DE60220664T2 - Ferroelektrische antenne und verfahren zu deren abstimmung - Google Patents

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Description

  • ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S. Anmeldung 60/283,093 , eingereicht am 11. April 2001. Außerdem betrifft diese Anmeldung die folgenden U.S. Anmeldungen: 09/904,631 , eingereicht am 13. Juli 2001 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Ferroelektrischer abstimmbarer Filter [Ferro-Electric Tunable Filter]"; 09/912,753 , eingereicht am 24. Juli 2001 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer ferroelektrischer Multiplexer [Tunable Ferro-Electric Multiplexer]"; 09/927,732 , eingereicht am 08. August 2001 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Verlustarme abstimmbare ferroelektrische Einrichtung und Verfahren zur Charakterisierung [Low Loss Tunable Ferro-Electric Device and Method of Characterization]"; 09/927,136 , eingereicht am 10. August 2001 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer Abgleichs-Schaltkreis [Tunable Matching Circuit]"; 10/044,522 , eingereicht am 11. Januar 2002 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer planarer Kondensator [Tunable Planar Capacitor]"; 10/077,654 , eingereicht am 14. Februar 2002 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer Isolator-Abgleichs-Schaltkreis [Tunable Isolator Matching Circuit]"; 10/076,171 , eingereicht am 12. Februar 2002 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Antenn-Schnittstelleneinheit [Antenna Interface Unit]"; 10/075,896 , eingereicht am 12. Februar 2002 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer Antennen Abgleichs-Schaltkreis [Tunable Antenna Matching Circuit]"; 10/075,727 , eingereicht am 12. Februar 2002 durch Stanley S. Toncich und Tim Forrester mit dem Titel „Abstimmbarer rauscharmer Verstärker [Tunable Low Noise Amplifier]"; 10/075,507 , eingereicht am 12. Februar 2002 durch Stanley S. Toncich mit dem Titel „Abstimmbarer Leistungsverstärker Abgleichs-Schaltkreis [Tunable Power Amplifier Matching Circuit]".
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein Drahtlos-Kommunikationsantennen und betrifft insbesondere ein System und ein Verfahren zum Abstimmen einer Antenne mit der Hilfe eines ferroelektrischen dielektrischen Materials.
  • 2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Es gibt mehrere Arten von herkömmlichen Antennenbauarten, die die Verwendung eines dielektrischen Materials beinhalten. Allgemein gesagt kehrt ein Teil des Feldes, das mittels der Antenne generiert wird, von dem Strahler durch das Dielektrikum hindurch zu dem Gegengewicht (Masse) zurück. Die Antenne wird so abgestimmt, dass sie bei Frequenzen resonant ist und die Wellenlängen des Strahlers und des Dielektrikums weisen ein optimales Verhältnis bei der Resonanzfrequenz auf. Das am weitesten verbreitete Dielektrikum ist Luft, mit einer Dielektrizitätskonstante von 1. Die Dielektrizitätskonstanten anderer Materialien sind im Verhältnis zu Luft definiert.
  • Ferroelektrische Materialien weisen eine Dielektrizitätskonstante auf, die sich in Antwort auf eine angelegte Spannung ändert. Wegen ihrer variablen Dielektrizitätskonstanten sind ferroelektrische Materialien gute Kandidaten zur Herstellung abstimmbarer Bauteile. Unter den gegenwärtig verwendeten Techniken zur Messung und Charakterisierung jedoch, haben abstimmbare ferroelektrische Bauteile den Ruf erlangt, durchweg und wesentlich verlustreich zu sein, unabhängig von der Aufbereitung, der Dotierung oder anderen Herstellungsverfahren, die zur Verbesserung ihrer Verlusteigenschaften verwendet werden. Aus diesem Grund sind sie nicht weit verbreitet. Ferroelektrische, abstimmbare Bauteile, die im RF-Bereich oder Mikrowellenbereich arbeiten, werden für besonders verlustreich gehalten. Diese Beobachtung wird durch Erfahrungen in Radaranwendungen gestützt, in denen beispielsweise hoher Verlust bei Funkfrequenzen (RF) oder bei Mikrowellen die konventionelle Regel für die Materialien der FE (ferroelektrischen) Hauptmasse (Dicke größer als etwa 1,0 mm) bestimmt, besonders wenn maximale Abstimmung gewünscht ist. Im Allgemeinen sind die meisten FE-Materialien verlustreich, wenn nicht Schritte unternommen werden, ihren Verlust zu verbessern (zu verringern). Solche Schritte beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf: (1) Erhitzen vor oder nach der Ablagerung oder beides zum Kompensieren von O2-Hohlräumen, (2) Verwendung von Pufferschichten zum Reduzieren von Oberflächenspannungen, (3) Legieren oder Puffer mit anderen Materialien und (4) selektives Dotieren.
  • Da die Nachfrage nach Abstimmung im begrenzten Bereich von Bauteilen geringerer Leistung in den letzten Jahren zugenommen hat, hat sich das Interesse an ferroelektrischen Materialien der Verwendung von dünnen Schichten statt Bulkmaterialien zugewendet. Die Annahme von hohen ferroelektrischen Verlusten wurde jedoch ebenso auf die Arbeit mit dünnen Schichten übertragen. Konventionelle Breitband-Messverfahren haben die Annahme unterstützt, dass abstimmbare ferroelektrische Bauteile, ob Bulkmaterial oder dünne Schicht, wesentlichen Verlust aufweisen. In drahtloser Kommunikation beispielsweise, ist ein Q größer als 80, und bevorzugterweise größer als 180, und, noch bevorzugter, größer als 350, bei Frequenzen von etwa 2 GHz erforderlich. Dieselben Annahmen treffen auf die Bauarten von Antennen zu.
  • Abstimmbare ferroelektrische Bauteile, besonders jene, die dünne Schichten verwenden, können in einer großen Vielzahl von frequenzagilen Schaltkreisen verwendet werden. Abstimmbare Bauteile sind wünschenswert, da sie geringere Bauteilgröße und Bauteilhöhe, geringeren Einfügungsverlust oder bessere Aussteuerung bei demselben Einfügedämpfung, geringere Kosten und die Fähigkeit, über mehr als ein Frequenzband abzustimmen, bereitstellen können. Die Fähigkeit eines abstimmbaren Bauteils, das mehrere Bänder abdecken kann, verringert möglicherweise die Anzahl der benötigten Bauteile wie Schalter, die notwendig waren, um zwischen diskreten Bändern zu wählen, wenn mehrere feste Frequenzbauteile verwendet würden. Diese Vorteile sind besonders wichtig in der Ausführung von drahtlosen Hörern, bei der die Notwendigkeit von gesteigerter Funktionalität und geringeren Kosten und geringerer Größe scheinbar gegensätzliche Erfordernisse darstellen. Bei Code-Division-Mehrfach-Zugang(CDMA)-Handapparat beispielsweise, wird die Leistungsfähigkeit von individuellen Bauteilen stark belastet.
  • Es ist bekannt, ferroelektrische Materialien zum Zweck von Frequenzabstimmungs-Antennen zu verwenden. Die Verwendung von FE-dielektrischen Materialien war jedoch nicht immer effektiv, besonders, wenn die FE-Materialien nicht in Bereichen höchster elektromagnetischer Felddichten lokalisiert sind. Im Falle einer konventionellen Patchantenne befindet sich der Bereich des größten elektromagnetischen Felds zwischen dem Strahler und dem Gegengewicht (Masse). Als ein Ergebnis ineffektiver Platzierung des FE-Dielektrikums weisen die Änderungen der Dielektrizitätskonstante einen minimalen Einfluss auf Änderungen der Resonanzfrequenz der Antenne auf. Zum Erreichen einer brauchbaren Änderung der Resonanzfrequenz mussten sich diese konventionellen FE-dielektrischen Antennen auf Mehrfach-Strahler verlassen.
  • Es wäre vorteilhaft, wenn die Resonanzfrequenz einer Antenne während der Nutzung auswählbar sein könnte.
  • Es wäre vorteilhaft, wenn FE-Material zum Kontrollieren der Resonanzfrequenzen einer Antenne verwendet werden könnte.
  • Es wäre vorteilhaft, wenn die Resonanzfrequenz einer Antenne mit FE-Material in Antwort auf das Anlegen einer Spannung an das FE-Material geändert werden könnte.
  • Es wäre vorteilhaft, wenn eine Antenne mit FE-Material zum effektiven Ändern der Resonanzfrequenz eine Antenne konventioneller Bauart mit einem einzelnen Strahler verwendet werden könnte.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende Erfindung beschreibt Antennen, die mit FE-Materialien als Dielektrikum hergestellt werden. Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels einer angelegten Spannung kontrolliert werden. Da es eine feste Beziehung zwischen Dielektrizitätskonstante und Resonanzfrequenz gibt, kann die Resonanzfrequenz der Antenne unter Verwendung der angelegten Spannung kontrolliert werden.
  • Dementsprechend wird ein Verfahren zum Abstimmen der Frequenz einer drahtlosen Ein-Band-Kommunikationsantenne bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: Bilden eines Strahlers; Bilden eine Dielektrikums mit ferroelektrischem Material, angrenzend an den Strahler; Anlegen einer Spannung an das ferroelektrische Material; Generieren einer Dielektrizitätskonstante in Antwort auf das Anlegen der Spannung; und, in Antwort auf die Dielektrizitätskonstante, Übermitteln elektromagnetischer Felder bei einer Resonanzfrequenz. Einige Aspekte der Erfindung weisen ferner auf: Verändern der angelegten Spannung; und Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf Änderungen der angelegten Spannung.
  • Modifizieren der Resonanzfrequenz weist Bilden einer Antenne mit einer variablen Arbeitsfrequenz auf, die auf die angelegte Spannung anspricht. Anders ausgedrückt weist Bilden einer Antenne mit einer variablen Arbeitsfrequenz Bilden einer Antenne mit einer vorbestimmten festen charakteristischen Impedanz auf, die unabhängig ist von der Resonanzfrequenz.
  • In einigen Aspekten des Verfahrens weist Bilden eines Strahlers Bilden eines Einfach-Strahlers auf.
  • In einigen Aspekten des Verfahrens weist Bilden eines Dielektrikums aus ferroelektrischem Material auf: Bilden des Dielektrikums aus einem dielektrischen Material aus einem ersten Material, das eine feste Dielektrizitätskonstante aufweist; und Bilden des Dielektrikums aus dem ferroelektrischen Material, das eine variable Dielektrizitätskonstante aufweist. Dann weist Modifizieren der Resonanzfrequenz Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf das Ändern der Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials auf.
  • In anderen Aspekten weist Bilden eines Dielektrikums aus ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums aus einer Vielzahl von dielektrischen Materialien auf, von denen jedes aus einem Material ist, das eine feste Dielektrizitätskonstante aufweist. Alternativ dazu oder zusätzlich weist Bilden eines Dielektrikums aus ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums aus einer Vielzahl von ferroelektrischen Materialien auf, von denen jedes eine variable Dielektrizitätskonstante aufweist.
  • Zusätzliche Details des oben beschriebenen Verfahrens und eine Familie von Antennen, die aus einem FE-Material-Dielektrikum hergestellt sind, werden unten beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1a bis 1c zeigen Darstellungen einer exemplarischen Patchantenne mit einer auswählbaren Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist.
  • 2 zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a darstellt.
  • 3 zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a mit mehreren Schichten mit festen Dielektrizitätskonstanten darstellt.
  • 4 zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a mit einer internen Schicht aus FE-Material gemäß der Erfindung darstellt.
  • 5 bis 9e zeigen eine Familie von Schlitz-Antennen, wobei 5d eine Anntenne gemäß der Erfindung zeigt.
  • 10a bis 10d zeigen Darstellungen einer Hohlleiter-Antenne mit offenen Enden, die nicht Teil der Erfindung ist.
  • 11a bis 11e zeigen Darstellungen einer Hornstrahler-Antenne mit einer wählbaren Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist.
  • 12a bis 12f zeigen Darstellungen einer Monopol-Antenne mit einer wählbaren Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist.
  • 13a bis 13f zeigen Darstellungen einer Dipol-Antenne mit einer wählbaren Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist.
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Frequenzabstimmen einer drahtlosen Ein-Band-Kommunikationsantenne darstellt.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm, das einen anderen Aspekt des in 14 dargestellten Verfahrens darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Familie von Antennen mit einer auswählbaren Arbeitsfrequenz. Im Allgemeinen weist jede Antenne einen Strahler auf und ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material angrenzend an den Strahler, das eine variable Dielektrizitätskonstante aufweist. Der Strahler ist resonant bei einer Frequenz, die auf die Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials anspricht. Manche Antennen weisen ein Gegengewicht für den Strahler auf. Andere Antennenbauarten weisen ein Gegengewicht und einen Strahler auf, die zufällig angeordnet sind. Wiederum andere Bauarten weisen ein Gegengewicht und einen Strahler auf, die nicht deutlich voneinander unterscheidbar sind.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die unten beschriebene Familie von Antennen eine FE-dielektrische Schicht auf, die zum effektiven Abstimmen der Resonanzfrequenz einer Einfach-Strahler-Antenne aufgenommen ist, im Gegensatz zu Antennen gemäß dem Stand der Technik, die sich auf Mehrfach-Strahler verlassen, um eine nennenswerte Bandbreite oder Änderung der Resonanzfrequenz zu erhalten. Die Einfach-Strahler-Antennen der vorliegenden Erfindung werden hierin als Ein-Band definiert, insofern sie jeweils eine fundamentale Resonanzfrequenz aufweisen (wobei die Betrachtung von Harmonischen der Fundamentalfrequenz ausgenommen ist), die dem Einfach-Strahler entspricht. In einem anderen Aspekt der Antennenfamilie der vorliegenden Erfindung ist das FE-Dielektrikum in den Bereichen der dichtesten elektromagnetischen Felder zwischen dem Strahler und dem Gegengewicht (oder dem virtuellen Gegengewicht) angeordnet. Als eine Folge rufen Änderungen der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials signifikante Änderungen in der Resonanzfrequenz der Antenne hervor.
  • 1a bis 1c zeigen Darstellungen einer exemplarischen Patchantenne mit einer wählbaren Arbeitsfrequenz. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ein-Band-Patchantenne, die Abmessungen des Strahlers von halber Wellenlänge aufweisen kann. Die Patchantenne 100 weist ein Gegengewicht 102 auf und ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 104, das auf dem Gegengewicht aufliegt. Das Dielektrikum weist eine veränderbare Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine Spannung anspricht, die an das ferroelektrische Material angelegt ist. Mindestens ein Strahler 106 liegt auf dem Dielektrikum 104 auf, das eine Resonanzfrequenz aufweist, die auf die Dielektrizitätskonstante anspricht. In einigen Aspekten der Patchantenne 100 ist das Dielektrikum 104 eine Schicht, die vollständig aus FE-Material besteht. Die Prinzipien und Bauart von Patchantennen werden vom Fachmann gut verstanden und werden hier zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Patchantenne einen größeren Bereich von wählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die generellen Prinzipien der Bauweise mittels des FE-Materials der vorliegenden Erfindung nicht verändert. Eine koaxiale Zuführleitung 108 weist einen zentralen Leiter 110 auf, der mit dem Strahler 106 verbunden ist, und eine Masse, die mit dem Gegengewicht 102 verbunden ist.
  • 1b zeigt eine Draufsicht der Patchantenne 100 aus 1a. Typischerweise ist das Dielektrikum mit ferroelektrischem Material nur in der Umgebung der Strahlers 106 angeordnet. Der Bereich 112 kann ein Dielektrikum mit einer festen Konstante sein. In nicht dargestellten alternativen Ausführungsformen kann das FE- Dielektrikum 104 den Strahler 106 gleichmäßig auf allen Seiten umgeben oder die dielektrischen Bereiche 104 und 112 können symmetrisch um den Strahler 106 herum gebildet sein.
  • 1c zeigt eine Querschnittansicht einer Planar-Antenne mit invertiertem F, wie sie für Strahlerabmessungen von viertel Wellenlänge geeignet sein können. Das FE-Dielektrikum 104 ist dargestellt, wie es zwischen dem Einfach-Strahler 106 und dem Gegengewicht 102 eingeschoben ist, jedoch sind auch andere Muster und Verteilungen des FE-Dielektrikums praktikabel.
  • Die Antenne 100 weist eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz auf, die unabhängig von der Resonanzfrequenz ist. Das heißt, die Eingangsimpedanz bleibt beispielsweise 50 Ohm, unabhängig von der gewählten Arbeitsfrequenz. Alternativ dazu kann gesagt werden, dass die Antenne 100 einen vorbestimmten, näherungsweise konstanten Gewinn aufweist, unabhängig von der Resonanzfrequenz.
  • 2 zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a darstellt. Wie dargestellt, weist das Dielektrikum 104 mindestens eine dielektrische Schicht 200 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 202, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 200 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 202 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 200 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 202 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann mittels des Spannungsgenerators 203 bereitgestellt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 202 und den leitfähigen Strahler 106 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von dem Wechselspannungssignal getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 202 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers geleitet wird, und die Bezugsmasse wird mittels des Gegengewichts 102 bereitgestellt. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 200 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 202 auf. Wiederum kann ein Isolator zwischen der Schicht aus FE-Dielektrikum 202 und dem leitfähigen Gegengewicht eingeschoben sein und eine Bezugsmasse bereitgestellt werden, die von der Spannung an dem Gegengewicht verschieden ist. Jedoch wie dargestellt, ist die Schicht aus FE-Dielektrikum typischerweise mit einer Bezugsmasse unter Vorspannung gesetzt, die dem Gegengewicht zugeführt wird. Es ist anzumerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu der dargestellten Polarität ist.
  • 3 zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 200a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 202 liegt, und eine zweite Schicht 200b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 202 aufliegt. Die beiden Schichten mit dem festen Dielektrikum müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Ferner ist ebenso die Verwendung von drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante möglich. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstante in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 4 zeigt eine Querschnittansicht, die die Erfindung als einen anderen Aspekt der Patchantenne aus 1a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 202 innerhalb des Dielektrikums 200 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 200 innerhalb des FE-Dielektrikums 202 gebildet. Ferner können mehrere interne Bereiche mit FE-Dielektrikum verwendet werden.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 202 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 2 z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 202 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 206 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 202 als dicke Schicht mit einer Dicke 206 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante 200 gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material 202 gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 5a bis 6d zeigen eine Familie von Schlitzantennen der vorliegenden Erfindung. 7 bis 9 zeigen Beispiele, die das Verständnis der Erfindung unterstützen. Im Allgemeinen weist jede Ein-Band-Schlitz-Antenne ein Gegengewicht und ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material auf, wobei jenes auf dem Gegengewicht aufliegt. Jedoch können einige Schlitz-Antennen so verstanden werden, dass sie lediglich einen Strahler aufweisen oder dass sie einen virtuellen Strahler und ein virtuelles Gegengewicht aufweisen. Ein Schlitz, der entweder in dem Gegengewicht oder in dem Strahler gebildet ist, weist eine elektrische Länge auf, die auf die Dielektrizitätskonstante anspricht, und das Dielektrikum weist eine variierende Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine an das ferroelektrische Material angelegte Spannung anspricht. Ein Strahler liegt auf dem Dielektrikum auf und ist diesem benachbart.
  • Ebenso ist allgemein gültig, dass der Strahler in jeder der Schlitzbauarten eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz aufweist, die unabhängig ist von der Resonanzfrequenz. Das heißt, die elektrische Länge des Schlitzes (der Schlitze) ist in Bezug auf die Resonanzfrequenz konstant. Alternativ dazu weist der Strahler einen vorbestimmten, annähernd konstanten Gewinn auf, der unabhängig von der Resonanzfrequenz ist. Ebenso ist es im Allgemeinen richtig, dass der Schlitz (oder die Schlitze) eine elektrische Länge aufweisen, die sich in Antwort auf die Dielektrizitätskonstante (oder die Dielektrizitätskonstanten) verändern, so dass sie entweder näherungsweise eine halbe Wellenlänge der Resonanzfrequenz hinsichtlich des Dielektrikums beträgt oder dass sie näherungsweise ein Viertel der Wellenlänge der Resonanzfrequenz hinsichtlich des Dielektrikums beträgt. Die Prinzipien und Bauart von Schlitz-Antennen werden vom Fachmann gut verstanden und werden zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Schlitz-Antenne einen größeren Bereich von auswählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die allgemeinen Prinzipien der Bauweise durch das FE-Material der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
  • 5a zeigt eine perspektivische Ansicht der Mikrostreifen-Schlitz-Antenne 500 der vorliegenden Erfindung. Ein Gegengewicht 502, ein Strahler 504 und ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 506 bilden die Mikrostreifen. Typischerweise ist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 506 wie dargestellt in der Nähe des Schlitzes angebracht. Entfernt von dem Schlitz kann ein unterschiedliches Dielektrikum 507 mit einer festen Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Ein Schlitz 508 ist in dem Gegengewicht 502 gebildet. Wie dargestellt verläuft der Schlitz 508 quer zu dem Strahler 504, aber dies ist nicht notwendig. In anderen Aspekten des Mikrostreifen-Schlitzes 500 werden eine Vielzahl von Schlitzen (nicht dargestellt) verwendet.
  • 5b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Mikrostreifen-Schlitz-Antenne aus 5a darstellt. Wie dargestellt weist das Dielektrikum 506 mindestens eine dielektrische Schicht 510 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 512, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist und die an das Dielektrikum 510 mit der festen Dielektrizitätskonstante angrenzt. Wie dargestellt liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 512 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 510 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 512 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, dargestellt mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten ist ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 512 und den leitfähigen Strahler 504 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch wird normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE- Dielektrikum 512 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über das Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers geleitet wird, und die Bezugsmasse wird mittels des Gegengewichts 502 bereitgestellt. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 510 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 512 auf. Wiederum kann ein Isolator zwischen der Schicht aus FE-Dielektrikum 512 und dem leitfähigen Gegengewicht eingeschoben sein und eine Bezugsmasse bereitgestellt werden, die von der Spannung an dem Gegengewicht verschieden ist. Jedoch wie dargestellt, ist die Schicht aus FE- Dielektrikum typischerweise mit einer Bezugsmasse unter Vorspannung gesetzt, die dem Gegengewicht zugeführt wird. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu den dargestellten Polaritäten ist.
  • 5c zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Mikrostreifen-Schlitz-Antenne aus 5a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante bildet eine erste Schicht 510a, die unterhalb des Dielektrikums mit der festen Dielektrizitätskonstante 512 liegt, und eine zweite Schicht 510b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 512 aufliegt. Die beiden festen Dielektrikum-Schichten müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner ist ebenso die Verwendung von drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante möglich. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 5d zeigt eine Querschnittansicht, die die Erfindung als einen anderen Aspekt der Mikrostreifen-Schlitz-Antenne aus 5a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 512 innerhalb des Dielektrikums 510 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. In einigen Aspekten können mehrere interne FE-Bereiche gebildet werden. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 510 innerhalb des FE-Dielektrikums 512 gebildet. Zusätzliche elektrische Isolatoren können wiederum zum Isolieren des Gegengewichts 502 und des Strahlers 504 von der FE-Schicht 512 verwendet werden.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 512 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 5 z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 512 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 514 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 512 als dicke Schicht mit einer Dicke 514 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 6a zeigt eine perspektivische Darstellung einer koaxialen Schlitz-Antenne 600, die nicht Teil der Erfindung ist. Das Gegengewicht 602, Strahler 604 und Dielektrikum aus FE-Material 606 bilden eine koaxiale Leitung mit einem Schlitz 608 in dem Gegengewicht 602. Das FE-Dielektrikum 606 ist nahe dem Schlitz 608. Entfernt von dem Schlitz kann ein unterschiedliches Dielektrikum 607 mit einer festen Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Wie dargestellt verläuft der Schlitz 608 quer zu dem Strahler 604, aber dies ist nicht notwendig. In anderen Aspekten der koaxialen Schlitz-Antenne 600 werden eine Vielzahl von Schlitzen (nicht dargestellt) verwendet.
  • 6b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der koaxialen Schlitz-Antenne aus 6a darstellt. Wie dargestellt weist das Dielektrikum 606 mindestens eine dielektrische Schicht 610 aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante auf und ein Dielektrikum 612, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist und das an das Dielektrikum 610 mit der festen Dielektrizitätskonstante angrenzt. Wie dargestellt liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 612 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 610 auf.
  • Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Nähe der FE-dielektrischen Schicht 612 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, dargestellt mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 612 und den leitenden Strahler 604 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, so dass die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 612 verteilt ist, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers geleitet wird, und die Bezugsmasse wird mittels des Gegengewichts 602 bereitgestellt. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 610 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 612 auf. Wiederum kann ein Isolator zwischen der Schicht aus FE-Dielektrikum 612 und dem leitfähigen Gegengewicht eingeschoben sein und eine Bezugsmasse bereitgestellt werden, die von der Spannung an dem Gegengewicht verschieden ist. Jedoch wie dargestellt, ist die Schicht aus FE-Dielektrikum typischerweise mit einer Bezugsmasse unter Vorspannung gesetzt, die dem Gegengewicht zugeführt wird. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu den dargestellten Polaritäten sind.
  • 6c zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der koaxialen Schlitz-Antenne aus 6a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 610a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 612 liegt, und eine zweite Schicht 610b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 612 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können ebenso drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 6d zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der koaxialen Schlitz-Antenne aus 6a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 612 innerhalb des Dielektrikums 610 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereich gebildet werden können, auch wenn nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 610 innerhalb des FE-Dielektrikums 612 gebildet. Zusätzliche elektrische Isolatoren können wiederum zum Isolieren des Gegengewichts 602 und des Strahlers 604 von der FE-Schicht 612 verwendet werden.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 612 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 6b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 612 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 614 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 612 als dicke Schicht mit einer Dicke 614 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 7a bis 7f zeigen exemplarische Ansichten einer kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne 700, die nicht Teil der Erfindung ist. Wie wohl bekannt ist, sind in 7a das Gegengewicht und der Strahler nicht deutlich unterscheidbar, folglich wird die kreisförmige Wellenleiter-Schlitz-Antenne beschrieben, als ob sie einen Strahler 704 und ein Dielektrikum 706 aufweist. Wie dargestellt, verläuft der Schlitz 708 quer zu dem Strahler 704, aber das ist nicht notwendig. Das FE-Dielektrikum 706 ist nahe dem Schlitz 708 angeordnet. Anderes dielektrisches Material mit fester Dielektrizitätskonstante 707 kann entfernt von dem Schlitz 708 verwendet werden. In anderen Aspekten der kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne 700 werden eine Vielzahl von Schlitzen (nicht dargestellt) verwendet.
  • 7b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 7a darstellt. Wie dargestellt weist das Dielektrikum 706 mindestens eine dielektrische Schicht 710 auf, die aus einem ersten Material mit fester Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 712, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante angrenzend an das Dielektrikum 710 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist. Wie dargestellt liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 712 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 710 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 712 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen Schicht 712 und den leitfähigen Strahler 704 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung isoliert ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE- Dielektrikum 712 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich können Schlitze 709 in dem Strahler 704 gebildet sein, so dass die beiden Polaritäten der Vorspannung getrennt sind. Die Gleichspannungen werden typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels der Strahlerhälften geleitet wird. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 710 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 712 auf. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu den dargestellten Polaritäten ist.
  • 7c zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 7a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 710a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 712 liegt, und eine zweite Schicht 710b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 712 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise die gleiche Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können ebenso drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 7d zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 7a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 712 innerhalb des Dielektrikums 710 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 710 innerhalb des FE-Dielektrikums 712 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind.
  • 7e und 7f zeigen andere Aspekte der kreisförmigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne 700. Die Schlitze sind nicht notwendig, da der Strahler 704 keine Vorspannung zu führen braucht. Statt dessen wird die Vorspannung mittels des Paneels 714 und des Paneels 716 zugeführt. Das Vorspannungs-Paneel 714 und das Vorspannungs-Paneel 716 können an einer Vielzahl an Positionen auf beiden Seiten des FE-Dielektrikums angeordnet sein. Ein Paneel kann sogar in dem Schlitz angeordnet sein.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 712 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 7b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 712 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 714 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 712 als dicke Schicht mit einer Dicke 714 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 8a zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen rechteckigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne 800, die nicht Teil der Erfindung ist. Die rechteckige Wellenleiter-Schlitz-Antenne ist so beschrieben, dass sie einen Strahler 804 und ein Dielektrikum 806 aufweist. Jedoch sind die Kennzeichnungen für Strahler und Gegengewicht zufällig. Wie dargestellt verläuft der Schlitz 808 quer zu dem Strahler 804, aber das ist nicht notwendig. Das FE-Dielektrikum 806 ist nahe dem Schlitz 808 angeordnet. Entfernt von dem Schlitz 808 kann ein Dielektrikum mit fester Dielektrizitätskonstante 807 verwendet werden. In anderen Aspekten der rechteckigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne 800 werden eine Vielzahl von Schlitzen (nicht dargestellt) verwendet.
  • 8b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der rechteckigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 8a darstellt. Wie dargestellt, weist das Dielektrikum 806 mindestens eine dielektrische Schicht 810 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 812, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 810 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum auf dem FE-Material 812 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 810 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 812 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 812 und den leitfähigen Strahler 804 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 812 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich können (elektrisch isolierende) Schlitze 809 in dem Strahler 804 gebildet sein, so dass die beiden Polaritäten der Vorspannung getrennt sind. Die Gleichspannungen werden typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels der Strahlerhälften geleitet wird. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 810 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 812 auf. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu den dargestellten Polaritäten sind.
  • 8c zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der rechteckigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 8a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 810a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 812 liegt, und eine zweite Schicht 810b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 812 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante und FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 8d zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der rechteckigen Wellenleiter-Schlitz-Antenne aus 8a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 812 innerhalb des Dielektrikums 810 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 810 innerhalb des FE-Dielektrikums 812 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform, die der 7e und 7f entspricht, wird die Gleichspannungs-Vorspannung mittels Paneele innerhalb des Strahlers 804 zugeführt, so dass die Schlitze 809 nicht gebildet werden müssen.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 812 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 8b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 812 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 814 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 812 als dicke Schicht mit einer Dicke 814 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden.
  • Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 9a und 9b zeigen eine partielle Querschnittansicht bzw. Draufsicht einer exemplarischen Antenne mit Öffnungskerbe, die nicht Teil der Erfindung ist. Die Antenne mit Öffnungskerbe 900 weist ein Gegengewicht 902 auf, einen Strahler 904 und ein Dielektrikum 906a und ein Dielektrikum 906a, von denen mindestens eines FE-Material aufweist. Die Kennzeichnung von Gegengewicht und Strahler kann als zufällig angesehen werden. Ein Schlitz oder eine Kerbe 907 ist dargestellt. Das FE-Dielektrikum 906a und das FE-Dielektrikum 906b sind angrenzend an die Kerbe 907 angeordnet. Ebenso dargestellt ist eine Zuleitung mit einem zentralen Leiter 908 und einer Masse 909.
  • 9c zeigt einen anderen Aspekt der Antenne mit Öffnungskerbe aus 9b. Wie dargestellt, weisen das Dielektrikum 906a und das Dielektrikum 906b mindestens eine dielektrische Schicht 910 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 912, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 910 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 912 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 910 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 912 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 912 und den Strahler/das Gegengewicht 904/902 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 912 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers/Gegengewichts 904/902 geleitet wird, und die Bezugsmasse wird den leitfähigen Paneelen 914 zugeführt. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 910 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 912 auf. Beachte, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu der dargestellten Polarität sind.
  • 9d zeigt eine Draufsicht, die einen anderen Aspekt der Antenne mit Öffnungskerbe aus 9b mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 910a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 912 liegt, und eine zweite Schicht 910b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 912 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 9e zeigt eine Draufsicht, die einen anderen Aspekt der Antenne mit Öffnungskerbe aus 9b mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 912 innerhalb des Dielektrikums 910 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 910 innerhalb des FE-Dielektrikums 912 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform, bildet das FE-Material nur auf einer Seite des Strahlers interne Bereiche, z.B. wie Dielektrikum 906a.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 912 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 9c z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 912 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 914 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 912 als dicke Schicht mit einer Dicke 914 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 10a bis 10d zeigen Darstellungen einer exemplarischen Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden 1000, die nicht Teil der Erfindung ist. 10a zeigt eine partielle Querschnittansicht einer Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden mit einer wählbaren Arbeitsfrequenz. Die Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden 1000 weist einen Strahler 1002 auf und ein Dielektrikum 1006 aus ferroelektrischem Material angrenzend an den Strahler 1002. Das Dielektrikum 1006 weist eine veränderliche Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine Spannung anspricht, die an das ferroelektrische Material angelegt wird. Die Kennzeichnung von Gegengewicht und Strahler sind zufällig. Typischerweise sind die offenen Enden 1007 geerdet. Entfernt von den offenen Enden 1007 kann ein konstantdielektrisches Material 1005 verwendet werden. Die Prinzipien und Bauweise von Wellenleiter-Antennen mit offenen Enden werden vom Fachmann gut verstanden und werden hier zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Antenne mit offenen Enden einen größeren Bereich von wählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die allgemeinen Prinzipien der Bauweise mittels des FE-Materials der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
  • Die Antenne 1000 weist eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz auf, unabhängig von der Resonanzfrequenz. Anders ausgedrückt weist die Antenne 1000 einen vorbestimmten, annähernd konstanten Gewinn auf, der unabhängig ist von der Resonanzfrequenz.
  • 10b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden aus 10a darstellt. Wie dargestellt, weist das Dielektrikum 1006 mindestens eine dielektrische Schicht 1010 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 1012, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 1010 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 1012 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1010 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 1012 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 1012 und den Strahler 1002 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 1012 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich können elektrisch isolierende Schlitze 1009 in dem Strahler 1002 gebildet sein, so dass die beiden Polaritäten der Vorspannung getrennt sind. Die Gleichspannungen werden typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels der Strahlerhälften geleitet wird. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 1010 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1012 auf. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu der dargestellten Polarität sind.
  • 10c zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden aus 10a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 1010a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1012 liegt, und eine zweite Schicht 1010b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1012 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 10d zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden aus 10a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1012 innerhalb des Dielektrikums 1010 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1010 innerhalb des FE-Dielektrikums 1012 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform, entsprechend 7e und 7f, wird die Gleichspannungs-Vorspannung mittels Paneele innerhalb des Strahlers 1002 zugeführt, so dass die Schlitze 1009 nicht gebildet werden müssen.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1012 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 10b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1012 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 1014 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1012 als dicke Schicht mit einer Dicke 1014 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • Bezugnehmend auf 10a und 10b ist die obige Analyse und Beschreibung für kreisförmige Wellenleiter-Antennen mit offenen Enden und für Antennen mit parallelen Platten und offenen Enden gültig, obwohl ein rechtwinkliger Wellenleiter mit offenen Enden abgebildet ist. Ferner kann die Wellenleiter-Antenne mit offenen Enden 1000 eine Signalzuführung aufweisen, die ein koaxiales Kabel ist, parallele Platten oder jede Art von Wellenleiter.
  • 11a bis 11e zeigen Darstellungen einer exemplarischen Hornstrahler-Antenne mit einer auswählbaren Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist. Wie in 11a dargestellt, weist die Hornstrahler-Antenne 1100 einen Hornstrahler 1102 auf und ein Dielektrikum 1106 aus ferroelektrischem Material, das angrenzend an den Hornstrahler angeordnet ist. Das Dielektrikum 1006 weist eine veränderliche Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine Spannung anspricht, die an das ferroelektrische Material angelegt wird. Eine koaxiale Versorgungsleitung 1004 mit einem zentralen Leiter 1005 sind dargestellt. Der Hornstrahler 1002 weist eine elektrische Länge 1109 auf, die auf die Dielektrizitätskonstante anspricht. Die elektrische Länge ist in Bezug auf die Resonanzfrequenz konstant. Der Hornstrahler kann entweder geerdet sein oder offen. Wiederum ist die Kennzeichnung von Gegengewicht und Strahler sind zufällig. Die Prinzipien und Bauweise von Hornstrahler-Antennen werden vom Fachmann gut verstanden und werden hier zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Hornstrahler-Antenne einen größeren Bereich von wählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die allgemeinen Prinzipien der Bauweise mittels des FE-Materials der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
  • Die Hornstrahler-Antenne 1100 weist eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz auf, unabhängig von der Resonanzfrequenz. Anders ausgedrückt weist die Hornstrahler-Antenne 1100 einen vorbestimmten, annähernd konstanten Gewinn auf, der unabhängig ist von der Resonanzfrequenz.
  • 11b zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Hornstrahler-Antenne aus 11a darstellt. Wie dargestellt, weist das Dielektrikum 1106 mindestens eine dielektrische Schicht 1110 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 1112, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 1110 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 1112 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1110 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 1112 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 1112 und den Hornstrahler 1102 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 1112 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich können elektrisch isolierende Schlitze 1108 in dem Strahler 1102 gebildet sein, so dass die beiden Polaritäten der Vorspannung getrennt sind. Die Gleichspannungen werden typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels der Strahlerhälften geleitet wird. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, liegt das Dielektrikum, das mit der festen Dielektrizitätskonstante 1110 gebildet ist, auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1112 auf. Beachte, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt zu den dargestellten Polaritäten sind.
  • 11c und 11d zeigen Querschnittansichten, die einen anderen Aspekt der Hornstrahler-Antenne 1100 aus 11a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 1110a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1112 liegt, und eine zweite Schicht 1110b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1112 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester dielektrischer Dielektrizitätskonstante Konstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 11e zeigt eine Querschnittansicht, die einen anderen Aspekt der Hornstrahler-Antenne aus 11a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1112 innerhalb des Dielektrikums 1110 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Es ist zu bemerken, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1110 innerhalb des FE-Dielektrikums 1112 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform, entsprechend 7e und 7f, wird die Gleichspannungs-Vorspannung mittels Paneele innerhalb des Strahlers 1002 zugeführt, so dass die Schlitze 1108 nicht gebildet werden müssen.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1112 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 11d z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1112 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 1114 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1112 als dicke Schicht mit einer Dicke 1114 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • Bezugnehmend auf 11a ist die obige Diskussion von Hornstrahler-Antennen ebenso für rechtwinklige Wellenleiter-Antennen, kreisförmige Wellenleiter-Antennen und Hornstrahler-Antennen mit parallelen Platten gültig, die eine Signalzuführung von einem koaxialen Kabel, von einem kreisförmigen Wellenleiter, einem rechtwinkligen Wellenleiter oder eine Signalzuführung von parallelen Platten verwenden.
  • 12a bis 12f zeigen Darstellungen einer exemplarischen Monopol-Antenne mit auswählbarer Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist. In 12a weist die Monopol-Antenne 1200 einen Strahler 1202 auf, ein Gegengewicht 1204 und ein Dielektrikum 1206, das mindestens zum Teil den Strahler 1202 umgibt. Das Dielektrikum weist ferroelektrisches Material mit einer veränderlichen Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine Spannung anspricht, die an das ferroelektrische Material angelegt wird. Der Strahler 1202 weist eine elektrische Länge 1208 auf, die auf die Dielektrizitätskonstante anspricht. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, kann der Strahler 1202 in einer helicalen Form gebildet sein. Die Prinzipien und Bauweise von Monopol-Antennen sind gut verständlich für den Fachmann und werden hier zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Monopol-Antenne einen größeren Bereich von auswählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die allgemeinen Prinzipien der Bauweise nicht mittels des FE-Materials der vorliegenden Erfindung verändert.
  • Die Antenne 1200 weist eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz auf, unabhängig von der Resonanzfrequenz. Das heißt die elektrische Länge des Strahlers ist konstant in Bezug auf die Resonanzfrequenz. Anders ausgedrückt weist die Antenne 1200 einen vorbestimmten, annähernd konstanten Gewinn auf, der unabhängig ist von der Resonanzfrequenz.
  • 12b zeigt eine Darstellung eines anderen Aspekts der Monopol-Antenne aus 12a. Wie dargestellt weist das Dielektrikum 1206 mindestens eine dielektrische Schicht 1210 auf, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und einem Dielektrikum 1212, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, angrenzend an das Dielektrikum 1210 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 1212 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1210 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 1212 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 1212 und den Strahler 1202 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 1212 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers 1202 geleitet wird und die Bezugsmasse wird den leitfähigen Paneelen 1214 zugeführt. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt sind. In anderen Aspekten führt der Strahler 1202 keine Gleichspannungs-Vorspannung, die beiden Vorspannungs-Polaritäten werden stattdessen mittels Paneele 1214 geleitet.
  • 12c zeigt eine Darstellung, die einen anderen Aspekt der Monopol-Antenne 1200 aus 12a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 1210a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1212 liegt, und eine zweite Schicht 1210b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1212 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 12d zeigt eine Darstellung, die einen anderen Aspekt der Monopol-Antenne aus 12a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1212 innerhalb des Dielektrikums 1210 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Beachte, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1210 innerhalb des FE-Dielektrikums 1212 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind.
  • 12e und 12f zeigen einige andere Aspekte der Monopol-Antenne der vorliegenden Erfindung.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1212 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 12b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1212 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 1214 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1212 als dicke Schicht mit einer Dicke 1214 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 13a bis 13f zeigen Darstellungen einer exemplarischen Dipol-Antenne mit auswählbarer Arbeitsfrequenz, die nicht Teil der Erfindung ist. In 13a weist die Dipol-Antenne 1300 einen Strahler 1302 auf, ein Gegengewicht 1304 und ein Dielektrikum 1306, das mindestens zum Teil den Strahler 1302 umgibt. Das Dielektrikum 1306 weist ferroelektrisches Material mit einer veränderlichen Dielektrizitätskonstante auf, die auf eine Spannung anspricht, die an das ferroelektrische Material angelegt wird. Der Strahler 1302 und das Gegengewicht weisen elektrische Längen 1308 auf, die auf die variierende Dielektrizitätskonstante ansprechen. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, können der Strahler 1302, das Gegengewicht 1304 oder beide in einer helicalen Form gebildet sein. Die Prinzipien und Bauweise von Dipol-Antennen sind gut verständlich für den Fachmann und werden hier zugunsten der Kürze nicht wiederholt. Obwohl die Verwendung von FE-Material einer Dipol-Antenne einen größeren Bereich von auswählbaren Arbeitsfrequenzen verleiht, werden die allgemeinen Prinzipien der Bauweise nicht mittels des FE-Materials der vorliegenden Erfindung verändert.
  • Die Antenne 1300 weist eine vorbestimmte feste charakteristische Impedanz auf, unabhängig von der Resonanzfrequenz. Das heißt die elektrischen Längen des Strahlers und des Gegengewichtes bleiben konstant in Bezug auf die Resonanzfrequenz. Typischerweise betragen die elektrischen Längen des Strahlers 1302 und des Gegengewichtes 1304 entweder eine halbe Wellenlänge oder eine viertel Wellenlänge der Resonanzfrequenz bezüglich des Dielektrikums. Anders ausgedrückt weist die Antenne einen vorbestimmten, annähernd konstanten Gewinn auf, der unabhängig ist von der Resonanzfrequenz.
  • 13b zeigt eine Darstellung eines anderen Aspekts der Monopol-Antenne aus 13a. Wie dargestellt, weist das Dielektrikum 1306 mindestens eine dielektrische Schicht 1310, die aus einem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und ein Dielektrikum 1312, das aus einem ferroelektrischen Material mit einer variablen Dielektrizitätskonstante gebildet ist angrenzend an das Dielektrikum 1310 mit der festen Dielektrizitätskonstante. Wie dargestellt, liegt das Dielektrikum aus dem FE-Material 1312 auf dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1310 auf. Typischerweise wird eine Spannung an einen Leiter in der Umgebung der FE-dielektrischen Schicht 1312 angelegt, so dass eine gewünschte Dielektrizitätskonstante erzeugt wird. Die Spannung, die mittels der „+"-Zeichen und der „–„-Zeichen wiedergegeben ist, kann zugeführt werden. In einigen Aspekten kann ein elektrischer Isolator (nicht dargestellt) zwischen die Schicht 1312 und den Strahler 1302 eingeschoben sein, so dass die Vorspannung von der Wechselspannungs-Signalspannung getrennt ist. Jedoch ist normalerweise eine Leiterfolie notwendig, um die Vorspannung gleichmäßig über das FE-Dielektrikum 1312 zu verteilen, das die Antennenabstimmung beeinträchtigt. Folglich wird die Gleichspannung typischerweise über ein Wechselspannungssignal gelagert, das mittels des Strahlers 1302 geleitet wird, und die Bezugsmasse wird leitfähigen Paneelen 1314 zugeführt. Es ist zu bemerken, dass in einigen Aspekten der Antenne die Polaritäten der Vorspannung umgekehrt sind. In anderen Aspekten führt der Strahler 1302 keine Gleichspannungs-Vorspannung, die beiden Vorspannungs-Polaritäten werden stattdessen mittels Paneele 1314 geführt.
  • 13c zeigt eine Darstellung, die einen anderen Aspekt der Monopol-Antenne 1300 aus 13a mit mehreren Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Dielektrikum mit dem festen Dielektrikum bildet eine erste Schicht 1310a, die unter dem Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1312 liegt, und eine zweite Schicht 1310b, die auf dem Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1312 aufliegt. Die beiden Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante müssen nicht notwendigerweise dieselbe Dielektrizitätskonstante oder Dicke aufweisen. Ferner können drei oder mehr Schichten mit fester Dielektrizitätskonstante verwendet werden. Alternativ dazu, aber nicht dargestellt, können mehrere FE-Schichten um eine Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante herum gebildet werden oder mehrere Schichten mit sowohl fester Dielektrizitätskonstante als auch FE-Schichten können verwendet werden. Die mehreren Schichten aus FE-Dielektrikum können unterschiedliche Dicken aufweisen, aus verschiedenen FE-Materialien hergestellt sein oder anderweitig verschiedene Dielektrizitätskonstanten in Bezug auf dieselbe Spannung aufweisen.
  • 13d zeigt eine Darstellung, die einen anderen Aspekt der Monopol-Antenne aus 13a mit einer internen Schicht aus FE-Material darstellt. Wie dargestellt, ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1312 innerhalb des Dielektrikums 1310 mit der festen Dielektrizitätskonstante gebildet. Beachte, dass mehrere interne Bereiche gebildet werden können, obwohl nur ein Bereich dargestellt ist. Alternativ dazu, jedoch nicht dargestellt, ist das Dielektrikum mit der festen Dielektrizitätskonstante 1310 innerhalb des FE-Dielektrikums 1312 gebildet. Es sollte ebenso beachtet werden, dass, obwohl der interne Bereich als rechtwinklig geformt dargestellt ist, andere Formen, wie kreisförmige, zylindrische oder ovale Formen, genauso geeignet sind.
  • 13e und 13f zeigen einige andere Aspekte der Monopol-Antenne der vorliegenden Erfindung.
  • In einigen Aspekten ist das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material 1212 aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) gebildet. Jedoch sind andere FE-Materialien wohl bekannt und können gleichwertig arbeiten. Wieder bezugnehmend auf 12b z.B., kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1212 als eine dünne Schicht mit einer Dicke 1214 in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm gebildet sein. Alternativ dazu kann das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material 1212 als dicke Schicht mit einer Dicke 1214 in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm gebildet sein. In einigen Aspekten weist das Dielektrikum aus ferroelektrischem Material eine Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weisen das Dielektrikum, das aus dem ersten Material mit einer festen Dielektrizitätskonstante gebildet ist, und das Dielektrikum, das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt auf.
  • Die Dielektrizitätskonstante des FE-Materials kann mittels Dotierens und mittels Kontrollierens der Curie-Temperatur (Tc) verändert werden. Einige gängige Dotiersubstanzen sind Wolfram (W), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die als Oxide zugesetzt werden. Jedoch können andere gleichwertige Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ebenso geeignet sein. Ein FE-Material weist seine größte Dielektrizitätskonstante bei Tc auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei Temperaturänderungen in jeder Richtung schnell abfällt. Jedoch ergibt sich typischerweise eine geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Temperaturen oberhalb von Tc. Folglich wird die Tc eines FE-Materials normalerweise so ausgewählt, dass sie unterhalb der Arbeitstemperatur liegt, der das dielektrische Material ausgesetzt ist.
  • Eine Antenne, die mit einer Dielektrizitätskonstante von 1 (Luft) gebaut ist, weist geringeren Verlust auf als eine Antenne, die aus einem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante gebaut ist. Jedoch sind Materialien mit höheren Dielektrizitätskonstanten häufig nützlich zum Verringern der Größe (der effektiven Wellenlänge) von Antennen. Im Allgemeinen sucht ein Antennendesigner ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von unter 100. Die Dielektrizitätskonstanten der FE-Materialien können mittels der Zugabe von Dotiersubstanzen reduziert werden, zu Lasten der Veränderbarkeit (geringere Änderung der Dielektrizitätskonstante pro Volt Vorspannung). Geeignete Kompromisse zwischen Tc und Dotieren können eine Änderung der Dielektrizitätskonstante des FE-Materials von mehr als 2:1 bei einer Änderung der Vorspannung um weniger als ein Volt praktikabel machen.
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Frequenzabstimmen einer drahtlosen Ein-Band-Kommunikationsantenne darstellt. Obwohl dieses Verfahren zugunsten der Klarheit als eine Folge von nummerierten Schritten dargestellt ist, sollte aus der Nummerierung nicht auf eine Reihenfolge geschlossen werden, wenn dies nicht explizit genannt ist. Es sollte verstanden werden, dass einige dieser Schritte übersprungen werden können, parallel durchgeführt werden können oder durchgeführt werden können, ohne dass es notwendig ist, dabei eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1400. In Schritt 1402 wird ein Einfach-Strahler gebildet. In einigen Aspekten wird in Schritt 1404 ein Gegengewicht zu dem Strahler gebildet. In Schritt 1406 wird ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material angrenzend an den Strahler gebildet. In Schritt 1408 wird eine Spannung an das ferroelektrische Material angelegt. In Schritt 1410 wird in Antwort auf das Anlegen der Spannung eine Dielektrizitätskonstante erzeugt. In Schritt 1412 werden in Antwort auf die Dielektrizitätskonstante elektromagnetische Felder bei einer Resonanzfrequenz übertragen.
  • In einigen Aspekten des Verfahrens wird in einem weiteren Schritt, Schritt 1414, die angelegte Spannung verändert. Dann wird in Schritt 1416 die Resonanzfrequenz in Antwort auf Änderungen in der angelegten Spannung modifiziert. In einigen Aspekten weist das Modifizieren der Resonanzfrequenz Bilden einer Antenne mit einer variablen Arbeitsfrequenz, die auf die angelegte Spannung anspricht, auf.
  • Bilden einer Antenne mit einer variablen Arbeitsfrequenz weist Bilden einer Antenne mit einer vorbestimmten charakteristischen Impedanz auf, die unabhängig ist von der Resonanzfrequenz. In anderen Aspekten weist Bilden einer Antenne mit einer variablen Arbeitsfrequenz Bilden einer Antenne mit einem vorbestimmten, nahezu konstanten Gewinn auf, unabhängig von der Resonanzfrequenz.
  • In einigen Aspekten weist Bilden eines Dielektrikums aus ferroelektrischem Material in Schritt 1406 Zwischenschritte auf. In Schritt 1406a wird das Dielektrikum aus einem dielektrischen Material aus einem ersten Material gebildet, das eine feste Dielektrizitätskonstante aufweist. In Schritt 1406b wird das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material gebildet, das eine variable Dielektrizitätskonstante aufweist. Dann weist Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf das Ändern der Dielektrizitätskonstante in Schritt 1416 Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf das Ändern der Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials auf.
  • In anderen Aspekten weist Bilden eines Dielektrikums aus ferroelektrischem Material in Schritt 1406 Bilden des Dielektrikum aus einer Vielzahl von dielektrischen Materialien auf, die jeweils aus Materialien bestehen, die eine feste Dielektrizitätskonstante aufweisen. Alternativ dazu kann Schritt 1406 Bilden des Dielektrikums aus einer Vielzahl von ferroelektrischen Materialien aufweisen, von denen jedes eine variable Dielektrizitätskonstante aufweist.
  • In einem Aspekt weist Schritt 1406 Bilden des Dielektrikums mit der festen Dielektrizitätskonstante angrenzend an das Dielektrikum aus dem ferroelektrischen Material auf. In einem Aspekt des Verfahrens weist Schritt 1406a Bilden des Dielektrikums mit der festen Dielektrizitätskonstante angrenzend an den Strahler auf. Alternativ dazu weist Schritt 1406b Bilden des Dielektrikums aus dem ferroelektrischen Material angrenzend an den Strahler auf.
  • In einem anderen Aspekt weist Bilden eines Dielektrikums mit einer festen Dielektrizitätskonstante in Schritt 1406a Bilden des Dielektrikums aus einem Material auf, das aus der Gruppe ausgesucht ist, die Schaum, Luft, FR4, Aluminiumoxid und TMM enthält. Schritt 1406b weist Bilden des Dielektrikums aus einem ferroelektrischen Material aus Bariumstrontiumtitanat, BaxSr1-xTiO3 (BSTO) auf.
  • In einigen Aspekten weist Schritt 1406 Bilden des Dielektrikums aus ferroelektrischem Material Bilden des ferroelektrischen Materials in einer dünnen Schicht auf, die eine Dicke in dem Bereich von 0.15 μm bis 2 μm aufweist. Alternativ dazu kann eine dicke Schicht gebildet werden, die eine Dicke in dem Bereich von 1.5 μm bis 1000 μm aufweist. In einigen Aspekten weist Schritt 1406 Bilden eines Dielektrikums mit einer Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt auf. In anderen Aspekten weist Bilden des Dielektrikums aus ferroelektrischem Material auf: Bilden einer FE-dielektrischen Schicht (Schritt 1406b) und einer dielektrischen Schicht mit fester Dielektrizitätskonstante (Schritt 1406a) auf, die eine zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt aufweist.
  • In einigen Aspekten weist Übertragen elektromagnetischer Felder bei einer Resonanzfrequenz in Schritt 1412 Übertragen bei solchen Resonanzfrequenzen wie 824 MHz und 894 MHz und 1850 MHz und 1990 MHz auf.
  • In einigen Aspekten weist Anlegen einer Spannung an das ferroelektrische Material in Schritt 1410 Anlegen einer relativen Gleichspannung in dem Bereich zwischen 0 und 3.3 Volt auf.
  • 15 zeigt ein Flussdiagramm, das einen anderen Aspekt des in 14 dargestellten Verfahrens darstellt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1500. In Schritt 1502 wird ein Einfach-Strahler angrenzend an ein Dielektrikum aus ferroelektrischem Material bereitgestellt. In Schritt 1504 wird eine Spannung an das ferroelektrische Material angelegt. In Schritt 1506 wird in Antwort auf das Anlegen der Spannung die Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials verändert. In Schritt 1508 wird in Antwort auf das Ändern der Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials die Resonanzfrequenz des Strahlers verändert.
  • Eine Familie von Antennen, die aus FE-dielektrischem Material hergestellt wird, wurde bereitgestellt. Einige wenige Antennenarten wurden zum Erklären der zugrunde liegenden Konzepte dargestellt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf nur diese Antennenbauweisen beschränkt. In Wirklichkeit ist das FE-dielektrische Material der vorliegenden Erfindung auf jede Antenne anwendbar, die ein Dielektrikum verwendet. Ebenso wurden einige Beispiele für Anordnungen des FE-Dielektrikums gegeben, aber auch hier ist die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf diese Beispiele beschränkt. Andere Variationen und Ausführungsformen der Erfindung sind offensichtlich für den Fachmann.

Claims (31)

  1. Verfahren zur Frequenzabstimmung einer drahtlosen Ein-Band-Kommunikations-Antenne (100, 500), das Verfahren aufweisend: Bilden eines Einfach-Strahlers (106, 504) und eines Gegengewichts (102, 502); Bilden eines Dielektrikums (104, 506) mit ferroelektrischem Material (202, 512) benachbart zum Strahler (106, 504), wobei das ferroelektrische Material von einem Dielektrikum (200, 510) mit einer festen dielektrischen Konstante umgeben wird; Begrenzen des ferroelektrischen Materials auf einen Bereich dichtesten elektromagnetischen Feldes zwischen dem Einfach-Strahler und dem Gegengewicht der Antenne (100); Anlegen einer Spannung an das ferroelektrische Material; in Antwort auf das Anlegen der Spannung, Erzeugen einer dielektrischen Konstante; und, in Antwort auf die dielektrische Konstante, Übertragen von elektromagnetischen Feldern bei einer Resonanzfrequenz.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Variieren der angelegten Spannung; und Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf Veränderungen in der angelegten Spannung.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Modifizieren der Resonanzfrequenz Bilden einer Antenne (100) mit einer variablen Arbeitsfrequenz, die auf die angelegte Spannung anspricht, aufweist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Bilden einer Antenne (100) mit einer variablen Arbeitsfrequenz Bilden einer Antenne (100) mit einer vorbestimmten festen charakteristischen Impedanz, unabhängig von der Resonanzfrequenz, aufweist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Bilden einer Antenne (100) mit einer variablen Arbeitsfrequenz Bilden einer Antenne (100) mit einem vorbestimmten, näherungsweise konstanten Gewinn, unabhängig von der Resonanzfrequenz, aufweist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material aufweist: Bilden des Dielektrikums (112) mit einem dielektrischen Material aus einem ersten Material mit einer festen dielektrischen Konstante; und Bilden des Dielektrikums (104) mit dem ferroelektrischen Material mit einer variablen dielektrischen Konstante; und, wobei das Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf das Variieren der dielektrischen Konstante Modifizieren der Resonanzfrequenz in Antwort auf das Variieren der dielektrischen Konstante des ferroelektrischen Materials aufweist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (112) mit einer Vielzahl von dielektrischen Materialien mit einer festen dielektrischen Konstante aufweist.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (104) mit einer Vielzahl von ferroelektrischen Materialien, jedes mit einer variablen dielektrischen Konstante, aufweist.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (112) mit der festen dielektrischen Konstante benachbart zum Dielektrikum (104) mit den ferroelektrischen Materialien aufweist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (112) mit der festen dielektrischen Konstante benachbart zum Strahler (106) aufweist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (104) mit dem ferroelektrischem Material benachbart zum Strahler (106) aufweist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Bilden eines Dielektrikums (112) mit einer festen dielektrischen Konstante Bilden des Dielektrikums (112) aus einem Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Schaum, Luft, FR4, Aluminiumoxid, und TMM enthält.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden eines Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des Dielektrikums (104) mit dem ferroelektrischen Material aus Bariumstrontiumtitanat, BAxSR1-xTiO3 (BSTO) aufweist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden des Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des ferroelektrischen Materials in einem dünnen Film mit einer Dicke in dem Bereich von 0,15 bis 2 μm aufweist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden des Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden des ferroelektrischen Materials in einem dicken Film mit einer Dicke in dem Bereich von 1,5 bis 1000 μm aufweist.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Übertragen von elektromagnetischen Feldern bei einer Resonanzfrequenz Übertragen bei einer Resonanzfrequenz aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die 824 und 894 MHz and 1850 und 1990 MHz enthält.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Anlegen einer Spannung an das ferroelektrische Material Anlegen einer relativen Gleichspannung in dem Bereich zwischen 0 bis 3,3 Volt aufweist.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden des Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden einer dielektrischen FE-Schicht mit einer dielektrischen Konstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt aufweist.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Bilden des Dielektrikums (104) mit ferroelektrischem Material Bilden einer dielektrischen FE-Schicht und einer dielektrischen Schicht fester Konstante mit einer zusammengesetzten dielektrischen Konstanten in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt aufweist.
  20. Eine Ein-Band-Antenne (100, 500) mit einer auswählbaren Arbeitsfrequenz, wobei die Antenne (100, 500) aufweist: einen Einfach-Strahler (106, 504), und ein Gegengewicht (102, 502); ein Dielektrikum (104) mit ferroelektrischem Material (202, 512), benachbart zum Strahler (106, 504), begrenzt auf einen Bereich dichtesten elektromagnetischen Feldes zwischen dem Strahler und dem Gegengewicht; wobei das ferroelektrische Material eine variable dielektrischen Konstante hat und von einem Dielektrikum (200, 510) mit einer festen dielektrischen Konstante umgeben ist; und, wobei der Strahler (106, 504) bei einer Frequenz resonant ist, die auf die dielektrische Konstante des ferroelektrischen Materials anspricht.
  21. Antenne (100) gemäß Anspruch 20, wobei der Strahler (106) eine feste charakteristische Impedanz, unabhängig von der Resonanzfrequenz, aufweist.
  22. Antenne (100) gemäß Anspruch 20, wobei der Strahler (106) einen vorbestimmten, näherungsweise konstanten Gewinn, unabhängig von der Resonanzfrequenz, aufweist.
  23. Antenne (100) gemäß Anspruch 22, ferner aufweisend: ein Mittel zum Anlegen einer Spannung an das Dielektrikum mit dem ferroelektrischen Material; und, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischem Material eine dielektrische Konstante hat, die in Antwort auf die angelegte Spannung variiert.
  24. Antenne (100) gemäß Anspruch 23, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischem Material eine dielektrische Konstante in dem Bereich zwischen 100 und 5000 bei Null Volt aufweist.
  25. Antenne (100) gemäß Anspruch 23, wobei das Dielektrikum (112), das aus dem ersten Material mit einer festen dielektrischen Konstante gebildet ist, und das Dielektrikum (104), das aus dem ferroelektrischen Material gebildet ist, eine zusammengesetzte dielektrische Konstante in dem Bereich zwischen 2 und 100 bei Null Volt aufweisen.
  26. Antenne (100) gemäß Anspruch 20, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischen Material gebildet ist aus Bariumstrontiumtitanat, BAxSR1-xTiO3 (BSTO).
  27. Antenne (100) gemäß Anspruch 20, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischem Material in einem dünnen Film mit einer Dicke in dem Bereich von 0,15 bis 2 μm gebildet ist.
  28. Antenne (100) gemäß Anspruch 20, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischen Material in einem dicken Film mit einer Dicke in dem Bereich von 1,5 bis 1000 μm gebildet ist.
  29. Patchantenne (100) gemäß Anspruch 26, wobei das ferroelektrische BSTO-Material Oxid-Dotierungssubstanzen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Wolfram, Mangan, und Magnesium enthält.
  30. Patchantenne (100) gemäß Anspruch 26, wobei das Dielektrikum (104) mit ferroelektrischem Material eine dielektrische Konstante hat, die sich in Antwort auf eine Veränderung der Vorspannung von weniger als 1 Volt verdoppelt.
  31. Patchantenne (100, 500) gemäß Anspruch 20, wobei der Strahler (106, 504) eine effektive Wellenlänge hat, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine viertel Wellenlänge und eine halbe Wellenlänge enthält.
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US09/927,732 US6690176B2 (en) 2001-04-11 2001-08-08 Low-loss tunable ferro-electric device and method of characterization
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Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10316719B4 (de) 2003-04-11 2018-08-02 Snaptrack, Inc. Frontendschaltung für drahtlose Übertragungssysteme
US7030463B1 (en) 2003-10-01 2006-04-18 University Of Dayton Tuneable electromagnetic bandgap structures based on high resistivity silicon substrates
JP2005236389A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Kyocera Corp アレーアンテナおよびそれを用いた無線通信装置
KR101180179B1 (ko) 2004-10-11 2012-09-05 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) 온도 의존성이 감소된 버랙터 장치
US8229366B2 (en) 2005-04-08 2012-07-24 Qualcomm, Incorporated Tunable duplexer with common node notch filter
US20060274476A1 (en) * 2005-04-13 2006-12-07 Andrew Cervin-Lawry Low loss thin film capacitor and methods of manufacturing the same
JP4530951B2 (ja) * 2005-08-29 2010-08-25 京セラ株式会社 誘電定数測定方法及び両端開放形半波長コプレナーライン共振器
DE102005044856A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-22 IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik Verringerte Übersprache zwischen benachbarten Frequenzbereichen in einem elektronischen Bauelement mit einem Verstärker oder Mischer und abstimmbarer Impedenzanpassung
KR101651382B1 (ko) * 2005-11-18 2016-08-25 레저넌트 인크. 저손실의 튜너블 무선 주파수 필터
JP4838572B2 (ja) 2005-11-24 2011-12-14 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 安定化回路、マルチバンド増幅回路
JP4621155B2 (ja) * 2006-02-28 2011-01-26 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 可変フィルタ
EP2031702A1 (de) * 2006-06-12 2009-03-04 Murata Manufacturing Co. Ltd. Oberflächenmontierte antenne und antennenvorrichtung
US7893879B2 (en) 2006-09-21 2011-02-22 Mitsumi Electric Co., Ltd. Antenna apparatus
US7639101B2 (en) * 2006-11-17 2009-12-29 Superconductor Technologies, Inc. Low-loss tunable radio frequency filter
JP4731515B2 (ja) * 2007-03-29 2011-07-27 富士通株式会社 チューナブルフィルタおよびその作製方法
JP2008258670A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd アンテナ装置及び携帯端末
KR100964652B1 (ko) * 2007-05-03 2010-06-22 주식회사 이엠따블유 다중 대역 안테나 및 그를 포함하는 무선 통신 장치
CN101785144B (zh) 2007-08-29 2014-01-15 艾格瑞系统有限公司 电子控向天线
JP4924327B2 (ja) * 2007-09-26 2012-04-25 Ｔｄｋ株式会社 アンテナ装置及びその特性調整方法
JP4835572B2 (ja) * 2007-10-16 2011-12-14 日立電線株式会社 同調型アンテナ
CN101855776B (zh) * 2007-11-14 2013-08-28 爱立信电话股份有限公司 改进的天线转换设备
JP2009164997A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp 帯域可変フィルタ
US7922975B2 (en) 2008-07-14 2011-04-12 University Of Dayton Resonant sensor capable of wireless interrogation
WO2010049984A1 (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 三菱電機株式会社 無線通信装置
KR101615760B1 (ko) 2009-07-22 2016-04-27 삼성전자주식회사 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법
IL201812A (en) * 2009-10-29 2015-01-29 Elta Systems Ltd Wave-guided antenna
JP5526726B2 (ja) * 2009-11-20 2014-06-18 富士通株式会社 無線タグ
DE102009059873A1 (de) 2009-12-21 2011-06-22 Epcos Ag, 81669 Varaktor und Verfahren zur Herstellung eines Varaktors
WO2012011288A1 (ja) 2010-07-22 2012-01-26 パナソニック株式会社 点灯回路、ランプ及び照明装置
DE102010046677B4 (de) 2010-09-27 2017-10-12 Snaptrack Inc. Schaltungsanordnung
JP5561615B2 (ja) * 2011-01-18 2014-07-30 三菱マテリアル株式会社 アンテナ装置
CN102347743A (zh) * 2011-05-19 2012-02-08 南京信息工程大学 一种调节滤波器通频带的方法及滤波器
US9184722B2 (en) * 2012-02-10 2015-11-10 Infineon Technologies Ag Adjustable impedance matching network
US9166640B2 (en) 2012-02-10 2015-10-20 Infineon Technologies Ag Adjustable impedance matching network
US9000866B2 (en) 2012-06-26 2015-04-07 University Of Dayton Varactor shunt switches with parallel capacitor architecture
US9930592B2 (en) 2013-02-19 2018-03-27 Mimosa Networks, Inc. Systems and methods for directing mobile device connectivity
US9179336B2 (en) 2013-02-19 2015-11-03 Mimosa Networks, Inc. WiFi management interface for microwave radio and reset to factory defaults
US9130305B2 (en) 2013-03-06 2015-09-08 Mimosa Networks, Inc. Waterproof apparatus for cables and cable interfaces
US9362629B2 (en) 2013-03-06 2016-06-07 Mimosa Networks, Inc. Enclosure for radio, parabolic dish antenna, and side lobe shields
US9191081B2 (en) 2013-03-08 2015-11-17 Mimosa Networks, Inc. System and method for dual-band backhaul radio
US10320357B2 (en) 2013-03-15 2019-06-11 Wispry, Inc. Electromagnetic tunable filter systems, devices, and methods in a wireless communication network for supporting multiple frequency bands
US9295103B2 (en) 2013-05-30 2016-03-22 Mimosa Networks, Inc. Wireless access points providing hybrid 802.11 and scheduled priority access communications
US10938110B2 (en) 2013-06-28 2021-03-02 Mimosa Networks, Inc. Ellipticity reduction in circularly polarized array antennas
EP3028382B1 (de) * 2013-07-29 2019-06-12 Wispry, Inc. Adaptive filteransprechsysteme und verfahren
US9160296B2 (en) * 2014-01-21 2015-10-13 Qualcomm Incorporated Passive switch-based phase shifter
US9001689B1 (en) 2014-01-24 2015-04-07 Mimosa Networks, Inc. Channel optimization in half duplex communications systems
DE102014102521B4 (de) 2014-02-26 2023-10-19 Snaptrack, Inc. Abstimmbare HF-Filterschaltung
DE102014102707A1 (de) * 2014-02-28 2015-09-03 Epcos Ag Abstimmbares elektroakustisches HF-Filter mit verbesserten elektrischen Eigenschaften und Verfahren zum Betrieb eines solchen Filters
US9780892B2 (en) 2014-03-05 2017-10-03 Mimosa Networks, Inc. System and method for aligning a radio using an automated audio guide
US9998246B2 (en) 2014-03-13 2018-06-12 Mimosa Networks, Inc. Simultaneous transmission on shared channel
US10483642B2 (en) 2014-09-03 2019-11-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Composite right/left-handed transmission line antenna
US10958332B2 (en) 2014-09-08 2021-03-23 Mimosa Networks, Inc. Wi-Fi hotspot repeater
CN104993801A (zh) * 2015-08-01 2015-10-21 王福建 一种双工器电路
WO2017123558A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-20 Mimosa Networks, Inc. Printed circuit board mounted antenna and waveguide interface
CN105738708B (zh) * 2016-04-06 2018-08-07 中国舰船研究设计中心 一种短波天线调谐器插入损耗测量装置及方法
CN105932378B (zh) * 2016-06-13 2018-11-02 华南理工大学 一种带宽可控的平面可调带通-带阻滤波器
US11251539B2 (en) 2016-07-29 2022-02-15 Airspan Ip Holdco Llc Multi-band access point antenna array
GB201616637D0 (en) * 2016-09-30 2016-11-16 Radio Design Limited Multiplexer apparatus and method of use thereof
EP3319165B1 (de) * 2016-11-07 2020-03-18 Nokia Technologies Oy Funkfrequenzreflexionstyp-phasenverschieber und verfahren zur phasenverschiebung
WO2018131138A1 (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 三菱電機株式会社 高周波共振器及びこれを用いた高周波発振器
JP7011806B2 (ja) * 2017-10-06 2022-01-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 誘電体材料評価装置
US10511074B2 (en) 2018-01-05 2019-12-17 Mimosa Networks, Inc. Higher signal isolation solutions for printed circuit board mounted antenna and waveguide interface
US11069986B2 (en) 2018-03-02 2021-07-20 Airspan Ip Holdco Llc Omni-directional orthogonally-polarized antenna system for MIMO applications
CN108872713B (zh) * 2018-07-02 2020-06-02 京东方科技集团股份有限公司 液晶介电常数的测量装置、测量系统、测量方法
US11289821B2 (en) 2018-09-11 2022-03-29 Air Span Ip Holdco Llc Sector antenna systems and methods for providing high gain and high side-lobe rejection
CN110095654B (zh) * 2019-05-09 2020-12-22 东北电力大学 一种电网电感检测方法
CN113964513B (zh) * 2021-10-25 2024-01-26 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种无线通信微波天线及其成型方法

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3413543A (en) * 1965-04-23 1968-11-26 Gen Motors Corp Compensated ferroelectric hysteresiscope employing ground reference
US4378534A (en) * 1981-03-31 1983-03-29 Motorola, Inc. Wideband modulation sensitivity compensated voltage controlled oscillator
US4494081A (en) * 1982-05-24 1985-01-15 Rca Corporation Variable frequency U. H. F. local oscillator for a television receiver
US4475108A (en) * 1982-08-04 1984-10-02 Allied Corporation Electronically tunable microstrip antenna
DE3316881C1 (de) * 1983-05-07 1990-01-25 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh, 7730 Villingen-Schwenningen Oszillatorschaltung fuer Fernsehempfangsgeraete
GB2178616B (en) * 1985-07-26 1989-04-26 Marconi Co Ltd Impedance matching arrangement
JPS639303A (ja) * 1986-06-30 1988-01-16 Murata Mfg Co Ltd マイクロ波フイルタ及びこれを用いた送受信機
US4736169A (en) * 1986-09-29 1988-04-05 Hughes Aircraft Company Voltage controlled oscillator with frequency sensitivity control
JPH082766B2 (ja) * 1987-03-09 1996-01-17 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー 除草剤組成物
JP2693959B2 (ja) * 1988-02-08 1997-12-24 アルプス電気株式会社 局部発振回路
US4835499A (en) * 1988-03-09 1989-05-30 Motorola, Inc. Voltage tunable bandpass filter
JPH03160801A (ja) * 1989-11-17 1991-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧制御発振器
JPH0394841U (de) * 1990-01-18 1991-09-27
EP0473373A3 (en) * 1990-08-24 1993-03-03 Rockwell International Corporation Calibration system for direct conversion receiver
FR2681994B1 (fr) * 1991-09-26 1994-09-30 Alcatel Telspace Dispositif de transmission numerique comportant un recepteur a demodulation coherente realisee directement en hyperfrequence.
US5293408A (en) * 1991-10-14 1994-03-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. FSK data receiving system
JPH05160616A (ja) * 1991-12-10 1993-06-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜共振器
US5166857A (en) * 1991-12-24 1992-11-24 Motorola Inc. Electronically tunable capacitor switch
US5472935A (en) * 1992-12-01 1995-12-05 Yandrofski; Robert M. Tuneable microwave devices incorporating high temperature superconducting and ferroelectric films
EP0672308A4 (de) * 1992-12-01 1995-12-13 Superconductor Core Technologi Abstimmbare mikrowellenvorrichtungen mit hochtemperatur-supraleitenden und ferroelektrischen schichten.
JP2962966B2 (ja) * 1993-03-25 1999-10-12 三菱電機株式会社 整合回路装置
US5407855A (en) * 1993-06-07 1995-04-18 Motorola, Inc. Process for forming a semiconductor device having a reducing/oxidizing conductive material
US5496795A (en) * 1994-08-16 1996-03-05 Das; Satyendranath High TC superconducting monolithic ferroelectric junable b and pass filter
JPH0879069A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Mitsubishi Electric Corp Ｖｃｏ回路及びｐｌｌ回路
US5617104A (en) * 1995-03-28 1997-04-01 Das; Satyendranath High Tc superconducting tunable ferroelectric transmitting system
US5479139A (en) * 1995-04-19 1995-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army System and method for calibrating a ferroelectric phase shifter
JPH0969799A (ja) * 1995-09-01 1997-03-11 Antenna Giken Kk 自動制御サーキュレータ装置
US5640042A (en) * 1995-12-14 1997-06-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Thin film ferroelectric varactor
US6216020B1 (en) * 1996-05-31 2001-04-10 The Regents Of The University Of California Localized electrical fine tuning of passive microwave and radio frequency devices
JPH1013181A (ja) * 1996-06-21 1998-01-16 Nec Corp Ｉｆフィルタ自動整合方式
WO1998000881A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-08 Superconducting Core Technologies, Inc. Near resonant cavity tuning devices
JP3005472B2 (ja) * 1996-07-26 2000-01-31 埼玉日本電気株式会社 受信機
JPH10209714A (ja) * 1996-11-19 1998-08-07 Sharp Corp 電圧制御通過帯域可変フィルタおよびそれを用いる高周波回路モジュール
US5777524A (en) * 1997-07-29 1998-07-07 Motorola, Inc. Temperature compensation circuit for a crystal oscillator and associated circuitry
US5973519A (en) * 1997-01-20 1999-10-26 Nec Corporation Voltage controlled oscillator circuit capable of switching between oscillation frequency bands
US5880921A (en) * 1997-04-28 1999-03-09 Rockwell Science Center, Llc Monolithically integrated switched capacitor bank using micro electro mechanical system (MEMS) technology
JPH10335903A (ja) * 1997-05-28 1998-12-18 Sharp Corp 電圧制御通過帯域可変フィルタ、電圧制御共振周波数可変共振器およびそれらを用いる高周波回路モジュール
US6052036A (en) * 1997-10-31 2000-04-18 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Crystal oscillator with AGC and on-chip tuning
JP3212930B2 (ja) * 1997-11-26 2001-09-25 日本電気株式会社 容量及びその製造方法
JPH11289229A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Kokusai Electric Co Ltd 広帯域高周波増幅器
JP3454163B2 (ja) * 1998-08-05 2003-10-06 株式会社村田製作所 周波数可変型フィルタ、アンテナ共用器及び通信機装置
US6377142B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-23 Paratek Microwave, Inc. Voltage tunable laminated dielectric materials for microwave applications
CA2346856A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-27 Paratek Microwave, Inc. Voltage tunable varactors and tunable devices including such varactors
AU1342800A (en) * 1998-11-09 2000-05-29 Paratek Microwave, Inc. Ferroelectric varactor with built-in dc blocks
US20020186099A1 (en) * 1998-12-11 2002-12-12 Sengupta Louise C. Electrically tunable filters with dielectric varactors
JP3552971B2 (ja) * 1998-12-14 2004-08-11 松下電器産業株式会社 アクティブフェイズドアレイアンテナ
JP2000323669A (ja) * 1999-03-10 2000-11-24 Sanyo Electric Co Ltd 半導体不揮発メモリ素子
DE19915247A1 (de) * 1999-04-03 2000-10-05 Philips Corp Intellectual Pty Spannungsabhängiger Dünnschichtkondensator
SE513809C2 (sv) * 1999-04-13 2000-11-06 Ericsson Telefon Ab L M Avstämbara mikrovågsanordningar
JP3475858B2 (ja) * 1999-06-03 2003-12-10 株式会社村田製作所 アンテナ共用器及び通信機装置
US6333719B1 (en) * 1999-06-17 2001-12-25 The Penn State Research Foundation Tunable electromagnetic coupled antenna
SE516235C2 (sv) * 1999-06-18 2001-12-03 Ericsson Telefon Ab L M Avstämbar spiralantenn
JP2001036155A (ja) * 1999-07-21 2001-02-09 Japan Science & Technology Corp 電磁波素子
JP4652499B2 (ja) * 1999-07-29 2011-03-16 株式会社ダイヘン インピーダンス自動整合方法及び整合装置
US6292143B1 (en) * 2000-05-04 2001-09-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Multi-mode broadband patch antenna
JP3640595B2 (ja) * 2000-05-18 2005-04-20 シャープ株式会社 積層パターンアンテナ及びそれを備えた無線通信装置
JP2001338839A (ja) * 2000-05-29 2001-12-07 Kyocera Corp 可変容量コンデンサ
AU2001268428A1 (en) * 2000-06-16 2002-01-02 Paratek Microwave, Inc. Electronically tunable dielectric composite thick films

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