Salisbury skärm

Salisbury -skärmen är ett sätt att minska reflektionen av radiovågor från en yta. Det var ett av de första koncepten inom radarabsorberande material , en aspekt av " stealth technology ", som användes för att förhindra fiendens radarupptäckt av militära fordon. Det användes först för att reducera fartygsradar tvärsnitt (RCS). Salisbury-skärmen uppfanns av den amerikanske ingenjören Winfield Salisbury i början av 1940-talet (se patentansökningsdatum). Patentet försenades på grund av säkerhet i krigstid.

Arbetssätt

Salisbury-skärmar fungerar enligt samma princip som optiska antireflexbeläggningar som används på ytan av kameralinser och glasögon för att förhindra att de reflekterar ljus. Den lättast att förstå Salisbury-skärmdesignen består av tre lager: ett jordplan som är den metalliska ytan som måste döljas, ett förlustfritt dielektrikum med exakt tjocklek (en fjärdedel av våglängden på radarvågen som ska absorberas) och en tunn blank skärm.

1. När radarvågen träffar den främre ytan av dielektrikumet delas den i två vågor.
2. En våg reflekteras från den blanka ytskärmen. Den andra vågen passerar in i det dielektriska skiktet, reflekteras från metallytan och passerar tillbaka ut ur dielektrikumet till luften.
3. Den extra sträckan den andra vågen färdas gör att den är 180° ur fas med den första vågen när den kommer ut från den dielektriska ytan
4. När den andra vågen når ytan kombineras de två vågorna och tar ut varandra på grund av störningsfenomenet . Därför reflekteras ingen vågenergi tillbaka till radarmottagaren.

För att förstå vågornas upphävande krävs förståelse för begreppet interferens . När två elektromagnetiska vågor som är koherenta och färdas i samma utrymme samverkar, kombineras de för att bilda en enda resulterande våg. Om de två vågorna är " i fas " så att deras toppar sammanfaller, adderas de, och utgångsintensiteten är summan av de två vågornas intensiteter. Men om de två vågorna är en halvvåglängd " ur fas ", så att de positiva topparna för en våg sammanfaller med de negativa topparna för den andra, subtraherar de två vågorna, och skillnaden är noll.

Dielektrikens tjocklek görs lika med en fjärdedel av våglängden (λ/4) av den förväntade radarvågen. Eftersom den andra vågen (i steg 2.) färdas genom dielektrikumets tjocklek två gånger (en gång går in och en gång kommer ut), är den extra sträckan den färdas en halv våglängd (λ/2). Så det är en halv våglängd ur fas med den första vågen när de kombineras, och de två vågorna avbryter.

Nackdelar

Det finns betydande nackdelar med konceptet som har begränsat användningen av Salisbury-skärmar. En är att den enkla Salisbury-designen ovan fungerar bra bara på en enda radarfrekvens, så fienden behöver bara ändra sin frekvens för att besegra den. Mer komplicerade flerskiktskonstruktioner från Salisbury kan täcka ett frekvensband, men bara genom att öka tjockleken, och i bästa fall täcka bara en bråkdel av radarspektrumet.

Ett annat problem är tjockleken på själva skärmen. Radarvåglängder sträcker sig mellan 10 cm och 1 mm, så tjockleken på skärmen (en kvarts våglängd) måste vara högst 2,5 cm, och flerskiktsskärmar är mycket tjockare. Att lägga så mycket bulk på flygplanens ytor kan oacceptabelt försämra aerodynamisk prestanda. Forskning bedrivs på ultratunna Salisbury-skärmar som använder Sievenpiper HIGP (högimpedansjordplan) (källa: Wiley Periodicals, Inc., Microwave Opt. Technol. Lett.), som visar anmärkningsvärda förbättringar av skärmens tjocklek.