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Dokumentenidentifikation DE602004007773T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001599919
Titel MIKROWELLENVERBINDER, ANTENNE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN
Anmelder QinetiQ Ltd., London, GB
Erfinder WATTS, James Paul c/o QinetiQ, Malvern, Worcs WR14 3PS, GB
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 602004007773
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.02.2004
EP-Aktenzeichen 047153705
WO-Anmeldetag 27.02.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/GB2004/000792
WO-Veröffentlichungsnummer 2004079863
WO-Veröffentlichungsdatum 16.09.2004
EP-Offenlegungsdatum 30.11.2005
EP date of grant 25.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse H01Q 9/04(2006.01)A, F, I, 20070626, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrowellenverbinder, wie sie typischerweise im Mikrowellenspektrum verwendet werden. Sie betrifft ferner Verfahren zur Herstellung derselben und Arrays derartiger Antennen.

Mikrostrip-Patch-Antennen sind wegen der niedrigen Kosten, ihrer Kompaktheit und der niedrigen gegenseitigen Eigenkopplung attraktive Kandidaten für die strahlenden Elemente eines phasengesteuerten Feldes. Diese Antennen bestehen aus einem rechtwinkligen oder einem kreisrunden Metall-Patch auf einem dielektrischen Substrat, das mit einer durchgehenden metallischen Grundfläche hinterlegt ist. Sie werden herkömmlicherweise mit Mikrowellenenergie gespeist, und zwar entweder durch eine Sondeneinspeisung, bei der ein Koaxialverbinder oder -kabel das Patch von hinter der Grundfläche versorgt, durch eine Microstrip-Zuleitung, bei der eine Mikrostrip-Sendeleitung in der Patch-Ebene direkt mit dem Patch verbunden ist, durch eine mit einer Apertur gekoppelte Einspeisung, bei der eine Mikrostip-Leitung parallel zur Ebene des Patch auf der der Grundfläche des Patch gegenüberliegenden Seite das Patch durch einen Schlitz in der Grundfläche nahe am Patch erregt, oder durch eine mit der Apertur gekoppelte Einspeisung, bei der eine Microstrip-Leitung senkrecht zur Ebene des Patch auf der der Grundfläche des Patch gegenüberliegenden Seite das Patch durch einen Schlitz in der Grundfläche nahe am Patch erregt (siehe S. Ortiz und A. Mortazawi, "A perpendicularly-fed patch array for quasi-optical power combining", IEEE MTT-S Digest, Bd. 2, Seiten 667–670, 1999).

All diese Verfahren weisen jedoch Nachteile auf. Wenn Microstrip-Patch-Antennen als strahlende Elemente in einem phasengesteuerten Feld verwendet werden, kann eine senkrechte Einspeisung wünschenswert sein, d.h. eine Einspeisung, die sich senkrecht zum Patch erstreckt. Hierdurch entsteht Raum für aktive Bauteile, wie beispielsweise Verstärker oder Phasenschieber, so dass sie auf einer einzigen senkrechten Leiterplatte hinter der Grundfläche der Antenne untergebracht werden können.

Es ist daher bevorzugt, nicht die Microstrip-Zuleitung oder die mit den Aperturen gekoppelten Einspeisungen, wie sie oben beschrieben sind, zu wählen. Was das vorgeschlagene Sonden-Einspeisungsverfahren oder andere vorgeschlagene Verfahren mit senkrechter Einspeisung betrifft, so sind sie für ein großes Array nicht geeignet, da sie zum Löten oder Anziehen von elektrischen Verbindungen hinter der Vorderseite desselben zugänglich sein müssen. Die früheren senkrechten Einspeisungen haben darüber hinaus noch das Strahlungsmuster der Antenne durch eine Asymmetrie in beeinträchtigt.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verbinder, der so ausgebildet ist, dass er Mikrowellenenergie zwischen zwei Ebenen, die nicht über 45° senkrecht zueinander sind, überträgt,

  • – ein erstes Element, welches umfaßt: einen ersten Leiter, der von einer ersten leitenden Grundfläche durch ein erstes Dielektrikum getrennt ist, wobei in der ersten leitenden Grundfläche und dem ersten Dielektrikum ein Schlitz ausgebildet ist, und
  • – ein zweites Element, welches umfaßt: einen zweiten Leiter, der von einer zweiten leitenden Grundfläche durch ein zweites Dielektrikum getrennt ist, und der dadurch gekennzeichnet, dass
  • – der zweite Leiter mit einer elektrischen Verbindung mit der zweiten leitenden Grundfläche an einem ersten Ende des zweiten Elements versehen ist und
  • – das erste Ende des zweiten Elements sich durch den Schlitz. in der ersten leitenden Grundfläche derart erstreckt, dass sich die elektrische Verbindung zwischen der ersten leitenden Grundfläche und dem ersten Leiter befindet, wobei der erste und der zweite Leiter nicht über 45° senkrecht sind.

Hierdurch wird ein symmetrischer Verbinder ermöglicht, der die Übertragung von Mikrowellenenergie zwischen zwei Ebenen ermöglicht, wodurch sich das Problem der Strahlungsinhomogenität verringert, und der einfach herzustellen ist und keine gelöteten Verbindungen oder ähnliches benötigt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei Ebenen und der erste und der zweite Leiter zueinander senkrecht.

Das erste Element oder das erste und das zweite Element können im allgemeinen eben sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl das erste, als auch das zweite Element im allgemeinen eben oder zumindest der Teil des zweiten Elements, der sich durch den Schlitz in der ersten leitenden Grundfläche erstreckt.

Das erste Element kann mit einer weiteren, einer dritten, leitenden Grundfläche versehen sein, die von der ersten Grundfläche durch ein drittes Dielektrikum beabstandet ist. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch die Leistung des Verbinders gesteigert wird.

Gleichermaßen können weitere leitende Grundflächen vorgesehen sein.

Beim Dielektrikum oder den mehreren Dielektrika kann es sich um dielektrischen Schaum, einen Feststoff oder einen Luftspalt handeln.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dielektrikum oder die mehreren Dielektrika eine Schicht aus einem dielektrischen Schaum und eine Schicht aus einem Feststoff-Dielektrikum. Hierdurch können die Leiter und die leitenden Grundflächen direkt auf dem Feststoff-Dielektrikum aufgebracht sein. In einer alternativen Ausführungsform können das Dielektrikum oder die mehreren Dielektrika einen Bogen aus einem Feststoff-Dielektrium sein, der vom benachbarten Leiter oder der leitenden Grundfläche durch einen Luftspalt getrennt ist. Die Trennung von Leitern und leitender Grundfläche kann durch die Verwendung von Abstandhaltern aufrechterhalten werden.

Auf der Seite des ersten Leiters, die dem ersten Dielektrikum gegenüberliegt, kann ein Stütz-Dielektrium vorgesehen sein. Das Stütz-Dielektrium kann ein Feststoff-Dielektrikum sein. Hierdurch kann der erste Leiter direkt auf das Stütz-Dielektrium aufgebracht werden, wenn es nicht vom ersten Dielektrium abgestützt werden kann, beispielsweise, wenn die Oberfläche des ersten Dielektrikums, die sich neben dem ersten Leiter befindet, ein Schaumstoff-Dielektrium ist.

Der zweite Leiter kann ein ebenes Element sein, dessen Breite sich in dem Maße verringert, in dem es sich vom ersten Ende des zweiten Dielektrikums weg erstreckt. Die Verjüngung kann kontinuierlich sein oder in einer Stufe oder in mehreren diskreten Stufen ausgeführt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Leiter zur Anpassung der Antenne an eine Microstrip-Leitung einer Impedanz von 50 Ohm mehrere Stufen auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die elektrische Verbindung mindestens einen leitenden Weg, der den zweiten Leiter und die zweite leitende Grundfläche durch das zweite Dielektrikum verbindet. Es können drei leitende Wege vorgesehen sein. Alternativ dazu können sich, für den Kontakt miteinander, der zweite Leiter und die zweite leitende Grundfläche um das erste Ende des Bogens der zweiten dielektrischen Grundfläche herum erstrecken.

Der Verbinder kann für einen Betrieb im Mikrowellenspektrum, typischerweise zwischen 2 und 18 GHz, ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist er für einen Betrieb bei etwa 10 GHz ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die elektrische Verbindung etwa ein Viertel einer Wellenlänge von der ersten oder, falls vorhanden, dritten leitenden Grundfläche im zweiten Dielektrikum angeordnet sein, an der oder etwa an der der Verbinder verwendet werden soll.

In einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Verbinder eine Antenne, wobei umfaßt: das erste Element einen Antennenaufbau, der erste Leiter ein Antennen-Patch, das zweite Element einen Einspeisungsaufbau und der zweite Leiter einen Einspeisungsleiter. Der erste Leiter ist vorteilhafterweise eine Microstrip-Antenne.

Hierdurch wird eine zweckmäßige senkrecht gespeiste Antenne ermöglicht, die weniger unter ungleicher Strahlung als die Antennen vom Stand der Technik zu leiden hat, und die einfach aufzubauen ist, da es nicht erforderlich ist, eine Verbindung direkt hinter der Vorderseite der Antenne, wie im Stand der Technik, vorzusehen. In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Einspeisungsaufbau senkrecht zum Antennenaufbau.

Die Antenne ist typischerweise sowohl zum Senden als auch zum Empfang geeignet. Beim Empfang erregt die auf das Antennen-Patch auftreffende Mikrowellenenergie ein elektromagnetisches Feld im Schlitz in der ersten leitenden Grundfläche. Hierdurch wird ein elektromagnetisches Feld zwischen dem Einspeisungsleiter und der zweiten leitenden Grundfläche induziert und die Mikrowellenenergie wird somit zum Einspeisungsleiter übertragen, wo sie an ein herkömmliches Erfassungsgerät weitergeleitet wird.

In der gleichen Weise wird die Mikrowellenenergie zum Senden an den Einspeisungsleiter übertragen, wodurch ein sich änderndes elektromagnetisches Feld zwischen dem Einspeisungsleiter und der zweiten leitenden Grundfläche aufgebaut wird. Hierdurch wird wiederum ein elektromagnetisches Feld im Schlitz in der ersten leitenden Grundfläche induziert und die Patch-Antenne erregt, welche die Mikrowellenenergie in der üblichen Weise abstrahlt.

Der Antennenaufbau kann mit einer weiteren, dritten leitenden Grundfläche versehen sein, die von der ersten Grundfläche durch ein drittes Dielektrikum beabstandet ist. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch die Leistung der Antenne verbessert wird. Weitere leitende Grundflächen können in der gleichen Weise vorgesehen sein.

Eines oder mehrere Dielektrika können ein dielektrischer Schaum, ein Feststoff-Dielektrikum oder ein Luftspalt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Dielektrika eine Schicht eines dielektrischen Schaums und eine Schicht eines Feststoff-Dielektrikums enthalten. Hierdurch können die Leiter und die leitenden Grundflächen direkt auf das Feststoff-Dielektrikum aufgebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform können ein Dielektrikum oder mehrere Dielektrika einen vom benachbarten Leiter oder der leitenden Grundfläche durch einen Luftspalt getrennten Bogen eines Feststoff-Dielektrikums umfassen.

Die Trennung der Leiter und der leitenden Grundflächen kann mit Hilfe von Abstandhaltern aufrecht erhalten werden.

Ein Stütz-Dielektrium kann auf der dem ersten Dielektrikum gegenüberliegenden Seite des Antennen-Patch vorgesehen sein. Das Stütz-Dielektrium kann ein Feststoff-Dielektrikum sein. Hierdurch kann das Antennen-Patch direkt auf dem Stütz-Dielektrium aufgebracht werden, wenn es unzweckmäßig ist, vom ersten Dielektrikum abgestützt zu werden, beispielsweise, wenn die Oberfläche des ersten Dielektrikums, die dem Antennen-Patch benachbart ist, ein Schaumstoff-Dielektrikum ist.

Der Einspeisungsleiter kann derart verjüngt ausgeführt sein, dass die Breite mit seiner Erstreckung vom ersten Ende des zweiten Dielektrikums weg abnimmt. Die Verjüngung kann kontinuierlich sein oder in einer oder mehreren diskreten Stufen ausgestaltet sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Leiter mehrere Stufen auf, wodurch die Antenne an eine Microstrip-Leitung einer Impedanz von 50 Ohm angepaßt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die elektrische Verbindung mindestens einen leitenden Weg auf, der den Einspeisungsleiter und die zweite leitende Grundfläche durch das zweite Dielektrikum verbindet. Es können drei leitende Wege vorhanden sein. Alternativ dazu können sich für einen Kontakt miteinander der Einspeisungsleiter und die zweiten leitenden Grundflächen um das erste Ende des zweiten Dielektrikums herum erstrecken.

Die Antenne kann für einen Betrieb im Mikrowellenspektrum, typischerweise zwischen 2 und 18 GHz, ausgeführt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist sie für einen Betrieb bei etwa 10 GHz ausgeführt. Die elektrische Verbindung kann etwa ein Viertel der Wellenlänge von der ersten oder, falls vorhanden, dritten leitenden Grundfläche im zweiten Dielektrikum angeordnet sein, an der oder etwa bei der die Antenne verwendet werden soll.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbinders angegeben, der zur Übertragung von Mikrowellenenergie zwischen zwei Ebenen ausgeführt ist, welches die Schritte umfaßt:

  • a) Ausbildung eines ersten Laminar-Aufbaus, der einen ersten Leiter und eine erste leitende Grundfläche umfaßt, die durch eine erste Schicht eines Dielektrikums getrennt sind,
  • b) Ausbildung eines zweiten Laminar-Aufbaus, der einen zweiten Leiter und eine zweite leitende Grundfläche umfaßt, die durch eine zweite Schicht eines Dielektrikums getrennt sind, gekennzeichnet durch:
  • c) Hindurchführen mindestens eines leitenden Weges durch den zweiten Laminar-Aufbau an einem ersten Ende desselben zur Verbindung des zweiten Leiters und der zweiten leitenden Grundfläche,
  • d) Ausbildung eines Schlitzes im ersten Laminar-Aufbau durch die erste leitende Grundfläche und das erste Dielektrikum und
  • e) Befestigen des zweiten Laminar-Aufbaus derart im Schlitz, dass sich der leitende Weg oder die Wege zwischen der ersten leitenden Grundfläche und dem ersten Leiter befinden.

Dieses Verfahren ist eine große Vereinfachung gegenüber dem Stand der Technik, da es nicht erforderlich ist, in dem kleinen Raum, der hinter der Vorderseite eines Verbinders zur Verfügung steht, Löt- oder Kabelverbindungen herzustellen. Der Verbinder wirkt typischerweise als Antenne und der erste Leiter ist ein Antennen-Patch.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Schritt der Ausbildung des ersten oder zweiten Laminar-Aufbaus die Schritte der Ausbildung einer Seite oder beider Seiten eines Bogens eines Feststoff-Dielektrikums mit einer oder mehreren leitenden Schichten, wobei mindestens eine Fläche einer oder jeder leitenden Schicht abgedeckt wird, die nicht abgedeckten Flächen geätzt werden und der erste oder zweite Leiter oder die erste oder zweite leitende Grundfläche ausgebildet wird und dann das Feststoff-Dielektrikum an der Schicht eines Schaumstoff-Dielektrikums befestigt wird.

Der erste Laminar-Aufbau kann eine weitere, dritte leitende Grundfläche enthalten, die von der ersten Grundfläche durch eine dritte Schicht eines Dielektrikums getrennt ist. In einem solchen Fall umfaßt der Schritt der Ausbildung eines Schlitzes im ersten Laminar-Element den Schritt der Ausbildung des Schlitzes durch die dritte Grundfläche und die dritte dielektrische Schicht.

Der Schritt der Befestigung des zweiten Laminar-Aufbaus im Schlitz kann den Schritt der Anordnung des leitenden Weges oder der Wege in einem Abstand von einem Viertel einer Wellenlänge von der ersten oder, falls vorhanden, der dritten leitenden Grundfläche in der zweiten dielektrischen Schicht umfassen, bei der der Verbinder verwendet werden soll.

Der zweite Laminar-Aufbau kann senkrecht am ersten Laminar-Aufbau befestigt werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Antennen-Array gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform bilden sie ein phasengesteuertes Feld.

Im folgenden ist beispielhaft eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

1 eine Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Innenaufbau und

2 einen gedehnten Querschnitt durch die Linie II von 1.

Die in den beigefügten Zeichnungen gezeigte Antenne 10 enthält zwei Elemente, ein erstes Element oder einen Antennenaufbau 12 und ein zweites Element oder einen Einspeisungsaufbau 14. Jeder Aufbau umfaßt eine Reihe von Schichten, wie unten beschrieben.

Der Antennenaufbau 12 umfaßt zwei dielektrische Schichten 20, 26, jede mit einer leitenden Grundfläche 24, 28 auf ihrer Unterseite. Die erste dielektrische Schicht 20 befindet sich oben auf der zweiten dielektrischen Schicht 26. Jede dielektrische Schicht umfaßt eine obere Schicht eines dielektrischen Schaums 20a, 26a mit einer an der Unterseite angebrachten Schicht eines Feststoff-Dielektrikums 20b, 26b. Oben auf der ersten dielektrischen Schicht ist ein die Antenne abstützendes Dielektrikum 30 angebracht. Es umfaßt eine dünne Schicht eines Feststoff-Dielektrikums, auf dessen Unterseite ein kreisrundes Antennen-Patch 22 ausgebildet ist.

Der Einspeisungsaufbau 14 umfaßt eine einzige Schicht eines Feststoff-Dielektrikums 40. An seiner Rückseite ist eine leitende Grundfläche 46 vorgesehen. Auf der Vorderseite der dielektrischen Schicht 40 ist ein Leiter 41 vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er zusammen mit der Grundfläche die Fläche eines parallelen Platten-Wellenleiters 42 an einem ersten Ende der dielektrischen Schicht und eine Microstrip-Einspeisung 52 an einem zweiten Ende der dielektrischen Schicht bildet. Der Leiter 41 gibt ferner den Übergang 50 zwischen den zwei Flächen 42, 52 durch eine Änderung der Breite von beinahe der Hälfte der Wellenlänge vor, an der die Antenne im Bereich 42 des parallelen Platten-Wellenleiters verwendet werden soll, bis auf typische Microstrip-Dimensionen (in der Größenordnung von einigen Millimetern) im Bereich 52 der Microstrip-Einspeisung. Der Übergang 50 weist eine Reihe diskreter Änderungen der Breite des Leiters auf.

Die leitende Grundfläche 46 und der Leiter 41 des Einspeisungsaufbaus 14 sind mit Hilfe einer Reihe von, in diesem Fall drei, leitenden Wegen 48, die zur Verbindung der zwei Leiter 41, 46 durch die dielektrische Schicht 40 hindurchgehen, elektrisch am ersten Ende der dielektrischen Schicht verbunden.

Der Antennenaufbau ist ferner mit einem Schlitz 32 versehen, der sich senkrecht vom Antennen-Patch 22, jedoch nicht durch diesen hindurch, durch die erste und zweite dielektrische Schicht 20, 26 und die Grundflächen 24, 28 erstreckt.

Das erste Ende des Einspeisungsaufbaus 14 ist innerhalb des Schlitzes 32 derart befestigt, dass sich der Einspeisungsaufbau 14 senkrecht zum Antennenaufbau 12 befindet. Der Schlitz hat eine solche Größe, dass er in dieser Stellung zum Einspeisungsaufbau 14 paßt. Der Einspeisungsaufbau ist derart angeordnet, dass der Abstand von den leitenden Wegen 48 zur zweiten, äußeren Grundfläche 28 des Antennenaufbaus 12 etwa ein Viertel der Wellenlänge beträgt, bei der die Antenne verwendet werden soll.

Im Betrieb als Sendeantenne 10 wird das zu sendende Signal in den Microstrip-Bereich 52 des Leiters 41 eingespeist. Alle Grundflächen werden an Erdpotential gehalten. Durch die leitenden Wege 48 gibt es daher zwischen Einspeisung und Erde einen Kurzschluß. Da der Einspeisungsaufbau 14 im Bereich 40 des Parallelplatten-Wellenleiters in einer Ebene parallel zum Leiter 41 und zwischen Leiter und Einspeisungs-Grundfläche 46 zentriert symmetrisch ist, wird im Bereich des Schlitzes 32 ein symmetrisches elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses induziert im Schlitz 32 elektromagnetische Felder, wodurch wiederum das Antennen-Patch 22 erregt wird, das dann in der üblichen Weise sendet.

Der Empfang durch die Antenne 10 erfolgt in ähnlicher Weise. Die auf das Antennen-Patch 22 auftreffende Strahlung erregt im Schlitz 32 ein elektromagnetisches Feld. Dieses induziert ein elektromagnetisches Feld zwischen dem Einspeisungs-Leiter 41 und der Einspeisungs-Grundfläche 46 im Bereich 42 des Parallelplatten-Wellenleiters. Dieses geht durch den Übergang 50 hindurch zum Microstrip-Bereich 52, wo es mit Standardgeräten erfaßt werden kann.

Die bei der Herstellung der Antenne 10 verwendeten Materialien und angewendeten Techniken sind im Stand der Technik bekannt. Die Feststoff-Dielektrika 30, 20b, 26b sind typischerweise ungerichtetes Mikrofaserglas in einem PTFE-Matrixmaterial einer Dielektrizitätskonstante von 2,2. Das Feststoff-Dielektrikum 40 ist typischerweise Keramik in einem PTFE-Matrixmaterial einer Dielektrizitätskonstante von 10,2. Die Schaumstoff-Dielektrika sind typischerweise ein starrer Schaumkunststoff auf der Basis von Polymethacrylimid und haben eine Dielektrizitätskonstante von 1,05 bei 10 GHz. Eine typische Schaumdicke zur Verwendung bei 10 GHz ist 1,5 mm. Die Verwendung einer Kombination aus Schaum- und Feststoff-Dielektrika ermöglicht es, dass flache Platten eines leitenden Materials, typischerweise Kupfer, auf das Feststoff-Dielektrikum geschichtet werden können. Diese können dann geätzt werden, wodurch die erwünschten Formen der leitenden Flächen vorgegeben werden.

Zur Herstellung der hier beschriebenen Antenne werden die Laminar-Aufbauten entsprechend dem Antennenaufbau 12 und dem Einspeisungsaufbau 14 ausgebildet. Das bedeutet die Beschichtung von drei Bogen eines Feststoff-Dielektrikums mit einer Schicht aus Metall, typischerweise Kupfer, auf einer Seite und eines vierten Dielektrikum-Bogens mit den gleichen Schichten aus Metall auf beiden Seiten. Flächen dieser Bogen werden dann abgedeckt und geätzt, wodurch das Antennen-Patch 22 auf dem Stütz-Dielektrikum 30, die erste 24 und die zweite Grundfläche 28 auf den Feststoff-Dielektrika 20b und 26b und der Leiter 41 und die Grundfläche 46 des Einspeisungsaufbaus 14 vorgegeben werden. Die Masken geben die Formen der leitenden Flächen, wie oben beschrieben, vor.

Das Antennenstütz-Dielektrikum 30 und die Feststoff-Dielektrika 20b und 26b werden dann mit den Schaumstoff-Dielektrikum-Schichten 20a und 26a zwischen dem Antennenstütz-Dielektrikum 30 und dem ersten Feststoff-Dielektrikum 20b und zwischen der ersten Feststoff-Dielektrikum-Schicht 20b und der zweiten Feststoff-Dielektrikum-Schicht 26b angeordnet. Dieser vollständige Antennenaufbau 12 wird dann mit Hilfe eines Klebstoffs aneinander befestigt. Der Schlitz 32 wird ausgefräst, so dass er durch die erste und die zweite Grundfläche 24, 28 und die erste und die zweite Dielektrikum-Schicht 20 und 26 hindurchgeht.

Die leitenden Wege 48 werden durch das erste Ende des Einspeisungsaufbaus 14 ausgefräst und zur elektrischen Verbindung von Leiter 41 und leitender Grundfläche 46 galvanisiert. Dann wird der Einspeisungsaufbau 14 im Schlitz 32 derart befestigt, dass die leitenden Wege etwa ein Viertel der Wellenlänge von der zweiten Grundfläche 28 haben, bei der die Antenne (im Einspeisungsaufbau 14, Dielektrikum 40) verwendet werden soll.


Anspruch[de]
Verbinder, der so ausgebildet ist, dass er Mikrowellenenergie zwischen zwei Ebenen, die nicht über 45° senkrecht zueinander sind, überträgt,

– ein erstes Element (12), welches umfaßt: einen ersten Leiter (22), der von einer ersten leitenden Grundfläche (24) durch ein erstes Dielektrikum (20) getrennt ist, wobei in der ersten leitenden Grundfläche (24) und dem ersten Dielektrikum (20) ein Schlitz (32) ausgebildet ist, und

– ein zweites Element (14), welches umfaßt: einen zweiten Leiter (42), der von einer zweiten leitenden Grundfläche (46) durch ein zweites Dielektrikum (40) getrennt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

– der zweite Leiter (41) mit einer elektrischen Verbindung (48) mit der zweiten leitenden Grundfläche (46) an einem ersten Ende des zweiten Elements (14) versehen ist und

– das erste Ende des zweiten Elements (14) sich durch den Schlitz (32) in der ersten leitenden Grundfläche (24) derart erstreckt,

dass sich die elektrische Verbindung zwischen der ersten leitenden Grundfläche (24) und dem ersten Leiter (22) befindet, wobei der erste und der zweite Leiter (22, 41) nicht über 45° senkrecht sind.
Verbinder von Anspruch 1, bei dem ein Element, das erste oder das zweite Element (12, 14) oder beide, im allgemeinen eben ist. Verbinder von Anspruch 2, bei dem der erste und der zweite Leiter (22, 41) senkrecht zueinander sind. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrische Verbindung (48) bei etwa einem Viertel der Wellenlänge von der ersten leitenden Grundfläche (24) im zweiten Dielektrikum (40) angeordnet ist, bei der der Verbinder verwendet werden soll. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Element (12) mit einer weiteren, dritten leitenden Grundfläche (28) ausgestattet ist, die von der ersten Grundfläche (24) durch ein drittes Dielektrikum (26) beabstandet ist. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Dielektrikum (20, 26, 40) oder mehrere einen dielektrischen Schaumstoff oder einen Luftspalt enthält. Verbinder von Anspruch 6, bei dem ein Dielektrikum (20, 26, 40) oder mehrere eine Schicht eines dielektrischen Schaumstoffs und eine Schicht eines Feststoff-Dielektrikums enthält. Verbinder von Anspruch 6, bei dem ein Dielektrikum (20, 26, 40) oder mehrere einen Bogen eines Feststoff-Dielektrikums enthält, der vom benachbarten Leiter oder der leitenden Grundfläche durch einen Luftspalt getrennt ist. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Stütz-Dielektrikum (30) auf der Seite des ersten Leiters (22) vorgesehen ist, die dem ersten Dielektrikum (20) gegenüberliegt. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Leiter (41) ein ebenes Element umfaßt, das sich derart verjüngt, dass sich seine Breite in dem Maße verringert, in dem es sich vom ersten Ende des zweiten Dielektrikums (40) weg erstreckt. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrische Verbindung (48) mindestens einen leitenden Weg aufweist, der den zweiten Leiter (41) und die zweite leitende Grundfläche (46) durch das zweite Dielektrikum (40) verbindet. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbinder eine Antenne ausbildet, wobei umfaßt: das erste Element (12) einen Antennenaufbau, der erste Leiter (22) ein Antennen-Patch, das zweite Element (14) einen Einspeisungsaufbau und der zweite Leiter (41) einen Einspeisungs-Leiter. Verbinder nach Anspruch 12, bei dem der erste Leiter (22) eine Microstrip-Antenne ist. Verbinder nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Antenne für einen Betrieb im Mikrowellenspektrum zwischen 2 und 18 GHz ausgebildet ist. Antennen-Array, welches mehrere Antennen gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 umfaßt. Array nach Anspruch 15, bei dem die Antennen ein phasengesteuertes Feld bilden. Verfahren zur Herstellung eines Verbinders, der so ausgebildet ist, dass er Mikrowellenenergie zwischen zwei Ebenen überträgt, mit den Schritten:

a) Ausbildung eines ersten Laminar-Aufbaus (12), der umfaßt:

einen ersten Leiter (22) und eine erste leitende Grundfläche (24), die durch eine erste Schicht eines Dielektrikums (20) getrennt sind,

b) Ausbildung eines zweiten Laminar-Aufbaus (14), der umfaßt:

einen zweiten Leiter (41) und eine zweite leitende Grundfläche (46), die durch eine zweite Schicht eines Dielektrikums (40) getrennt sind,

gekennzeichnet durch

c) Hindurchführung mindestens eines leitenden Weges (48) durch den zweiten Laminar-Aufbau (14) an einem ersten Ende desselben zur Verbindung des zweiten Leiters (41) und der zweiten leitenden Grundfläche (46),

d) Ausbildung eines Schlitzes (32) im ersten Laminar-Aufbau (12) durch die erste leitende Grundfläche (24) und das erste Dielektrikum (20) und

e) Befestigung des zweiten Laminar-Aufbaus (14) derart im Schlitz (32), dass sich der leitende Weg oder die Wege (48) zwischen der ersten leitenden Grundfläche (24) und dem ersten Leiter (22) befinden.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Verbinder als Antenne wirkt und der erste Leiter (22) eine Microstrip-Antenne ist. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem der Schritt der Ausbildung des ersten oder des zweiten Laminar-Aufbaus (12, 14) die Schritte der Ausbildung einer oder beider Seiten eines Bogens eines Feststoff-Dielektrikums mit einer oder mehreren leitenden Schichten umfaßt, wobei mindestens eine Fläche einer oder jeder leitenden Schicht überdeckt wird, die nicht überdeckten Flächen unter Ausbildung des ersten oder zweiten Leiters (22, 41) oder der ersten oder zweiten leitenden Grundflächen (24, 26) geätzt werden und dann das Feststoff-Dielektrikum an einer Schicht eines Schaumstoff-Dielektrikums befestigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Schritt der Befestigung des zweiten Laminar-Aufbaus (14) im Schlitz (32) den Schritt der Anordnung des leitenden Weges oder der Wege (48) in einem Abstand eines Viertels einer Wellenlänge von der ersten leitenden Grundfläche (24) im zweiten Dielektrikum (40) umfaßt, bei der der Verbinder verwendet werden soll. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der erste Laminar-Aufbau (12) eine weitere, dritte leitende Grundfläche (28) umfaßt, die von der ersten Grundfläche (24) durch eine dritte Schritt eines Dielektrikums (26) getrennt ist, und der Schritt der Ausbildung eines Schlitzes (32) im ersten Laminar-Element (12) den Schritt der Ausbildung des Schlitzes (32) durch die dritte Grundfläche (28) und die dritte Dielektrikum-Schicht (26) umfaßt. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem der zweite Laminar-Aufbau (14) senkrecht am ersten Laminar-Aufbau (12) befestigt ist.






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