ausgelegte elektromagnetische Materialparameter eine wirksame Absorption von elektromagnetischen Wellen über einen bestimmten Frequenzbereich erreicht werden. Derartige Resonanzabsorber großer Schichtdicken haben entsprechend große Gewichte und bedingen relativ hohe Ko¬ sten und aufwendige baustatische Maßnahmen. Ihre Breitbandigkeit ist für heutige EMV- esträume trotz des hohen Aufwandes nicht ausreichend.
Die DE-AS 1 254 720 beschreibt eine Anordnung, bei der eine Anzahl von Hohlpyramiden aneinanderanstoßend an einer Wand ange¬ ordnet sind. Die Hohlpyramiden sind auf ihren Außen- und Innen¬ flächen mit einem leitfähigen Lack beschichtet. Die leitfähige Lackschicht wird entweder direkt auf den dreidimensionalen Trä¬ gerkörper aufgesprüht oder durch Tauchen des dreidimensionalen Körpers hergestellt.
Bei den bekannten Anordnungen sind entweder die betrieblichen Eigenschaften, beispielsweise die Bandbreite und der Grad der Ab- sorption unzureichend oder die Herstellung der Absorptionsanord¬ nung ist aufwendig und kostspielig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen hohen Absorptionswirkungsgrad bei großer Bandbreite mit den Vorteilen einfacher und automatisiserbarer Herstellung zu vereinigen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Anord¬ nungsmerkmale gemäß Patentanspruch 1 oder 2 bzw. verfahrensmäßig durch die Merkmale der Patentansprüche 21, 22 oder 23.
Durch die Erfindung gelingt es erstmalig, ein breitbandiges Spektrum von elektromagnetischer Strahlung mit Hilfe preiswert herstellbarer, leichtgewichtiger und dünner Flächenwiderstands- Schichtbauteile zu absorbieren. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß dünne Flächenwiderstandsbahnen selbst bei gleichmäßiger Flächenwiderstandsverteilung dann auf elektromagne¬ tische Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen absorbierend wirken, wenn sie in einem der elektromagnetischen Strahlung aus¬ gesetzten Raum in bestimmter und/oder statistischer dreidimensio¬ naler Geometrie angeordnet sind. Die Breitbandigkeit wird daher durch die besondere geometrische Anordnung der dünnen Flächenwi¬ derstandsschichten im Raum erreicht. Sowohl die aufgestäubte oder niedergeschlagene Schicht aus elektrisch leitendem oder halblei¬ tendem Material als auch die elektrisch leitende organische Schicht ermöglicht eine einheitliche und gleichmäßige spezifische Flächenwiderstandsverteilung. Die Absorptionseigenschaften lassen sich reproduzierbar einstellen. Da die Flächenwiderstandsschich¬ ten sehr dünn sind, haben sie vorteilhafterweise ein geringes Ge¬ wicht und sind dementsprechend kostengünstig herstellbar. Das Verhältnis von Absorberleistung/Gewichtseinheit der Anordnung ist besonders hoch, so daß die erfindungsgemäße Anordnung eine bisher unerreichte ökologische Verträglichkeit hat.
Ein wesentlicher Aspekt bei der Herstellung der erfindungsge¬ mäßen Absorberanordnung besteht darin, daß eine beliebige Viel¬ zahl von Absorptionselementen aus einer Flächenwiderstandsbahn hergestellt werden kann. Die Trägerbahn bzw. die nach der Be¬ schichtung entstehende Flächenwiderstandsbahn kann beispielsweise eine Breite von 0,8 m und eine Länge von 10000 m haben. Die fer¬ tige Flächenwiderstandsbahn läßt sich am Ende des Bahn-Produk- tionsprozesses zu einem kompakten Bahnvorrat aufrollen. Die für die geometrischen Trägerstrukturen benötigten Flächenwider¬ standsabschnitte werden dann aus der Materialrolle zugeschnitten, ausgestanzt oder in anderer geeigneter Weise geformt, auf der Trägerstruktur positioniert und fixiert. Dadurch entsteht die ge¬ wünschte räumliche, beispielsweise pyramidenförmige Absorber¬ struktur. Mit derartigen Absorberpyramiden wird der den elektro¬ magnetischen Wellen ausgesetzte Raum (in Wand- und Deckenberei¬ chen) ausgekleidet.
Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich da¬ durch aus, daß die Trägerschicht und/oder die Flächenwiderstands¬ schicht mit einer Brandschutzschicht aus elektromagnetisch iner¬ tem Material, beispielsweise aus keramischem, mineralischem und/oder glasartigem Material versehen ist.
Die Flächenwiderstandsschicht kann eine aufgestäubte oder niedergeschlagene Metall- oder Halbleiterschicht sein. Die Me¬ tall- oder Halbleitermaterialien sind vorzugsweise aus der fol¬ genden Gruppe von Elementen ausgewählt: Aluminium, Chrom, Eisen, Indium, Nickel, Antimon, Zinn, Tantal, Titan und Zink. Eines oder mehrere dieser Elemente werden vorzugsweise im Vakuum, ggf. unter Zusatz reaktiver Gase, wie z.B. Sauerstoff, auf die Trägerbahn aufgedampft oder gesputtert. Das Aufdampfverfahren ist an sich für die Herstellung von ca. 30 nm starken Aluminium-Beschichtun¬ gen auf Polymerfolien für Lebensmittelverpackungen bekannt und kann im Rahmen der Erfindung mit entsprechenden Kostenvorteilen eingesetzt werden.
Als Trägerschicht reicht eine Polymerfolie oder Papierbahn einer Dicke < 5 mm, vorzugsweise < 500 μm aus. Die Dicke der leitfähigen oder halbleitenden Schicht beträgt 5 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 10 nm-200 nm.
In bevorzugter Ausführungsform verlaufen die Flächenwider¬ standsschichten abschnittsweise unter verschiedenen Anstellwin¬ keln. Dies ist beispielsweise bei den oben erwähnten keil-, ke- gel- oder pyramidenförmigen Anordnungen der Fall. Alternativ kön¬ nen die Flächenwiderstandsschichten aber auch in mehreren unter¬ schiedlichen Ebenen angeordnet, beispielsweise aufgespannt sein. Das Absorptionsspektrum wird in der zuletzt genannten Anordnung durch die unterschiedlichen und vorzugsweise parallelen Absorpti¬ onsebenen erreicht.
Eine alternative Anordnung, mit der vor allem stark profi¬ lierte Wandbereiche breitbandig absorbierend ausgekleidet werden können, ist in Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeich¬ net, daß eine dreidimensionale Absorberstruktur aus einem Aufnah¬ mebehälter mit einem Füllstoff besteht, der durch blattförmige vorzugsweise mehrfach geknickte bzw. geknüllte Flächenwider¬ standsschichten gebildet ist. Stark profilierte Wandbereiche kön¬ nen dabei zumindest eine Seitenwand des Aufnahmebehälters bilden. Eine andere Seitenwand des Aufnahmebehälters kann durch eine ein¬ fache Bespannung gebildet sein, die durch die geknüllten Flächen¬ widerstandsbahnen kaum mechanisch belastet wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Flächenwider¬ standsschicht auch zu Volumen-Absorbermaterial weiterverarbeitet werden. Zerschneidet man die Flächenwiderstandsschicht z.B. in lange, schmale Streifen, so erhält man ein Volumen-Füllmaterial für Absorberanwendungen, das bei wesentlich weniger Materialbe¬ darf dieselben Absorptionsleistungen aufweisen kann wie herkömm¬ liche Absorbermaterialien, die mit leitfähigen Partikeln anstatt der Streifen dotiert sind. Die Anordnung der schmalen Streifen' im Raumvolumen kann dabei sowohl in geordneten Strukturen, z.B. git¬ terartig, als auch statistisch verteilt wie z.B. bei einer Schüt¬ tung realisiert werden.
Ebenso vorteilhaft kann die Flächenwiderstandsschicht, z.B. eine beschichtete Polyäthylen-Folie, durch den einfachen Prozeß des thermischen Formens und Verschweißens weiterverarbeitet wer¬ den. Z.B. läßt sich so eine dickere, absorbierende Struktur mit Kammern und Hohlräumen realisieren, die ähnlich strukturiert sein kann wie die Luftkammern enthaltenden Verpackungsmaterialien aus Polymerfolien, die für einen stoßdämpfenden Transport von emp¬ findlichen Gütern entwickelt worden sind und unter dem Namen Luftpolsterfolien bekannt sind.
Vorteilhafterweise kann eine besonders einfache Positionie¬ rung und Fixierung durch Druckdifferenzen wie in einer Tragluft¬ halle erfolgen, sozusagen ein "Aufblasen" der Absorber, oder mit¬ tels eines Gestänges, ähnlich wie bei Zeltkonstruktionen. Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mehrere luft- oder gasgefüllte Hohlkörperstrukturen mit einer als Flächenwiderstandsschicht ausgebildeten Außenhaut eng zusammengefügt und/oder miteinander verbunden und auf wenig¬ stens einer Wand des Raums angeordnet sind. Die als Absorptions¬ elemente dienenden geschlossenen Hohlkörperstrukturen können un¬ terschiedliche, vorzugsweise statistische Oberflächengestaltungen haben.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Station zur Herstellung einer
Flächenwiderstandsschicht aus einer Trägerbahn mit aufgestäubter Metallschicht; Fig. 2A in stark vergrößertem Maßstab einen Abschnitt ei¬ ner gemäß Figur 1 hergestellten Flächenwider¬ standsschicht; Fig. 2B in ebenfalls vergrößertem Maßstab einen Abschnitt einer Flächenwiderstandsschicht aus einem organi¬ schen Leiter; Fig. 3A eine Teilansicht auf ein Ausführungsbeispiel ei¬ ner Absorberstruktur mit pyramidenförmiger Geome¬ trie; Fig. 3B eine Absorberstruktur ähnlich derjenigen gemäß Fig. 3A mit anders ausgebildeter Trägerstruktur; und Fig. 4 eine schematische Seitenansicht auf das Innere eines elektromagnetischen Wellen ausgesetzten Rau¬ mes, dessen Seiten- und Deckwände praktisch voll¬ ständig mit pyramidenförmigen Absorberstrukturen gesetzt sind. Anhand der Darstellung in Fig. 1 wird zunächst eine besonders wirtschaftliche Herstellung der aktiven Komponente der erfin¬ dungsgemäßen Absorptionsanordnung, nämlich einer Flächenwider¬ standsschicht 1, beschrieben. Eine dünne Trägerbahn 11 aus Poly- merfolie oder Papier einer Dicke von 5-500μm wird von einer Vor¬ ratsrolle 2 abgezogen, umgelenkt und in Richtung des Pfeils A in eine Aufdampfzone unter eine Aufdampfanordnung 3 bewegt. In der Aufdampfzone wird in einer reaktiven Sauerstoffatmosphäre Alumi¬ nium mit oxidativen Anteilen aufgebracht. Eine Aluminiumschicht kann entweder in der dargestellten Weise einseitig oder auf bei¬ den Seiten der Trägerbahn 11 aufgedampft werden. In dem beschrie¬ benen Ausführungsbeispiel hat die Al-Schicht 12 eine Dicke von nur ca. 20-40 nm. Eine Lackversiegelung auf der Widerstands¬ schicht 12 kann in einer Heizkammer 4 getrocknet werden. Die Bahn 1 wird danach auf eine Aufwickelrolle 5 aufgewickelt. Der Wert des Flächenwiderstands kann durch Variation der Prozeßparameter auf einen Sollwert eingestellt werden, beispielsweise auf 150 Ohm.
Eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts der Flächenwi¬ derstandsschicht 1 ist in Fig. 2A dargestellt. Wie zu sehen ist, kann die Trägerschicht 11 auch beidseitig mit Flächenwiderstände bildenden, dünnen, leitfähigen oder halbleitenden Schichten 12 und 13 belegt sein. Eine doppelseitige Beschichtung erhöht den Wirkungsgrad der aus der FlächenwiderstandsSchicht 1 hergestell¬ ten Absorptionsstruktur, da die Absorptionsfähigkeit der Struktur auf beiden Schichtseiten den dort wirksamen elektromagnetischen Strahlungen angepaßt werden kann. Zusätzlich zu der oder als Schicht 13 kann eine Brandschutzschicht aus einem nicht oder schwer entflammbaren, vorzugsweise elektrisch und elektromagne¬ tisch weitgehend inertem Material, z.B. aus Mineralwolle, Keramik und/oder Glas vorgesehen werden.
Anstelle des beschriebenen Aufdampfprozessses können, wie dem Fachmann bekannt ist, auch andere Beschichtungsverfahren, bei¬ spielsweise Aufstäuben (Sputtern) kontinuierliche Sieb-, oder Wal¬ zendruckverfahren verwendet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise auch eine aus einem organischen Leiter bestehende Schicht niedergeschlagen werden.
Eine alternative Ausführung der Flächenwiderstandsschicht ist in Fig. 2B schematisch dargestellt. Bei dieser alternativen Aus¬ bildung besteht die Flächenwiderstandsschicht 1A aus einer Bahn vorzugsweise aus Kunststoff, in die leitende oder halbleitende feine Partikel 14 in einer für Absorptionszwecke geeigneten Ver¬ teilung eingebettet sind. Auch die leitenden oder halbleitenden Partikel können dabei aus Kunststoff bestehen. Es können bei¬ spielsweise intrinsisch leitende Polymere verwendet werden.
In Fig. 3A ist eine schematische Schnittansicht durch ein py¬ ramidenförmiges Element 20 der erfindungsgemäßen Absorptionsan¬ ordnung dargestellt. Das Strukturelement 20 besteht aus einem Ge¬ stängegestell 22 mit einem Basisquadrat und vier die Pyramiden¬ kanten bildenden Stangen aus elektrisch isolierendem Glasfaserma¬ terial sowie einer Außenhaut 24. Letztere ist aus einem Zuschnitt aus dem Bahnmaterial 1 bzw. 1A hergestellt. Bei einem in der Pra¬ xis realisierten Ausführungsbeispiel wurde eine Flächenwider¬ standsschicht 1 nach geeignetem Zuschneiden und thermischen Ver¬ schweißen der die Trägerbahn 11 bildenden Folie auf das Stangen¬ gestell 22 aufgesteckt und fixiert. Die das Absorptionselement 20 bildende Pyramide hatte eine Höhe von 1,50 mm und eine offene Grundfläche von 0,35 x 0,35 m2. Wie leicht zu erkennen ist, las¬ sen sich aus einem geeigneten Trägergestell und Flächenwider¬ standszuschnitten zahlreiche geometrische Strukturen höchst ein¬ fach aufbauen. Die Scheitel sollten bei kegel-, keil- oder pyra¬ midenförmigen Strukturen und Elementen relativ spitzwinklig sein und Scheitelwinkel 26 im Bereich zwischen 5 und 50°, vorzugsweise zwischen 8 und 25° haben.
Fig. 3B zeigt ein ähnliches Absorptionselement 21 wie dasje¬ nige (20) gemäß Fig. 3A. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Außenhaut 24 der Pyramide nicht von einem Trägergestell 22 abgestützt, sondern auf einem pyramidenförmigen, selbsttragen¬ den Hohlkörper 23 aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Karton aufkaschiert ist. Die Außenhaut 24 kann aber bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten anderen baulichen Alternative auch als Aufblasbauteil nach Art einer Traglufthalle ausgebildet sein. Dabei wird die die Absorptionsstruktur bildende Haut 24 einem leichten Differenzdruck ausgesetzt, der die Außenhaut 24 in ihrer pyramidenförmige Geometrie hält.
Anstelle der in den Figuren 3A und 3B dargestellten Pyrami¬ denform kann auch eine kombinierte Kegel-Pyramidenstumpfform vor¬ gesehen sein. Dabei ist die dem Scheitel nächstgelegene Spitze kegelförmig und die Grundebene quadratisch ausgebildet, um eine größere Absorptionsfläche mit entsprechenden Strukturelementen ohne oder mit nur minimalen Zwischenräumen abzudecken.
In Fig. 4 ist schematisch ein Vertikalschnitt durch einen EMV-Testräum 30 gezeigt, dessen Seitenwände und Decke mit pyrami¬ denförmigen, praktisch lückenlos aneinander anstoßenden Absorber¬ strukturen 20 ausgekleidet sind. In dem Testraum 30 sind eine An¬ tennenanordnung 31 und das zu testende Gerät 32 dargestellt. Wie zu sehen ist, sorgt die Auskleidung des Testraums 30 mit geome¬ trisch verteilten Flächenwiderständen für eine praktisch totale, reflexionsfreie Absorption der Feldenergie, so daß optimale Test¬ ergebnisse gewährleistet sind.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlun¬ gen möglich. Die Wahl der Materialien der Träger- und Flächenwi¬ derstände und die geometrischen Abmessungen der Bahnen und Struk¬ turen können den Einsatzbedingungen angepaßt werden. Durchsich¬ tige Flächenwiderstandsschichten ergeben sich beispielsweise bei Verwendung von Indium-Zinn-Oxid.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Anordnung zur breitbandigen Absorption von elektromagnetischen Wellen, wobei mehrere dünne
Flächenwiderstandsschichten (1; LA; 24) dreidimensional in einem den elektromagnetischen Wellen ausgesetzten Raum (30) angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flächenwiderstandsschicht (1) wenigstens eine auf eine Trägerbahn (11) aufgestäubte oder niedergeschlagene Schicht (12) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material aufweist und eine im wesentlichen gleichmäßige und einheitliche Flächenwiderstandsverteilung hat.
2. Anordnung zur breitbandigen Absorption von elektromagnetischen Wellen, wobei mehrere dünne
Flächenwiderstandsschichten (1; 1A; 24) dreidimensional in einem den elektromagnetischen Wellen ausgesetzten Raum (30) angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine Flächenwiderstandsschicht (1A) aus einem organischen Leiter besteht und eine im wesentlichen gleichmäßige und einheitliche Flächenwiderstandverteilung hat.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschichten (1; 1A) durch elektrisch leitende Teilchen auf und/oder in einer Kunststoff- oder Papierbahn gebildet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschicht (1) aus einer Kunststoff- oder Papierbahn (11) mit gleichmäßig auf wenigstens einer Seite aufgebrachter, elektrisch leitender oder halbleitender Schicht (12) besteht.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis' 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Flächenwiderstandswerte der Flächenwider- Standsschichten (1; 1A) zwischen 0,01 Ohm pro Quadrat und 20 kOhm pro Quadrat, vorzugsweise zwischen 10 Ohm pro Quadrat und 1 kOhm pro Quadrat liegen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschicht (1) eine Trägerschicht aus Polymerfolie oder Papier einer Dicke < 5 mm, vorzugsweise 5-500 μm enthält.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschicht eine leitfähige oder eine halbleitende Schicht aus einem Reinmetall, einer Me¬ tallegierung oder einem Halbleiter mit mindestens einem der Elemente AI, Cr, Fe, In, Ni, Sb, Sn, Ta, Ti und Zn enthält.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige oder halbleitende Schicht (12) eine Dicke von 5 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 10 nm - 200 nm hat.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächenwiderstands- (1; 1A) und Trägerschichten (11) mit wenigstens einer geschlossenen Brandschutzschicht aus einem schwer entflammbaren Material ver¬ sehen ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzschicht aus einem elektrisch bzw. elektromagne¬ tisch im wesentlichen inerten Material, z.B. mineralischen oder keramischen Material und/oder Glas besteht.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschichten (1, 1A) in mehreren unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschichten (1, 1A) auf wenigstens einem keil-, kegel-, pyramiden-, oder stufenförmigen Träger (22, 23) angebracht sind.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem ausreichend formstabilen Hohlkörper (23) besteht, auf dessen Mantelflächen passend zugeschnittende Ab¬ schnitte der Flächenwiderstandsschicht (24) befestigt sind.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Trägergerüst (22) besteht, das Streben zu¬ mindest an den Übergangskanten zwischen zwei benachbarten Ebenen von Flächenwiderstandsschichten, beispielsweise zwischen zwei Seitenflächen einer Pyramide aufweist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwiderstandsschichten (1; 1A) aus bahnför igem flexi¬ blen Material bestehen und die Außenflächen der Träger mit dem bahnförmigen Material bespannt sind.
16. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bahnen mit Flächenwiderstandsschichten (1; 1A) in ver¬ schiedenen etwa parallelen Ebenen unter zumindest teilweiser Überlappung gehaltert sind.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine dreidimensionale Absorberstruktur aus einem Aufnahmebehälter mit einem Füllstoff besteht, der durch blattförmige, vorzugsweise mehrfach geknickte Flächenwider¬ standsschichten gebildet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die blattförmigen Flächenwiderstandsschichtabschnitte in will¬ kürlicher Anordnung in den Hohlraum eingeordnet sind.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten- und Deckwände des den elektro¬ magnetischen Wellen ausgesetzten Raums (30) im wesentlichen vollständig mit dreidimensionalen, z.B. pyramidenförmigen Ab- sorberelernenten (20, 21) besetzt sind.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberpyramiden (20; 21) spitzwinklige Scheitel mit Scheitelwinkeln im Bereich zwischen 5 und 50°, vorzugsweise 8 bis 25° haben.
21. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung für die breitbandige Absorption von elektromagnetischen Wellen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Flächenwiderstandsbahn (1) durch kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Beschichten einer mechanisch flexi¬ blen Trägerbahn (11) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (12) aus„einem metallischen oder halbleitenden Material herge¬ stellt wird; daß aus der Flächenwiderstandsbahn (1) Zuschnitte für mehrere zweidimensionale Flächenwiderstandsabschnitte gebildet werden; daß mit den Flächenwiderstandsabschnitten dreidimensionale Strukturen (22; 23) überzogen werden, um pyramiden-, keil-, kegel- oder stufenförmige Absorberelemente zu bilden.
22. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung für die breitbandige Absorption von elektromagnetischen Wellen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine Flächenwiderstandsbahn (1) durch kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Beschichten einer mechanisch flexi¬ blen Trägerbahn (11) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (12) aus einem metallischen oder halbleitenden Material herge¬ stellt wird; daß aus der Flächenwiderstandsbahn (1) Zuschnitte für mehrere zweidimensionale Flächenwiderstandsabschnitte gebildet werden; und daß danach mehrere zweidimensionale Flächenwiderstandsab¬ schnitte in gegenseitigem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und festgelegt werden.
23. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung für die breitbandige Absorption von elektromagnetischen Wellen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Flächenwiderstandsbahn (1) durch kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Beschichten einer mechanisch flexi¬ blen Trägerbahn (11) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (12) aus einem metallischen oder halbleitenden Material herge¬ stellt wird; daß die Flächenwiderstandsbahn in Abschnitte zerteilt und eine Vielzahl der so hergestellten Abschnitte als Füll- bzw. Zusatzstoffe für die Herstellung von Volumen-Absorbermaterial verwendet wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht durch Niederschlagen aus der Dampfphase im Vakuum oder unter Zusatz reaktiver Gase erzeugt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 21 bis 23, dadurch gekennzeich¬ net, daß die leitfähige Schicht (12) durch Aufstäuben im Vakuum oder unter Zusatz reaktiver Gase erzeugt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (12) mit oder ohne weiteren reaktiven Anteil erzeugt wird aus einem Reinmetall, einer Metallegierung oder einem Halbleiter unter Verwendung eines oder mehrerer der Elemente AI, Cr, Fe, In, Ni, Sb, Sn, Ta, Ti oder Zn.
27. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mechanisch flexible Flächenwiderstandsabschnitte (24) pyramiden-, keil-, kegel- oder stufenförmig geformt und in dem den elektromagnetischen Wellen ausgesetzten Raum (30) positioniert werden und danach einem solchen Druckgradienten ausgesetzt werden, daß sie in ihrer gewünschten dreidimensionalen Form gehalten werden.
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