DE102010036820B4

DE102010036820B4 - Antenna radiator together with associated objects

Info

Publication number: DE102010036820B4
Application number: DE201010036820
Authority: DE
Inventors: Rolf Jakoby; Sebastian Strunck; Alexander Gäbler; Frieder Gora; Dr. Kipka Anette; Bahram Sanadgol; Sybille Holzwarth; Dr. Rabe Torsten; Dr. Gemeinert Marion; Bärbel Schulz
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Technische Universitaet Darmstadt; Heraeus Precious Metals GmbH and Co KG; IMST GmbH
Current assignee: Bundesanstalt fur Materialforschung und -Prue De; Technische Universitaet Darmstadt; Heraeus Deutschland GmbH and Co KG; IMST GmbH
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: DE102010036820A1

Abstract

Ein Antennenstrahler (500), welcher umfasst: ein Antennenelement (530); und einen Hohlleiter (560) zum Verschieben der Phase eines in das Antennenelement eingespeisten Signals, wobei der Hohlleiter eine flüssigkristallgefüllte Kavität (570) umfasst, und wobei das Antennenelement auf einer Stirnseite (562) des Hohlleiters angebracht ist.An antenna radiator (500) comprising: an antenna element (530); and a waveguide (560) for shifting the phase of a signal injected into the antenna element, the waveguide comprising a liquid crystal filled cavity (570), and wherein the antenna element is mounted on an end face (562) of the waveguide.

Description

[GEBIET DER ERFINDUNG][FIELD OF THE INVENTION]

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Antennenstrahler nebst zugehörigen Gegenständen. Dieser umfasst einen Hohlleiter mit flüssigkristallgefüllter Kavität zur Phasensteuerung eines Antennenelements.Embodiments of the present invention relate to an antenna radiator together with associated objects. This comprises a hollow conductor with liquid crystal-filled cavity for phase control of an antenna element.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung beziehen sich Ausführungsformen auf einen Antennenstrahler, bei dem mindestens ein Antennenelement auf der Stirnseite des Hohlleiters angebracht ist. In einigen Ausführungsformen sind die Antennenstrahler zu Antennenstrahleranordnungen angeordnet. Dabei kann eine phasengesteuerte Antenne realisiert werden.According to a first aspect of the invention, embodiments relate to an antenna radiator, in which at least one antenna element is mounted on the front side of the waveguide. In some embodiments, the antenna radiators are arranged in antenna radiator arrangements. In this case, a phased array antenna can be realized.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beziehen sich weitere Ausführungsformen auf einen Hohlleiter mit flüssigkristallgefüllter Kavität und einer Innendruckkompensationseinrichtung.According to a further aspect of the invention, further embodiments relate to a waveguide with a liquid-crystal-filled cavity and an internal pressure compensation device.

Spezifischer beziehen sich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einen LTCC-LC-Phasenschieber, einen Antennenstrahler mit solch einem LTCC-LC-Phasenschieber, der optional eine Innendruckkompensationseinrichtung zum Kompensieren von Innendruck in der Kavität des Hohlleiterphasenschiebers aufweist, und auf Antennenstrahleranordnungen von Antennenstrahlern mit LTCC-LC-Phasenschiebern. Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung eines Antennenstrahlers, einer Antennenstrahleranordnung und/oder eines Hohlleiters und auf Verfahren zu deren Herstellung.More specifically, some embodiments of the present invention relate to an LTCC LC phase shifter, an antenna radiator having such an LTCC LC phase shifter optionally having internal pressure compensating means for compensating internal pressure in the cavity of the waveguide phase shifter, and antenna radiator assemblies of antenna radiators having LTCCs. LC phase shifters. Further embodiments relate to the use of an antenna radiator, an antenna radiator arrangement and / or a waveguide and to methods for their production.

[HINTERGRUND DER ERFINDUNG]BACKGROUND OF THE INVENTION

Von großem technischem Interesse ist die Möglichkeit zur Phasenanpassung z. B. für phasengesteuerte Antennen. Konventionelle steuerbare Phasenschieber basieren üblicherweise auf strahlungsfesten GaAs-Schaltungen, die aber schon bei niedrigen Frequenzen hohe Einfügedämpfung aufweisen. Dasselbe gilt für Si(Ge)-integrierte Phasenschieber.Of great technical interest is the possibility for phase matching z. B. for phased-array antennas. Conventional controllable phase shifters are usually based on radiation-resistant GaAs circuits, but even at low frequencies have high insertion loss. The same applies to Si (Ge) integrated phase shifters.

Es wurde vorgeschlagen, Hohlleiter oder Mikrostreifenleiter zu verwenden, in deren Kavitäten Flüssigkristalle durch Steuerelektroden ausgerichtet werden können, wodurch die Phasenlage des transmittierten Signals verändert werden kann. So beschreibt beispielsweise der Artikel von Damm et al., „Tunable composite right/left-handed leaky wave antenna based on rectangular waveguide using liquid crystals”, Mircrowave Symposium Digest (MTT), 2010 IEEE MTT-S International, Seiten 13–16, eine Antenne, deren frequenzunabhängige Einstellbarkeit durch Flüssigkristallmaterial erreicht wird, dessen dielektrische Eigenschaften durch statische externe elektrische oder magnetische Felder eingestellt werden können.It has been proposed to use waveguides or microstrip conductors in whose cavities liquid crystals can be aligned by control electrodes, whereby the phase position of the transmitted signal can be changed. For example, the article by Damm et al., "Tunable composite right / left-handed leaky-wave antenna based on rectangular waveguide using liquid crystals", Mircrowave Symposium Digest (MTT), 2010, IEEE MTT-S International, pages 13-16, an antenna whose frequency-independent adjustability is achieved by liquid crystal material whose dielectric properties can be adjusted by static external electric or magnetic fields.

Sollen viele phasengesteuerte Antennenelemente zu einem Antennenfeld angeordnet werden, kann sich jedoch das Problem ergeben, dass die Skalierbarkeit der Zahl der Antennenelemente in dem Antennenfeld nicht leicht gewährleistet werden kann. Dabei können die Anordnung der phasensteuernden Hohlleiter und die Verdrahtung mit den Antennenelementen schwierig und kompliziert werden. Dies stellt ein Hindernis dar, wenn größere Antennen mit beliebiger Zahl von Antennenelementen gebaut werden sollen.However, if many phased array antenna elements are to be arranged to an antenna array, the problem may arise that the scalability of the number of antenna elements in the antenna array can not be easily ensured. In this case, the arrangement of the phase-controlling waveguides and the wiring with the antenna elements can be difficult and complicated. This is an obstacle when building larger antennas with any number of antenna elements.

Sollen Hohlleiterphasenschieber oder Mikrostreifenleitungsphasenschieber unter den unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, können sich weitere Probleme ergeben. So haben Tests gezeigt, dass solche Phasenschieber in der Praxis störanfällig sein können und nicht immer die Erwartungen an ein hinreichendes Maß an Zuverlässigkeit erfüllen.If waveguide phase shifters or microstrip line phase shifters are to be used under the most diverse environmental conditions, further problems may arise. Thus, tests have shown that such phase shifters can be prone to failure in practice and do not always meet the expectations of a sufficient degree of reliability.

Somit besteht ein Bedarf, verbesserte Phasenschieber und insbesondere verbesserte Flüssigkristallhohlleiter (LC-Hohlleiter) bereitzustellen und die Skalierbarkeit von phasengesteuerten Antennen zu verbessern.Thus, there exists a need to provide improved phase shifters, and in particular improved liquid crystal waveguides (LC waveguides), and to improve the scalability of phased array antennas.

[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG][SUMMARY OF THE INVENTION]

Im Hinblick auf die zuvor genannten Probleme werden eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, eine Verwendung dieser Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 12 und ein Herstellungsverfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 13 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Ausbildungen, die einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, sind in den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung angegeben.In view of the aforementioned problems, an apparatus according to independent claim 1, a use of this apparatus according to independent claim 12 and a manufacturing method according to independent claim 13 are provided. Further advantageous embodiments, which can be applied individually or combined with one another in a suitable manner, are specified in the dependent claims, the drawings and the description.

Nach einer Ausführungsform wird ein Antennenstrahler bereitgestellt. Der Antennenstrahler umfasst ein Antennenelement und einen Hohlleiter zum Verschieben der Phase des Antennenelements. Der Hohlleiter umfasst eine flüssigkristallgefüllte Kavität. Das Antennenelement ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung auf einer Stirnseite des Hohlleiters angebracht.In one embodiment, an antenna radiator is provided. The antenna radiator comprises an antenna element and a waveguide for shifting the phase of the antenna element. The waveguide comprises a liquid crystal filled cavity. The antenna element is mounted on a front side of the waveguide according to a first aspect of the invention.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Antennenstrahleranordnung mit mindestens zwei solchen Antennenstrahlern bereitgestellt.According to a further embodiment, an antenna radiator arrangement is provided with at least two such antenna radiators.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Antennenstrahlers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Hohlleiters mit einer Kavität und Befüllen der Kavität mit Flüssigkristallen. Das Verfahren umfasst weiter Aufbringen eines Antennenelements auf eine Stirnseite des Hohlleiters. Typischerweise umfasst das Verfahren Verbinden des Antennenelements über den Hohlleiter mit einem Signalanschluss.According to a further embodiment, a method for producing a Antenna radiator provided. The method comprises providing a waveguide with a cavity and filling the cavity with liquid crystals. The method further comprises applying an antenna element to an end face of the waveguide. Typically, the method includes connecting the antenna element via the waveguide to a signal terminal.

Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details von Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Abbildungen und der Beschreibung.Further advantages, features, aspects and details of embodiments will become apparent from the dependent claims, the drawings and the description.

Ausführungsformen sind auch auf Vorrichtungen gerichtet zur Ausführung der offenbarten Verfahren und beinhalten Vorrichtungsteile zur Ausführung eines jeden beschriebenen Verfahrensschritts. Die Verfahrensschritte können durch Gerätekomponenten, einem durch entsprechende Software programmierten Rechner, durch eine Kombination davon oder auf andere Art gesteuert oder ausgeführt werden. Desweiteren sind Ausführungsformen auch auf Verfahren gerichtet, nach denen beschriebene Vorrichtungen arbeiten oder durch welche sie hergestellt werden. Diese Verfahren enthalten Verfahrensschritte zum Ausführen der Funktionen der Vorrichtungen oder der Vorrichtungsteile.Embodiments are also directed to apparatus for carrying out the disclosed methods and include apparatus parts for carrying out each described method step. The method steps may be controlled or executed by device components, a computer programmed by appropriate software, a combination thereof or otherwise. Furthermore, embodiments are also directed to methods by which described devices operate or by which they are manufactured. These methods include method steps for performing the functions of the devices or the device parts.

[KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN][BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES]

Einige der oben erwähnten und weitere detaillierte Aspekte werden in der folgenden Beschreibung beschrieben und teilweise mit Bezug auf die Abbildungen erläutert.Some of the above and other detailed aspects are described in the following description and are explained in part with reference to the drawings.

1A–1B zeigen einen Hohlleiter gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 1A - 1B show a waveguide according to embodiments described herein;

2A–2C zeigen einen Hohlleiter gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 2A - 2C show a waveguide according to embodiments described herein;

3A–3C zeigen eine Innendruckkompensationseinrichtung eines Hohlleiters gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 3A - 3C show an internal pressure compensation device of a waveguide according to embodiments described herein;

4 zeigt Kurven der Volumenänderung von Flüssigkristallen und einer Kavität bei Änderung der Temperatur; 4 shows curves of volume change of liquid crystals and a cavity as the temperature changes;

5 zeigt eine Kurve der Druckänderung in einer Kavität in Abhängigkeit von der Temperatur; 5 shows a curve of the pressure change in a cavity as a function of the temperature;

6 zeigt einen Querschnitt durch einen LTCC-Hohlleiter mit Steuerelektroden gemäß hierein beschriebenen Ausführungsformen; 6 shows a cross section through an LTCC waveguide with control electrodes according to embodiments described herein;

7A–7D zeigen perspektivische Ansichten eines Teils eines LTCC-Hohlleiters, aus dem ein schichtweiser Aufbau gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen hervorgeht; 7A - 7D show perspective views of a portion of an LTCC waveguide showing a layered construction according to embodiments described herein;

8A–8C zeigen weitere perspektivische Ansichten eines Teils eines LTCC-Hohlleiters, aus dem ein schichtweiser Aufbau gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen hervorgeht; 8A - 8C show further perspective views of a portion of an LTCC waveguide showing a layered construction according to embodiments described herein;

9 zeigt eine Antennenanordnung gemäß einer hierin beschriebenem Ausführungsform; 9 shows an antenna arrangement according to an embodiment described herein;

10–11 zeigen eine Antenne und ein Antennenfeld gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 10 - 11 show an antenna and an antenna array according to embodiments described herein;

12 zeigt einen erfindungsgemäßen Antennenstrahler mit stirnseitigem Antennenelement gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 12 shows an antenna radiator according to the invention with an end-side antenna element according to embodiments described herein;

13 zeigt eine erfindungsgemäße Antennenstrahleranordnung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; 13 shows an antenna radiator arrangement according to the invention according to embodiments described herein;

14–17 zeigen Antennenelemente gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. 14 - 17 show antenna elements according to embodiments described herein.

[DETAILLIERTE BESCHREIBUNG][DETAILED DESCRIPTION]

Innerhalb von Beschreibungen der Abbildungen beziehen sich gleiche Referenzzeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten. Im Allgemeinen werden nur die Unterschiede zwischen einzelnen Ausführungsformen beschrieben. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und dienen der Illustration.Within descriptions of the figures, like reference numerals refer to the same or similar components. In general, only the differences between individual embodiments will be described. The illustrations are not necessarily to scale and illustration.

Die Phasenschieber nach den Ausführungsformen zeichnen sich aus durch eine verbesserte Zuverlässigkeit und langlebigere Funktionalität auch bei den extremen Temperatur-, Druck- und/oder Strahlungsbedingungen, wie sie z. B. im Weltraum vorherrschen.The phase shifters according to the embodiments are characterized by improved reliability and longer-lasting functionality even in the extreme temperature, pressure and / or radiation conditions, as z. B. prevail in space.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Hohlleiter bereitgestellt. Nach weiteren Ausführungsformen wird ein Wellenleiter bereitgestellt. Der Begriff Wellenleiter umfasst Hohlleiter aber auch Streifenleiter, wie z. B. Mikrostreifenleiter. Im Folgenden wird von einem Hohlleiter gesprochen, jedoch ohne eine Beschränkung darauf.According to embodiments of the present invention, a waveguide is provided. According to further embodiments, a waveguide is provided. The term waveguide includes waveguides but also strip conductors, such. B. microstrip conductor. The following is a reference to a waveguide, but without limitation thereto.

Der Hohlleiter kann z. B. eine Länge von 5 mm bis 300 mm, typischerweise von 10 bis 60 mm, wie z. B. 50 mm haben. Seine Breite kann von 1 mm bis 30 mm, typischerweise von 2 mm bis 10 mm, wie z. B. 4 mm betragen. Seine Höhe kann von 0,3 mm bis 10 mm, typischerweise von 0,5 mm bis 5 mm, wie z. B. 1 mm betragen. Der Querschnitt des Hohlleiters ist typischerweise viereckig, z. B. rechteckig. Der Querschnitt kann aber auch kreisförmig, oval oder von Polygongestalt sein. Der Hohlleiter kann aus Schichten aufgebaut sein, typischerweise aus Keramikschichten. Weiter unten wird ein Hohlleiter beschrieben werden, der aus LTCC-Schichten aufgebaut ist. Dabei steht „LTCC” für Low Temperature Cofired Ceramics, zu deutsch etwa Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken. Diese weiter unten beschriebenen Ausführungsformen, wie z. B. bezüglich der 6–8C gezeigt, können mit allen hierein beschriebenen Ausführungsformen eines Hohlleiters kombiniert werden.The waveguide z. Example, a length of 5 mm to 300 mm, typically from 10 to 60 mm, such as. B. 50 mm have. Its width can be from 1 mm to 30 mm, typically from 2 mm to 10 mm, such as. B. 4 mm. Its height may be from 0.3 mm to 10 mm, typically from 0.5 mm to 5 mm, such as. B. 1 mm. The cross section of the waveguide is typically quadrangular, z. B. rectangular. The cross-section can also be circular, oval or of polygonal shape. The waveguide may be constructed of layers, typically ceramic layers. Below, a waveguide will be described which is constructed of LTCC layers. "LTCC" stands for Low Temperature Cofired Ceramics, for example low-temperature cofired ceramics. These embodiments described below, such as. B. with respect to the 6 - 8C can be combined with any of the embodiments of a waveguide described herein.

Der Hohlleiter umfasst eine Kavität. Die Kavität liegt typischerweise mittig im Inneren der Hohlleiters. In einigen Ausführungsformen hat die Kavität ein Volumen von 5% bis 40%, typischerweise von 15% bis 25% des Volumens des Hohlleiters. In typischen Ausführungsformen ist die Kavität von rechteckigem Querschnitt. Wird ein Wellenleiter in Form eines Mikrostreifenleiters verwendet, so kann die Länge der Kavität z. B. von 10 bis 100 mm betragen, typischerweise von 30 bis 80 mm, z. B. 60 mm. Die Breite der Kavität kann z. B. von 100 μm bis 2 mm betragen, typischerweise von 200 μm bis 1000 μm, z. B. 400 μm. Die Höhe der Kavität kann von 10 μm bis 1 mm betragen, typischerweise von 50 μm bis 300 μm, z. B. 130 μm. Bei anderen Hohlleitern kann die Länge der Kavität mehr als 20 mm betragen, oder z. B. von 10 bis 100 mm betragen, typischerweise von 20 bis 60 mm, z. B. 27 mm. Die Breite der Kavität kann z. B. 3 bis 5 mal die Höhe der Kavität betragen, und z. B. von 50 μm bis 10 mm betragen, typischerweise von 90 μm bis 6 mm, z. B. 300 μm oder 5 mm. Die Höhe der Kavität kann von 10 μm bis 2 mm betragen, typischerweise von 30 μm bis 1 mm, z. B. 60 μm oder 1 mm. Die Enden können geschrägt sein, was z. B. für eine Impedanzanpassung vorteilhaft sein kann. Weitere Ausführungsformen der Kavität, die mit allen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, werden weiter unten beschrieben werden, z. B. mit Bezug zu den 6–8C.The waveguide comprises a cavity. The cavity is typically located centrally in the interior of the waveguide. In some embodiments, the cavity has a volume of 5% to 40%, typically 15% to 25%, of the volume of the waveguide. In typical embodiments, the cavity is of rectangular cross-section. If a waveguide in the form of a microstrip line is used, the length of the cavity can be z. B. from 10 to 100 mm, typically from 30 to 80 mm, z. B. 60 mm. The width of the cavity can z. B. from 100 microns to 2 mm, typically from 200 microns to 1000 microns, z. B. 400 microns. The height of the cavity may be from 10 μm to 1 mm, typically from 50 μm to 300 μm, e.g. B. 130 microns. In other waveguides, the length of the cavity may be more than 20 mm, or z. B. from 10 to 100 mm, typically from 20 to 60 mm, z. B. 27 mm. The width of the cavity can z. B. 3 to 5 times the height of the cavity, and z. B. from 50 microns to 10 mm, typically from 90 microns to 6 mm, z. B. 300 microns or 5 mm. The height of the cavity may be from 10 μm to 2 mm, typically from 30 μm to 1 mm, e.g. B. 60 microns or 1 mm. The ends can be skewed, which z. B. may be advantageous for impedance matching. Other embodiments of the cavity that may be combined with all embodiments described herein will be described below, e.g. B. with reference to the 6 - 8C ,

Die Kavität ist mit Flüssigkristallen gefüllt. Die Flüssigkristalle können z. B. E7, 5CB, und Mischungen davon sein, oder andere Flüssigkristalle.The cavity is filled with liquid crystals. The liquid crystals can z. E7, 5CB, and mixtures thereof, or other liquid crystals.

Der Hohlleiter kann eine, zwei oder mehr Befüllöffnungen umfassen, die die Kavität mit der Außenseite des Hohlleiters verbinden, so dass Flüssigkristalle eingefüllt werden können. Der Durchmesser mindestens einer Befüllöffnung kann z. B. von 50 μm bis 10 mm, typischer von 100 μm bis 1 mm, noch typischer von 300 bis 700 μm, wie z. B. 500 μm betragen.The waveguide may comprise one, two or more filling openings which connect the cavity to the outside of the waveguide, so that liquid crystals can be filled. The diameter of at least one filling opening can, for. B. from 50 microns to 10 mm, more typically from 100 microns to 1 mm, more typically from 300 to 700 microns, such as. B. 500 microns.

1A zeigt einen rechteckigen Hohlleiter 100 mit einer rechteckigen Kavität 110. Der Hohlleiter 100 weist eine Befüllöffnung 120 auf und ist mit Flüssigkristallen gefüllt. 1B zeigt eine Aufsicht des Hohlleiters 100 mit Kavität 110 der 1A. 1A shows a rectangular waveguide 100 with a rectangular cavity 110 , The waveguide 100 has a filling opening 120 on and is filled with liquid crystals. 1B shows a plan view of the waveguide 100 with cavity 110 of the 1A ,

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entsprechend weist der Hohlleiter eine Innendruckkompensationseinrichtung auf. Die Innendruckkompensationseinrichtung kann Innendruck in der Kavität kompensieren. Der Innendruck kann allgemein ein Über- oder ein Unterdruck sein. Die Innendruckkompensationseinrichtung kann eingerichtet sein, eine relative Volumenänderung der Differenz zwischen Volumen der Flüssigkristalle und Volumen der Kavität in Prozent des Volumens der Kavität von mindestens 5%, typischerweise mindestens 6%, mindestens 7%, mindestens 8%, mindestens 9%, mindestens 10%, oder mindestens 11% pro 100°C Temperaturänderung zu kompensieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Innendruckkompensationseinrichtung eingerichtet sein, Innendruckdifferenzen von mindestens 100 MPa, typischerweise mindestens 110, 120, 130, 140, 150 MPa oder sogar mindestens 160 MPa pro 100°C Temperaturänderung zu kompensieren. 1A und 1B zeigen eine Innendruckkompensationseinrichtung 150.According to embodiments of the present invention, the waveguide has an internal pressure compensation device. The internal pressure compensation device can compensate for internal pressure in the cavity. The internal pressure can generally be an overpressure or a negative pressure. The internal pressure compensation device can be set up to have a relative volume change of the difference between the volume of the liquid crystals and the volume of the cavity as a percentage of the volume of the cavity of at least 5%, typically at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least 9%, at least 10% , or at least 11% per 100 ° C to compensate for temperature change. Additionally or alternatively, the internal pressure compensation device may be configured to compensate for internal pressure differences of at least 100 MPa, typically at least 110, 120, 130, 140, 150 MPa or even at least 160 MPa per 100 ° C temperature change. 1A and 1B show an internal pressure compensation device 150 ,

Eine Innendruckkompensationseinrichtung löst das technische Problem, das Einsatzgebiet eines damit ausgerüsteten Hohlleiters zu erweitern und seine Lebensdauer zu vergrößern.An internal pressure compensation device solves the technical problem of expanding the field of use of a waveguide equipped therewith and increasing its service life.

Es können so Nachteile überwunden werden, die sich beispielsweise aus der Verwendung eines Hohlleiters ergeben, bei dem lediglich die Befüllöffnungen verschlossen werden, z. B. mit einem Kleber. Wird der Hohlleiter dann unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, so kann das Bauteil darunter leiden. Unterschiedliche Umgebungsbedingungen können z. B. in unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Strahlungsmengen und -arten bestehen. 4 zeigt als Beispiel die Abhängigkeit der Volumenänderung der Kavität (in % des Volumens bei 18,5°C) von der Temperatur (gestrichelte Linie in 4). Zugrunde liegt eine LTCC-Kavität. Demgegenüber wird durch die durchgezogene Linie die Volumenänderung der Flüssigkristalle (englisch Liquid Crystal, kurz LC) bei Temperaturänderung gezeigt.It can be overcome disadvantages, for example, resulting from the use of a waveguide, in which only the filling openings are closed, z. B. with an adhesive. If the waveguide is then exposed to different environmental conditions, the component may suffer. Different environmental conditions can z. B. in different temperatures, pressures and radiation levels and types exist. 4 shows as an example the dependence of the volume change of the cavity (in% of the volume at 18.5 ° C) on the temperature (dashed line in 4 ). It is based on an LTCC cavity. In contrast, the solid line shows the change in volume of the liquid crystals (English Liquid Crystal, LC for short) with temperature change.

Aus den ungleichen Volumenänderungen der Kavität und der die Kavität befüllenden Flüssigkristalle ergeben sich hohe Drücke im Inneren der Kavität wie in 5 dargestellt. So beträgt für das Beispiel des Hohlleiters der 4 die Differenz des Innendrucks bei –50°C zum Innendruck bei 18,5°C bereits –110 MPa (Unterdruck), bzw. die Differenz des Innendrucks bei 87°C zum Innendruck bei 18,5°C bereits 110 MPa (Überdruck). Hohe Innendrücke, gleich ob Über- oder Unterdrücke, können den Hohlleiter z. B. an Schwachstellen aufbrechen und das Bauteil dabei zerstören.The unequal changes in the volume of the cavity and the liquid crystals filling the cavity result in high pressures inside the cavity, as in 5 shown. So is for the example of the waveguide of 4 the difference of the internal pressure at -50 ° C to the internal pressure at 18.5 ° C already -110 MPa (negative pressure), or the difference of the internal pressure at 87 ° C to the internal pressure at 18.5 ° C already 110 MPa (gauge pressure). High internal pressures, whether over or under pressures, the waveguide z. B. break at weak points and destroy the component.

Großen Temperaturänderungen, und damit einhergehende große Innendrücke bei verschlossener Kavität, könnten z. B. beim Einsatz von Hohlleitern unter Weltraumbedingungen auftreten. Weltraumbedingungen können hier einen Temperaturbereich von ungefähr –160°C bis 160°C umfassen, wie sie beispielsweise auf sonnenabgewandter, bzw. sonnenzugewandter Seite einer Raumstation oder des Mondes herrschen. Mindestens soll jedoch ein Temperaturbereich von –10°C bis 70°C darunter verstanden werden. Weltraumbedingungen umfassen auch entsprechende Außendruckbedingungen (nahezu perfektes Vakuum, z. B. durchschnittlich ein Teilchen pro Kubikzentimeter) und das Vorhandensein von kosmischer Strahlung, insbesondere von relativistischer Ionenstrahlung, die elektronische Bauteile beschädigen kann.Large temperature changes, and associated large internal pressures at closed cavity, z. B. occur when using waveguides under space conditions. Space conditions can here include a temperature range of about -160 ° C to 160 ° C, as they prevail, for example, on sun-facing or sun-facing side of a space station or the moon. At least, however, should be understood a temperature range of -10 ° C to 70 ° C below. Space conditions also include corresponding external pressure conditions (near-perfect vacuum, eg, average one particle per cubic centimeter) and the presence of cosmic radiation, particularly relativistic ion radiation, which can damage electronic components.

Jedoch könnten auch terrestrische Bedingungen bereits solche Probleme hervorrufen. Soll z. B. ein und derselbe Typ von Hohlleiter für den Einsatz auf der gesamten Erde ausgelegt sein, so kann er Temperaturen von ca. –90°C (Antarktis) bis mindestens 70°C (Wüste) oder gar 90°C (Autodach im Sommer) ausgesetzt sein. Selbst wenn entsprechende Innendrücke das Bauteil nicht sofort zerstören würden, so kann sich doch auf längere Sicht eine Materialermüdung einstellen, die letztlich zum verfrühten Ausfall führen würde.However, even terrestrial conditions could already cause such problems. Should z. If, for example, one and the same type of waveguide is designed for use all over the world, it can reach temperatures of approx. -90 ° C (Antarctic) to at least 70 ° C (desert) or even 90 ° C (car roof in summer). be exposed. Even if corresponding internal pressures would not destroy the component immediately, material fatigue can occur in the longer term, which would ultimately lead to premature failure.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entsprechend kann die Innendruckkompensationseinrichtung mindestens eine druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung zum Verschließen mindestens einer Innendrucköffnung umfassen. Die mindestens eine Innendrucköffnung führt typischerweise von der Kavität zur Außenseite des Hohlleiters. Die mindestens eine Innendrucköffnung kann mit der mindestens einen Befüllöffnung identisch sein. Eine Innendrucköffnung kann aber auch in zumindest stellenweise entsprechend porösen Wänden des Hohlleiters oder in einem porösen Material in einer Befüllöffnung bestehen, oder solche Wände oder ein solches Material umfassen.According to embodiments of the present invention, the internal pressure compensation device may comprise at least one pressure-compensating closure device for closing at least one internal pressure opening. The at least one internal pressure opening typically leads from the cavity to the outside of the waveguide. The at least one internal pressure opening may be identical to the at least one filling opening. However, an internal pressure opening can also consist in at least locally correspondingly porous walls of the waveguide or in a porous material in a filling opening, or comprise such walls or such a material.

Ein Vorteil der Bereitstellung von lediglich einer druckausgleichsfähigen Verschlusseinrichtung für eine Innendrucköffnung besteht darin, dass die Eigenschaften des Hohlleiters wie z. B. Homogenität weniger stark beeinflusst werden als es möglicherweise bei mehreren Innendrucköffnungen der Fall wäre. Hingegen kann z. B. aus Symmetriegründen, die für gewünschte Eigenschaften des Hohlleiters eine Rolle spielen können, auch das Vorsehen mehrerer Innendrucköffnungen vorteilhaft sein.An advantage of providing only a pressure-equalizing closure device for an internal pressure opening is that the properties of the waveguide such. B. homogeneity are less affected than it would possibly be the case with multiple internal pressure openings. In contrast, z. B. for reasons of symmetry, which may play a role for desired properties of the waveguide, the provision of multiple internal pressure openings be advantageous.

Die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung kann verformbar sein. Verformbarkeit kann Dehnbarkeit umfassen. Typischerweise ist die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung reversibel verformbar. Dabei soll „reversibel verformbar” bedeuten, dass die Verschlusseinrichtung bei Nachlassen eines Innendrucks in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Die Ausgangslage ist dabei so bestimmt, dass bei vorgegebenen Standardumgebungsbedingungen keine Drücke auf die Verschlusseinrichtung wirken. In 4 würde bei 18,5°C kein Druck auf eine Verschlusseinrichtung wirken. Die Standardumgebungsbedingungen, und damit die Ausgangslage der druckausgleichsfähigen Verschlusseinrichtung können bei der Herstellung berücksichtigt werden.The pressure-compensatable closure device can be deformable. Deformability can include ductility. Typically, the pressure-compensating closure device is reversibly deformable. In this case, "reversibly deformable" should mean that the closure device returns to its original position upon release of an internal pressure. The starting position is determined in such a way that no pressures act on the closure device given standard ambient conditions. In 4 at 18.5 ° C, no pressure would act on a closure device. The standard ambient conditions, and thus the starting position of the pressure-compensating closure device, can be taken into account during production.

Wird beispielsweise eine in ihrer Ausgangslage ebene Verschlussmembran als druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung, oder als ein Teil davon, verwendet, so können die Standardumgebungsbedingungen so gewählt werden, dass zu erwartende Abweichungen zumindest eines Teils der dazugehörigen Größen nach oben wie nach unten gleich sind. Wird beispielsweise der Einsatz in einem Temperaturbereich von –157°C bis 121°C erwartet (z. B. Raumstation ISS), so kann als Standardtemperatur –18°C gewählt werden. Bei linearer Differenz der Volumenänderungen von Kavität und Flüssigkristallen wie beispielsweise in 4, müsste dann von der Verschlussmembran maximal ein Druck von ungefähr ±225 MPa ausgehalten werden. Dabei wird beispielsweise die Zugfestigkeit einer Membran, die sich nach oben oder unten wölben kann, geringer beansprucht, als wenn die Standardumgebungsbedingungen in Richtung eines Extremums der zu erwartenden Abweichungen der Temperatur gesetzt würden. Die Standardumgebungsbedingungen können bei der Herstellung gewählt werden, indem z. B. die Kavität bei den entsprechenden Umgebungsbedingungen mit Flüssigkristallen befüllt und dann durch die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung verschlossen wird.If, for example, a sealing membrane which is flat in its initial position is used as a pressure-compensating closure means or as a part thereof, then the standard ambient conditions can be chosen such that expected deviations of at least part of the associated sizes from top to bottom are equal. If, for example, it is expected to be used in a temperature range of -157 ° C to 121 ° C (eg Space Station ISS), the standard temperature may be -18 ° C. For a linear difference in the volume changes of cavity and liquid crystals such as in 4 , then would have to be sustained by the sealing membrane a maximum pressure of about ± 225 MPa. In this case, for example, the tensile strength of a membrane, which can buckle up or down, less stressed than if the standard ambient conditions would be set in the direction of an extremum of the expected deviations of the temperature. The standard environmental conditions can be chosen during manufacture, e.g. B. the cavity is filled at the appropriate ambient conditions with liquid crystals and then sealed by the pressure-compensating closure device.

In einigen Ausführungsformen umfasst die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung eine Verschlussmembran. Die Verschlussmembran kann eine Metallfolie sein, z. B. eine Goldfolie, Aluminiumfolie oder Kupferfolie. In den 1A und 1B kann die Innendruckkompensationseinrichtung 150 z. B. eine Verschlussmembran sein, die die Befüllöffnung 120 verschließt. Die Verschlussmembran kann mit der Außenseite des Hohlleiters verbunden sein. Zur Verbindung kann ein weiteres Material, z. B. ein Metall verwendet werden.In some embodiments, the pressure-equalizable closure device comprises a sealing membrane. The closure membrane may be a metal foil, for. As a gold foil, aluminum foil or copper foil. In the 1A and 1B can the internal pressure compensation device 150 z. B. be a sealing membrane, the filling opening 120 closes. The closure membrane may be connected to the outside of the waveguide. To connect another material, for. As a metal can be used.

Auf der Außenseite kann eine zusätzliche Struktur als Teil der druckausgleichsfähigen Verschlusseinrichtung angebracht sein. Die Struktur kann eine von der Außenseite des Hohlleiters hervorstehende Umrandung der Innendrucköffnung sein. Eine solche Umrandung umgibt die Innendrucköffnung in ihrem Umfang. Die Umrandung kann beispielsweise ringförmig sein. Sie kann aus einer Metallisierung bestehen. Die Verschlussmembran kann auf der Außenseite der Umrandung angebracht sein. Die Außenseite der Umrandung ist die der Außenseite des Hohlleiters am entferntesten liegende Seite der Umrandung. Die Verschlussmembran kann auf die Umrandung beispielsweise aufgelötet sein. Die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung kann aber auch in dem Hohlleiter versenkt sein. Dies ist z. B. vorteilhaft, wenn mehrere Hohlleiter aneinander angrenzend angeordnet werden sollen oder miteinander verbunden werden sollen.On the outside, an additional structure may be attached as part of the pressure compensating closure device. The structure may be a border of the inner pressure opening projecting from the outside of the waveguide. Such a border surrounds the internal pressure opening in its periphery. The border may be, for example, annular. It can consist of a metallization. The sealing membrane can be mounted on the outside of the border. The outside of the border is the one of Outside of the waveguide farthest side of the border. The sealing membrane can be soldered onto the border, for example. However, the pressure-compensatable closure device can also be recessed in the waveguide. This is z. B. advantageous if several waveguides are to be arranged adjacent to each other or to be connected to each other.

2A–2C zeigen einen Hohlleiter 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 2A ist eine perspektivische Sicht, 2B eine Aufsicht und 2C eine Seitenansicht des Hohlleiters 100. Der Hohlleiter 100 weist eine LC-gefüllte Kavität 110 und zwei Befüllöffnungen 120 auf, die auch als Innendrucköffnungen dienen. Der Hohlleiter 100 weist hier eine Innendruckkompensationseinrichtung 150 auf, die aus zwei druckausgleichsfähigen Verschlusseinrichtungen 151 besteht. Jede druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung 151 umfasst eine ringförmige Umrandung 154 der jeweiligen Befüllöffnung 120. Wie in 2B gezeigt weist die ringförmige Umrandung einen Innenradius 158 der Länge r_i und einen Außenradius 156 auf. Der Innenradius 158 hat die Länge r_i und der Außenradius 156 hat die Länge r_a. Die Befüllöffnung 120 hat den Durchmesser d. Die Höhe der ringförmigen Umrandung 154 ist h, wie in 2C gezeigt. Auf der Umrandung 154 ist jeweils eine Verschlussmembran 152 angebracht. In 2C ist die linke Verschlussmembran der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. 2A - 2C show a waveguide 100 according to some embodiments of the present invention. 2A is a perspective view 2 B a supervision and 2C a side view of the waveguide 100 , The waveguide 100 has an LC-filled cavity 110 and two filling openings 120 on, which also serve as internal pressure openings. The waveguide 100 here has an internal pressure compensation device 150 on, consisting of two pressure compensating closure devices 151 consists. Each pressure compensating closure device 151 includes an annular border 154 the respective filling opening 120 , As in 2 B shown, the annular border has an inner radius 158 the length r _i and an outer radius 156 on. The inner radius 158 has the length r _i and the outer radius 156 has the length r _a . The filling opening 120 has the diameter d. The height of the ring-shaped border 154 is h, as in 2C shown. On the border 154 each is a sealing membrane 152 appropriate. In 2C the left occlusive membrane is not shown for the sake of clarity.

Generell kann, gemäß einigen Ausführungsformen, mindestens eine der folgenden Dimensionen vorliegen: Die Länge des Innenradius der Berandung kann von 25 μm bis 10 mm sein, typischerweise von 1 mm bis 2 mm z. B. 1,5 mm. Die Länge des Außenradius der Berandung kann von 100 μm bis 12 mm sein, typischerweise von 2 mm bis 5 mm, z. B. 3 mm. Die Höhe der Berandung kann von 1 μm bis 20 μm sein, typischerweise von 3 bis 10 μm, z. B. 5 μm. Die Dicke der Verschlussmembran, z. B. einer Metallfolie, kann von 10–500 μm, typischerweise von 100 bis 200 μm betragen.Generally, according to some embodiments, at least one of the following dimensions may be present: The length of the inner radius of the boundary may be from 25 μm to 10 mm, typically from 1 mm to 2 mm z. B. 1.5 mm. The length of the outer radius of the boundary may be from 100 μm to 12 mm, typically from 2 mm to 5 mm, e.g. B. 3 mm. The height of the boundary can be from 1 .mu.m to 20 .mu.m, typically from 3 to 10 .mu.m, eg. B. 5 microns. The thickness of the sealing membrane, z. B. a metal foil may be from 10-500 microns, typically from 100 to 200 microns.

3A verdeutlicht die Funktionsweise einer Innendruckkompensationseinrichtung wie in 2A–2C gezeigt. Bei Standardumgebungsbedingungen befindet sich die die Membran 152 beispielsweise in der in 3 gezeigten Stellung. Erhöht sich der Innendruck, z. B. aufgrund von Temperaturerhöhung, so bewegt sich die Membran 152 nach außen. Erniedrigt sich der Innendruck, z. B. aufgrund von Temperaturabsenkung, so bewegt sich die Membran 152 nach innen. Dieser Sachverhalt wird durch den mit „s” beschrifteten Doppelpfeil symbolisiert. 3A illustrates the operation of an internal pressure compensation device as in 2A - 2C shown. In standard ambient conditions, the membrane is located 152 for example in the in 3 shown position. Increases the internal pressure, z. B. due to temperature increase, so the membrane moves 152 outward. Lowers the internal pressure, z. B. due to temperature drop, so the membrane moves 152 inside. This fact is symbolized by the double arrow labeled "s".

Der Raum unter der Verschlussmembran sowie die Befüllöffnung und die Kavität kann vollständig mit Flüssigkristallen gefüllt sein. In diesem Fall kann beispielsweise eine Dehnbarkeit oder ein gewisser Spielraum der Membran für den Druckausgleich sorgen. Der Spielraum kann sich ergeben, wenn z. B. die Membran nicht straff gespannt, sondern knittrig ist.The space under the sealing membrane as well as the filling opening and the cavity can be completely filled with liquid crystals. In this case, for example, a stretchability or a certain margin of the membrane can provide for pressure equalization. The scope may arise when z. B. the membrane is not taut, but wrinkled.

Die Innendruckkompensationseinrichtung kann auch von der Außenseite des Hohlleiters nicht vorstehend sein. Sie kann zu diesem Zweck in den Hohlleiter versenkt sein. Sie kann beispielsweise so versenkt sein, dass in keinem Druckausgleichszustand ein Teil der Innendruckkompensationseinrichtung über die Außenseite des Hohlleiters hervorragt.The internal pressure compensation device can not be protruding from the outside of the waveguide. You may be sunk for this purpose in the waveguide. It may, for example, be sunk in such a way that, in no pressure compensation state, a part of the internal pressure compensation device projects beyond the outside of the waveguide.

3B zeigt eine Innendruckkompensationseinrichtung wie in 3A, nur dass Membran 152 und Umrandung 154 in dem Hohlleiter versenkt sind. Dadurch können mehrere Hohlleiter einfacher aneinander angrenzend angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die hervorstehenden Innendruckkompensationseinrichtungen statt der versenkten Innendruckkompensationseinrichtungen zu verwenden, wenn Hohlleiter aneinander angrenzend angeordnet werden sollen, und in den jeweils anderen Hohlleitern an entsprechender Stelle Aussparungen vorzusehen, die die hervorstehenden Innendruckkompensationseinrichtungen des benachbarten Hohlleiters aufnehmen können. 3B shows an internal pressure compensation device as in 3A , only that membrane 152 and border 154 are sunk in the waveguide. As a result, a plurality of waveguides can be arranged more easily adjacent to each other. But it is also possible to use the protruding internal pressure compensation means instead of the recessed internal pressure compensating means when waveguides are to be arranged adjacent to each other, and to provide recesses in the respective other waveguides at the appropriate location, which can accommodate the protruding internal pressure compensation means of the adjacent waveguide.

In anderen Ausführungsformen, die mit allen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, kann eine Innendruckkompensationseinrichtung auch eine komprimierbare Kammer umfassen. Eine komprimierbare Kammer verändert ihr Volumen aufgrund des auf sie einwirkenden Drucks. Bei erhöhtem Druck wird das Volumen einer komprimierbaren Kammer kleiner, bei niedrigerem Druck vergrößert sich das Volumen. Eine komprimierbare Kammer kann mit einem kompressiblen Medium, z. B. einem Gas gefüllt sein.In other embodiments that may be combined with all of the embodiments described herein, an internal pressure compensation device may also include a compressible chamber. A compressible chamber changes its volume due to the pressure applied to it. At elevated pressure, the volume of a compressible chamber decreases, and at lower pressure the volume increases. A compressible chamber may be filled with a compressible medium, e.g. B. be filled with a gas.

3C zeigt eine Innendruckkompensationseinrichtung wie in 3A, jedoch zusätzlich mit einer komprimierbaren Kammer 160. Die komprimierbare Kammer 160 ist in dem Raum angeordnet, der von der Umrandung 154, der Membran 152 und der Hohlleiteroberfläche gebildet ist. Zur Druckkompensation kann eine Änderung des Kammervolumens (symbolisiert durch einen Doppelpfeil) eine Änderung der Stellung der Membran 152 unterstützen. Anstelle einer verformbaren Membran könnte auch eine starre Membran oder Platte verwendet werden, so dass die Druckänderung allein von der Kammer kompensiert würde. Generell kann eine komprimierbare Kammer auch beliebig im Inneren des Hohlleiters angeordnet sein, z. B. in den Befüllöffnungen oder gar in der Kavität. Möglicherweise ist dann allerdings der Einfluss auf die gewünschten Hohlleitereigenschaften zu berücksichtigen. 3C shows an internal pressure compensation device as in 3A but additionally with a compressible chamber 160 , The compressible chamber 160 is arranged in the space of the border 154 , the membrane 152 and the waveguide surface is formed. For pressure compensation, a change in the chamber volume (symbolized by a double arrow), a change in the position of the membrane 152 support. Instead of a deformable membrane, a rigid membrane or plate could also be used, so that the pressure change alone would be compensated by the chamber. In general, a compressible chamber can also be arranged arbitrarily in the interior of the waveguide, z. B. in the filling or even in the cavity. However, it may be necessary to consider the influence on the desired waveguide properties.

Eine Innendruckkompensationseinrichtung kann auch aus einer oder mehreren komprimierbaren Kammern bestehen. Die Kammern können in den Befüllöffnungen angebracht sein oder in der Kavität. Die Befüllöffnungen können ansonsten auf einfache Art verschlossen sein, z. B. verklebt sein. An internal pressure compensation device can also consist of one or more compressible chambers. The chambers may be mounted in the filling openings or in the cavity. The filling openings can otherwise be closed in a simple manner, for. B. glued.

Eine solche Ausführungsform ist in 3D gezeigt. Eine komprimierbare Kammer 160, die eingerichtet ist, den Innendruck in der Kavität zu kompensieren, befindet sich in einer Befüllöffnung 120, die durch einen im Wesentlichen inkompressiblen, nicht verformbaren Pfropf 154, z. B. eine Verklebung, verschlossen ist. Die Kammer kompensiert einen erhöhten Innendruck durch Volumenverkleinerung und einen abgesenkten Innendruck durch Volumenerhöhung wie durch den Doppelpfeil in 3D symbolisiert. Die komprimierbare Kammer kann auch an anderer Stelle in der Hohlleiterkavität angeordnet sein. 3D ist ein Beispiel einer versenkten Innendruckkompensationseinrichtung.Such an embodiment is in 3D shown. A compressible chamber 160 , which is set up to compensate for the internal pressure in the cavity, is located in a filling opening 120 caused by a substantially incompressible, non-deformable plug 154 , z. B. a bond is closed. The chamber compensates an increased internal pressure by volume reduction and a lowered internal pressure by volume increase as indicated by the double arrow in 3D symbolizes. The compressible chamber may also be disposed elsewhere in the waveguide cavity. 3D is an example of a recessed internal pressure compensation device.

Hohlleiter gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen können als LC-Phasenschieber ausgebildet sein. Allgemein können die in der Kavität befindlichen Flüssigkristalle, z. B. in nematischer Phase, durch elektrische Felder in ihrer Ausrichtung beeinflusst werden. Dadurch kann die Permittivität des Materials verändert werden. So können die LC-Hohlleiter, unter denen hier auch LC-Mikrostreifenleiter verstanden werden, unter anderem als steuerbare Kapazitäten eingesetzt werden, z. B. als Varaktoren, d. h. als Resonatoren mit veränderbarer Kapazität, als abstimmbare Filter oder als Phasenschieber, bei denen die Phase in der Leitung eingestellt werden kann.Waveguides according to the embodiments described herein may be formed as LC phase shifters. In general, the liquid crystals in the cavity, for. B. in nematic phase, are affected by electric fields in their orientation. This can change the permittivity of the material. Thus, the LC waveguides, which are understood here as LC microstrip, among others, are used as controllable capacity, eg. As varactors, d. H. as variable capacitance resonators, as tunable filters or as phase shifters, in which the phase in the line can be adjusted.

Herkömmlich wurden Flüssigkristalle nur im optischen Bereich eingesetzt, z. B. in Flüssigkristallanzeigen (englisch Liquid Crystal Display, kurz LCD). Bei der Nutzung in der Hochfrequenztechnik zeigen die Flüssigkristalle außergewöhnliche Eigenschaften. Durch die Flüssigkristalltechnologie in den Hohlleitern sind sehr geringe Einfügedämpfungen möglich, z. B. weniger als 4 dB bei Frequenzen um die 30 GHz. Damit sind auch die Verluste wesentlich besser als bei herkömmlichen Phasenschiebern. Die Steuerung erfolgt somit im Wesentlichen leistungslos, d. h. ohne Leistungsverlust. Im Gegensatz zu anderen Materialien der Hochfrequenztechnologie steigt bei LC-Phasenschiebern die Phasenverschiebung pro 1 dB Dämpfung zu höheren Frequenzen hin an. Man sagt hierzu auch, dass die FOM (englisch: Figure Of Merit; etwa: „Gütefaktor”; „Leistungszahl”) zu höheren Frequenzen ansteigt. Auch ist eine analoge Einstellung der Phase mit LC-Phasenschiebern möglich. Herkömmliche Phasenschieber können in der Regel nur digital, d. h. zur Erzeugung einer diskreten Menge von Phasenwinkeln eingestellt werden.Conventionally, liquid crystals were used only in the optical range, for. B. in liquid crystal displays (English Liquid Crystal Display, short LCD). When used in high-frequency technology, the liquid crystals show extraordinary properties. Due to the liquid crystal technology in the waveguides very low insertion losses are possible, for. B. less than 4 dB at frequencies around 30 GHz. Thus, the losses are much better than conventional phase shifters. The control is thus essentially powerless, d. H. without loss of performance. In contrast to other high-frequency technology materials, the phase shift per 1 dB attenuation increases towards higher frequencies in LC phase shifters. It is also said that the FOM (English: Figure Of Merit, eg: "quality factor", "coefficient of performance") increases to higher frequencies. Also, an analog phase adjustment with LC phase shifters is possible. Conventional phase shifters can usually only digital, d. H. to set a discrete amount of phase angles.

Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Hohlleiter mindestens eine Steuerelektrode umfassen. Typischerweise kann der Hohlleiter mindestens zwei Steuerelektroden, z. B. vier, sechs acht oder mehr Steuerelektroden umfassen. In typischen Ausführungsformen verlaufen die Steuerelektroden in Längsrichtung des Hohlleiters.According to further embodiments, the waveguide may comprise at least one control electrode. Typically, the waveguide may include at least two control electrodes, e.g. B. four, six eight or more control electrodes. In typical embodiments, the control electrodes extend in the longitudinal direction of the waveguide.

6 zeigt einen Querschnitt eines LC-Hohlleiters 200 mit sechs Steuerelektroden 210. Der LC-Hohlleiter der 6 ist aus LTCC-Schichten 230 aufgebaut, die typischerweise laminiert und gesintert sind. Die metallische Hohlleiterbegrenzung wird horizontal, d. h. in der Längs- und Querrichtung des Hohlleiters, durch Metallsierungsschichten gebildet, darunter Metallisierungsschichten 222. In der Vertikalen wird die Hohlleiterbegrenzung durch eine Doppelreihe von Vias 220 gebildet, die mit einer Leitpaste gefüllt sind. Die Hohleiterbegrenzungen umfassend die Metallsierungsschichten 251 und die Vias 220 können über Kontakte auf ein elektrisches Potential gelegt werden, z. B. auf Masse. Die Metallisierungsschichten und die Leitpaste in den Vias können z. B. eine Goldpaste, eine Silberpaste oder eine Silber/Palladiumpaste sein. Vias können z. B. gestanzt oder mit Laser gelocht sein. Die einzelnen Reihen der Doppelreihe von Vias können gegeneinander versetzt sein, um eine noch bessere Hohlleiterbegrenzung in der Längs-Hoch-Ebene zu erhalten. Die untersten Metallisierungen sind in der Ausführungsform der 6 mit den Vias nicht galvanisch verbunden. Es besteht nur eine kapazitive Kopplung, also für das Hochfrequenzfeld ein HF-Kurzschluss, jedoch kein Gleichstromkurzschluss. 6 shows a cross section of an LC waveguide 200 with six control electrodes 210 , The LC waveguide of 6 is from LTCC layers 230 constructed, which are typically laminated and sintered. The metallic waveguide boundary is formed horizontally, ie in the longitudinal and transverse directions of the waveguide, by metalization layers, including metallization layers 222 , In the vertical, the waveguide boundary is a double row of vias 220 formed, which are filled with a conductive paste. The waveguide boundaries include the metalization layers 251 and the vias 220 can be put on an electrical potential via contacts, z. B. to ground. The metallization layers and the conductive paste in the vias can z. As a gold paste, a silver paste or a silver / palladium paste. Vias can z. B. punched or perforated with laser. The individual rows of the double row of vias may be offset from each other to obtain an even better waveguide boundary in the longitudinal high-level. The lowermost metallizations are in the embodiment of 6 not galvanically connected to the vias. There is only one capacitive coupling, ie an RF short-circuit for the high-frequency field, but no DC short-circuit.

Generell kann, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, der Hohlleiter, bzw. der Hohlleiterkörper, d. h. das Material des Hohlleiters außer den Metallsierungen, aus einer Keramik bestehen oder aus einem Material, das eine Keramik umfasst. In typischen Ausführungsformen ist der Hohlleiter aus LTCC gefertigt. Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken, LTCC, haben günstige Hochfrequenzeigenschaften und können mit Metallisierungen bedruckt werden. LTCC wird oft in Schichten bereitgestellt, bearbeitet, laminiert und gesintert. Die Leitpasten können so beschaffen sein, dass sie beim Sintern in gleichem Maß schrumpfen wie die Keramik. Ein LTCC-Hohlleiter können auch nach dem Sintern weiterbearbeitet werden, d. h. in sogenannten Post-fire-Prozessen. Beispielsweise können Teile von Innendruckkompensationseinrichtungen wie z. B. die mit Bezug zu 2A–2C beschriebene Umrandung 154 in einem oder mehreren Schritten von Aufbringen und Brennen erzeugt werden, z. B. durch Aufbringen einer Goldpaste, Brennen, erneutem Aufbringen der Goldpaste und erneutem Brennen.In general, according to some embodiments of the present invention, the waveguide, ie the waveguide body, ie the material of the waveguide other than the metalizations, may be made of a ceramic or of a material comprising a ceramic. In typical embodiments, the waveguide is made of LTCC. Low temperature fired ceramics, LTCC, have favorable high frequency properties and can be printed with metallizations. LTCC is often supplied in layers, processed, laminated and sintered. The conductive pastes can be made to shrink to the same extent as the ceramic during sintering. An LTCC waveguide can also be further processed after sintering, ie in so-called post-fire processes. For example, parts of internal pressure compensation devices such. B. with reference to 2A - 2C described border 154 generated in one or more steps of application and firing, for. B. by applying a gold paste, burning, reapplication of the gold paste and re-firing.

Die 7A–7D zeigen perspektivische Querschnitte durch einen LTCC-Hohlleiter 200, z. B. einen LTCC-LC-Phasenschieber. Um den schichtweisen Aufbau zu verdeutlichen wurden unterschiedlich viele Schichten in den 7B–7D weggelassen. 7A zeigt einen Querschnitt durch alle Schichten des LTCC-Hohlleiters. Von den Doppelreihen von Vias 220 ist im Querschnitt nur eine zu sehen, da die einzelnen Reihen gegeneinander versetzt sind, so dass der Schnitt nicht durch die innere Reihe geht. Auf der obersten der LTCC-Schichten 230 sind Ground-Signal-Ground-Kontaktflächen 212 und 214 für die Signaleinkopplung angeordnet. The 7A - 7D show perspective cross sections through an LTCC waveguide 200 , z. B. an LTCC LC phase shifter. To illustrate the layered structure different layers were in the 7B - 7D omitted. 7A shows a cross section through all layers of the LTCC waveguide. From the double rows of vias 220 is only one to see in cross-section, since the individual rows are offset from each other, so that the cut does not go through the inner row. On the top of the LTCC layers 230 are ground signal ground pads 212 and 214 arranged for the signal coupling.

In 7B ist die Schicht zu sehen, in der mittig über der Kavität eine Steuerelektrode 210 angeordnet ist. Zu den Seiten ist diese Steuerelektrode flankiert von mit den Vias 220 verbundenen Metallisierungen 222, die einen Teil der Hohlleiterbegrenzung bilden. Ein Pin 211 für die Einkopplung in den Hohlleiter oder CPW (coplanar waveguide) ist gezeigt. In 7C sind in der obersten abgebildeten Schicht zwei Steuerelektroden 210 zu sehen, die unter der in 7B gezeigten mittigen Steuerelektrode zu den Seiten hin versetzt angeordnet sind (siehe auch 6). In 7D liegt die Kavität offen, d. h. die Schichten, die die Kavität nach oben überdecken, sind weggelassen. Zu sehen ist eine die Länge des Hohlleiters begrenzende LTCC-Schicht 230, die Teil eines geschrägten Kavitätsendes ist. Dies wird in den 8A–8C deutlicher.In 7B the layer can be seen in the center of the cavity a control electrode 210 is arranged. To the sides this control electrode is flanked by with the vias 220 connected metallizations 222 that form part of the waveguide boundary. A pin 211 for coupling into the waveguide or CPW (coplanar waveguide) is shown. In 7C are in the topmost layer shown two control electrodes 210 to be seen under the in 7B shown central control electrode are arranged offset to the sides (see also 6 ). In 7D the cavity is open, ie the layers that cover the cavity upwards are omitted. On display is an LTCC layer delimiting the length of the waveguide 230 which is part of a slanted cavity end. This will be in the 8A - 8C more clear.

Die 8A–8C zeigen perspektivische Längsschnitte durch den Querschnitt des LTCC-Hohlleiters 200 der 7A. In 8A ist in Längsrichtung ein Schnitt gemacht, so dass eine äußere Reihe der Doppelreihe von Hohlleiterbegrenzungsvias 220 zu sehen ist. In 8B ist der Schnitt so gelegt, dass eine innere Reihe der Doppelreihe von Hohlleiterbegrenzungsvias 220 zu sehen ist. In 8C ist der Schnitt so gelegt, dass er durch den Signaleinkopplungskontakt 212 geht. Über den Kontakt 212 und ein Signalvia 213 kann ein Signal in den Hohlleiter eingekoppelt oder ausgekoppelt werden. In 8C ist auch ein geschrägtes Ende des Hohlleiters 200 zu sehen, das durch entsprechende LTCC-Schichten 230 gebildet wird. Eine Schrägung kann z. B. der Impedanzanpassung dienen und die Hohlleitereigenschaften verbessern, z. B. elektrische Breitbandigkeit bewirken. Anders als in der einfachen Schrägung der 8C kann auch ein symmetrischer Aufbau gewählt werden, z. B. ein V-Profil der Schichten. Der symmetrische Aufbau ist elektrisch breitbandiger, allerdings in der Herstellung typischerweise aufwendiger.The 8A - 8C show perspective longitudinal sections through the cross section of the LTCC waveguide 200 of the 7A , In 8A is made in the longitudinal direction of a section, so that an outer row of the double row of waveguide boundary vias 220 you can see. In 8B the cut is laid out so that an inner row of the double row of waveguide boundary vias 220 you can see. In 8C the cut is placed so that it through the signal coupling contact 212 goes. About the contact 212 and a signal via 213 a signal can be coupled into the waveguide or decoupled. In 8C is also a slanted end of the waveguide 200 to see that through appropriate LTCC layers 230 is formed. A skew can z. B. serve the impedance matching and improve the waveguide properties, z. B. cause electrical broadband. Unlike in the simple skew of the 8C can also be chosen a symmetrical structure, for. B. a V-profile of the layers. The symmetrical structure is electrically broadband, but typically more expensive to manufacture.

Befüllöffnungen sind in den 7A–8C nicht gezeigt. Solche Befüllöffnungen verlaufen von der äußeren Oberfläche der äußersten LTCC-Schicht bis in die Kavität. Durch die Befüllöffnungen wird die Kavität mit Flüssigkristallen befüllt. Flüssigkristalle bestehen gewöhnlich aus Endgruppen und aromatischen Ringen. Beispielsweise kann die Mischung K15 verwendet werden, umfassend Moleküle mit unpolarer Endgruppe C₅H₁₁, aromatischem Ring Cyanobiphenyl und polarer Engruppe CN.Filling openings are in the 7A - 8C Not shown. Such filling openings extend from the outer surface of the outermost LTCC layer into the cavity. Through the filling openings, the cavity is filled with liquid crystals. Liquid crystals usually consist of end groups and aromatic rings. For example, the mixture K15 can be used, comprising molecules with nonpolar end group C ₅ H ₁₁ , aromatic ring cyanobiphenyl and polar ene group CN.

Eine Innendruckkompensationseinrichtung wie oben beschrieben ist in dem LTCC-Hohlleiter vorgesehen. Man erhält so beispielsweise einen LTCC-LC-Phasenschieber, der extremsten terrestrischen oder gar Weltraumbedingungen standhalten und dabei einsatzbereit bleiben kann.An internal pressure compensation device as described above is provided in the LTCC waveguide. For example, you get an LTCC LC phase shifter that can withstand the most extreme terrestrial or even space conditions while remaining operational.

Nach einer Ausführungsform gemäß einem weiteren, von dem ersten Aspekt verschiedenen Aspekt wird ein Hohlleiter bereitgestellt, der eine flüssigkristallgefüllte Kavität und mindestens eine Innendruckkompensationseinrichtung zum Kompensieren von Innendruck in der Kavität umfasst. Der Hohlleiter kann aus einem Material gefertigt sein, das eine Keramik umfasst. Die Keramik kann LTCC sein. Der Hohlleiter kann ein LC-Phasenschieber sein. Er kann Steuerelektroden umfassen.According to an embodiment according to another aspect different from the first aspect, a waveguide is provided which comprises a liquid crystal filled cavity and at least one internal pressure compensating means for compensating internal pressure in the cavity. The waveguide may be made of a material comprising a ceramic. The ceramics can be LTCC. The waveguide may be an LC phase shifter. It can include control electrodes.

Die Innendruckkompensationseinrichtung kann eine Innendrucköffnung von der Kavität zur Außenseite des Hohlleiters umfassen. Sie kann eine druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung für die Innendrucköffnung umfassen. De druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung kann eine Verschlussmembran umfassen. Die Verschlussmembran kann eine Metallfolie sein. Desweiteren kann die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung eine von der Außenseite des Hohlleiters hervorstehende, die Innendrucköffnung umfänglich umgebende Umrandung umfassen. Die Verschlussmembran kann an der Außenseite der Umrandung angebracht sein. Die Umrandung kann eine Metallisierung sein. Die Umrandung kann ringförmig sein, z. B. mit einem Innenradius der Länge r_i, einem Außenradius der Länge r_a und einer Höhe h. Die Innendruckkompensationseinrichtung kann eine im Hohlleiter angeordnete komprimierbare Kammer umfassen.The internal pressure compensation device may comprise an internal pressure opening from the cavity to the outside of the waveguide. It may comprise a pressure-compensatable closure device for the internal pressure opening. The pressure compensatable closure means may comprise a closure membrane. The closure membrane may be a metal foil. Furthermore, the pressure-compensating closure device may comprise a border projecting from the outside of the waveguide and peripherally surrounding the inner pressure opening. The sealing membrane may be attached to the outside of the border. The border can be a metallization. The border may be annular, z. B. with an inner radius of length r _i , an outer radius of length r _a and a height h. The internal pressure compensation device may comprise a compressible chamber arranged in the waveguide.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung bestehen in der Verwendung mindestens eines Hohlleiters gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die Verwendung kann z. B. zur Phaseneinstellung, oder allgemein zu Kapazitätseinstellung dienen. Die Verwendung kann das ein- und auskoppeln eines Signals umfassen. Die Verwendung kann auch die leistungslose Steuerung der Phase des Signals umfassen. Die leistungslose Steuerung der Phase kann das Anlegen einer Gleichspannung an Steuerelektroden des Hohlleiters umfassen. Ferner kann die Verwendung des mindestens einen Hohlleiters umfassen, den mindestens einen Hohlleiter terrestrischen oder Weltraumbedingungen auszusetzen. Den Hohlleiter den genannten Umweltbedingungen auszusetzen kann die Verwendung einer Innendruckkompensationseinrichtung des Hohlleiters umfassen. Die Verwendung mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale kann sich auch auf eine Antennenanordnung beziehen, die mindestens einen Hohlleiter gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen umfasst.Further embodiments of the invention are the use of at least one waveguide according to embodiments described herein. The use can, for. B. for phase adjustment, or generally serve for capacity adjustment. The use may include coupling in and out of a signal. The use may also include powerless control of the phase of the signal. The powerless control of the phase may include applying a DC voltage to control electrodes of the waveguide. Further, the use of the at least one waveguide may include exposing the at least one waveguide to terrestrial or space conditions. The waveguide the said environmental conditions can suspend the use of an internal pressure compensation device of the waveguide include. Use with one or more of the above features may also refer to an antenna assembly that includes at least one waveguide according to embodiments described herein.

Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigkristallgefüllten Hohlleiters bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Formen des Hohlleiters mit einer Kavität. Das Formen des Hohlleiters und seiner Kavität kann mindestens einen der folgenden, optional auch iterierbaren Verfahrensschritt umfassen: Bearbeiten, Verbinden, Laminieren, Bedrucken, insbesondere mit Leitpasten, Stanzen, Laserlochen und Sintern von Schichten. Dabei werden typischerweise Keramiken, z. B. LTCC-Schichten, diesen Verfahrensschritten unterworfen. Typischerweise werden LTCC-Schichten verbunden, um den Hohlleiter mit der Kavität zu formen. Das Verfahren umfasst weiter das Befüllen der Kavität mit Flüssigkristallen. Das Befüllen der Kavität kann durch Befüllöffnungen hindurch erfolgen. Das Verfahren kann das Formen von mindestens einer Befüllöffnung umfassen. Das Verfahren kann auch das Verschließen von mindestens einer Befüllöffnung umfassen.According to further embodiments, a method for producing a liquid crystal filled waveguide is provided. The method includes forming the waveguide with a cavity. The shaping of the waveguide and its cavity can comprise at least one of the following, optionally also iterable, process step: machining, bonding, laminating, printing, in particular with conductive pastes, stamping, laser-pitting and sintering of layers. In this case, typically ceramics, for. B. LTCC layers subjected to these steps. Typically, LTCC layers are bonded to form the waveguide with the cavity. The method further includes filling the cavity with liquid crystals. The filling of the cavity can take place through filling openings. The method may include forming at least one fill port. The method may also include closing at least one filling opening.

Weiter umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Innendruckkompensationseinrichtung. Die Innendruckkompensationseinrichtung kann zum Kompensieren von Innendruck in der Kavität dienen. Es kann mindestens eine Innendrucköffnung von der Kavität zur Außenseite des Hohlleiters geformt werden. Die mindestens eine Innendrucköffnung kann mit der mindestens einen Befüllöffnung identisch sein. In diesem Fall ist das Formen von Befüllöffnungen mit dem Formen von Innendrucköffnungen identisch. Die mindestens eine Innendrucköffnung kann durch eine druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen verschlossen werden, z. B. durch eine Membran. Die Membran kann auf eine auf die Außenseite des Hohlleiters aufgebrachte und von dieser hervorstehende Umrandung aufgebracht werden. Die Umrandung kann dabei die Innendrucköffnung umfänglich umgeben, z. B. ringförmig umgeben.Furthermore, the method comprises the provision of an internal pressure compensation device. The internal pressure compensation device can be used to compensate for internal pressure in the cavity. At least one internal pressure opening can be formed from the cavity to the outside of the waveguide. The at least one internal pressure opening may be identical to the at least one filling opening. In this case, the molding of filling holes is identical to the molding of internal pressure holes. The at least one internal pressure opening can be closed by a pressure-compensating closure device according to embodiments described herein, for. B. by a membrane. The membrane can be applied to an applied to the outside of the waveguide and protruding from this border. The border can surround the inner pressure opening circumferentially, z. B. surrounded annularly.

Um Probleme beim Abdichten des mit Flüssigkristallen befüllten Hohlleiters mittels Verlöten zu vermeiden, kann ein kleines Befüllungsröhrchen (wie z. B. eine Kanüle) vorgesehen werden, durch welches der Flüssigkristall in das Innere des Hohlleiters eingebracht wird bzw. Luft bzw. Gas während der Befüllung aus dem Inneren des Hohlleiters nach außen entweichen kann. Das Befüllungsröhrchen wird nach der Befüllung durch Abquetschen oder Verlöten abgedichtet. Durch Verwendung eines solchen Befüllungsröhrchens wird eine übermäßige Erwärmung des befüllten Hohlleiters während des Abdichtens mittels Verlöten vermieden und somit sichergestellt, dass der Hohlleiter vollständig und zuverlässig mit einem Flüssigkristall befüllt wird.In order to avoid problems in sealing the waveguide filled with liquid crystals by means of soldering, a small filling tube (such as a cannula) may be provided, through which the liquid crystal is introduced into the interior of the waveguide or air or gas during filling can escape from the interior of the waveguide to the outside. The filling tube is sealed after filling by squeezing or soldering. By using such a filling tube, excessive heating of the filled waveguide during sealing by means of soldering is avoided, thus ensuring that the waveguide is completely and reliably filled with a liquid crystal.

Gemäß weiteren Ausführungsformen wird eine Antennenanordnung bereitgestellt, die einen Hohlleiter gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Die Antennenanordnung kann eine beliebige Anzahl von steuerbaren Antennenelementen umfassen, z. B. 4, 9, 16, 25, 36 oder mehr Antennenelemente. Diese können in Antennenzeilen und Antennenspalten angeordnet sein und z. B. eine quadratische Matrix bilden. Die Antennenelemente können zeilenweise, spaltenweise oder zeilen- und spaltenweise steuerbar sein. Zeilen- oder spaltenweise Steuerbarkeit ermöglicht Schwenkbarkeit der Antenne in einer Richtung. Zeilen- und spaltenweise Steuerbarkeit ermöglicht Schwenkbarkeit der Antenne in zwei Richtungen. Die Antennenelemente können z. B. Aperturstrahler sein.According to further embodiments, an antenna arrangement is provided which comprises a waveguide according to embodiments described herein. The antenna arrangement may comprise any number of controllable antenna elements, e.g. B. 4, 9, 16, 25, 36 or more antenna elements. These can be arranged in antenna rows and antenna columns and z. B. form a square matrix. The antenna elements can be controllable line by line, column by column or row by row and column by column. Row or column controllability allows pivoting of the antenna in one direction. Row and column controllability allows pivoting of the antenna in two directions. The antenna elements can, for. B. aperture radiator.

9 zeigt als Beispiel die Rückseite einer phasengesteuerten Antenne 300. Auf der Antennenrückseite sind eine Matrix von 4×4, d. h. 16, Antennenelemente 330 zu sehen. Die Antennenfläche beträgt 3,18 cm × 2,2 cm. Vier Antennenzeilen, jede bestehend aus 4 Antennenelementen, sind durch LTCC-LC-Phasenschieber 360 steuerbar. Die Phasenschieber werden durch über Gleichspannungsstecker 310 mit Spannung versorgt, um die Phase zu steuern. Die Antennenzeilen werden über ein Verteilernetzwerk in Form eines 1:4-Wilkinson-Teilers 350 und Speiseleitungen 320 angesteuert, die dieselbe Länge haben, um dieselbe Grundphase zu gewährleisten. Da die LTCC-LC-Phasenschieber in der Ausführungsform dieses Beispiels keine Bias-Ts haben, wurden Bias-Tees 370 im Rogers-Aufbau realisiert. Die phasengesteuerte Antenne 300 wird über einen SMP-Stecker 340 angeschlossen. Die Komponenten sind auf einer Metallträgerplatte 380 angebracht. 9 shows as an example the back of a phased array antenna 300 , On the back of the antenna are a matrix of 4 × 4, ie 16, antenna elements 330 to see. The antenna surface is 3.18 cm × 2.2 cm. Four antenna lines, each consisting of 4 antenna elements, are by LTCC LC phase shifter 360 controllable. The phase shifters are powered by DC plug 310 energized to control the phase. The antenna lines are distributed over a distribution network in the form of a 1: 4 Wilkinson divider 350 and feeders 320 driven, which have the same length to ensure the same basic phase. Since the LTCC-LC phase shifters in the embodiment of this example have no bias Ts, bias teas became 370 realized in the Rogers setup. The phased array antenna 300 is via a SMP connector 340 connected. The components are on a metal support plate 380 appropriate.

Die phasengesteuerte Antenne kann auch über oder zumindest teilweise über den Phasenschiebern angeordnet sein. 10 zeigt als Beispiel eine Aufsicht auf eine Antenne 400. Auf der Antennenrückseite ist eine Matrix von 4×4 Antennenelementen 430 zu sehen. Darüber liegt eine gestapelte Anordnung von 4 LC-Phasenschiebern 460 zum Steuern der Antennenzeilen und von 4 LC-Phasenschiebern 465, die senkrecht zu den Phasenschiebern 460 liegen und der Steuerung der Antennenspalten dienen. Die Phasenschieber weisen im Beispiel der 10 vorderseitige Befüllöffnungen 420 und rückseitige Befüllöffnungen 425 auf und werden durch Gleichspannungsstecker mit Spannung versorgt.The phased array antenna may also be disposed over or at least partially over the phase shifters. 10 shows as an example a plan view of an antenna 400 , On the back of the antenna is a matrix of 4 × 4 antenna elements 430 to see. Above is a stacked array of 4 LC phase shifters 460 for controlling the antenna lines and 4 LC phase shifters 465 perpendicular to the phase shifters 460 lie and serve the control of the antenna columns. The phase shifters have in the example of 10 front filling openings 420 and back filling openings 425 on and are supplied by DC plug with voltage.

Es können auch mehrere solcher Anordnungen zu einem größeren Antennenfeld zusammengefügt werden. Dies ist beispielhaft in 11 gezeigt. It is also possible to combine a plurality of such arrangements into a larger antenna field. This is exemplary in 11 shown.

Jedoch kann es schwierig sein, mehr als die vier in 11 gezeigten Anordnungen zu einer größeren Antenne zu vereinen. Dadurch kann die Modularität und Skalierbarkeit eingeschränkt sein. Zudem kann die Anordnung von Speiseleitungen und weiterer Verdrahtung, z. B. Wilkinson-Teiler und Bias-Ts, kompliziert sein.However, it can be more difficult than the four in 11 shown assemblies to a larger antenna. This may limit the modularity and scalability. In addition, the arrangement of supply lines and further wiring, z. Wilkinson divisors and bias Ts, be complicated.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Antennenstrahler bereitgestellt. Dieser umfasst einen Hohlleiter. Der Hohlleiter umfasst eine flüssigkristallgefüllte Kavität. Der Hohlleiter kann ein Hohlleiter gemäß einer jeden der hierin beschriebenen Ausführungsformen sein. Der Hohlleiter kann insbesondere eine Innendruckkompensationseinrichtung umfassen, z. B. eine versenkte Innendruckkompensationseinrichtung. Alternativ kann der Hohlleiter auch frei von einer Innendruckkompensationseinrichtung sein. Dies kann z. B. dann vorteilhaft sein, wenn der Antennenstrahler nicht unter extremen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden soll, z. B. nicht unter Weltraumbedingungen. Dann kann z. B. eine Befüllöffnung einfach verschlossen werden, wobei der Hohlleiter den nicht übermäßig großen Druckschwankungen in seiner Kavität von sich aus widerstehen kann. So wird die Komplexität des Hohlleiters verringert und Kosten gespart.According to one embodiment, an antenna radiator is provided. This includes a waveguide. The waveguide comprises a liquid crystal filled cavity. The waveguide may be a waveguide according to any of the embodiments described herein. The waveguide may in particular comprise an internal pressure compensation device, for. B. a recessed internal pressure compensation device. Alternatively, the waveguide may also be free of an internal pressure compensation device. This can be z. B. be advantageous if the antenna radiator should not be used under extreme environmental conditions, for. Eg not under space conditions. Then z. As a filling can be easily closed, the waveguide can withstand the not excessively large pressure fluctuations in its cavity by itself. This reduces the complexity of the waveguide and saves costs.

Der Antennenstrahler umfasst ein Antennenelement. Der Hohlleiter des Antennenstrahlers ist eingerichtet zum Verschieben der Phase des Antennenelements. Typischerweise ist der Hohlleiter ein LTCC-LC-Phasenschieber. Das Antennenelement ist auf einer Stirnseite des Hohlleiters angebracht.The antenna radiator comprises an antenna element. The waveguide of the antenna radiator is set up for shifting the phase of the antenna element. Typically, the waveguide is an LTCC LC phase shifter. The antenna element is mounted on an end face of the waveguide.

Dabei bezeichnet der Ausdruck „Stirnseite” jene Seite, die die Längserstreckung des Hohlleiters abschließt. Die Längserstreckung ist typischerweise größer als die Erstreckung in die Breite und Höhe. Die Längserstreckung des Hohlleiters entspricht typischerweise der Richtung, entlang welcher sich die Hochfrequenzwelle im Hohlleiter ausbreitet.In this case, the term "front side" designates that side which terminates the longitudinal extension of the waveguide. The longitudinal extent is typically greater than the extension in width and height. The longitudinal extension of the waveguide typically corresponds to the direction along which propagates the high frequency wave in the waveguide.

12 zeigt einen Antennenstrahler 500 gemäß einer Ausführungsform. Dieser umfasst einen quaderförmigen Hohlleiter 560. Der quaderförmige Hohlleiter 560 weist vier Seitenflächen auf, die den Hohlleiter in Breite und Höhe abschließen, sowie zwei Stirnflächen 562 und 564. Auf der Stirnfläche 562 ist ein Antennenelement 530 angebracht. Der Hohlleiter weist eine flüssigkristallgefüllte Kavität 570 auf. Die Phase der Antenne kann durch Steuerelektroden beeinflusst werden, die die Flüssigkristalle in der Kavität ausrichten, wie weiter oben beschrieben. Das Antennenelement 530 ist mit dem Hohlleiter leitend verbunden, und dieser kann typischerweise mit einem HF-Anschluss leitend verbunden werden. 12 shows an antenna radiator 500 according to one embodiment. This includes a cuboid waveguide 560 , The cuboid waveguide 560 has four side surfaces, which terminate the waveguide in width and height, and two end faces 562 and 564 , On the face 562 is an antenna element 530 appropriate. The waveguide has a liquid crystal filled cavity 570 on. The phase of the antenna may be affected by control electrodes that align the liquid crystals in the cavity, as described above. The antenna element 530 is conductively connected to the waveguide, and this may typically be conductively connected to an RF terminal.

Antennenstrahler gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen können zu Antennenstrahleranordnungen angeordnet und/oder zu Antennenstrahlermodulen verbunden werden. Das Verbinden der Antennenstrahler kann z. B. durch Kleben oder mechanische Verklammerung oder auf sonstige Weise erfolgen. Insbesondere können z. B. 2, 4, 8, 16 oder mehr Antennenstrahler zu einer eindimensionalen Antennenstrahleranordnung angeordnet werden, z. B. nebeneinander in Richtung der Breiten der einzelnen Hohlleiter der Antennenstrahler. Die Antennenstrahler können auch zu einer zweidimensionalen Antennenstrahleranordnung angeordnet werden. Beispielsweise können 2, 4, 8, 16 oder mehr der eindimensionalen Anordnungen in Richtung der Höhen der Hohlleiter angeordnet werden, wodurch sich eine zweidimensionale Anordnung von 4, 16, 64, 256 oder mehr Antennenstrahlern ergibt. Die Verwendung von Vielfachen von 4 Antennenelementen erlaubt z. B. den Einsatz von 4:1-Verteilern wie dem Wilkinson-Verteiler als HF-Verteilnetzwerk. Eine Antennenstrahleranordnung kann einen oder mehrere HF-Verteiler umfassen.Antenna emitters according to embodiments described herein may be arranged to antenna emitter assemblies and / or connected to antenna emitter modules. The connection of the antenna radiator can, for. B. by gluing or mechanical clamping or otherwise done. In particular, z. B. 2, 4, 8, 16 or more antenna radiators are arranged to a one-dimensional antenna radiator arrangement, for. B. side by side in the direction of the widths of the individual waveguides of the antenna radiator. The antenna radiators can also be arranged to a two-dimensional antenna radiator arrangement. For example, 2, 4, 8, 16 or more of the one-dimensional arrays can be arranged in the direction of the heights of the waveguides, resulting in a two-dimensional array of 4, 16, 64, 256 or more antenna radiators. The use of multiples of 4 antenna elements allows z. For example, the use of 4: 1 distributors such as the Wilkinson distributor as the RF distribution network. An antenna radiator assembly may include one or more RF distributors.

Die Zahl der Antennenstrahler in der eindimensionalen oder zweidimensionalen Antennenstrahleranordnung ist nicht auf die beispielhaft genannten Werte beschränkt. Es kann jede beliebige Zahl von Antennenstrahlern verwendet werden. Die Antennenelemente auf den jeweiligen Stirnseiten können so eine phasengesteuerte Antennenanordnung bilden. Bei zweidimensionalen Antennenanordnungen können Antennenreihen, Antennenspalten, Antennenreihen und Antennenspalten oder jedes einzelne Antennenelement individuell phasengesteuert werden. Die Verbindung der Hohlleiter, insbesondere der Kavitäten, mit den Antennenelementen kann gleich lang sein für jeden Antennenstrahler. Dadurch wird die Verdrahtung vereinfacht. Die Antennenstrahler können auch identisch aufgebaut sein. Dadurch wird die Herstellung vereinfacht.The number of antenna radiators in the one-dimensional or two-dimensional antenna radiator arrangement is not limited to the values exemplified. Any number of antenna radiators can be used. The antenna elements on the respective end faces can thus form a phased array antenna. In two-dimensional antenna arrangements, antenna rows, antenna columns, antenna rows and antenna columns or each individual antenna element can be individually phased. The connection of the waveguides, in particular of the cavities, with the antenna elements can be the same length for each antenna radiator. This simplifies the wiring. The antenna radiators can also be constructed identically. This simplifies manufacture.

In Ausführungsformen, in denen die Hohlleiter eine Innendruckkompensationseinrichtung aufweisen, kann diese Innendruckkompensationseinrichtung versenkt sein, z. B. wie bezüglich der 3B und 3D beschrieben. Dadurch können die Antennenstrahler leichter nebeneinander angeordnet werden. Gemäß anderen Ausführungsformen werden vorstehende Innendruckkompensationseinrichtung verwendet, z. B. wie bezüglich 3A und 3C beschrieben. In diesem Fall können die Hohlleiter Aussparungen aufweisen, in die die vorstehenden Innendruckkompensationseinrichtungen des benachbarten Hohlleiters hineinragen können.In embodiments in which the waveguides have an internal pressure compensation device, this internal pressure compensation device can be recessed, for. B. as regards the 3B and 3D described. As a result, the antenna radiators are easier to arrange next to each other. According to other embodiments, the above internal pressure compensating means are used, e.g. B. as regards 3A and 3C described. In this case, the waveguides may have recesses into which the protruding internal pressure compensating means of the adjacent waveguide may protrude.

In 13 ist eine Ausführungsform einer Antennenstrahleranordnung 600 dargestellt. Diese umfasst vier Antennenstrahler 500-1, 500-2, 500-3 und 500-4 mit jeweiligen Antennenelementen 530-1, 530-2, 530-3 und 530-4, die von den Stirnseiten 562-1, 562-2, 562-3 und 562-4 der Hohlleiter getragen werden. Die Antennenelemente sind über ihre Kavitäten vermittels eines 4:1-Verteilers 650 mit einem Hochfrequenzanschluss 640 verbunden, wie schematisch in 13 dargestellt. Gleichspannungsanschlüsse zur Versorgung von Steuerelektroden können z. B. auf den den Antennenelementen gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sein. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eine eindimensionale Anordnung gezeigt. Jedoch können z. B. mehrere der Anordnungen 600 übereinander angeordnet werden, wodurch sich eine zweidimensional Antennenmatrix aus Antennenelementen ergibt. Die Abmessung der Antennenstrahleranordnung der 13 ist z. B. 5 cm in der Länge, 5 mm in der Höhe, und 4 × 5 mm, d. h. 20 mm in der Breite. In 13 is an embodiment of an antenna radiator arrangement 600 shown. This includes four antenna emitters 500-1 . 500-2 . 500-3 and 500-4 with respective antenna elements 530-1 . 530-2 . 530-3 and 530-4 that from the end faces 562-1 . 562-2 . 562-3 and 562-4 the waveguides are worn. The antenna elements are over their cavities by means of a 4: 1 distributor 650 with a high frequency connection 640 connected, as shown schematically in 13 shown. DC voltage connections for the supply of control electrodes can, for. B. may be arranged on the opposite ends of the antenna elements. For the sake of clarity, only a one-dimensional arrangement is shown. However, z. B. several of the arrangements 600 be arranged one above the other, resulting in a two-dimensional antenna array of antenna elements. The dimension of the antenna radiator arrangement of 13 is z. B. 5 cm in length, 5 mm in height, and 4 × 5 mm, ie 20 mm in width.

Durch die Anordnung der Antennenelemente an der Stirnseite der Hohlleiter werden Stirnstrahler ausgebildet, von denen beliebig viele zu einer Stirnstrahleranordnung angeordnet und/oder zu einem Stirnstrahlermodul verbunden werden können. So wird volle Modularität und volle Skalierbarkeit der Zahl der Antennenelemente für eine phasengesteuerte Antenne erreicht.The arrangement of the antenna elements on the front side of the waveguide end radiators are formed, of which any number can be arranged to a Stirnstrahleranordnung and / or connected to a Stirnstrahlermodul. Thus, full modularity and full scalability of the number of antenna elements for a phased array antenna is achieved.

Die Antennenelemente können Metallisierungen umfassen. Die Metallisierungen können beispielsweise aus Gold, Silber oder Kombinationen oder Legierungen davon bestehen. Die Antennenelemente können in die stirnseitige Hohlleiterwand integriert sein. Insbesondere können die Antennenelemente in die Hohlleiterwand versenkt sein, insbesondere in die Stirnseite des Hohlleiters. Die Stirnseite des Hohlleiters kann eine Vertiefung aufweisen, in die das Antennenelement eingebracht ist. So können z. B. die Seiten und/oder Bodenflächen der Vertiefung ganz oder teilweise metallisiert sein. Die Vertiefung kann beispielsweise trichterförmig oder stufenförmig sein.The antenna elements may include metallizations. The metallizations may be made of, for example, gold, silver or combinations or alloys thereof. The antenna elements can be integrated in the end-side waveguide wall. In particular, the antenna elements can be sunk into the waveguide wall, in particular in the end face of the waveguide. The front side of the waveguide may have a recess into which the antenna element is introduced. So z. B. be the sides and / or bottom surfaces of the recess completely or partially metallized. The depression may be, for example, funnel-shaped or stepped.

14 und 15 zeigen Ausführungsformen eines Antennenelements. Dabei kann es sich z. B. um das Antennenelement 530 der 12 oder um die Antennenelemente 530-1, 530-2, 530-3, 530-4 der 13 handeln. Das Antennenelement ist in den 14 und 15 als Metallisierung auf eine stufenförmige Vertiefung in der Stirnseite des Hohlleiters aufgebracht. Die stufenförmige Vertiefung hat oben an der Außenseite des Hohlleiters den Durchmesser D1 und am Boden der Vertiefung, d. h. an der am weitesten von der Hohlleiteroberfläche entfernten Stelle, den Durchmesser D2. Gezeigt ist in der 14 eine stufenförmige Vertiefung mit drei Stufen und in 15 eine stufenförmige Vertiefung mit fünf Stufen. Es ist jedoch jede beliebige Zahl von Stufen möglich. Die Stufen haben die Höhe H1 und die Breite W1. Es ist jedoch genauso möglich, dass die Stufen jeweils unterschiedliche Höhen und/oder Breiten haben. Die Gesamttiefe der Vertiefung hat den Wert H. Der Grundriss der Vertiefung ist quadratisch in den 14 und 15, jedoch sind auch rechteckige oder runde Grundrisse möglich. Die Metallisierung kann über die gesamte Oberfläche der Vertiefung aufgebracht sein oder nur über Teile, z. B. über einzelne Stufen, den Boden, die Höhenflächen der Stufen oder die Breitenflächen der Stufen. Die Anpassung der geometrischen Eigenschaften und/oder des Metallisierungsauftrags beeinflusst die Abstrahlcharakteristik. Diese kann durch Veränderung der geometrischen oder der materiellen Eigenschaften individuell angepasst werden. 14 and 15 show embodiments of an antenna element. It may be z. B. to the antenna element 530 of the 12 or around the antenna elements 530-1 . 530-2 . 530-3 . 530-4 of the 13 act. The antenna element is in the 14 and 15 applied as a metallization on a stepped recess in the end face of the waveguide. The step-shaped depression has the diameter D1 at the top on the outside of the waveguide and the diameter D2 at the bottom of the depression, ie at the point farthest from the waveguide surface. Shown in the 14 a stepped depression with three steps and in 15 a stepped recess with five steps. However, any number of levels are possible. The steps have the height H1 and the width W1. However, it is equally possible that the steps each have different heights and / or widths. The total depth of the depression has the value H. The outline of the depression is square in the 14 and 15 , but also rectangular or round floor plans are possible. The metallization may be applied over the entire surface of the recess or only over parts, for. For example, on individual steps, the floor, the height surfaces of the steps or the width of the steps. The adaptation of the geometric properties and / or the metallization order influences the emission characteristic. This can be customized by changing the geometric or material properties.

16 und 17 zeigen weitere Ausführungsformen eines Antennenelements. Das Antennenelement ist in einer trichterförmigen Vertiefung angebracht. Insbesondere ist das Antennenelement als Metallsierung auf den Trichterwänden und/oder dem Boden der Vertiefung aufgebracht. Gezeigt ist eine trichterförmige Vertiefung von quadratischem Grundriss mit oberem Durchmesser D1, unterem Durchmesser D2 und Gesamttiefe H. Generell kann der obere Durchmesser D1 z. B. im Bereich von 1 bis 10 mm liegen, typischerweise von 2 mm bis 6 mm, und z. B. 4 mm betragen. Der untere Durchmesser D2 des Bodens der Vertiefung kann z. B. von 20% bis 70% des Durchmessers D1 betragen. Durchmesser D2 kann z. B. im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm liegen, typischerweise von 1 mm bis 3 mm, und z. B. 2 mm betragen. Die Höhe H1 und/oder die Breite W1 einer Stufe kann z. B. im Bereich von 100 μm bis 2000 μm liegen, typischerweise von 300 μm bis 1000 μm, und kann z. B. 500 μm oder 250 μm betragen. Die Gesamttiefe H kann z. B. im Bereich von 300 μm bis 5000 μm liegen, typischerweise von 500 μm bis 4000 μm, noch typischer von 1500 μm bis 3000 μm, und kann z. B. 1500 μm, 2500 μm oder 3000 μm betragen. 16 and 17 show further embodiments of an antenna element. The antenna element is mounted in a funnel-shaped depression. In particular, the antenna element is applied as a metallization on the funnel walls and / or the bottom of the recess. Shown is a funnel-shaped depression of square outline with upper diameter D1, lower diameter D2 and total depth H. In general, the upper diameter D1 z. B. in the range of 1 to 10 mm, typically from 2 mm to 6 mm, and z. B. 4 mm. The lower diameter D2 of the bottom of the recess may, for. B. from 20% to 70% of the diameter D1. Diameter D2 can z. B. in the range of 0.5 mm to 5 mm, typically from 1 mm to 3 mm, and z. B. 2 mm. The height H1 and / or the width W1 of a stage may, for. B. in the range of 100 microns to 2000 microns, typically from 300 microns to 1000 microns, and z. B. 500 microns or 250 microns. The total depth H can z. B. in the range of 300 microns to 5000 microns, typically from 500 microns to 4000 microns, more typically from 1500 microns to 3000 microns, and z. B. 1500 microns, 2500 microns or 3000 microns.

In einigen Ausführungsformen ist der Hohlleiter ein LTCC-Hohlleiter. Die Vertiefungen in der Stirnseite des Hohlleiters können vor oder nach dem Sintern der LTCC-Schichten erzeugt werden. Beispielsweise können die stufenförmigen Vertiefungen nach dem Sintern mittels Mikrofräsen erzeugt werden. Der LTCC-Hohlleiter kann ansonsten wie oben beschrieben gefertigt werden.In some embodiments, the waveguide is an LTCC waveguide. The recesses in the end face of the waveguide can be generated before or after the sintering of the LTCC layers. For example, the step-shaped depressions can be produced after sintering by means of micro-milling. The LTCC waveguide can otherwise be fabricated as described above.

Der zweite Aspekt der Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Der zweite Aspekt betrifft in einer ersten Ausführungsform einen Hohlleiter (100), der eine flüssigkristallgefüllte Kavität (110) und mindestens eine Innendruckkompensationseinrichtung (150) zum Kompensieren von Innendruck in der Kavität umfasst. Dabei umfasst die mindestens eine Innendruckkompensationseinrichtung insbesondere: eine Innendrucköffnung (120) von der Kavität zur Außenseite des Hohlleiters und eine druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung (151) für die Innendrucköffnung, wobei die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung typischerweise eine Verschlussmembran (152) umfasst. Insbesondere ist dabei die Verschlussmembran eine Metallfolie. Dabei umfasst die druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung insbesondere: eine von der Außenseite des Hohlleiters hervorstehende, die Innendrucköffnung umfänglich umgebende Umrandung (154), wobei die Verschlussmembran auf der Außenseite der Umrandung angebracht ist, wobei vorzugsweise die Umrandung eine Metallisierung ist und/oder die Umrandung ringförmig ist mit Innenradius (158) der Länge r_i, Außenradius (156) der Länge r_a und Höhe h. Die Innendruckkompensationseinrichtung kann eine im Hohlleiter angeordnete komprimierbare Kammer (160) umfassen und/oder der Hohlleiter kann aus Material gefertigt sein, welches eine Keramik, typischerweise LTCC, umfasst. Der Hohlleiter umfasst insbesondere Steuerelektroden (210) und kann ein LC-Phasenschieber sein.The second aspect of the invention can be summarized as follows: The second aspect relates in a first embodiment to a waveguide (FIG. 100 ) containing a liquid crystal filled cavity ( 110 ) and at least one internal pressure compensation device ( 150 ) for compensating internal pressure in the cavity. In this case, the at least one internal pressure compensation device comprises in particular: an internal pressure opening ( 120 ) from the cavity to the outside of the waveguide and a pressure-compensatable closure device ( 151 ) for the internal pressure opening, wherein the pressure-compensatable closure device typically comprises a closure membrane ( 152 ). In particular, the closure membrane is a metal foil. In this case, the pressure-compensatable closure device comprises in particular: a border projecting from the outside of the waveguide and peripherally surrounding the internal pressure opening (FIG. 154 ), wherein the closure membrane is mounted on the outside of the border, wherein preferably the border is a metallization and / or the border is annular with inner radius ( 158 ) of length r _i , outer radius ( 156 ) of length r _a and height h. The internal pressure compensation device may comprise a compressible chamber ( 160 ) and / or the waveguide may be made of material comprising a ceramic, typically LTCC. The waveguide comprises in particular control electrodes ( 210 ) and may be an LC phase shifter.

Der zweite Aspekt betrifft in einer zweiten Ausführungsform eine Antennenanordnung (300) umfassend mindestens den zuvor beschriebenen Hohlleiter gemäß der ersten Ausführungsform.The second aspect relates in a second embodiment to an antenna arrangement ( 300 ) comprising at least the previously described waveguide according to the first embodiment.

Der zweite Aspekt betrifft in einer dritten Ausführungsform eine Verwendung des zuvor beschriebenen Hohlleiters oder der zuvor beschriebenen Antennenanordnung, wobei die Verwendung optional umfasst: den Hohlleiter oder die Antennenanordnung Weltraumbedingungen aussetzen.The second aspect, in a third embodiment, relates to a use of the previously described waveguide or antenna array as previously described, the use optionally comprising exposing the waveguide or antenna array to space conditions.

Der zweite Aspekt betrifft in einer dritten Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigkristallgefüllten Hohlleiters, wobei das Verfahren umfasst: Formen eines Hohlleiters mit einer Kavität; Befüllen der Kavität mit Flüssigkristallen; Bereitstellen einer Innendruckkompensationseinrichtung zum Kompensieren von Innendruck in der Kavität, wobei insbesondere das Verfahren weiter umfasst: Formen einer Innendrucköffnung von der Kavität zur Außenseite des Hohlleiters; Verschließen der Innendrucköffnung durch eine druckausgleichsfähige Verschlusseinrichtung, typischerweise durch Aufbringen einer Membran zum Verschluss der Innendrucköffnung. Dabei kann das Verfahren weiter umfassen: Aufbringen einer von der Außenseite des Hohlleiters hervorstehenden, die Innendrucköffnung umfänglich umgebenden Umrandung, wobei insbesondere das Formen des Hohlleiters umfasst: Verbinden von LTCC-Schichten, um den Hohlleiter mit der Kavität zu formen.The second aspect, in a third embodiment, relates to a method of making a liquid crystal filled waveguide, the method comprising: forming a waveguide having a cavity; Filling the cavity with liquid crystals; Providing an internal pressure compensating device for compensating internal pressure in the cavity, wherein in particular the method further comprises: forming an internal pressure opening from the cavity to the outside of the waveguide; Closing the inner pressure opening by means of a pressure-equalizing closure device, typically by applying a membrane to close the inner pressure opening. In this case, the method may further include: applying a protruding from the outside of the waveguide, the inner pressure opening circumferentially surrounding border, wherein in particular the shaping of the waveguide comprises: connecting LTCC layers to form the waveguide with the cavity.

Claims

An antenna radiator ( 500 ), which comprises: an antenna element ( 530 ); and a waveguide ( 560 ) for shifting the phase of a signal fed into the antenna element, wherein the waveguide comprises a liquid-crystal-filled cavity ( 570 ), and wherein the antenna element is on a front side ( 562 ) of the waveguide is mounted.

The antenna radiator according to claim 1, wherein the waveguide comprises at least one internal pressure compensation device ( 150 ) for compensating internal pressure in the cavity.

The antenna radiator according to claim 2, wherein the internal pressure compensating means is an internal pressure compensating device buried in the waveguide.

The antenna radiator according to one of the preceding claims, wherein the antenna element consists of a metallization applied to the waveguide.

The antenna radiator according to one of the preceding claims, wherein the antenna element is sunk in the end face of the waveguide.

The antenna radiator according to one of the preceding claims, wherein the end face of the waveguide has a recess in which the antenna element is mounted.

The antenna radiator according to claim 6, wherein the recess is funnel-shaped or stepped.

The antenna radiator of any one of the preceding claims, wherein the waveguide is made of material comprising a ceramic, typically LTCC.

An antenna radiator arrangement ( 600 ), which comprises: at least two antenna radiators ( 500-1 . 500-2 . 500-3 . 500-4 ) according to one of the preceding claims, wherein the antenna elements ( 530-1 . 530-2 . 530-3 . 530-4 ) on the respective end faces ( 562-1 . 562-2 . 562-3 . 562-4 ) form a phased array antenna.

The antenna radiator assembly of claim 9, wherein the at least two antenna radiators are disposed adjacent to each other.

The antenna radiator assembly of any one of claims 9-10, wherein the antenna radiator assembly is two-dimensional, and the antenna elements form a two-dimensional, phased array antenna.

Use of an antenna radiator according to any one of claims 1-8 or an antenna radiator arrangement according to any one of claims 9-11 in a phased array antenna.

A method of manufacturing an antenna radiator, the method comprising: providing a waveguide ( 560 ) with a cavity ( 570 ); Filling the cavity with liquid crystals; Applying an antenna element ( 530 ) on a front side ( 562 ) of the waveguide; Connecting the antenna element via the waveguide to a signal terminal ( 640 ).

A method for producing an antenna radiator arrangement, the method comprising at least two executing the method for producing an antenna radiator according to claim 13, to at least two antenna radiators ( 500-1 . 500-2 . 500-3 . 500-4 ) with frontal antenna elements ( 530-1 . 530-2 . 530-3 . 530-4 ) to produce; and arranging the antenna elements of the at least two antenna radiators into a phased array antenna ( 600 ).