DE60119586T2 - Phasenarrayantenne mit gestapeltem Patchantennenelement mit Einzelmillimeterwellenlängenspeisung und Mikrostreifen-Quadratur-zur-Zirkularpolarisationsschaltung - Google Patents

Phasenarrayantenne mit gestapeltem Patchantennenelement mit Einzelmillimeterwellenlängenspeisung und Mikrostreifen-Quadratur-zur-Zirkularpolarisationsschaltung Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Phasenarrayantennen, und im Besonderen betrifft diese Erfindung Phasenarrayantennen, weiche bei Millimeterwellenlängen verwendet werden.
  • Mikrostreifenantennen und andere Phasenarrayantennen, welche bei Millimeterwellenlängen verwendet werden, sind zur Verwendung mit einem Antennengehäuse und einer MMIC ("millimeter microwave integrated circuit"; integrierte Schaltung für Millimetermikrowellen)-Teilsystemanordnung ausgestaltet, welches als ein strahlbildendes Netzwerk verwendet wird. Das Gehäuse kann als eine Waffel(struktur)wand-Anordnung oder als ein anderer Modulträger ausgebildet sein, um ein strahlbildendes Netzwerkmodul zu tragen, welches typischerweise orthogonal zu jeder Anordnung von Antennenelementen ausgestaltet ist. Verschiedene Arten von Phasenarrayantennen-Anordnungen, welche für monolithische Teilsystemanordnungen für Millimeterwellenlängen verwendet werden könnten, sind in der Beschreibung von US 5,065,123 offenbart, welches einen Wellenleiter-Modefilter und ein Antennengehäuse lehrt. Andere Mikrowellen-Chipträgerbaugruppen mit abdeckungsbefestigten Antennenelementen und einer hermetisch abgedichteten Waffelwand oder andere eingerichtete Anordnungen in der Beschreibung zu US 5,023,624 und 5,218,373 offenbart.
  • Mit diesen und anderen Ansätzen nach dem Stand der Technik sind bestimmte Nachteile verbunden. Oberhalb von 20 und 30 GHz weist die kommerziell erhältliche gedruckte Schaltungsplatten-Technologie bzw. Platinen-Technologie mit weichen Substraten nicht die für zirkular polarisierte Mehrschicht-Strahlungselemente benötigte Genauigkeit auf, wie beispielsweise für Quadraturelemente. Ein zirkular polarisiertes Einzelspeisungs-Patchantennenelement mit einer integrierten versteckten zirkular polarisierten Schaltung wird für aktuelle breit abtastende Millimetermikrowellen (MMW)-Phasenarray-Anwendungen gewünscht. Verschiedene kommerziell erhältliche Weichsubstratschichten weisen Kupferfilmschichten auf, die für eine Präzisionsherstellung von Millimetermikrowellenschaltungen dicker als gewünscht sind. Verschiedene befestigbare kommerziell erhältliche weiche dielektrische Substrate weisen bei Mikrowellenmillimeterwellenlängen hohe Verluste auf, und die notwendigerweise raue Grenzfläche vom Dielektrikum zum Metall bewirkt eine zusätzliche Dämpfung. Viele kommerziell erhältliche dielektrische Substrate sind nicht in optimalen Dicken verfügbar. Verschiedene Zweifachspeisungs-Mikrostreifenelemente mit polarisierten Oberflächenschaltungsnetzwerken sind bereitgestellt worden, und einige mit polarisierenden Filmabdeckungen, aber diese haben sich als nicht adäquat erwiesen. Es wäre wünschenswert, die verschiedenen Schichten zu minimieren und Materialien und Herstellungstechnologien für integrierte Mikrowellenschaltungen auch für Pha senarrayantennen mit orthogonal angeordneten strahlbildenden Netzwerkmodulen bei Millimeter-Mikrowellen-Wellenlängen zu verwenden.
  • Zusätzlich zeigt der vorherrschende Trend in Richtung von Phasenarrays bzw. -anordnungen mit höherer Frequenz. In Phasenarrayantennen-Anwendungen im Ka-Band ist die Verbindung vom Element zu den strahlbildenden Netzwerkmodulen sehr schwierig auszubilden, weil die Arrayfläche typischerweise orthogonal zu den strahlbildenden Netzwerkmodulen und jeder anderen Antennengehäusehalterungsstruktur liegt.
  • Voll periodische Breitabtast-Phasenarrayantennen benötigen eine dichte Anordnung von Antennenelementen, wie beispielsweise mit einem Abstand von ca. 0,23 inches (2,875 mm), und mit vielen Verbindungen und sehr kleinen Abmessungen. Für zirkular polarisierte Mikrostreifenantennen benötigt man normalerweise zwei Quadraturspeisungen bzw. -zuführungen, was die Verbindungen bei diesen begrenzten Abmessungen noch schwieriger macht. Einige ebene Verbindungen bzw. Zusammenschaltungen mit linearer Polarisation sind vorgeschlagen worden zusammen mit einer stiftförmigen Speisung durch einen Boden, falls die Fläche es erlaubt. Auch ist keine herstellbare, umarbeitbare Verbindung, welche die hohen Leistungsanforderungen an dreidimensionale Anwendungen mit der Millimetermikrowellen-Technologie für integrierte Schaltungen dort verfügbar, wo ebene Elemente elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden müssen, welche orthogonal zu Elementen angeordnet ist, und die Mikrowellenfrequenz-Leistungsbedingungen erfüllt. Die Leistung muss für jede Verbindung gleichbleibend sein, und die Technologie muss einfach herstellbar und einfach zusammenbaubar sein, wo die Verbindung auf hohen Ebenen des Zusammenbaus reparierbar sein muss. Die Technologie muss auch mehrfache Zusammenschaltungen über eine kleine Fläche unterstützen.
  • Ein Aufsatz von Löffler et al., betitelt "RF Interconnects Based on Electromagnetic Coupling for the Transition between Components in Highly Integrated SAR-Systems", Frequenz, Schiele und Schon GmbH, Berlin, DE, Band 53, Nr. 7/8, Juli 1999, Seiten 145–150, betrifft eine Funkfrequenzverbindung, welche eine elektromagnetische Kopplung durch eine Öffnung verwendet.
  • EP-A-0 542 595 beschreibt eine UHF (Ultrahochfrequenz)-Mikrostreifenantennenvorrichtung, welche spezifisch zur Verwendung bei einer Empfangsmittelfrequenz von 1,545 GHz und einer Sendemittelfrequenz von 1,645 GHz zur Verwendung mit Telefonübertragungen durch einen Satelliten eingerichtet ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine Phasenarrayantenne, aufweisend ein Antennengehäuse mit einer als einem Schachtinnenraum ausgebildeten Teilarrayanordnung mit einer Modulhalterung, wobei eine seitliche Aussparung an der seitlichen Oberfläche des Schachtinnenraums ausgebildet ist und es einem strahlbildenden Netzwerkmodul erlaubt, darin befestigt zu werden, sowie eine Arrayfläche, welche eine im wesentlichen zur Teilarrayanordnung und zu den strahlbildenden Netzwerkmodulen orthogonale Grundplatte definiert; eine Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen, die auf der Arrayfläche angeordnet sind und jeweils benachbart zu einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul positioniert sind, und wo jedes Patchantennenelement angeordnet ist, ist ein Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz an der Arrayfläche ausgebildet und einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul zugeordnet, wobei die Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente jeweils umfassen: ein angetriebenes Millimeterwellenlängen-Antennenelement mit einer Vorderseite und einer Rückseite; ein parasitäres Millimeterwellenlängen-Antennenelement, das vor der Vorderseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet ist; eine Millimeterwellenlängenmikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung, die hinter der Rückseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet und wirkend mit dem angetriebenen Antennenelements verbunden ist, wobei die Millimeterwellenlängenmikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung mindestens teilweise innerhalb des Hohlraums für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz aufgenommen ist; und eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung, die sich von der Nachbarschaft des Hohlraums für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz zum strahlbildenden Netzwerkmodul erstreckt und welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung mit einem entsprechenden benachbarten strahlbildenden Netzwerkmodul wirkend verbindet, das an der orthogonal angeordneten Teilarrayanordnung gehalten wird.
  • Vorteilhafterweise stellt die Erfindung eine Phasenarrayantenne bereit, die ein gestapeltes Patchantennenelement und eine einzelne Millimeterwellenlängenspeisung von einer Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung verwendet. Dies erlaubt es der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung, wirkend mit einem entsprechenden benachbarten strahlbildenden Netzwerkmodul verbunden zu sein, das auf der orthogonal positionierten Teilarrayanordnung gehalten wird.
  • Die Phasenarrayantenne umfasst ein Antennengehäuse mit einer Teilarrayanordnung, die eine Vielzahl von strahlbildenden Netzwerkmodulen trägt. Eine Antennenarrayfläche definiert eine Grundplatte, die im wesentlichen orthogonal zur Teilarray anordnung liegt. Eine Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen ist an der Arrayfläche benachbart zu einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul angeordnet. Die Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente umfassen jeweils ein angetriebenes Antennenelement mit Vorderseite und Rückseite und ein parasitäres Antennenelement, das vor der Vorderseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet ist. Eine Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung ist hinter der Rückseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet und mit dem angetriebenen Antennenelement wirkend verbunden. Eine einzelne Millimeterwellenlängenspeisung ist wirkend mit dem Mikrostreifen, der Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung und mit einem entsprechenden benachbarten strahlbildenden Netzwerkmodul verbunden, das an der orthogonal positionierten Teilarrayanordnung gehalten wird.
  • Unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst die Phasenarrayantenne eine Grundplattenschicht und eine dielektrische Schicht, die zwischen dem parasitären Antennenelement und der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung angeordnet sind. Die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung umfasst ferner einen leitfähigen Anschlussstift mit einer Kugelverbindung, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung zusammenschaltet.
  • Eine Keilverbindung und ein keramisches Mikrostreifensubstrat schalten den leitfähigen Anschlussstift mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul zusammen. Eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung umfasst eine Drahtverbindung, welche das keramische Mikrostreifensubstrat mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul zusammenschaltet. Eine Bandverbindung schaltet die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung mit den keramischen oder anderen Komponenten zusammen. Eine Vielzahl der Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente ist mit der Arrayfläche des Antennengehäuses leitend verbunden. Das strahlbildende Netzwerkmodul umfasst ferner einen Verstärker und eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung. Das Antennengehäuse umfasst einen Gehäuseinnenraum, der die Teilarrayanordnung definiert, sowie eine Modulhalterung, eine Abdeckung und Wellenleitermodus-Filtersäulen, die sich von der Abdeckung zum Gehäuseinnenraum erstrecken.
  • Unter noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst das Antennengehäuse eine Vielzahl von Modulhalterungen, die jeweils ein strahlbildendes Netzwerkmodul halten, als auch eine im wesentlichen orthogonal zu den Modulhalterungen befindliche Arrayfläche. Die Arrayfläche umfasst eine Vielzahl von Hohlräumen für Wellenleiter unter der Grenzfrequenz, die in der Arrayfläche ausgebildet sind und jeweils benachbart zu einer entsprechenden Modulhalterung angeordnet sind.
  • Ein Millimeterwellenlängen-Patchantennenelement ist über jedem Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz angeordnet und umfasst ein angetriebenes Antennenelement mit einer Vorder- und einer Rückseite und ein parasitäres Antennenelement, das vor der Vorderseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet ist. Eine Quadratur-Mikrostreifen-Zirkular-Polarisationsschaltung ist hinter der Rückseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet, zumindest teilweise in dem Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz aufgenommen und wirkend mit dem angetriebenen Antennenelement verbunden. Eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung verbindet die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung und ein entsprechendes benachbartes strahlbildendes Netzwerkmodul, das an der orthogonal angeordneten Teilarrayanordnung gehalten wird.
  • Unter noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Phasenarrayantenne ein Antennengehäuse umfassen, das eine Teilarrayanordnung umfasst, die eine Vielzahl von strahlbildenden Netzwerkmodulen trägt, sowie eine Arrayfläche, die im wesentlichen orthogonal zur Teilarrayanordnung liegt, und eine Vielzahl von Hohlräumen für Wellenleiter unter der Grenzfrequenz, die in der Arrayfläche ausgebildet sind.
  • Ein Millimeterwellenlängen-Patchantennenelement ist über jedem Hohlraum für einen leitenden Wellenleiter angeordnet und umfasst ein primäres Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite. Ein angetriebenes Antennenelement ist an der Vorderseite des primären Substrats angeordnet. Ein sekundäres Substrat ist vor dem angetriebenen Antennenelement beabstandet angeordnet und weist in einer Ausführungsform ein darauf angebrachtes parasitäres Antennenelement auf. Das parasitäre Antennenelement wird jedoch nicht benötigt. Eine Grundplattenschicht ist an der Rückseite des primären Substrats angeordnet. Eine dielektrische Schicht ist an der Grundplattenschicht angeordnet. Eine Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung ist an der dielektrischen Schicht angeordnet und zumindest teilweise im Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz aufgenommen. Leitfähige Signaldurchkontaktierungen erstrecken sich von der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung zur Grundplattenschicht und dem angetriebenen Antennenelement. Eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung verbindet die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung mit einem entsprechenden benach bart angeordneten strahlbildenden Netzwerkmodul, das auf der orthogonal positionierten Teilarrayanordnung getragen wird.
  • Die Erfindung wird nun exemplarisch mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Antennengehäuses mit einer Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen ist, die an einer Arrayfläche angeordnet sind, und zwar in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Draufsicht von oben auf das in 1 gezeigte Antennengehäuse.
  • 3 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Patchantennenelements, das einen leitfähigen Stift als eine einzelne Millimeterwellenspeisung verwendet.
  • 4 bis 6 sind verschiedene Ausschnittsansichten des Patchantennenelements aus 3 entlang der Linien 4-4, 5-5 und 6-6 aus 3.
  • 7 ist eine Draufsicht auf die Mikrostreifenabdecktasche und den leitfähigen Befestigungsfilm.
  • 8 ist eine Vorderansicht des vorgeformten Phasenarrayantennen-Wafers der Antennenelemente vor einem Zuschneiden.
  • 9 ist eine Ansicht des vorgeformten Phasenarrayantennen-Wafers aus 8.
  • 10 ist eine rückwärtige Ansicht des Wafers aus 8 und zeigt die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationselemente.
  • 11 bis 16 sind unterschiedliche Ausführungsformen der Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente mit einem Abstand zwischen dem primären Substrat und dem sekundären Substrat, welches die angetriebenen und parasitären Elemente einschließt.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform, welche das Antennengehäuse mit dem Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz genauer zeigt.
  • 18 ist eine Durchsicht von der Vorderseite, welche die parasitäre Patchmetallschicht, Abstandskugeln, die ausgebildete dielektrische Schicht an der Rückseite des primären Substrats und die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung zeigt.
  • 18A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform unter Verwendung einer Vierecksstift-Koaxialleitung mit Teflon.
  • 18B ist eine Aufsicht auf das in 18A gezeigte Antennenelement.
  • 19 ist eine Aufsicht auf ein Starterelement, das in dem Zwischenschaltungselement in einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 20 ist eine Seitenansicht des in 19 gezeigten Starterelements.
  • 21 ist eine vergrößerte Ansicht des in 20 gezeigten Starterelements.
  • 22 ist eine isometrische Ansicht des Starterelements und des Trägerelements, welche zusammengebacken worden sind.
  • 23 ist eine unvollständige Ansicht des Trägerelements und des Starterelements, die mit dem Antennengehäuse verbunden sind.
  • 24 ist eine unvollständige Vorderansicht einer Arrayfläche, welche eines der Verbindungsmitglieder zeigt, welches in dem Antennengehäuse befestigt ist.
  • Nun Bezug nehmend auf die 1 und 2 sind die Querschnittsdarstellung und die Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Phasenarrayantenne 30 gezeigt. Das Antennengehäuse 32 weist eine Arrayfläche 34 auf, welche eine Grundplattenschicht bzw. Masseplattenschicht 36 definiert, wie sie beispielsweise aus der Grundierungsschicht-Metallisierung oder anderen dem Fachmann bekannten Techniken bekannt ist. Eine Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen 38 sind an der Arrayfläche angeordnet, wie durch das Patchantennenelement aus 3 gezeigt. Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst das Antennengehäuse 32 eine Teilarrayanordnung, die in der gezeigten Ausführungsform als ein Schachtinnenraum 40 mit einem Modulträger 40a ausgebildet ist. Der Schachtinnenraum 40 könnte aus einem metallisierten Keramikmaterial oder einem anderen dem Fachmann bekannten Material gebildet sein. Unter einem Gesichtspunkt der Erfindung wird der Schachtinnenraum aus einer Metalllegierung ausgebildet, welche einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der damit verträglich ist, welche Art von strahlbildendem Netzwerkmodul verwendet wird. Eine seitliche Aussparung, oder Hohlraum, wird an der Seitenoberfläche des Schachtinnenraums gebildet und erlaubt es einem strahlbildenden Netzwerkmodul 39, darin befestigt zu werden. Das strahlbildende Netzwerkmodul 39 ist leitend mit dem Schachtinnenraum in der Modulhalterung verbunden. Ein leitfähiger Verbindungsfilm wird verwendet. Das strahlbildende Netzwerkmodul umfasst einen KaECA-Träger, wie er dem Fachmann bekannt ist, welcher leitfähig mit dem Schachtinnenraum verbunden ist. Eine monolithische integrierte Millimeterwellenschaltung 39a und ein Filtersubstrat 41a sind Teil des strahlbildenden Netzwerkmoduls. Diese Teile umfassen eine Verstärkerkomponente. Diese Teile sind an dem Träger befestigt, d.h., dem Modul 39, und zwar durch Verwenden eines leitfähigen Verbindungsfilms. Das Modul umfasst eine Wellenleitermoden-Filtersäule 42 und eine Abdeckung 44 und umfasst ein Grundierungs- bzw. Erdungsband 46 entlang der Oberfläche der Abdeckung. Das Filtersubstrat 41a und andere Komponenten des strahlbildenden Netzwerkmoduls sind, wie dargestellt, als orthogonal zur Arrayfläche 34 angeordnet dargestellt. In 2 sind Aussparungen 39d dargestellt und in der Abdeckung ausgebildet, wo ein Drahtanschluss-Maschinenkopf hineinragen kann, um das notwendige Verbinden durchzuführen. Die große Oberfläche des Bandes ist tatsächlich die äußere Oberfläche der Modulabdeckung.
  • Wo jedes Patchantennenelement angeordnet ist, wird ein Hohlraum 50 für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz an der Arrayfläche ausgebildet und einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul 39 zugeordnet. Dieser flache Hohlraum beseitigt eine dielektrische und metallische Schicht und agiert als Teil der Grund- bzw. Masseplatte. Er könnte aus metallisierten Grünkörperbandschichten mit internen Schaltungen oder anderen Strukturen ausgebildet sein, wie sie dem Fachmann bekannt sind.
  • Ein keramisches Mikrostreifensubstrat 52 mit mindestens einer Mikrostreifenspeisungsleitung 52a erstreckt sich von benachbart dem Hohlraum 50 für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz zu dem strahlbildenden Netzwerkmodul 39. Das keramische Mikrostreifensubstrat 52 kann eine Goldbandverbindung 54 umfassen, welche die Speisungsleitung 52a und das Modul zusammenschaltet. Der untere Teil der Speisungsleitung 52a auf dem keramischen Mikrostreifensubstrat ist durch eine Antennenelementausgabe-Drahtverbindung als ein Stift 56 zu einer Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung 58 hin ausgebildet, welche als Teil des Patchantennenelements 38 ausgebildet ist. Der flache Hohlraum für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz stellt die obere Grundplatte und die Abdeckung/das Gehäuse für die rückseitige Mikrostreifenschaltung 58 bereit. Der Stift 56, und in einigen Fällen die Bandverbindung, und das Substrat 52 minimieren die effektive Induktivität der Drahtlänge. Die Hohlraumtiefe kann 3 bis 5 mal der Dicke einer dielektrischen Schicht entsprechen, welche an der Rückseite eines primären Substrats des Patchantennenelements ausgebildet ist, wie weiter unten beschrieben.
  • Die 3 bis 7 zeigen grundsätzliche Details eines Patchantennenelements 38 unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung. In dieser bestimmten Ausführungsform ist das Patchantennenelement 38 mittels eines leitfähigen Verbindungsfilms 60 auf der Arrayfläche befestigt, wie in 7 gezeigt, wo ein Mikrostreifenabdeckhohlraum 61 in der Arrayfläche vorhanden ist, um Schaltungen aufzunehmen. Das Antennenelement umfasst die rückseitige Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung 58, wie in 4 gezeigt, mit der befestigten Signalspeisung gespeist über die Signalstift 56-Verbindung und Signaldurchkontaktierungen 62, die mit einem angetriebenen Antennenelement 64 verbunden sind. Ein primäres Substrat 66 weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf, und das angetriebene Antennenelement 64 ist auf der Vorderseite des primären Substrats ausgebildet. Eine Grundplattenschicht 68 ist auf der Rückseite des primären Substrats ausgebildet, und eine dielektrische Schicht 70 ist auf der Grundplattenschicht 68 ausgebildet. Die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung ist über dieser dielektrischen Schicht ausgebildet und könnte andere Polyamidschichten umfassen (nicht im Detail gezeigt). Das primäre Substrat könnte eine aufgeschleuderte Schicht sein, welche auf eine gewünschte Dicke geläppt ist und könnte Siliziumdioxid sein. Die Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung könnte ein reaktiver Leistungsteiler und eine 90°-Verzögerungsleitung oder ein Lange-Koppler mit Kreuzverbindungen sein.
  • Ein Schaumstoffabstandshalter 52 (1) trennt ein sekundäres Substrat 74 mit einem parasitären Antennenelement 76, welches vorne vor dem angetriebenen Antennenelement 62 beabstandet ist. Der Schaumstoffabstandshalter 72 bildet mindestens ein Abstandselement zwischen der Parasitärantennenelementschicht und dem primären Substrat. Dieser Schaumstoffabstandshalter 72 ist zur verbesserten Parasitärantennenelementleistung bei Millimeterwellenlängen-Funkfrequenzsignalen dimensioniert. Wenn die Patchantennenelemente zusammen ausgebildet werden, ist es klar, dass sie durch Bestückungsvorrichtungen auf einem Antennengehäuse angebracht werden können, wobei der Stift 56 sich zur Mikrostreifenspeisungsleitung 52a auf dem Substrat erstreckt.
  • Nun bezüglich 17 ist eine weitere Ausführungsform eines Phasenarrayantennenelements dargestellt, wobei der Abstandshalter als ein Dielektrikum ausgebildet und zwischen einer sekundären Antennenelementschicht 82 mit einem parasitären Element und dem primären Substrat 80 ausgebildet ist. Der Abstandshalter ist als beabstandete Kugeln 84 mit genauem Durchmesser ausgebildet, wodurch er einen vorbestimmten Abstand zwischen dem primären und dem sekundären Substrat erlaubt. Eine leitfähige Haftverbindung (oder eine Gold/Zinn-Lötbefestigung) 86 befestigt das primäre Substrat (oder die Gold/Zinn-Befestigung). Die rückseitige dielektrische Schicht und Grundplatte 88 umfassen die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung 58 wie oben beschrieben, und sind in dem Hohlraum angeordnet. 18 ist eine Durchsicht durch das Strahlungselement (Antennenelement). Von der Vorderseite aus betrachtet ist das erste Element das sekundäre Substrat 78 mit dem zirkularen parasitären Antennenelement 76-Metallfilm auf der Rückseite. Darunter kann man die tragenden Abstandskugeln 84 mit Präzisionsdurchmessern erkennen. Die rechteckige Form ist die dielektrische Schicht, die auf der Rückseite des primären Substrats 80 ausgebildet ist. Darunter liegt die Metallschicht der geätzten Schaltung der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung 58. Verschiedene Schichten sind nicht gezeigt. In den unterschiedlichen Ausführungsformen könnte das primäre Substrat auf Glas, einschließlich Quarzglas, Keramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid und Berylliumoxid, Halbleitermaterialien, wie beispielsweise GaAs, oder aus anderen dem Fachmann bekannten Materialien ausgebildet sein. Der Stift 92 in dieser Ausführungsform ist flexibel ausgebildet und könnte eine gezeigte Bandverbindung sein, welche immer noch eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung bereitstellt.
  • 11 zeigt eine unterschiedliche Ausführungsform eines Antennenelement-Abstandshalters, welcher zum Beabstanden des angetriebenen Antennenelements und des parasitären Antennenelements verwendet wird. 11 zeigt eine parasitäre Elementschicht 100 ohne ein dickes Substrat. Das primäre Substrat 80, welches mit einem dielektrischen Niedrigtemperaturglas oder einem Polyamidmittensockel 102 gebildet (oder abgeschieden) wird, bildet die Trennverbindung. Auf der Rückseite des primären Substrats könnte eine Glas- oder Polyamidschicht 104 vorhanden sein, welche die Fotoherstellung der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung erlauben würde. Diese Schaltung weist Signal- und Masse- Durchkontaktierungen 106 auf, welche sich durch das angetriebene Antennenelement erstrecken, welches auf der Vorderseite des primären Substrats angeordnet ist. Die Verbindungsdrahtverbindung ist als sich von der rückseitigen Metallisierung 104 aus erstreckend gezeigt.
  • 1216 zeigen andere Ausführungsformen. 12 weist ein sekundäres Substrat 110 und den Glas- oder Polyamid-Minensockel 102 auf. 13 weist Endträgerelemente 112 auf, welche eine Umfangsrahmenstruktur bilden, und den Glas- oder Polyamid-Minensockel 102. 14 weist keinen Mittensockel auf, aber umfasst die Endträgerelemente 112. 15 und 16 zeigen eine Beabstandung mit sphärischen Kugeln, wobei in 15 eine Kugel mit größerem Durchmesser für eine unterschiedliche Beabstandungswellenleiterleistung gezeigt ist. Diese Kugeln sind als Glas- oder Polyamidkugeln mit genauem Durchmesser ausgebildet. Die Umfangsrahmenstrukturen 112 können in ein Dielektrikum eingeätzt sein, wie beispielsweise verbundenes bzw. gebondetes Glas oder Polyamid, wie in den 13 und 14 gezeigt, als auch in den in den 11, 12 und 13 gezeigten Mittensockel. Die Beabstandung ist für Millimetermikrowellenausdehnungen eingestellt und verbessert die Leistung der Antennenelemente.
  • Der Durchmesser des Kugelabstandshalters oder des ausgebildeten dielektrischen Schichtabstandshalter kann auf einer engeren Toleranz gehalten werden als bei einer weniger genauen Technologie für bedruckte Leiterplatten. Die ausgebildeten dielektrischen Schichten, vorne und hinten, können auf eine engere Dickentoleranz geschliffen oder geläppt werden. Das primäre Glas-, Keramik- oder Kristallsubstrat kann auf eine enge Dickentoleranz geschliffen und poliert werden, bevor die rückseitige Grundplatte und das vorderseitige primäre Strahlungselement ausgebildet werden.
  • An diesem Punkt kann die metallische Parasitärelementschicht lediglich ein Metallfilm sein oder ein Metallfilm auf einem aufgehängten dielektrischen Substrat (15 und 16). Für den Fall, bei dem Kugelabstandshalter verwendet werden, wird keine dielektrische Schicht auf der Vorderseite des primären Substrats ausgebildet. Ein Fenster wird in die gebildete dielektrische Schicht auf der Frontfläche des primären Substrats hineingeätzt. Diese Fensterätzung kann so tief sein, dass sie das an der Vorderseite des primären Substrats ausgebildete angetriebene Element freilegt. Die ausgebildete dielektrische Schicht kann vor der Fensterbildung auf eine enge Dickentoleranz geläppt werden. Nach Ätzen der Fensteröffnung über dem primären Element wird das parasitäre Element, das auf einem zweiten Glassubstrat ausgebildet ist, auf der oberen Oberfläche der ausgebildeten dielektrischen Schicht befestigt (14).
  • Für eine beste Antennenelementleistung ist es wichtig, die Verwendung dielektrischen Materials in dem Zylindervolumen zwischen den parasitären und den angetriebenen Strahlungselement-Metallschichten zu minimieren. Es ist möglich, und unter einigen Umständen vorteilhaft, kein dielektrisches Material in diesem Volumen zu haben. In den PWB-Versionen niedrigerer Frequenz wird ein Schaumstoff mit niedriger dielektrischer Konstante verwendet, um dieses Volumen aufzufüllen.
  • In jedem von diesen könnten die primären und sekundären Substrate aus einem dielektrischen Material gebildet werden, wie beispielsweise aus Glas, Quarzglas, Keramiken, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Berylliumoxid, oder einem Halbleitersubstrat, wie beispielsweise GaAs.
  • Die 18A und 18B zeigen eine weitere Ausführungsform ohne Hohlraum für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz wie vorher, aber die Ausführungsform weist weiterhin ein Patchantennenelement mit einer einzelnen 50 Ω-Quadratstift-Koaxialleitung 120 auf, welche über eine Drahtverbindung bzw. -anschluss 122 mit dem Modul 39 verbunden ist. Sie umfasst einen Koaxialleitungs-Stiftkopf 124 und eine dielektrische Umkreisung 126, so wie sie aus einem Dielektrikum, das unter der Handelsbezeichnung Teflon verkauft wird, gebildet wird.
  • Die rückseitige Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung in dem Hohlraum 50 für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz kann bei diesem Ansatz weiterhin verwendet werden. Der Unterschied ist, dass das Signal nicht durch einen Signalstift 92 oder einen Draht läuft, welcher durch ein Loch in dem Hohlraum "boden" existiert, wie in 17 gezeigt. Das Signal läuft von der rückwärtigen Schaltung durch Durchkontaktierungen hoch zur vorderen Oberfläche des primären Substrats und von dort zur Kante des Substrats durch eine ausgebildete Mikrostreifenübertragungsleitung. Ein Gold-Zwischenschaltungsband ist mit der Mikrostreifenübertragungsleitung an einem Ende verbunden und ist an dem anderen Ende mit dem Stiftkopf 124 der Viereckstift-Koaxialleitung 20 verbunden, welche in der Nähe einer Seite des Patchstrahlungselements 38 angeordnet ist. Der Draht in 18A befindet sich nicht am gleichen Ort wie der Draht, welcher, wie in 18B gezeigt, das Element mit dem Kopf des Viereckanschlussstifts verbindet.
  • Es ist möglich, dass ein einzelnes lineares oder Quadratur-dual-lineares polarisiertes Strahlungselement in einigen Fällen nützlich sein kann. In diesen Fällen würde die bordeigene Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung nicht benötigt werden. Die rückseitigen Hohlraumanschlussstifte oder Kantenanschlussstifte können jedoch, wie in den 17 und 18 gezeigt, weiterhin zur Verbindung mit einem strahlbildenden Netzwerkmodul verwendet werden.
  • Der viereckige Anschlussstift erlaubt ein einfaches Draht- oder Bandverbinden mit dem Modul. Der viereckige Anschlussstift wird auch, falls er geeignet bemaßt ist, wenn er in das Dielektrikum gedrückt wird, das beispielsweise unter dem Markennamen Teflon verkauft wird, das Dielektrikum ausreichend ausdehnen, um den Anschlussstift und das Dielektrikum in dem Bohrloch von der Arrayfläche zurück zum Modul einzufangen. In einigen Fällen mit unterschiedlichen Arten von Anschlussstiften werden Kugelverbindungen verwendet, welche eine Thermokompressions-Schweißverbindung bilden, welche den Anschlussstift mit der Metallanschlussfläche auf der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung verbindet. Die Keilverbindung andererseits ist eine Art von Thermokompressions-Schweißverbindung, welches den Anschlussstift an einem Metallfeld befestigt. Eine typische mikroelektronische Verbindung wird mit einem Golddraht mit 0,001 inch Durchmesser hergestellt, wobei eine Thermokompressions (TC)-Kugelverbindungsbefestigung an der Halbleiterverbindungsfläche verwendet wird. Eine Keil-TC-Verbindung wird am anderen Ende des Drahts hergestellt, um ihn mit einer verpackten Metallanschlussfläche zu verbinden.
  • Die 810 zeigen, wie die Patchantennenelemente als ein Wafer 150 von Elementen ausgebildet und dann mittels einer Diamantsäge entlang der Schneidlinien 152 aufgeschnitten werden können. Ein primäres Substrat 154 ist als ein großer Wafer dargestellt, zusammen mit dem sekundären Substrat 156, welches durch sphärische Kugeln 158 wie oben beschrieben beabstandet ist. Ein parasitäres Patchantennenelement 160 ist auf dem sekundären Substrat ausgebildet. Das primäre Substrat würde geeignete angetriebene Antennenelemente umfassen und, falls notwendig, Grundplattenschichten (nicht gezeigt), wie es dem Fachmann bekannt ist. Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltungen 162 sind an der Rückseite des primären Substrats 154 ausgebildet. In einem Beispiel werden die Elemente auf einem primären Substrat von 1,00 In2 ausgebildet. Der Wafer könnte auseinander gesägt werden, um 25 Elemente auf 0,150 × 0,150 In2 zu erhalten. Die Standarddicke könnte 1,0 mm und 0,5 mm ± 0,01 mm Dicke betragen, mit Standardhalbleiterwafern von 3 Inch, 4 Inch und 6 Inch.
  • Unter noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Phasenarrayantenne zu besitzen, welche ein Antennenträger-Zusammenschalt element 200 umfasst, das an dem Antennengehäuse befestigt ist. Nun in Bezug auf die 1924 ist ein Antennenträger-Zwischenschaltungselement gezeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Dieses Antennenträger-Zwischenschaltungselement erlaubt es ebenen Elementen, elektrisch mit der Schaltung verbunden zu sein, welche orthogonal zu den Elementen, wie beispielsweise dem Modul 39, angeordnet ist und Mikrowellen- und Millimeter-Wellenlängen-Frequenzleistungsanforderungen erfüllen muss, um für die Verbindung ausgelegt zu sein. Es erlaubt es einer Kabelverbindung und einer verbindenden Schaltung, auf den orthogonalen Ebenen enthalten zu sein, wie weiter unten beschrieben, und beseitigt eine Ebene von Zusammenbauverbindungen. Sie kann auch Draht- oder Band-Verbindungen mit einer Epoxidharzbefestigung verwenden und stellt Verbindungen bzw. Zusammenschaltungen hoher Dichte für eine ausdehnungsmäßige Genauigkeit bei einer verringerten Systemgröße bereit, welche für Ka-Band-Systeme und eine verbesserte Leistung benötigt werden.
  • 24 zeigt ein Trägerelement 202, welches eine vordere Antennenbefestigungsoberfläche 204 aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zum modularen Träger ist und vier Patchantennenelemente 206 trägt, obwohl die Zahl der Patchantennenelemente sich ändern kann, wie es dem Fachmann bekannt ist. Die Patchantennenelemente können im Aufbau ähnlich sein mit primären und sekundären Substraten und anderen Elementen, wie oben beschrieben. Eine rückseitige Oberfläche 208 weist einen Empfangsschlitz 210 auf und ist angeordnet, um sich durch das Trägerelement 202 zu einem Schaltungselement zu erstrecken, das auf der Befestigungsoberfläche getragen wird, welche in diesem Fall das Antennenelement ist. Es ist zu erkennen, dass eine leitfähige Durchkontaktierung 212 (23 und 24) dem Empfangsschlitz 210 zugeordnet ist und so angeordnet ist, dass sie sich durch das Trägerelement 202 zum Antennenelement hindurch erstreckt.
  • Ein Starterelement 220 ist in dem Empfangsschlitz 210 befestigt und weist ein Modulverbindungsende 221 auf, das sich rückwärtig zum strahlbildenden Netzwerk oder anderen orthogonal angeordneten Schaltungen innerhalb des Antennengehäuses oder eines anderen Gehäuses erstreckt. Das Modulverbindungsende könnte mit einem keramischen Mikrostreifenelement verbunden sein, wie oben beschrieben. Das Starterelement 220 umfasst leitfähige Signalspuren 222, welche sich beispielsweise entlang des Starterelements von der leitfähigen Durchkontaktierung 212 zu einem modulverbindenden Ende erstrecken, welches benachbart dem strahlbildenden Netzwerkmodul angeordnet ist, wobei das Starterelement in größerer Genauigkeit in den 1921 gezeigt ist, welches die leitfähigen Signalspuren zeigt. Das Starterelement 220 und das Trägerelement 202 werden aus einer gestapelten Schicht von keramischen Grünkörperbandlagen gebildet, was es erlaubt, verschiedenen Schaltungen zwischen den Schichten auszubilden. Daher können verschiedene Verbindungen und Signalspuren durch eine Bedruckungstechnologien für Mikrowellenschaltungen ausgebildet werden, so wie es dem Fachmann bekannt ist. Es ist offensichtlich, dass, weil die Elemente aus einer Grünkörperkeramik in Schichten ausgebildet werden, das Trägerelement und das Starterelement zusammengelegt und dann während des Brennens schrumpfverbunden werden können, um eine integrierte Schaltverbindung zu erzeugen. Das Brennen des Grünkörperbandes erlaubt es den Signalspuren, Durchkontaktierungen und leitenden Signalspuren, sich miteinander zu verbinden und verbunden zu bleiben. Ein Verbindungsfeld 230 kann ebenfalls an dem Modulverbindungsende ausgebildet sein. Dieses Verbindungsfeld kann eine Bandverbindung oder eine andere Verbindung tragen, welche mit einem strahlbildenden Netzwerkmodul oder einem anderen orthogonal angeordneten Schaltkreis oder Modul verbindet. Es ist zu erkennen, dass das Starterelement unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen 90° zum Trägerelement angeordnet ist, es aber unter jedem Winkel angeordnet sein könnte. Sowohl das Trägerelement als auch das Starterelement sind im Wesentlichen rechtwinklig eingerichtet, und der Antennenträger und das Verbindungselement und das Antennengehäuse können eingerichtet werden, um in einer schließenden Beziehung miteinander zu verbinden.
  • Eine Phasenarrayantenne umfasst ein Antennengehäuse mit einer Teilarrayanordnung, welche strahlbildende Netzwerkmodule trägt, als auch eine Antennenfläche, welche eine Grundplatte definiert, die im Wesentlichen orthogonal zu der Teilarrayanordnung liegt. Eine Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen ist an der Arrayfläche angeordnet und jeweils benachbart einer entsprechenden Teilarrayanordnung angeordnet. Die Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente umfassen jeweils ein angetriebenes Antennenelement mit einer Vorderseite und einer Rückseite und ein parasitäres Antennenelement, das vor der Vorderseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet ist. Eine Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung ist rückwärtig der Rückseite des angetriebenen Antennenelements angeordnet und wirkend mit dem angetriebenen Antennenelement verbunden.

Claims (11)

  1. Phasenarrayantenne (30), umfassend: ein Antennengehäuse (32) mit einer als einem Schachtinnenraum (40) ausgebildeten Teilarrayanordnung mit einer Modulhalterung (40a), wobei eine seitliche Aussparung an der seitlichen Oberfläche des Schachtinnenraums (40) ausgebildet ist und es einem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) erlaubt, darin befestigt zu werden, sowie eine Arrayfläche (34), welche eine im wesentlichen zur Teilarrayanordnung und zu den strahlbildenden Netzwerkmodulen (39) orthogonale Grundplatte definiert; eine Vielzahl von Millimeterwellenlängen-Patchantennenelementen (38), die auf der Arrayfläche (34) angeordnet sind und jeweils benachbart zu einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul (39) positioniert sind, und wo jedes Patchantennenelement (38) angeordnet ist, ist ein Hohlraum (50) für einen Wellenleiter unter der Grenzfrequenz an der Arrayfläche (34) ausgebildet und einem entsprechenden strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zugeordnet; wobei die Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente (38) jeweils umfassen: ein angetriebenes Millimeterwellenlängen-Antennenelement (64) mit einer Vorderseite und einer Rückseite; ein parasitäres Millimeterwellenlängen-Antennenelement (76), das vor der Vorderseite des angetriebenen Antennenelements (64) angeordnet ist; eine Millimeterwellenlängenmikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58), die hinter der Rückseite des angetriebenen Antennenelements (64) angeordnet und wirkend mit dem angetriebenen Antennenelements (64) verbunden ist, wobei die Millimeterwellenlängenmikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) mindestens teilweise innerhalb des Hohlraums (50) für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz aufgenommen ist; und eine Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a), die sich von der Nachbarschaft des Hohlraums (50) für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz zum strahlbildenden Netzwerkmodul (39) erstreckt und welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) mit einem entsprechenden benachbarten strahlbildenden Netzwerkmodul (39) wirkend verbindet, das an der orthogonal angeordneten Teilarrayanordnung gehalten wird.
  2. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 1, umfassend eine elektrisch leitende Grundplattenschicht (68) und eine dielektrische Schicht (70), die zwischen dem parasitären Antennenelement (76) und der Mikrostreifen-Quadraturzu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) angeordnet sind, bei der die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) ferner einen leitfähigen Anschlussstift (56) mit einer Kugelverbindung umfasst, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) zusammenschaltet.
  3. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 2, weiterhin umfassend eine Keilverbindung und ein keramisches Mikrostreifensubstrat (52), das den leitfähigen Anschlussstift (56) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet, wobei die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) eine Drahtverbindung umfasst, welche das keramische Mikrostreifensubstrat (52) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet, sowie eine Bandverbindung (54), welche die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) zusammenschaltet.
  4. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente (38) leitend mit der Arrayfläche (34) des Antennengehäuses (32) verbunden sind, wobei das strahlbildende Netzwerkmodul (39) ferner einen Verstärker umfasst, wobei das strahlbildende Netzwerkmodul (39) eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (39a) umfasst und das Antennengehäuse (32) einen Gehäuseinnenraum (40) umfasst, der die Teilarrayanordnung definiert, sowie eine Abdeckung (44) und Wellenleitermodus-Filtersäulen (42), die sich von der Abdeckung (44) zum Gehäuseinnenraum (40) erstrecken.
  5. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 1, wobei die Hohlräume (50) für den Wellenleiter unter der Grenzfrequenz in der Arrayfläche (34) gebildet werden und jede benachbart zu einem entsprechenden strahlbildende Netzwerkmodul (39) angeordnet ist; und wobei die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) wirkend mit dem angetriebenen Antennenelement (64) verbunden ist.
  6. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 5, umfassend eine Grundplattenschicht (68) (36) und eine dielektrische Schicht (70), die zwischen dem parasitären Antennenelement (76) und der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular- Polarisationsschaltung (58) angeordnet sind, wobei die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) ferner einen leitfähigen Anschlussstift (56) mit einer Kugelverbindung umfasst, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) zusammenschaltet, sowie eine Keilverbindung, die den leitfähigen Anschlussstift (56) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet.
  7. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 6, wobei die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) eine Drahtverbindung umfasst, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) zusammenschaltet, einschließlich einer Bandverbindung (54), welche die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet, in welchem die Vielzahl der Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente (38) leitend mit der Arrayfläche (34) des Antennengehäuses (32) verbunden sind.
  8. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: ein primäres Substrat (66) mit einer Vorderseite und einer Rückseite; ein sekundäres Substrat (74), das vor dem angetriebenen Antennenelement (64) beabstandet angeordnet ist und ein parasitäres Antennenelement (76) darauf angebracht hat; eine Grundplattenschicht (68) (36), die an der Rückseite des primären Substrats (66) angeordnet ist; eine dielektrische Schicht (70), die an der Grundplattenschicht (68) (36) angeordnet ist, wobei die Polarisationsschaltung an der dielektrischen Schicht (70) angeordnet ist; und leitfähige Signaldurchkontaktierungen (62), die sich von der Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) zur Grundplattenschicht (68) (36) und dem angetriebenen Antennenelement (64) erstrecken.
  9. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 8, wobei das primäre Substrat (66) aus einem dielektrischen Material gebildet ist, wobei das primäre Substrat (66) aus der Gruppe gebildet ist, die Glas, einschließlich Quarzglas, ein Halbleitersubstrat, einschließlich GaAs, und Keramik, einschließlich Aluminiumoxid und Berylliumoxid, enthält, und das sekundäre Substrat (74) aus einem dielektrischen Material gebildet ist.
  10. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 8, wobei die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) ferner einen leitfähigen Anschlussstift (56) mit einer Kugelverbindung umfasst, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) zusammenschaltet, sowie eine Keilverbindung, die den leitfähigen Anschlussstift (56) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet, wobei die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) eine Drahtverbindung umfasst, welche die Mikrostreifen-Quadratur-zu-Zirkular-Polarisationsschaltung (58) mit einer Bandverbindung (54) zusammenschaltet, welche die Einzelmillimeterwellenlängenspeisung (52a) mit dem strahlbildenden Netzwerkmodul (39) zusammenschaltet.
  11. Phasenarrayantenne (30) nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl der Millimeterwellenlängen-Patchantennenelemente (38) leitend mit der Arrayfläche (34) des Antennengehäuses (32) verbunden sind, wobei das strahlbildende Netzwerkmodul (39) ferner einen Verstärker umfasst, wobei das strahlbildende Netzwerkmodul (39) eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (39a) umfasst sowie einen Gehäuseinnenraum (40), der die Teilarrayanordnung definiert, eine Abdeckung (44) und Wellenleitermodus-Filtersäulen (42), die sich von der Abdeckung (44) zum Gehäuseinnenraum (40) erstrecken.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421012B1 (en) * 2000-07-19 2002-07-16 Harris Corporation Phased array antenna having patch antenna elements with enhanced parasitic antenna element performance at millimeter wavelength radio frequency signals
US6429816B1 (en) * 2001-05-04 2002-08-06 Harris Corporation Spatially orthogonal signal distribution and support architecture for multi-beam phased array antenna
US6894582B2 (en) * 2003-02-07 2005-05-17 Harris Corporation Microwave device having a slotted coaxial cable-to-microstrip connection and related methods
DE10318815A1 (de) * 2003-04-17 2004-11-04 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Schlitzgekoppelte Radarantenne mit Strahlungsflächen
US7551140B2 (en) * 2005-11-03 2009-06-23 Symbol Technologies, Inc. Low return loss rugged RFID antenna
US7930814B2 (en) * 2006-07-26 2011-04-26 Raytheon Company Manufacturing method for a septum polarizer
CN101110499B (zh) * 2007-08-30 2012-12-26 大连海事大学 宽带全球局域网系统便携终端的天线装置
US8446322B2 (en) * 2007-11-29 2013-05-21 Topcon Gps, Llc Patch antenna with capacitive elements
US8195118B2 (en) 2008-07-15 2012-06-05 Linear Signal, Inc. Apparatus, system, and method for integrated phase shifting and amplitude control of phased array signals
US8872719B2 (en) 2009-11-09 2014-10-28 Linear Signal, Inc. Apparatus, system, and method for integrated modular phased array tile configuration
US8901688B2 (en) 2011-05-05 2014-12-02 Intel Corporation High performance glass-based 60 ghz / mm-wave phased array antennas and methods of making same
US10164335B2 (en) * 2015-09-25 2018-12-25 Rockwell Collins, Inc. Unit cell filtering and diplexing for electronically scanned arrays
KR20200014601A (ko) 2018-08-01 2020-02-11 삼성전자주식회사 안테나 어레이를 포함하는 전자 장치
US11757541B2 (en) * 2020-02-11 2023-09-12 Qorvo Us, Inc. Radio frequency power detector

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023624A (en) 1988-10-26 1991-06-11 Harris Corporation Microwave chip carrier package having cover-mounted antenna element
US5165109A (en) 1989-01-19 1992-11-17 Trimble Navigation Microwave communication antenna
US5019829A (en) 1989-02-08 1991-05-28 Heckman Douglas E Plug-in package for microwave integrated circuit having cover-mounted antenna
US5212494A (en) 1989-04-18 1993-05-18 Texas Instruments Incorporated Compact multi-polarized broadband antenna
WO1992006402A1 (en) 1990-09-29 1992-04-16 Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. A fine sphere, a spherical spacer for a liquid crystal display element and a liquid crystal display element using the same
US5065123A (en) 1990-10-01 1991-11-12 Harris Corporation Waffle wall-configured conducting structure for chip isolation in millimeter wave monolithic subsystem assemblies
US5218373A (en) 1990-10-01 1993-06-08 Harris Corporation Hermetically sealed waffle-wall configured assembly including sidewall and cover radiating elements and a base-sealed waveguide window
US5453752A (en) 1991-05-03 1995-09-26 Georgia Tech Research Corporation Compact broadband microstrip antenna
US5227808A (en) 1991-05-31 1993-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wide-band L-band corporate fed antenna for space based radars
FR2683952A1 (fr) * 1991-11-14 1993-05-21 Dassault Electronique Dispositif d'antenne microruban perfectionne, notamment pour transmissions telephoniques par satellite.
US5313221A (en) 1992-06-22 1994-05-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Self-deployable phased array radar antenna
US5325103A (en) * 1992-11-05 1994-06-28 Raytheon Company Lightweight patch radiator antenna
JPH08509103A (ja) 1992-12-01 1996-09-24 スーパーコンダクティング・コア・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 高温度超電導膜および強誘電性膜を含む同調可能マイクロ波装置
US5444453A (en) 1993-02-02 1995-08-22 Ball Corporation Microstrip antenna structure having an air gap and method of constructing same
US5892487A (en) 1993-02-28 1999-04-06 Thomson Multimedia S.A. Antenna system
US5471223A (en) 1993-12-01 1995-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Low VSWR high efficiency UWB antenna
JP3329586B2 (ja) 1994-07-08 2002-09-30 新東工業株式会社 ガラスパネルのギャップ出し治具
CA2160286C (en) 1994-12-08 1999-01-26 James Gifford Evans Small antennas such as microstrip patch antennas
US5767808A (en) 1995-01-13 1998-06-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microstrip patch antennas using very thin conductors
JP2782053B2 (ja) * 1995-03-23 1998-07-30 本田技研工業株式会社 レーダーモジュール及びアンテナ装置
FR2739225B1 (fr) 1995-09-27 1997-11-14 Cga Hbs Element d'antenne a hyperfrequences
US5906337A (en) 1995-10-03 1999-05-25 Trw Inc. Multiple altitude satellite relay system and method
US5886671A (en) * 1995-12-21 1999-03-23 The Boeing Company Low-cost communication phased-array antenna
US5726666A (en) 1996-04-02 1998-03-10 Ems Technologies, Inc. Omnidirectional antenna with single feedpoint
US5870060A (en) 1996-05-01 1999-02-09 Trw Inc. Feeder link antenna
TW388748B (en) 1996-06-28 2000-05-01 Sintokogio Ltd Apparatus for setting a gap between glass substrates
US5894983A (en) * 1997-01-09 1999-04-20 Harris Corporation High frequency, low temperature thermosonic ribbon bonding process for system-level applications
US5898991A (en) * 1997-01-16 1999-05-04 International Business Machines Corporation Methods of fabrication of coaxial vias and magnetic devices
US6061228A (en) * 1998-04-28 2000-05-09 Harris Corporation Multi-chip module having an integral capacitor element
US6002370A (en) * 1998-08-11 1999-12-14 Northern Telecom Limited Antenna arrangement
US6195047B1 (en) * 1998-10-28 2001-02-27 Raytheon Company Integrated microelectromechanical phase shifting reflect array antenna
US6020853A (en) 1998-10-28 2000-02-01 Raytheon Company Microstrip phase shifting reflect array antenna

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