EP2211420A1 - Hohlraumresonator HF-Leistung Verteilnetzwerk - Google Patents

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EP2211420A1
EP2211420A1 EP10151262A EP10151262A EP2211420A1 EP 2211420 A1 EP2211420 A1 EP 2211420A1 EP 10151262 A EP10151262 A EP 10151262A EP 10151262 A EP10151262 A EP 10151262A EP 2211420 A1 EP2211420 A1 EP 2211420A1
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EP
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cavity resonator
network
network according
microwave substrate
resonator
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Withdrawn
Application number
EP10151262A
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English (en)
French (fr)
Inventor
William Gautier
Dr. Volker Ziegler
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043—Slotted waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array

Definitions

  • the invention relates to a network for distributing or collecting high-frequency electromagnetic radiation (HF) of at least one coupling-in unit and at least one decoupling unit.
  • HF high-frequency electromagnetic radiation
  • Such networks are primarily for effecting a distribution or collection of RF radiation between transmitters for RF and thus coupled transmit antennas or RF receive antennas and receivers coupled thereto, when an antenna is associated with a plurality of antennas or multiple transmitters / receivers of a transmitter or receiver.
  • a typical application is to apply a radar directional antenna formed by a plurality of planar antennas or, more precisely, their individual antennas by means of an RF transmitter.
  • this object is achieved by the features listed in claim 1.
  • the use of a cavity resonator results in a structurally very simple structure, which also has very low losses.
  • the network can be formed very flat, which reduces the space for the entire system (transmitter / receiver with network and antenna).
  • the invention allows very variable designs of the RF coupler and thus a corresponding margin in the design of antenna arrays.
  • the cavity resonator is rectangular, round, oval or spherical, whereby a simple adaptation to different geometric requirements in terms of the interface to the antenna is possible.
  • the cavity resonator has a height of only 0.5 to 2 mm, whereby a very compact design of the network is possible.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the cavity resonator is filled with gas, in particular air, whereby it has only a low weight and low losses.
  • the interior of the cavity may consist of a dielectric, in particular PVC (polyvinyl chloride) and alumina (Al 2 O 3 ). This design has the advantage that the size of the resonator is smaller.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the cavity resonator is made of a dielectric substrate, in particular FR4 (epoxy resin + glass fiber fabric), Teflon, LTCC, LCP (Liquid Crystalline Polymer), silicone and the outer wall thereof by a chain of vias (Vertical Interconnect Access ) is formed.
  • FR4 epoxy resin + glass fiber fabric
  • Teflon Teflon
  • LTCC LTCC
  • LCP Liquid Crystalline Polymer
  • silicone Lamd Crystalline Polymer
  • the chain of vias is arranged to form a reflective wall for the RF used. This arrangement is technically easy to manufacture and allows any shape of the cavity resonator interior.
  • the network comprises a first microwave substrate and a second microwave substrate, between which the cavity resonator is arranged.
  • These two two-sided microwave substrates are preferably made of FR4 (epoxy resin + glass fiber fabric), Teflon, LTCC, LCP (Liquid Crystalline Polymer), Silicon, alumina (Al 2 O 3 ) and serve to introduce the HF in the cavity resonator or out of this and in particular to feed corresponding antennas.
  • a development of this inventive concept provides that RF lines are each arranged on the cavity of the resonator opposite sides of the microwave substrates, which causes an entry or exit of the HF.
  • the network comprises only one microwave substrate, which is arranged on one side of the cavity resonator.
  • the input and output RF lines are disposed on one side of the microwave substrate, on the one opposite the cavity resonator.
  • a further preferred embodiment provides that a number of couplers are arranged in a defined assignment to the stationary RF wave formed in the cavity resonator in order to effect a desired power division or power combination.
  • the output couplers are arranged in the region of the shaft maxima of the stationary HF wave, since in this case the radiated RF power is maximal.
  • a targeted distribution of decoupled RF can be adjusted to provide individual radiating elements with less energy.
  • the network according to the invention can be designed as a collection or distribution network. In particular, it may serve to distribute the energy of an RF transmitter to a plurality of antennas. Conversely, the RF received via a plurality of receive antennas can be combined via the network and fed to a receive amplifier.
  • the network according to the invention preferably comprises at least one microwave substrate, on whose side opposite the cavity resonator a number of antennas of the antenna array are arranged. This achieves a very compact design.
  • an advantageous embodiment provides that a number of two-dimensional grid-like arranged antennas is formed by a plurality of antenna rows, the antennas of each antenna array are respectively connected by a line to form the antenna rows and the cavity resonator comprises a coupler for each line.
  • the network according to the invention is preferably operated as a power distribution network or power collection network in the HF range of 20-150 GHz.
  • an amplifier for the HF range of 20-150 GHz comprises a power distribution network having an RF input and a number of RF outputs, which act on RF power amplifiers, and the outputs the RF power amplifier is driving inputs to a power collection network.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an RF network 10a in a schematic sectional view.
  • This RF network 10a essentially consists of a cavity resonator 12a, which is sandwiched on both sides by two microwave substrates 14a and 16a .
  • an input line 16 is provided for the coupling of HF, for example, from an upstream RF amplifier.
  • At least one input coupler 18a is provided, via which the HF from the first microwave substrate 14a is introduced into the cavity resonator 12a .
  • a plurality of output couplers 20a Through which the HF is introduced into the second microwave substrate 16a .
  • a number of radiating elements 22a are arranged, via which the HF is radiated to the environment.
  • these radiating elements 22a are formed as planar antennas, which form a one- or two-dimensional antenna array.
  • Fig. 2 an alternative RF network implementation 10b is shown, which differs from the embodiment according to FIG Fig. 1 differs in that only on one side of the cavity 12b, a microwave substrate 14b is arranged, which serves both for the introduction and for the discharge of the HF.
  • the microwave substrate 14b has an input RF line 16 , an input coupler 18b between the microwave substrate 14b and the cavity resonator 12b, and a number of output couplers 20b and radiating elements 22b.
  • a standing RF wave forms in the cavity resonator 12a or 12b and, depending on the spatial arrangement of the output couplers 20a and 20b with respect to the wave maxima, individual radiation elements 22a, 22b can be assigned a predetermined HF intensity, so that one can be imparted by the sum of the radiating elements 22a, 22b directional antenna a targeted radiation characteristic.
  • Fig. 3 Several preferred embodiments for the geometric shape of the cavity resonator 12 are shown, namely a structure with a square, rectangular or circular cross-section or a spherical shape.
  • the suitable shape of the cavity resonator 12 is preferably chosen such that an optimal adaptation to the shape or geometric arrangement of the radiating elements is given.
  • a schematic perspective view of an embodiment of a network 10c is shown with a one-dimensional antenna array.
  • This includes a rectangular cavity resonator 12c having input RF lines 16 and an input coupler 18c, a microwave substrate 14c, and radiating elements 22c arranged in a straight line and below those in the cavity resonator 12c and microwave substrate 14c junction Output coupler 20c are arranged. Further, an input RF line 16 and an input coupler 18c for coupling the RF are provided.
  • Fig. 5 shows an RF network implementation 10d, which is essentially that of Fig. 4 corresponds with the difference that a two dimensional array of radiating elements 22d is provided on the microwave substrate 14d constituting a planar-type directional antenna.
  • Fig. 6 shows another embodiment of an RF network 10e with a two-dimensional antenna array, in which a rectangular cavity 12e is provided, which communicates with a larger, in the illustrated embodiment approximately square microwave substrate 14e via a number of couplers 20e .
  • couplers 20e are in turn connected by means of HF lines 24 in each case to a number of radiating elements 22e lying one behind the other, which together form a two-dimensional matrix, that is to say an antenna array.
  • the HF is supplied via the input lines 16 to the network 10a to 10e and emitted via the emission elements 22a to 22e .
  • it is a distribution network that distributes the RF from one source to different radiating elements or transmitting antennas 22a-22e .
  • Such a network 10a to 10e can also be operated in reverse, that is to say that the emitting elements 22a - 22e form receiving antennas and the HF is collected and removed via the line 16 .
  • Fig. 7 shows an embodiment of an RF amplifier using distribution and collection networks.
  • the HF is fed via an HF feed line 30 to a distribution network 32 , from where it is supplied via lines 34 to a number (five in the illustrated example) RF power amplifiers 36 .
  • the RF amplified therein is supplied via further lines 38 to a second collection network 40 and subsequently supplied via the output line 42 for further use.

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Ein Netzwerk zur Verteilung oder Sammlung hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung zwischen mindestens einer Einkoppeleinheit (18) und mindestens einer Auskoppeleinheit (20) ist als Hohlraumresonator (12) ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine baulich sehr einfache Struktur, die zudem sehr geringe Verluste aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Netzwerk zur Verteilung oder Sammlung hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (HF) zumindest einer Einkoppeleinheit und mindestens einer Auskoppeleinheit.
  • Derartige Netzwerke dienen hauptsächlich dazu, zwischen Sendern für HF und damit gekoppelten Sendeantennen oder HF-Empfangsantennen und damit gekoppelten Empfängern eine Verteilung oder Sammlung der HF-Strahlung zu bewirken, wenn einem Sender oder Empfänger mehrere Antennen oder mehreren Sendern/Empfängern eine Antenne zugeordnet ist. Eine typische Anwendung besteht darin, mittels eines HF-Senders eine aus einer Vielzahl planarer Antennen gebildete Radar-Richtantenne bzw. genauer gesagt deren einzelne Antennen zu beaufschlagen.
  • Es gibt im wesentlichen drei Arten herkömmlicher Netzwerke nämlich "Planar Corporate Feed"-Netzwerke, die hohe Verluste oder baulich aufwendig sind, "Wave-guide"-Netzwerke die schwer und voluminös sind oder quasi-optische Netzwerke, die schwer zu integrieren sind.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Netzwerk zur Verteilung oder Sammlung von HF-Strahlung bereitzustellen, das leicht und baulich einfach ausgeführt ist und geringe Verluste aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die Verwendung eines Hohlraumresonators ergibt sich eine baulich sehr einfache Struktur, die zudem sehr geringe Verluste aufweist. Das Netzwerk läßt sich sehr flach ausbilden, was den Bauraum für die Gesamtanlage (Sender/Empfänger mit Netzwerk und Antenne) reduziert. Außerdem ermöglicht die Erfindung sehr variable Gestaltungen der HF-Koppler und damit einen entsprechenden Spielraum bei der Gestaltung von Antennen-Arrays.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraumresonator rechteckig, rund, oval oder sphärisch ausgebildet ist, wodurch eine einfache Anpassung an unterschiedliche geometrische Anforderungen im Hinblick auf die Schnittstelle zur Antenne möglich ist.
  • Vorteilhafterweise weist der Hohlraumresonator eine Höhe von nur 0,5 bis 2 mm auf, wodurch eine sehr kompakte Bauweise des Netzwerkes möglich ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraumresonator mit Gas, insbesondere Luft gefüllt ist wodurch dieser nur ein geringes Gewicht und wenig Verluste aufweist. Alternativ kann das Innere des Hohlraumresonators aus einem Dielektrikum, insbesondere PVC (Polyvinylchlorid) und Alumina (Al2O3) bestehen. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass die Größe des Resonators kleiner ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraumresonator aus einem dielektrischen Substrat, insbesondere FR4 (Epoxidharz + Glasfasergewebe), Teflon, LTCC, LCP (Liquid Crystalline Polymer), Silicon gefertigt und dessen Außenwandung durch eine Kette von Vias (Vertical Interconnect Access) gebildet ist. Hierunter werden Durchbrüche mit elektrisch leitender Wandung in Substraten verstanden. Die Kette von Vias wird so angeordnet, dass diese für die verwendete HF eine reflektierende Wandung bilden. Diese Anordnung ist technisch einfach zu fertigen und ermöglicht eine beliebige Formgebung des Hohlraumresonatorinnenraums.
  • Eine bevorzuge Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Netzwerk ein erstes Mikrowellensubstrat sowie ein zweites Mikrowellensubstrat umfaßt, zwischen denen der Hohlraumresonator angeordnet ist. Diese beiden beidseitigen Mikrowellensubstrate bestehen vorzugsweise aus FR4 (Epoxidharz + Glasfasergewebe), Teflon, LTCC, LCP (Liquid Crystalline Polymer), Silicon, Alumina (Al2O3) und dienen dazu, die HF in den Hohlraumresonator einzuleiten oder aus diesem herauszuleiten und insbesondere entsprechenden Antennen zuzuführen.
  • Eine Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens sieht vor, dass HF-Leitungen jeweils auf den dem Hohlraumresonator gegenüber liegenden Seiten der Mikrowellensubstrate angeordnet sind, die eine Ein- bzw. Ausleitung der HF bewirkt.
  • Eine alternative Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Netzwerk nur ein Mikrowellensubstrat umfasst, das auf eine Seite des Hohlraumresonators angeordnet ist. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform die Eingangs- und Ausgangs-HF-Leitungen auf einer Seite des Mikrowellensubstrates angeordnet und zwar auf derjenigen, die dem Hohlraumresonator gegenüber liegt.
  • Noch eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass eine Anzahl von Kopplern in definierter Zuordnung zu der im Hohlraumresonator gebildeten stehenden HF-Welle angeordnet sind, um eine gewünschte Leistungsteilung oder Leistungszusammenführung zu bewirken. Insbesondere ist es zweckmäßig wenn die Ausgangskoppler im Bereich der Wellenmaxima der stehenden HF-Welle angeordnet sind, da in diesem Fall die ausgestrahlte HF-Leistung maximal ist. Alternativ kann es zweckmäßig sein, wenn zur Erzielung einer definierten gewichteten Leistungsteilung nur ein Teil der Ausgangskoppler im Bereich der Wellenmaxima und andere Teile bei geringeren Wellenamplituden positioniert sind. So läßt sich eine gezielte Verteilung der ausgekoppelten HF einstellen, um einzelne Abstrahlelemente mit weniger Energie zu versorgen.
  • Das erfindungsgemäße Netzwerk kann als Sammel- oder Verteilnetzwerk ausgebildet sein. Insbesondere kann es dazu dienen, die Energie eines HF-Sender an eine Vielzahl von Antennen zu verteilen. Umgekehrt kann die über eine Vielzahl von Empfangsantennen empfangene HF über das Netzwerk zusammengefasst und einem Empfangsverstärker zugeführt werden.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Netzwerk mindestens ein Mikrowellensubstrat, auf dessen dem Hohlraumresonator gegenüberliegenden Seite eine Anzahl Antennen des Antennen-Arrays angeordnet sind. Dadurch wird eine sehr kompakte Bauweise erreicht.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Netzwerks läßt sich eine eindimensionale Antennenanordnung mit einer Anzahl in Reihe hintereinander angeordneter Antennen aufbauen oder ein zweidimensionales Antennen-Array. Bei letztgenannter Ausführung sieht eine vorteilhafte Ausbildung vor, dass eine Anzahl zweidimensional-rasterartig angeordneter Antennen durch mehrere Antennenreihen gebildet ist, wobei die Antennen jeder Antennenreihe jeweils mittels einer Leitung zur Bildung der Antennenreihen verbunden sind und der Hohlraumresonator einen Koppler für jede Leitung umfaßt.
  • Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Netzwerk als Leistungs-Verteilnetzwerk oder Leistungs-Sammelnetzwerk im HF-Bereich von 20 - 150 GHz betrieben.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Verstärker für den HF-Bereich von 20 - 150 GHz ein Leistungs-Verteilnetzwerk umfasst, das einen HF-Eingang und eine Anzahl von HF-Ausgängen aufweist, die HF-Leistungsverstärker beaufschlagen, ferner die Ausgänge der HF-Leistungsverstärker Eingänge eines Leistungs-Sammelnetzwerkes beaufschlagen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    Eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines HF-Netzwerks;
    Fig. 2:
    eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines HF-Netzwerks;
    Fig. 3:
    mehrere Varianten für die geometrische Struktur eines Hohlraumresonators;
    Fig. 4:
    eine schematische dreidimensionale Darstellung einer HF-Netzwerkausführung für ein eindimensionales Antennen-Array;
    Fig. 5:
    eine schematische dreidimensionale Darstellung einer ersten HF-Netzwerkausführung für ein zweidimensionales Antennen-Array;
    Fig. 6:
    eine schematische dreidimensionale Darstellung einer zweiten HF-Netzwerkausführung für ein zweidimensionales Antennen-Array;
    Fig. 7:
    ein Blockschaltbild eines HF-Verstärkers unter Verwendung eines Verteilungs- sowie eines Sammel-HF-netzwerkes.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines HF-Netzwerkes 10a in einer schematischen Schnittdarstellung. Dieses HF-Netzwerk 10a besteht im wesentlichen aus einem Hohlraumresonator 12a, der beidseitig von zwei Mikrowellensubstraten 14a und 16a sandwichartig umschlossen ist. Am ersten Mikrowellensubstrat 14a ist eine Eingangsleitung 16 zur Einkoppelung von HF vorgesehen, beispielsweise aus einem vorgeschalteten HF-Verstärker. Zwischen dem erstem Mikrowellensubstrat 14a und dem Hohlraumresonator 12a ist mindestens ein Eingangskoppler 18a vorgesehen, über den die HF aus dem ersten Mikrowellensubstrat 14a in den Hohlraumresonator 12a eingeleitet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite des Hohlraumresonators 12a sind mehrere Ausgangskoppler 20a vorgesehen, über welche die HF in das zweite Mikrowellensubstrat 16a eingeleitet wird. Auf dessen gegenüberliegender Oberfläche sind eine Anzahl Abstrahlelemente 22a angeordnet, über welche die HF an die Umgebung abgestrahlt wird. Vorzugsweise sind diese Abstrahlelemente22a als Planar-Antennen ausgebildet, die ein ein- oder zweidimensionales Antennen-Array bilden.
  • In Fig. 2 ist eine alternative HF-Netzwerkausführung 10b dargestellt, die sich von der Ausführung gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass nur auf einer Seite des Hohlraumresonators 12b ein Mikrowellensubstrat 14b angeordnet ist, das sowohl zur Einleitung als auch zur Ausleitung der HF dient. Dazu weist das Mikrowellensubstrat 14b eine Eingangs-HF-Leitung 16 auf, einen Eingangskoppler 18b zwischen dem Mikrowellensubstrat 14b und dem Hohlraumresonator 12b sowie eine Anzahl Ausgangskoppler 20b und Abstrahlelemente 22b.
  • Bei beiden Ausführungsformen bildet sich im Hohlraumresonator 12a bzw. 12b eine stehende HF-Welle aus und je nach örtlicher Anordnung der Ausgangskoppler 20a bzw. 20b in Bezug auf die Wellenmaxima lässt sich einzelnen Abstrahlelementen 22a, 22b eine vorgegebene HF-Stärke zuordnen, so dass einer durch die Summe der Abstrahlelemente 22a, 22b gebildeten Richtantenne eine gezielte Abstrahlcharakteristik verliehen werden kann.
  • In Fig. 3 sind mehrere bevorzugte Ausführungsformen für die geometrische Form des Hohlraumresonators 12 dargestellt, nämlich eine Struktur mit quadratischem, rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt oder einer sphärischen Form. Dabei wird die geeignete Form des Hohlraumresonators 12 vorzugsweise derart gewählt, dass eine optimale Anpassung an die Form oder geometrische Anordnung der Abstrahlelemente gegeben ist.
  • In Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführung eines Netzwerkes 10c mit einem eindimensionalen Antennen-Array dargestellt. Dieses umfasst einen rechteckigen Hohlraumresonator 12c mit Eingangs-HF-Leitungen 16 und einem Eingangskoppler 18c, einem Mikrowellensubstrat 14c sowie Abstrahlelementen 22c, die in einer geraden Linie angeordnet sind und unterhalb derer im Übergang zwischen Hohlraumresonator 12c und Mikrowellensubstrat 14c eine Anzahl Ausgangskoppler 20c angeordnet sind. Ferner ist eine Eingangs-HF-Leitung 16 sowie ein Eingangskoppler 18c zur Einkopplung der HF vorgesehen.
  • Fig. 5 zeigt eine HF-Netzwerkausführung 10d, die im wesentlichen derjenigen von Fig. 4 entspricht mit dem Unterschied, dass auf dem Mikrowellensubstrat 14d eine zweidimensionale Anordnung von Abstrahlelementen 22d vorgesehen ist, die eine flächenartige Richtantenne bildet.
  • Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines HF-Netzwerks 10e mit einer zweidimensionalen Antennenanordnung, bei der ein rechteckiger Hohlraumresonator 12e vorgesehen ist, der mit einem größeren, in der dargestellten Ausführungsform etwa quadratischen Mikrowellensubstrat 14e über eine Anzahl Koppler 20e in Verbindung steht. Diese Koppler 20e sind wiederum mittels HF-Leitungen 24 jeweils mit einer Anzahl hintereinander liegender Abstrahlelemente 22e verbunden, die zusammen eine zweidimensionalen Matrix, also ein Antennen-Array, bilden.
  • In der Beschreibung der vorangegangenen Figuren wird jeweils davon ausgegangen, dass die HF über die Eingangsleitungen 16 dem Netzwerk 10a bis 10e zugeführt und über die Abstrahlelemente 22a bis 22e abgestrahlt werden. In diesem Fall handelt es sich um ein Verteilnetzwerk, das die HF aus einer Quelle auf verschiedene Abstrahlelemente oder Sendeantennen 22a - 22e verteilt. Ein solches Netzwerk 10a bis 10e kann auch umgekehrt betrieben werden, dass also die Abstrahlelemente 22a - 22e Empfangsantennen bilden und die HF gesammelt und über die Leitung 16 abgeführt wird.
  • Fig. 7 zeigt eine Ausführung eines HF-Verstärkers unter Verwendung von Verteil- und Sammelnetzwerken. Dabei wird die HF über eine HF-Zuleitung 30 einem Verteilnetzwerk 32 zugeführt, von wo diese über Leitungen 34 einer Anzahl (im dargestellten Beispiel fünf) HF-Leistungsverstärkern 36 zugeführt wird. Die darin verstärkte HF wird über weitere Leitungen 38 einem zweiten Sammelnetzwerk 40 zugeleitet und anschließend über die Ausgangsleitung 42 weiterer Verwendung zugeführt.

Claims (15)

  1. Netzwerk zur Verteilung hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (HF) zwischen einer Einkoppeleinheit (18) und mindestens zwei Auskoppeleinheiten (20), dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Hohlraumresonator (12) ausgebildet ist.
  2. Netzwerk zur Sammlung hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (HF) zwischen mindestens zwei Einkoppeleinheiten (18) und einer Auskoppeleinheit (20), dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Hohlraumresonator (12) ausgebildet ist.
  3. Netzwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein erstes Mikrowellensubstrat (14a) sowie ein zweites Mikrowellensubstrat (16a) umfaßt, zwischen denen der Hohlraumresonator (12a) angeordnet ist.
  4. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leitungen auf dem ersten Mikrowellensubstrat (14a) und dem Hohlraumresonator (12a) mindestens ein erster Koppler (18) vorgesehen ist.
  5. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leitungen auf dem zweiten Mikrowellensubstrat (16a) und dem Hohlraumresonator (12a) eine Anzahl von zweiten Kopplern (20) vorgesehen sind.
  6. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Mikrowellensubstrat (14b) umfaßt, das auf einer Seite des Hohlraumresonators (12b) angeordnet ist.
  7. Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Eingangs- und Ausgangs-HF-Leitungen (16) auf der dem Hohlraumresonator (12b) gegenüberliegenden Seite des Mikrowellensubstrats (14b) vorgesehen sind.
  8. Netzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hohlraumresonator und den Leitungen auf dem Mikrowellensubstrat (14b) mindestens ein erster Koppler (18) und eine Anzahl von zweiten Kopplern (20) vorgesehen ist.
  9. Netzwerk nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Koppler in definierter Zuordnung zur stehenden HF-Welle im Inneren des Hohlraumresonators (12b) zur Erzielung einer gewünschten Leistungsteilung oder Leistungszusammenführung angeordnet sind.
  10. Netzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Koppler (18, 20) im Bereich der Wellenmaxima der stehenden HF-Welle angeordnet sind.
  11. Netzwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Sammel- oder Verteilnetzwerk für ein Antennen-Array ausgebildet ist und mindestens ein Mikrowellensubstrat (14c, 14d, 14e) umfaßt, auf dessen dem Hohlraumresonator (12c, 12d, 12e) gegenüberliegenden Seite eine Anzahl Antennen (22c, 22d, 22e) des Antennen-Arrays angeordnet sind.
  12. Netzwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Antennen (22c, 22d, 22e) auf der dem Hohlraumresonator (12c, 12d, 12e) gegenüberliegenden Seite des Mikrowellensubstrats (14c, 14d, 14e) und dem Hohlraumresonator (12c, 12d, 12e) eine Anzahl von zweiten Kopplern (20c, 20d, 20e) vorgesehen ist.
  13. Netzwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Anzahl hintereinander angeordneter Antennen (22) umfaßt und der Hohlraumresonator (12c) einen jeder Antenne (22c) zugeordneten zweiten Koppler (20c) umfaßt.
  14. Netzwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Anzahl zweidimensional-rasterartig angeordneter Antennen (22e) umfaßt, die aus mehreren Antennenreihen besteht , wobei die Antennen (22e) jeder Antennenreihe jeweils mittels einer Leitung (24) miteinander verbunden sind und der Hohlraumresonator (12e) einen zweiten Koppler (20e) für jede Leitung (24) umfaßt.
  15. Verstärker für den HF-Bereich von 20 - 150 GHz, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Leistungs-Verteilnetzwerk (32) nach Anspruch 1 aufweist, das einen HF-Eingang (30) und eine Anzahl von HF-Ausgängen (34) aufweist, die jeweils HF-Leistungsverstärker (36) beaufschlagen, ferner die Ausgänge der HF-Leistungsverstärker Eingänge eines Leistungs-Sammelnetzwerkes (40) nach Anspruch 2 beaufschlagen, der die HF einem Ausgang (42) zuführt.
EP10151262A 2009-01-21 2010-01-21 Hohlraumresonator HF-Leistung Verteilnetzwerk Withdrawn EP2211420A1 (de)

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DE200910005502 DE102009005502B4 (de) 2009-01-21 2009-01-21 Hohlraumresonator HF-Leistung Verteilnetzwerk

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EP2211420A1 true EP2211420A1 (de) 2010-07-28

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