EP3915171A1 - Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur

Info

Publication number
EP3915171A1
EP3915171A1 EP20701732.8A EP20701732A EP3915171A1 EP 3915171 A1 EP3915171 A1 EP 3915171A1 EP 20701732 A EP20701732 A EP 20701732A EP 3915171 A1 EP3915171 A1 EP 3915171A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layers
antenna
electrically conductive
dimensional
dimensional structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20701732.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Strauss
Thomas Studnitzky
Martin Dressler
Ralf Collmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Publication of EP3915171A1 publication Critical patent/EP3915171A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27—Spiral antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an antenna with a multidimensional structure or antennas with a multidimensional structure and an antenna with a multidimensional structure or with a multidimensionally structured antenna.
  • High-frequency antennas for example for mobile telephony, often have a comparatively small bandwidth due to their design. There are, among other things
  • Antennas that can cover all commercially relevant frequency bands. This is due in particular to the usual thin-layer structure of components which have only limited flexibility. This means that more than one antenna sometimes has to be installed in a modern mobile radio telephone.
  • fractal antenna Structures used.
  • the publication WO 2006/082577 A1 discloses a so-called Sierpinski triangle as the structure of the antenna, in which different electrical lengths can be used to receive further frequencies. Measurements on thin-film structures have proven the basic feasibility of such antenna structures, but the reception peaks are sharply limited.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method for producing an antenna with a multidimensional structure and a corresponding antenna with which this disadvantage is avoided and a broadband antenna with wide reception peaks is provided.
  • a method for producing an antenna with a multi-dimensional structure made of an electrically conductive material in which the multi-dimensional structure has at least two layers arranged one above the other, the at least two layers being brought up in succession such that they touch one another.
  • the multidimensional structure has different lengths. Due to the multilayer structure with freely definable or configurable layer heights, the width of the different reception bands can also be adjusted, so that overall a more efficient structure with an extended reception band and scalability, in particular in height, is achieved as a third dimension.
  • a direct multidimensional, in particular special three-dimensional, structuring from a single material takes place without subsequent joining processes for the spatial representation of the antenna.
  • the antenna can be a grouped, fractal and / or flat antenna structure as the antenna structure, that is to say as the multidimensional structure exhibit.
  • An electrically conductive material is to be understood as a material whose electrical conductivity at 25 ° C is greater than 10 6 S / m.
  • a multidimensional structure is to be understood here to mean any structure which has a non-negligible extent in at least two spatial directions. An extension that is less than 5 percent of an extension in another spatial direction should be regarded as a negligible expansion in one spatial direction.
  • Fracture structure is to be understood here as any structure that has ever smaller self-similar structures. The proposed method is particularly suitable for more complex antenna geometries such as the fractal antenna structures already mentioned.
  • One of the at least two layers is typically arranged on a substrate made of an electrically non-conductive material. Provision can also be made to incorporate at least one of the at least two layers, but preferably all of the layers, into a structure prefabricated on the substrate.
  • At least one of the layers is applied by a three-dimensional screen printing method, in which a screen with predetermined openings is placed over the substrate or layer to be coated and a material to be printed is applied through the openings.
  • a paste typically a metal-containing paste, is preferably printed on one another in any desired form, so that the structure has a height of several millimeters.
  • a height is typically 80 ⁇ m to 10 mm, preferably 0.1 mm to 5 mm. In the case of fractal antennas in particular, the height can be between 0.1 mm and 1.5 mm.
  • the structure can optionally be sintered afterwards in order to obtain full metallic properties. Alternatively or additionally, hardening can also be carried out without sintering, for example by irradiation with electromagnetic radiation in the ultraviolet (200 nm-380 nm) or infrared (780 nm-3 pm) wavelength range and / or gluing.
  • At least one of the layers is applied by a metallic melt coating.
  • This also called “fused fila- ment fabrication "type of process can also be combined with a subsequent sintering step, but it can also, as already described, alternatively or additionally take place without sintering.
  • At least one of the layers can be moved through a three-dimensional beam process, preferably selective laser melting, electron beam deposition or conventional lithography, preferably lithography in the ultraviolet wavelength range, in order to generate precisely defined structures at short lengths.
  • one of the layers can be applied by a rapid prototyping method, in particular by laminated object manufacturing, in order to enable the layer to be designed in a time-efficient manner.
  • a contour of at least one of the layers is obtained by stamping. When the layer has been deposited, the desired contour can then be generated quickly and easily.
  • a contour of at least one of the layers can also be cut by laser beam or water jet cutting. With this type of process, too, an already deposited or formed layer is subsequently contoured and structured.
  • At least one of the layers can be formed by laser cladding, which is also referred to as laser wire charging, in order to ensure a defined deposition of electrically conductive material in an efficient manner.
  • Aftertreatment of the multidimensional structure can be carried out by pouring into an electrically non-conductive plastic, forming or infiltrating with a further functional material and / or with an additional support structure.
  • an electrically non-conductive plastic forming or infiltrating with a further functional material and / or with an additional support structure.
  • antennas made of copper for example, it is also possible in the case of antennas made of copper, for example, to provide a planar passivation layer thereon.
  • the types of processes described for production can also be combined with one another, so that different layers are produced with different types of processes.
  • More than two layers can be provided, from which the antenna and the fractal structure are constructed.
  • the layers can all have the same shape or contour, but a different shape and / or contour can also be provided at least in pairs. Likewise, the material of the respective layers can always be identical or different in pairs. However, the layers are preferably in direct contact, that is to say in direct contact with one another.
  • a multi-layer system is thus realized in which the first layer typically only touches the adjacent layer or alternatively only the adjacent layer and the substrate, the last layer only touches the layer adjacent to it and all the layers arranged between the first layer and the second layer touch adjacent layers.
  • An antenna has a multi-dimensional structure and is made of an electrically conductive material.
  • the multidimensional structure has at least two layers which are arranged one above the other and touching one another. One of these at least two layers is preferably arranged on a substrate made of an electrically non-conductive material.
  • the fractal structure can be designed as a Sierpinski triangle, a Sierpinski carpet or a sinus spiral structure.
  • the electrically conductive material is a metal, an electrically conductive ceramic or an electrically non-conductive matrix material filled with a metal or an electrically conductive ceramic.
  • the electrically conductive material is preferably copper, aluminum and / or stainless steel and alloys thereof.
  • the antenna described is typically produced using the method described, or the method described is suitable for producing the antenna described.
  • a radar device and / or a directional radio device an antenna with the described properties is typically built.
  • Figure 1 is a schematic side view of a multi-dimensional antenna ne.
  • FIG. 3 shows a reception characteristic of an antenna designed as a Sierpinski triangle compared to a simulation
  • Fig. 4 a Sierpinski carpet
  • Figure 1 shows a schematic side view of a layer structure of an antenna, in which on a substrate 3 made of an electrically non-conductive material in direct contact a first layer 1 made of an electrically conductive material and on the first layer 1 also in direct contact second layer 2 are applied from an electrically conductive material.
  • Both the first layer 1 and the second layer 2 are held in the form of a multi-dimensional and fractal structure, in the embodiment shown, in the form of a Sierpinski triangle 4, and aligned one above the other, ie they have in particular identical dimensions.
  • This Sierpinski triangle 4 is shown in plan view in FIG. Recurring features are provided with identical reference numerals in this figure as in the following figures.
  • the Sierpinski triangle 4 has a segment length of 3 mm and is a total of 1.2 mm high in copper printed and sintered.
  • FIG. 3 shows the reception peaks of this antenna in comparison with a simulation.
  • the antenna shows a large number of reception peaks, which are also very wide, so that use over a width of almost 18 GHz is possible.
  • At least one of the layers 1 or 2 can be deposited by a three-dimensional screen printing method, by means of which both the height and the geometry of each layer 1, 2 can be defined in a simple manner.
  • the height of the antenna can be between 50 pm and 2000 pm.
  • first layer 1 and / or the second layer 2 As a material from which the first layer 1 and / or the second layer 2 are formed, in addition to metals such as copper or aluminum, alloys such as steel or electrically conductive ceramics can also be used.
  • the layers 1, 2 can also be formed such that at least one slope, at least one overhang or the like is integrated in the height direction.
  • the layers 1 and 2 can also have different heights, but can also have an identical height or generally identical dimensions.
  • a coupling type of the antenna to further electrical or electronic units or devices can be both galvanic and capacitive.
  • metallic fused filament fabrication In addition to three-dimensional screen printing, metallic fused filament fabrication, three-dimensional blasting processes, laminated object modeling, punching, laser beam cutting, water jet cutting, machining or laser wire processing can be used as further manufacturing processes for at least one of layers 1, 2. Any combination of manufacturing processes is possible.
  • a Sierpinski carpet 5 can also serve as the fractal structure of the antenna.
  • fractal structures with more than three different lengths, i.e. more than three self-similar structural features that only differ in length, can be used for Reception can be used.
  • a sine spiral 6 can also be used.
  • a further continuously changing structure with curvatures in the second or third can also be used

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur (4, 5, 6) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, bei dem die mehrdimensionale Struktur (4, 5, 6) mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten (1, 2) aufweist, die nacheinander derart aufgebracht werden, dass sie einander berühren.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struk tur und Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur bzw. mehrdimensional strukturierte Antennen und eine Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur bzw. eine mehrdimensional strukturierte Antenne.
Hochfrequenzantennen, beispielsweise für den Mobilfunk, besitzen bauartbe- dingt oftmals eine vergleichsweise geringe Bandbreite. Es gibt unter anderem
Antennen, die sämtliche kommerziell relevanten Frequenzbänder abdecken können. Dies liegt insbesondere in dem üblichen Dünnschichtaufbau solcher Bauteile, die nur eine begrenzte Flexibilität aufweisen. Dies führt dazu, dass in einem modernen Mobilfunktelefon teilweise mehr als eine Antenne montiert werden muss.
Um dieses Problem zu beheben, wurden beispielsweise fraktale Antennen- Strukturen verwendet. So offenbart die Druckschrift WO 2006/082577 Al ein sogenanntes Sierpinski-Dreieck als Struktur der Antenne, bei der unterschied liche elektrische Längen zum Empfang weiterer Frequenzen nutzbar gemacht werden. Messungen an Dünnschichtstrukturen haben die prinzipielle Mach barkeit solcher Antennenstrukturen nachgewiesen, allerdings sind die Emp fangspeaks scharf begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur und eine entsprechende Antenne bereitzustellen, mit denen dieser Nachteil vermieden wird und eine breitbandige Antenne mit breiten Empfangspeaks bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach An spruch 1 und eine Antenne nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensio nalen Struktur aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, bei der die mehr dimensionale Struktur mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten aufweist werden, die mindestens zwei Schichten nacheinander derart aufge bracht, dass sie einander berühren.
Durch das Vorsehen einer mehrdimensionalen, typischerweise zweidimensio nalen oder dreidimensionalen, vorzugsweise fraktalen Struktur werden meh rere Empfangsbänder abgedeckt, da die mehrdimensionale Struktur unter schiedliche Längen aufweist. Durch den mehrschichtigen Aufbau mit frei defi nierbaren bzw. gestaltbaren Schichthöhen kann zudem die Breite der ver schiedenen Empfangsbänder angepasst werden, so dass insgesamt eine effizi entere Struktur mit ausgeweitetem Empfangsband und eine Skalierbarkeit insbesondere in der Höhe als dritter Dimension erreicht wird. Mit dem be schriebenen Verfahren erfolgt daher eine direkte mehrdimensionale, insbe sondere dreidimensionale, Strukturierung aus einem einzigen Werkstoff ohne nachträgliche Fügeprozesse zur räumlichen Darstellung der Antenne. Die An tenne kann hierbei als Antennenstruktur, also als die mehrdimensionale Struktur, eine gruppierte, fraktale und bzw. oder flache Antennenstruktur aufweisen. Unter einem elektrisch leitfähigen Werkstoff soll hierbei ein Werk stoff verstanden werden, dessen elektrische Leitfähigkeit bei 25 °C größer als 106 S/m ist. Unter einer mehrdimensionalen Struktur soll hierbei jede Struktur verstanden werden, die eine nicht vernachlässigbare Ausdehnung in mindes tens zwei Raumrichtungen hat. Als vernachlässigbare Ausdehnung in einer Raumrichtung soll hierbei eine Ausdehnung angesehen werden, die geringer als 5 Prozent einer Ausdehnung in einer anderen Raumrichtung ist. Als frakta- le Struktur soll hierbei jede Struktur verstanden werden, die immer kleiner werdende selbstähnliche Strukturen aufweist. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich insbesondere für komplexere Antennengeometrien wie die bereits erwähnten fraktalen Antennenstrukturen. Eine der mindestens zwei Schichten wird typischerweise auf einem Substrat aus einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, mindestens eine der mindestens zwei Schichten, vorzugsweise aber alle der Schichten in eine auf dem Substrat vorgefertigte Struktur einzubringen.
Vorzugsweise wird mindestens eine der Schichten durch ein dreidimensiona les Siebdruckverfahren aufgebracht, bei dem ein Sieb mit vorgegebenen Öff nungen über dem zu beschichtenden Substrat oder der zu beschichtenden Schicht platziert wird und ein zu druckender Werkstoff durch die Öffnungen aufgebracht wird. Dies erlaubt eine definierte und effiziente Strukturierung. Vorzugsweise wird bei dieser Verfahrensart lagenweise eine Paste, typischer weise eine metallhaltige Paste, in beliebiger Form aufeinander gedruckt, so dass die Struktur eine Höhe von mehreren Millimetern erhält.
Bei dreidimensional gestalteten Antennen beträgt eine Höhe typischerweise 80 pm bis 10 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 5 mm. Insbesondere bei fraktalen Antennen kann die Höhe zwischen 0,1 mm und 1,5 mm betragen. Optional kann die Struktur danach gesintert werden, um volle metallische Eigenschaf ten zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Härten ohne Sintern durchgeführt werden, beispielsweise durch Bestrahlung mit elektromagneti scher Strahlung im ultravioletten (200 nm-380 nm) oder infraroten (780 nm- 3 pm) Wellenlängenbereich und bzw. oder Kleben.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine der Schichten durch eine me tallische Schmelzbeschichtung aufgebracht wird. Diese auch als "Fused Fila- ment Fabrication" bezeichnete Verfahrensart kann ebenfalls mit einem nach folgenden Sinterschritt kombiniert werden, es kann aber auch, wie bereits beschrieben, auch alternativ oder zusätzlich ein Härten ohne Sintern erfolgen.
Mindestens eine der Schichten kann durch ein dreidimensionales Strahlver fahren, vorzugsweise selektives Laserschmelzen (selective laser melting), Elektronenstrahllithographie (electron beam deposition) oder konventionelle Lithographie, vorzugsweise Lithographie im ultravioletten Wellenlängenbe reich, erfolgen, um genau definierte Strukturen bei kleinen Längen zu generie ren.
Alternativ oder zusätzlich kann eine der Schichten durch ein Rapid- Prototyping-Verfahren, insbesondere durch Laminated Object Manufacturing, aufgebracht werden, um eine zeiteffiziente Ausgestaltung der Schicht zu er möglichen.
Es kann auch vorgesehen sein, eine Kontur mindestens einer der Schichten durch Stanzen zu erhalten. Bei der fertig abgeschiedenen Schicht kann dann in schneller und einfacher Weise die gewünschte Kontur generiert werden.
Eine Kontur mindestens einer der Schichten kann auch durch Laserstrahl schneiden oder Wasserstrahlschneiden ausgebildet werden. Auch bei dieser Verfahrensart wird eine bereits abgeschiedene oder ausgebildete Schicht nachfolgend konturiert und strukturiert.
Mindestens eine der Schichten kann durch Laserauftragsschweißen, das auch als laser-wirecladding bezeichnet wird, ausgebildet werden, um eine definier te Abscheidung elektrisch leitfähigen Werkstoffs in effizienter Weise zu ge währleisten.
Eine Nachbehandlung der mehrdimensionalen Struktur kann durch ein Eingie ßen in einen elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, ein Umformen oder ein Infiltrieren mit einem weiteren Funktionswerkstoff und bzw. oder einer zu sätzlichen Stützstruktur erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es bei bei spielsweise aus Kupfer gefertigten Antennen auch möglich, eine flächige Pas sivierungsschicht auf diesen vorzusehen. Die beschriebenen Verfahrensarten zur Herstellung können auch miteinander kombiniert werden, so dass unterschiedliche Schichten mit unterschiedlichen Verfahrensarten hergestellt werden.
Es können mehr als zwei Schichten vorgesehen sein, aus denen die Antenne und die fraktale Struktur aufgebaut sind. Die Schichten können alle eine glei che Form bzw. Kontur aufweisen, es kann aber auch zumindest paarweise eine unterschiedliche Form und bzw. oder Kontur vorgesehen sein. Ebenso kann der Werkstoff der jeweiligen Schichten immer identisch oder paarweise verschieden sein. Vorzugsweise stehen die Schichten aber in direktem, also unmittelbar einander berührenden, Kontakt. Somit wird ein Mehrschichtsys tem realisiert, bei dem die erste Schicht typischerweise nur die benachbarte Schicht oder alternativ nur die benachbarte Schicht und das Substrat berührt, die letzte Schicht nur die ihr benachbarte Schicht berührt und alle zwischend er ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordneten Schichten die jeweils benachbarten Schichten berühren.
Eine Antenne weist eine mehrdimensionale Struktur auf und ist aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff ausgebildet. Die mehrdimensionale Struktur weist mindestens zwei übereinander angeordnete, einander berührende Schichten auf. Eine dieser mindestens zwei Schichten ist vorzugsweise auf einem Substrat aus einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff angeordnet.
Die fraktale Struktur kann als ein Sierpinski-Dreieck, ein Sierpinski-Teppich oder eine Sinusspiralstruktur ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der elektrisch leitfähige Werkstoff ein Metall, eine elektrisch leitfähige Keramik oder ein mit einem Metall oder einer elekt risch leitfähigen Keramik gefüllter, elektrisch nichtleitender Matrixwerkstoff ist. Vorzugsweise ist der elektrisch leitfähige Werkstoff Kupfer, Aluminium und bzw. oder Edelstahl sowie Legierungen daraus.
Die beschriebene Antenne wird typischerweise mit dem beschriebenen Ver fahren hergestellt bzw. das beschriebene Verfahren ist zum Herstellen der beschriebenen Antenne geeignet. In einem Mobiltelefon, einem Radargerät und bzw. oder einem Richtfunkgerät ist typischerweise eine Antenne mit den beschriebenen Eigenschaften einge baut.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische seitliche Ansicht einer mehrdimensionalen Anten ne;
Fig. 2 ein Sierpinski-Dreieck;
Fig. 3 eine Empfangscharakteristik einer als Sierpinski-Dreieck ausgebildeten Antenne verglichen mit einer Simulation;
Fig. 4 einen Sierpinski-Teppich und
Fig. 5 eine Sinusspirale.
Figur 1 zeigt in einer schematischen seitlichen Ansicht einen Schichtaufbau einer Antenne, bei der auf einem Substrat 3 aus einem elektrisch nicht leitfä higen Werkstoff in direktem Kontakt eine erste Schicht 1 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff und auf der ersten Schicht 1 ebenfalls in unmittelbar berührendem Kontakt eine zweite Schicht 2 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff aufgebracht sind.
Sowohl die erste Schicht 1 als auch die zweite Schicht 2 sind in Form einer mehrdimensionalen und fraktalen Struktur, im dargestellten Ausführungsbei spiel, in Form eines Sierpinski-Dreiecks 4 gehalten, und fluchtend übereinan der angeordnet, d. h. sie weisen insbesondere identische Abmessungen auf. Dieses Sierpinski-Dreieck 4 ist in Figur 2 in Draufsicht dargestellt. Wiederkeh rende Merkmale sind in dieser Figur wie auch in den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Sierpinski-Dreieck 4 eine Segmentlänge von 3 mm auf und ist insgesamt 1,2 mm hoch in Kupfer ge druckt und gesintert. In Figur 3 sind die Empfangspeaks dieser Antenne im Vergleich mit einer Simulation dargestellt. Die Antenne zeigt eine große An zahl an Empfangspeaks, die zudem sehr breit sind, so dass eine Nutzung über eine Breite von fast 18 GHz möglich ist.
Zum Herstellen der in Figur 1 in seitlicher Ansicht dargestellten Antenne kann mindestens eine der Schichten 1 oder 2 durch ein dreidimensionales Sieb druckverfahren abgeschieden werden, durch das in einfacher Weise sowohl die Höhe als auch die Geometrie jeder Schicht 1, 2 definiert werden kann.
Eine Höhe der Antenne kann hierbei zwischen 50 pm und 2000 pm betragen.
Als Werkstoff, aus dem die erste Schicht 1 und bzw. oder die zweite Schicht 2 ausgebildet sind, können neben Metallen wie Kupfer oder Aluminium auch Legierungen wie Stahl oder elektrisch leitfähige Keramiken verwendet wer den. Die Schichten 1, 2 können auch so ausgebildet werden, dass mindestens eine Schräge, mindestens ein Überhang oder ähnliches in Höhenrichtung inte griert ist. Die Schichten 1 und 2 können auch jeweils unterschiedliche Höhen aufweisen, aber auch eine identische Höhe bzw. generell identische Abmes sungen aufweisen. Eine Ankoppelart der Antenne an weitere elektrische oder elektronische Einheiten oder Geräte kann sowohl galvanisch als auch kapazitiv sein.
Neben dem dreidimensionalen Siebdruck können als weitere Herstellverfah ren für mindestens eine der Schichten 1, 2 metallisches Fused Filament Fabrication, dreidimensionale Strahlverfahren, Laminated Object Modelling, Stanzen, Laserstrahlschneiden, Wasserstrahlschneiden, einer spanenden Be arbeitung oder Laser-Wirecladding verwendet werden. Eine beliebige Kombi nation der Herstellverfahren ist hierbei möglich.
Wie in Figur 4 in einer Draufsicht gezeigt, kann auch ein Sierpinski-Teppich 5 als fraktale Struktur der Antenne dienen. Generell können fraktale Strukturen mit mehr als drei unterschiedlichen Längen, also mehr als drei selbstähnli chen, sich lediglich in ihrer Länge unterscheidenden Strukturmerkmalen, zum Empfang genutzt werden.
Wie in Figur 5 ebenfalls in Draufsicht gezeigt, kann auch eine Sinusspirale 6 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine weitere sich kontinuierlich ändernde Struktur mit Krümmungen in der zweiten oder dritten
Dimension eingesetzt werden.
Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiede nen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln bean- sprucht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur (4, 5, 6) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, bei dem die mehrdimensionale Struktur (4, 5, 6) mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten (1, 2) aufweist, die nacheinander derart aufgebracht werden, dass sie einander berüh ren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten durch ein dreidimensionales Siebdruckverfahren aufgebracht wird.
S. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten durch eine metallische Schmelz schichtung aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten durch ein dreidimensionales Strahlverfahren, vorzugsweise selektives Laserschmelzen, Elektronen strahllithographie und/oder Lithographie, aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten durch ein Rapid-Prototyping- Verfahren, insbesondere durch Laminated Object Manufacturing, auf gebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur mindestens einer der Schichten durch Laserstrahl schneiden oder Wasserstrahlschneiden ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten durch Laserauftragsschweißen ausgebildet wird.
8. Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur (4, 5, 6) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, wobei die mehrdimensionalen Struktur (4, 5, 6) mindestens zwei übereinan der angeordnete, einander berührende Schichten (1, 2) aufweist.
9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrdi mensionale Struktur (4, 5, 6), als fraktale Struktur, vorzugsweise als ein Sierpinski-Dreieck (4), ein Sierpinski-Teppich (5) oder eine Sinusspiral struktur (6) ausgebildet ist.
10. Antenne nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Werkstoff ein Metall, eine elektrisch leit fähige Keramik oder ein mit Metall oder elektrisch leitfähiger Keramik gefüllter, elektrisch nichtleitender Matrixwerkstoff ist.
EP20701732.8A 2019-01-25 2020-01-22 Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur Withdrawn EP3915171A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019200922.0A DE102019200922A1 (de) 2019-01-25 2019-01-25 Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur und Antenne mit einer mehrdimensionalen Struktur
PCT/EP2020/051458 WO2020152194A1 (de) 2019-01-25 2020-01-22 Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3915171A1 true EP3915171A1 (de) 2021-12-01

Family

ID=69190783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20701732.8A Withdrawn EP3915171A1 (de) 2019-01-25 2020-01-22 Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3915171A1 (de)
DE (1) DE102019200922A1 (de)
WO (1) WO2020152194A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9620861B1 (en) * 2015-06-01 2017-04-11 Lockheed Martin Corporation Configurable joined-chevron fractal pattern antenna, system and method of making same
US20180166776A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 University Of Idaho Stacked printed circuit board implementations of three dimensional antennas

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100026590A1 (en) * 2004-07-28 2010-02-04 Kuo-Ching Chiang Thin film multi-band antenna
US7113141B2 (en) 2005-02-01 2006-09-26 Elta Systems Ltd. Fractal dipole antenna
US8369950B2 (en) * 2005-10-28 2013-02-05 Cardiac Pacemakers, Inc. Implantable medical device with fractal antenna
FR2899388B1 (fr) * 2006-03-28 2008-12-05 Saint Gobain Substrat muni d'un element electroconducteur a fonction d'antenne
TW200803041A (en) * 2006-06-29 2008-01-01 Tatung Co Ltd Planar antenna for the radio frequency identification tag

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9620861B1 (en) * 2015-06-01 2017-04-11 Lockheed Martin Corporation Configurable joined-chevron fractal pattern antenna, system and method of making same
US20180166776A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 University Of Idaho Stacked printed circuit board implementations of three dimensional antennas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2020152194A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019200922A1 (de) 2020-07-30
WO2020152194A1 (de) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009028629A9 (de) Ultra-Breitband-Kondensator
DE102012220022A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Spule und elektronisches Gerät
DE112015006047T5 (de) Herstellungsverfahren für eine räumliche leiterplatte, räumliche leiterplatte und substrat für eine räumliche leiterplatte
EP3182504B1 (de) Leiterplatte für hf-anwendungen mit integrierter breitbandantenne
WO2016155937A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kontaktabstandswandlers sowie kontaktabstandswandler
EP1927419B1 (de) Netzelektrode mit einem verlötbaren Netz aus miteinander über einer Netzfläche verwebten, eine Dickschichtverzinnung aufweisenden Drähten ; Verfahren zur Herstellung einer solchen Netzelektrode
EP2009970A2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektisch leitfähigen Struktur
DE102013202806B4 (de) Schaltung auf dünnem Träger für den Einsatz in Hohlleitern und Herstellungsverfahren
DE102018215686A1 (de) Leiterplatte und Planer Transformatorgebiet der Erfindung
DE102011106648A1 (de) Tragbarer Datenträger mit Antenne
EP1049191A2 (de) Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bauelementen mit Streifenleitungen
DE102023200908A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung und elektrische Leitungsanordnung
WO2007118532A2 (de) Thermoelektrisches bauelement sowie herstellungsverfahren hierfür
WO2020152194A1 (de) Verfahren zum herstellen einer antenne mit einer mehrdimensionalen struktur und antenne mit einer mehrdimensionalen struktur
WO2022148594A1 (de) Anschlussträger, optoelektronische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines anschlussträgers
DE112019002610B4 (de) Verfahren zur herstellung eines heizgeräts
DE102011004543B4 (de) Widerstand, Leiterplatte und elektrisches oder elektronisches Gerät
DE202014005370U1 (de) Induktives Bauteil
DE102018119611A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für semi-transparente Antennen- und Übertragungsleitungen
DE60301699T2 (de) Kompakte Streifenleiterantenne mit einer Anpassungsanordnung
EP3358674B1 (de) Biegsame antennenanordnung
DE102014217186A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers und Schaltungsträger für elektronische Bauelemente
DE102010016780A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Schaltungsanordnung, flexible Schaltungsanordnung und elektrische Schaltungsanordnung mit einer solchen flexiblen Schaltungsanordnung
EP1111694A2 (de) Bauteil mit Dünnschichtschaltkreis mit trimmbaren Kondensator
EP2936950B1 (de) Verfahren zur herstellung eines mehrschichtträgerkörpers

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210824

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: HOCHSCHULE FUER TECHNIK UND WIRTSCHAFT DRESDEN

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230925

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20240206