172N - Leistungsteilernetzwerke für L-, X- und Ka-Band

172N - Leistungsteilernetzwerke für L-, X- und Ka-Band

In der Kommunikationstechnik werden Leistungsteiler in steuerbaren Antennen im GHz-Bereich bei Terminal-Anwendungen, z. B. vom Fahrzeug, Zug oder Flugzeug zum Satelliten eingesetzt. Eine Neuheit stellen Leistungsteilernetzwerke, wie sie für "Phased Array" Antennen benötigt werden (BFN = Beam Formimg Networks) dar. Diese Netzwerke zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit aus, wobei unterschiedliche (Substrat-)Technologien je nach Spezifikation und Anwendung eingesetzt wurden. Jedes Netzwerk besteht im Kern aus Wilkinson-Teilern, die als binärer Baum verschaltet sind. Daraus entstanden Module mit einem Teilerverhältnis von 1:4 bis 1:32, wobei auch mehrere Teilernetzwerke übereinander gestapelt wurden. Als Mehrlagensubstrate kommen sowohl PTFE als auch LTCC je nach Frequenz und Größe des Gesamtmoduls in Frage. Auch für die Gehäuse wurden innovative Technologien verwendet. Ein Netzwerk wurde beispielsweise in ein Aluminiumgehäuse integriert, in dessen Deckel Kanäle mit leitenden Dichtungen gefräst sind. Diese Kanäle setzten sich im Substrat fort. Dort sind Masseleiterbahnen gezogen, die über Durchsteiger mit dem Gehäuse verbunden sind. Diese Konstruktion erhöht die Schirmwirkung eines Wellenleiters erheblich. In einer zweiten Anwendung wurde das Mehrlagensubstrat durch eine obere und eine untere CFRP-Platte verstärkt, so dass das Modul mechanisch und thermisch stabilisiert wurde. Terra-SAR-X: X-Band (1 : 32) Teilernetzwerk 70 cm x 7,2 cm Die innovativen Konzepte zur Realisierung von Leistungsteilernetzwerken wurden für 3 Anwendungen umgesetzt, die im Einzelnen durch folgende Eigenschaften charakterisiert sind: TerraSAR-X (LEO, Earth Observation), Flugmodule: Leistungsteiler @ 9.65 GHz (X-Band) 1 : 32 Teilernetzwerk: 70 cm x 7,2 cm Single-Layer PTFE Substrat (RT6002) Aluminium-Gehäuse mit gefrästen Kanälen und SMA-Stecker als Übergänge TerraSAR-L (LEO, Earth Observation), Vorentwicklung Leistungsteiler @ 1,26 GHz (L-Band) 3 x (1 : 7) Teilernetzwerk: 120 cm x 20 cm Mehrlagen PTFE Board (RT6002) CFRP-Platten zur thermischen und mechanischen Stabilität SMA und SMP Stecker als Übergänge EASTON (Multimedia, Kommunikation), Demonstrator Leistungsteiler @ 19 GHz (Ka-Band, Down-Link) 2 x (1 : 4) Teilernetzwerk: 6,5 cm x 3,5 cm Mehrlagen LTCC Substrat (DuPont 951) mit vergrabenen Dickschichtwiderständen DISPAL Gehäuse, vergoldet mit GPO Übergängen.
Innovative Aspekte
Die Netzwerke zeichnen sich durch Eigenschaften wie Phasen- und Amplitudenbalance, Isolationsvermögen oder auch hohe Temperaturstabilität aus. Die innovativen Aspekte der Teilernetzwerke liegen sowohl in den optimierten Details der Strukturen als auch in den Aufbau- und Verbindungstechnologien, die nach den Design-Phasen für 3 Applikationen realisiert wurden. Die Beispiele zeigen, dass komplexe Netzwerke in Mehrlagensubstraten für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt werden können. EASTON: Ka-Band 2 x (1 : 4) Teilernetzwerk 6,5 cm x 3,5 cm
Anwendungspotenzial
Die Anwendungsgebiete der Leistungsteiler sind insbesondere elektronisch steuerbare Antennen im GHz-Bereich, wie sie in Erdbeobachtungssatelliten (L- und X-Band) und die satellitengestützte Multimedia-Kommunikationstechnik (Ka-Band) benötigt werden. Darüber hinaus ermöglichen die planaren Mehrlagentechnologien (PCB, PTFE und LTCC) auf kosten-, platz- und gewichtsersparende Weise kompakte und zuverlässige Führung von HF-Wellenleitern, die sonst nur mit Hohlleitern oder Koaxialleitungen realisiert werden können.
Art der Zusammenarbeit
Angeboten werden Entwurf und Test von Leistungsteilernetzwerken. Die Herstellung bzw. Aufbau- und Verbindungstechnik kann im eigenen Reinraumlabor oder mit Partnern durchgeführt werden. Das Tätigkeitsspektrum in der drahtlosen Funkkommunikation umfasst allgemein Dienstleistungen im Schaltungsdesign und der Schaltungsintegration sowie konkrete Hardwarelösungen.
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