Rekonfigurierbare Millimeterwellen-Antennen mit steuerbaren hoch-anisotropen Flüssigkristallen

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Rolf Jakoby; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Menzel
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2007 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 48246901

In diesem Projekt werden neue Antennenkonzepte untersucht, die als Substratmaterial steuerbare Flüssigkristalle (LC) verwenden. In der ersten Projektphase fand eine Konzentration auf die Entwicklung geeigneter Charakterisierungsmethoden statt, um die aufgebauten Strukturen vermessen zu können, sowie auf die Untersuchung von Elementarzellen, die verbesserte Eigenschaften aufweisen. Um diese Strukturen realisieren zu können, wurden des Weiteren Möglichkeiten zur Verbesserung der Aufbau- und Verbindungstechnik untersucht. Für die nächsten zwei Jahre sind die im Folgenden aufgeführten Themen geplant:Methoden zur Charakterisierung von LC-ReflectarraysDer Nahfeldmessaufbau mit hoher örtlicher Auflösung soll im Frequenzbereich von 35 GHz auf 77 GHz erweitert werden. Des Weiteren sollen geeignete Methoden zur Kalibrierung des Messaufbaus untersucht werden, um die Genauigkeit der Messung zu verbessern. Zusätzlich soll die Automatisierung des Messaufbaus für die Nahfeldmessungen für den Frequenzbereich um 35 GHz abgeschlossen werden. Parallel dazu werden alle anderen im Laufe des Projektes entwickelten Charakterisierungsmethoden verbessert und zur Entwicklung der Anleimen verwendet.Entwicklung neuer steuerbarer LC ElementarzellenDie bisher untersuchten neuen Elementarzellen mit erweitertem Phasenbereich und einem flachen Phasenverlauf sollen auf dünnem Substrat aufgebaut werden, das ähnliche dielektrische Eigenschaften wie die LC-Materialien aufweist. Um gefaltete Reflectarray-Antennen aufzubauen ist eine Elementarzelle notwendig, die die Polarisation der reflektierten Welle drehen kann. Dazu müssen zwei orthogonale Elemente mit individuellen Steuerspannungen in der Elementarzelle angeordnet werden. Eine Herausforderung beim Aufbau großer Reflectarray-Antennen ist somit das komplexe Steuerspannungsnetzwerk. Ein weiteres Themenfeld sind Transmissionselemente mit steuerbarer Phase, die den Aufbau steuerbarer Linsenantennen ermöglichen.Aufbau- und Verbindungstechnik für LC Reflectarray-AntennenDie im Laufe des Projektes entwickelte Aufbau- und Verbindungstechnik mit Quarzglas und Silizium als Substratmaterialien wird weiter untersucht imd verbessert. Besonders wichtig sind hierbei die Verbesserung der Metallisierungsqualität, der Abstandshalter für die LC-Kavität und deren Abdichtung imd Kapselung. Zusätzlich soll der Aufbau kleiner Teil-Arrays untersucht werden, aus denen ein komplettes Array zusammengesetzt werden kann. Ein Schwerpunkt ist des Weiteren der Entwurf eines integrierten Steuerspannungsnetzwerks.RichtdiagrammsyntheseDie Richtdiagrammsynthese soll durch Berücksichtigung der nicht vemachlässigbaren Verluste, die zudem vom eingestellten Phasenwert abhängig sind, verbessert werden.LC Reflectarray-Antennen PrototypenAls Endergebnis des Projektes werden steuerbare Reflectarrays und steuerbare planare Linsen demonstriert. Zusätzlich soll zumindest ein allgemeines Konzept einer steuerbaren gefalteten Reflectarry-Antenne gezeigt werden, die wahrscheinlich im ersten Ansatz zunächst nur in einer Ebene steuerbar sein wird.

• DFG Programme: Research Grants