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Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/227612
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an antenna structure comprising a waveguide, with the waveguide comprising a guide element for guiding waves and with a termination structure protruding away from the guide element being provided adjacent to the latter.

Inventors:
SIPPEL MARK (DE)
GOLD GERALD (DE)
HOFMANN ANDREAS (DE)
LOMAKIN KONSTANTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/063804
Publication Date:
November 30, 2023
Filing Date:
May 23, 2023
Export Citation:
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Assignee:
UNIV FRIEDRICH ALEXANDER ER (DE)
International Classes:
H01Q13/28; H01Q19/00; H01Q21/00; H01Q25/00
Domestic Patent References:
WO2001043228A12001-06-14
WO2021241305A12021-12-02
WO2021165201A12021-08-26
Foreign References:
US5541612A1996-07-30
US8098207B12012-01-17
US3594806A1971-07-20
US2993205A1961-07-18
US4618865A1986-10-21
US3949405A1976-04-06
US3906502A1975-09-16
US20160028165A12016-01-28
US20200161738A12020-05-21
DE102020104038A12021-08-19
Other References:
ZHAO KUNCHEN ET AL: "3D-Printed Frequency Scanning Slotted Waveguide Array with Wide Band Power Divider", 2019 UNITED STATES NATIONAL COMMITTEE OF URSI NATIONAL RADIO SCIENCE MEETING (USNC-URSI NRSM), THE AUTHORS; USNC-URSI AND IEEE WILL HAVE FULL RIGHTS TO PUBLISH, MARKET, PUT ON XPLORE, ETC, 9 January 2019 (2019-01-09), pages 1 - 2, XP033549256, DOI: 10.23919/USNC-URSI-NRSM.2019.8712999
Attorney, Agent or Firm:
LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Antennenstruktur umfassend einen Wellenleiter, wobei der Wellenleiter ein Führungselement zur Führung von Wellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem Führungselement eine von diesem weg ragende Abschlussstruktur vorgesehen ist. Antennenstruktur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Führungselement um einen dielektrischen Wellenleiter handelt, der vorzugsweise einen oder mehrere elektrisch leitfähige Streifen aufweist. Antennenstruktur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Führungselement um einen Hohlleiter handelt, der einen Führungskanal umfasst, dessen Innenflächen zumindest bereichsweise elektrisch leitend ausgeführt sind, wobei der Führungskanal eine erste Wandung aufweist, die eine oder mehrere abstrahlende Durchbrechungen aufweist. Antenennstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal eine oder mehrere Wandungen aufweist, und dass die Durchbrechungen in einer, mehreren oder allen Wandungen vorhanden sind. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement eine Längsachse aufweist und dass sich die Abschlussstruktur in Richtung der Längsachse und vorzugsweise parallel zur der Längsachse des Führungselementes erstreckt. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstruktur eine andere Querschnittsform aufweist, als das Führungselement und/oder dass die Abschlussstruktur als kompakter oder als Hohlkörper ausgebildet ist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstruktur im Querschnitt mehreckig, vorzugsweise dreieckig, oder rund ausgeführt ist und/oder dass das Führungselement an einem Ende abgeschlossen ist. Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal eine zweite Wandung aufweist, wobei es sich bei der zweiten Wandung um eine nicht abstrahlende Seite des Hohlleiters handelt und wobei sich die Abschlussstruktur von der zweiten Wandung erstreckt. Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal eine dritte Wandung aufweist, die keine, eine oder mehrere Durchbrechungen aufweist, wobei die dritte Wandung vorzugsweise der ersten Wandung gegenüberliegend angeordnet ist. Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal eine vierte Wandung aufweist, die eine weitere Abschlussstruktur aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die vierte Wandung der zweiten Wandung gegenüberliegend angeordnet ist. Antennenstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vierten Wandung um eine nicht abstrahlende Seite des Hohlleiters handelt. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abschlussstruktur in mindestens einem Bereich befindet, an dem das Führungselement abstrahlende Durchbrechungen in seiner Wandung aufweist, vorzugsweise jedoch über den Bereich maximaler Abstrahlung des Führungselements oder sogar über den kompletten abstrahlenden Bereich des Führungselements, wobei der abstrahlende Bereich des Führungselements dadurch gekennzeichnet ist, dass in diesem Bereich abstrahlende Durchbrechungen in mindestens einer der Wandungen des Führungselements vorliegen. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abschlussstruktur über mehr als die Hälfte der Länge des Führungselements, vorzugsweise über mehr als % der Länge des Führungselements und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des Führungselements erstreckt. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstruktur eine Seite aufweist, die an einer Seite des Führungselements anliegt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die beiden Seiten dieselbe Höhe und/oder Breite aufweisen. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstruktur eine Seite, vorzugsweise eine Kante aufweist, die von der Seite des Führungselements abgewandt ist, von der sich die Abschlussstruktur erstreckt. Antennenstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite, vorzugsweise die Kante gerade oder gewellt ausgebildet oder eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, vorzugsweise eine gezackte Struktur aufweist und/oder spitz zulaufend ist Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur genau einen Wellenleiter bzw. Führungselement oder mehrere nebeneinander und/oder übereinander angeordnete Wellenleiter bzw. Führungselemente und/oder Antennenstrukturen aufweist. Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal mit Luft oder mit einem Dielektrikum, insbesondere mit Keramik gefüllt ist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter ein Hohlwellenleiter oder eine Antenne, insbesondere Hornantenne, oder ein Filter oder ein Resonator oder ein Koppler oder ein sonstiges HF-Teil ist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eben ist oder konform auf einer gewölbten Oberflächenformen ausgebildet ist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur an einer oder zwei oder mehr als zwei Seiten, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten, wie z.B. oben und/oder unten Schlitze oder sonstige Durchbrechungen als abstrahlende Elemente aufweist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselementes im Querschnitt so ausgebildet ist, dass dessen Höhe vorzugsweise kleiner als halbe Breite ist Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement im Querschnitt rechteckig, mehreckig, rund, abgerundet oder elliptisch oder anderweitig ausgeführt ist. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein oder mehrere Paare von einseitig geschlitzten Hohlleitern, mit ihrem Rücken aneinander stehend aufweist, sowie einen Leistungsteiler zur Speisung der Hohlleiter aufweist. Verfahren zur Herstellung einer Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement teilweise oder vollständig mittels additivem Verfahren, insbesondere 3D- Druck, SLS-Druck, Metalldruck, SLA-3D-Druck, spanend oder mittels Kunststoffspritzguss hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Welleneiterstruktur monolithisch oder aus mehreren Teilen hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das ein oder mehrmaliges Eintauchen des Führungselementes in ein eine Dispersion enthaltendes Tauchbad, insbesondere Ultraschallbad, umfasst, wobei die Dispersion Metall enthaltende Partikel, insbesondere Gold- und/oder Silber- und/oder Kupferpartikel aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt der galvanischen oder stromlosen Beschichtung des Führungselementes umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beschichtung in die die Innenflächen des Grundkörpers bildenden Wandungen des Grundkörpers ein oder mehrere die Wandungen durchdringende Schlitze oder sonstige Durchbrechungen eingebracht werden, um die Zirkulation der Dispersion im Hohlraum bzw. im Bereich der Innenflächen zu fördern.
Description:
Antennenstruktur

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenstruktur, insbesondere zur Anwendung im Hochfrequenzbereich, umfassend einen Wellenleiter, wobei der Wellenleiter ein Führungselement zur Führung von Wellen aufweist.

Eine derartige Antennenstruktur dient beispielsweise zur Führung und/oder Abgabe elektromagnetischer Wellen. Elektromagnetische Wellen, insbesondere Hochfrequenzsignale, können sich entweder in einem Raum oder in Wellenleitern ausbreiten. Solche Wellenleiter sehen leitfähige Strukturen vor, die ein räumliches Gebiet umfassen und so einen räumlichen Pfad oder Kanal ausbilden, um die elektromagnetischen Wellen bzw. Hochfrequenzsignale darin zu führen oder im Raum oder Frequenzbereich zu manipulieren oder in diesen abzugeben.

In vielen Anwendungen der Radarsensorik ist eine „Rundumsicht“ der Antennenstruktur von großem Vorteil. Diese technisch zu realisieren, erweist sich im Allgemeinen als eher schwierig.

Figur 14 zeigt in einer Querschnittsansicht eine herkömmlichen Hohlleiterschlitzantenne, welche einen Hohlleiter 10 umfasst, der an seiner oberen Wandung einen oder mehrere Schlitze S aufweist. Mit A ist der Hauptabstrahlbereich der Hohlleiterschlitzantenne 10 gekennzeichnet. Wie aus der Figur ersichtlich, wird nicht der ge- samte Raum um den Hohlleiter erfasst bzw. versorgt, sondern nur ein hier schematisch dargestellter Teilkreis. In dem nicht von dem Teilkreis erfassten Bereich, z.B. neben und unter der Antenne ist diese „blind“.

Um dieses Problem zu lösen, wäre denkbar, unter der dargestellten Hohlleiterschlitzantenne eine weitere Hohlleiterschlitzantenne anzuordnen, der nach unten hin geschlitzt ist. Denkbar wäre aus herkömmlicher Sicht somit die Aufteilung des Raumes in mehrere Sektoren, welche unabhängig voneinander oder teils überlappend von mehreren Antennen ausgeleuchtet werden.

Dieses Konzept geht aufgrund der räumlichen Anordnung der Elemente (Array-Aufbau) und der räumlichen Distanz der Hohlleiterschlitzantenne (üblicherweise mehr als Lambda 1/2) mit einem sehr unregelmäßigen Gainverlauf einher.

Andere Lösungen setzen beispielsweise Schlitzantennen auf Rundhohlleitern ein, bei denen rundum der Raum ausgeleuchtet wird. Die Integration mehrerer solcher Antennen für ein MIMO-Radarsystem erweist sich jedoch durch den Aufbau bedingt als schwierig, da sich die Antennen stets im Wege sind, da alle Seiten des Rundhohlleiters geschlitzt werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Antennenstruktur der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine gleichmäßige Rundumerfassung des Raums bzw. Rundumabstrahlung in den Raum möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Antennenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass benachbart zu dem Führungselement, also z.B. benachbart zu der Hohlleiterschlitzantenne, eine von diesem weg ragende, d.h. vorstehende Abschlussstruktur vorgesehen ist. Diese kann beispielsweise flügelartig oder auch in anderer Weise ausgebildet sein.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Struktur ein sehr gleichförmiger Rundumerfassungs- bzw. abstrahlungsbereich erhalten wird. Durch die Abschlussstruktur werden die abgestrahlten bzw. empfangenen elektromagnetischen Wellen derart beeinflusst, dass sich im Vergleich zu dem in Figur 14 gezeigten Bereich ein größerer Bereich abgedeckt wird, so dass blinde Stellen verringert oder je nach Anordnung des oder der Wellenleiter bzw. der abstrahlenden Schlitze etc. und der Abschlussstrukturen ganz vermieden werden können.

Bei dem Führungselement kann es sich um einen dielektrischen Wellenleiter handeln, der vorzugsweise einen oder mehrere elektrisch leitfähige Streifen aufweist (dielektrische Antenne: hier ist Leiter und Nichtleiter vertauscht).

Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich bei dem Führungselement um einen Hohlleiter handelt, der einen Führungskanal umfasst, dessen Innenflächen zumindest bereichsweise elektrisch leitend ausgeführt sind, wobei der Führungskanal eine erste Wandung aufweist, die eine oder mehrere Durchbrechungen aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht somit aus einem mindestens einseitig mit abstrahlenden Schlitzen versehenem Hohlleiter, dessen mindestens eine nicht-abstrahlende Seite mit einer Abschlussstruktur, d.h. „Oberflächenabschlussstruktur", vornehmlich dreieckigen Querschnitts abgeschlossen ist.

Das Führungselement ist vorzugsweise langgestreckt. Es kann gerade oder auch gekrümmt ausgebildet sein. Dies gilt für die Abschlussstruktur entsprechend.

Das Führungselement kann eine Längsachse aufweisen, wobei sich die Abschlussstruktur in Richtung der Längsachse und vorzugsweise parallel zur der Längsachse des Führungselementes erstreckt.

Die Abschlussstruktur kann eine andere Querschnittsform aufweisen, als das Führungselement. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Führungselement, d.h. z.B. der Hohlleiter im Querschnitt rechteckig und die Abschlussstruktur im Querschnitt dreieckig oder rundlich ausgeführt sind. Denkbar ist es, dass die Abschlussstruktur als kompakter Körper, d.h. als Körper ohne Hohlraum, oder als Hohlkörper ausgebildet ist.

In einer Ausführungsform ist die Abschlussstruktur im Querschnitt mehreckig, vorzugsweise dreieckig, oder rund ausgeführt. In Betracht kommt beispielsweise eine teilkreisförmige, eine dreieckige, eine polygone etc. Struktur.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Führungskanal eine zweite Wandung auf, wobei es sich bei der zweiten Wandung um eine nicht abstrahlende Seite des Hohlleiters handelt und wobei sich die Abschlussstruktur von der zweiten Wandung aus erstreckt.

Die Begriffe „Durchbrechung“, „Schlitze“ etc. können im Rahmen der vorliegenden für derartige Öffnungen stehen, die die Verbesserung der Zugänglichkeit der Prozessmittel, wie z.B. von Tinte zur Beschichtung, bewirken. Dies sind nicht-abstrah- lende Öffnungen. Die Wandungen mit derartigen Öffnungen werden auch als nicht abstrahlende Wandungen oder nicht abstrahlende Seiten etc. bezeichnet.

Umfasst sind von den Begriffen Durchbrechung“, „Schlitze“ etc. auch Wellen abstrahlende Öffnungen. Diese schneiden den Strom der Stromdichteverteilung auf den Innenwänden des Hohlleiters nicht senkrecht zu dessen Flussrichtung. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als abstrahlende Durchbrechungen, abstrahlende Schlitze etc. bezeichnet. Die Wandungen mit derartigen Öffnungen werden auch als abstrahlende Wandungen oder abstrahlende Seiten etc. bezeichnet.

Im Detail wird das unter anderem dadurch erreicht, dass diese nicht-abstrahlenden Öffnungen deutlich kleiner sind, als eine halbe Wellenlänge und sich entlang der Flussrichtung des Stroms orientieren. So beispielsweise auf den Schmalseiten „von oben nach unten“. Die nicht abstrahlenden Öffnungen haben vor allem eine sehr kleine Form (kleine rechteckige Öffnungen), wobei sich der Begriff „klein“ auf klein gegenüber der Wellenlänge bezieht: insbesondere kleiner als ein der Wellenlänge.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Führungskanal eine dritte Wandung aufweist, die eine oder mehrere Durchbrechungen aufweist, wobei die dritte Wandung vorzugsweise der ersten Wandung gegenüberliegend angeordnet ist. Die dritte Wandung kann somit ebenfalls beispielsweise eine abstrahlende Wandung sein.

Weiterhin kann der Führungskanal eine vierte Wandung aufweisen, an die sich eine weitere Abschlussstruktur anschließt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die vierte Wandung der zweiten Wandung gegenüberliegend angeordnet ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dieser vierten Wandung um eine nicht abstrahlende Seite des Hohlleiters.

Die Abschlussstruktur erstreckt sich vorzugsweise über mehr als die Hälfte der Länge des Führungselements, vorzugsweise über mehr als % der Länge des Führungselements und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des Führungselements.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Abschlussstruktur in mindestens einem Bereich befindet, an dem das Führungselement abstrahlende Durchbrechungen in seiner Wandung aufweist, vorzugsweise jedoch über den Bereich maximaler Abstrahlung des Führungselements oder sogar über den kompletten abstrahlenden Bereich des Führungselements, wobei der abstrahlende Bereich des Führungselements dadurch gekennzeichnet ist, dass in diesem Bereich abstrahlende Durchbrechungen in mindestens einer der Wandungen des Führungselements vorliegen.

Die Abschlussstruktur kann eine flächige Seite aufweisen, die an einer Seite des Führungselements anliegt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die beiden aneinander liegenden Seiten dieselbe Höhe und/oder Breite aufweisen. Denkbar ist es weiterhin, dass die Abschlussstruktur eine Seite, vorzugsweise eine Kante aufweist, die von der Seite des Führungselements abgewandt ist, von der sich die Abschlussstruktur erstreckt. Denkbar ist es beispielsweise, dass die Abschlussstruktur von dem Führungselement weg zulaufend, vorzugsweise spitz zulaufend ausgebildet ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Abschlussstruktur um ein dreiseitiges Prisma.

Die Abschlussstruktur kann einteilig mit dem Hohlleiter ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass die Abschlussstruktur und der Hohlleiter aus getrennten Teilen bestehen, die verbunden werden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die von dem Wellenleiter abgewandte Seite der Abschlussstruktur, vorzugsweise deren Kante gerade oder gewellt ausgebildet oder eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, vorzugsweise eine gezackte Struktur aufweist. Diese Kantenstruktur kann die Abschlussstruktur über ihre gesamte Länge oder auch nur in einem Teilbereich von dieser aufweisen. In ihrer Längsausrichtung kann die Abschlussstruktur entlang der Kante beispielsweise gezackt oder gewellt sein.

Die Antennenstruktur kann genau einen Wellenleiter oder mehrere nebeneinander und/oder übereinander angeordnete Wellenleiter aufweisen. Die Antennenstruktur kann somit einen Array von Wellenleitern aufweisen.

Denkbar sind somit beispielsweise Paare von einseitig geschlitzten Hohlleitern, die „Rücken“ zu „Rücken“ aneinander liegend angeordnet sind, so dass einer der Hohlleiter nach oben etc. und der andere der Hohlleiter in die entgegengesetzte Richtung abstrahlt. Die beiden Hohlleiter können über einen Leistungsteiler gespeist sein, was den Vorteil mit sich bringt, dass vorne und hinten bzw. an den gegenüberliegenden Seiten der Antennenstruktur verschiedene Abstrahlcharakteristika erhalten werden können. Denkbar ist es, dass jeder der Wellenleiter, insbesondere der Hohlleiter mit einer oder mit mehreren Abschlussstrukturen versehen ist. Dankbar ist auch, dass mehrere Hohlleiter über eine gemeinsame Abschlussstruktur verfügen.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Führungskanal mit Luft oder mit einem Dielektrikum, insbesondere mit Keramik gefüllt.

Der Wellenleiter kann ein Hohlwellenleiter oder eine Antenne, insbesondere Hornan- tenne, oder ein Filter oder ein Resonator oder ein Koppler oder ein sonstiges passives HF-Teil sein. Die Antennenstruktur kann eine oder mehrere der vorgenannten Komponenten aufweisen, die vorzugsweise in einem gemeinsamen Bauteil realisiert sind.

Das Führungselement kann an einem Ende abgeschlossen sein, beispielsweise durch einen Kurschluss oder durch einen Leerlauf (damit eine stehende Welle erzeugt werden kann, das ist eine resonante Antenne).

Vorzugsweise handelt es sich bei der Antennenstruktur um eine Radarsensorik oder um einen Teil von dieser.

Die Antennenstrukturkann eben ist oder konform auf einer gewölbten Oberflächenformen ausgebildet sein.

Denkbar ist es, dass die Antennenstruktur an einer oder zwei oder mehr als zwei Seiten, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten, wie z.B. oben und/oder unten Schlitze oder sonstige Durchbrechungen als abstrahlende Elemente aufweist.

Das Führungselement kann im Querschnitt so ausgebildet ist, dass dessen Höhe vorzugsweise kleiner als die halbe Breite ist

Das Führungselement kann im Querschnitt rechteckig, mehreckig, rund, abgerundet oder elliptisch oder anderweitig ausgeführt sein. Es können ein oder mehrere Paare von einseitig geschlitzten Hohlleitern, mit ihrem Rücken aneinander stehend vorgesehen, sowie ein Leistungsteiler zur Speisung der Hohlleiter.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Führungselement teilweise oder vollständig mittels additivem Verfahren, insbesondere 3D-Druck, SLS- Druck, Metalldruck, SLA-3D-Druck, spanend oder mittels Kunststoffspritzguss hergestellt wird.

Die Antennenstruktur und/oder deren Wellenleiter kann monolithisch oder aus mehreren Teilen hergestellt werden bzw. sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren das ein oder mehrmalige Eintauchen des Wellenleiters in ein eine Dispersion enthaltendes Tauchbad, insbesondere Ultraschallbad, wobei die Dispersion Metall enthaltende Partikel, insbesondere Gold- und/oder Silber- und/oder Kupferpartikel aufweist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass vor der Beschichtung in die die Innenflächen des Grundkörpers bildenden Wandungen des Grundkörpers ein oder mehrere die Wandungen durchdringende Schlitze eingebracht werden, um die Zirkulation der Dispersion im Hohlraum bzw. im Bereich der Innenflächen des Hohlleiters zu fördern.

Hochfrequenzkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung können 3D-ge- druckte oder spritzgegossene Kunststoffgrundkörper aufweisen, die den Grundkörper des Hohleiters ausbilden. Für die spätere Funktion müssen diese mit einer leitfähigen Beschichtung versehen werden.

In Betracht kommen hierbei unter anderem das galvanische oder stromlose Beschichten mit Metallen sowie auch die chemische Beschichtung, bei der es zu einer chemischen Reaktion zwischen Reagenzflüssigkeit und Oberfläche des zu beschichtenden Körpers kommt. Besonders vorteilhaft ist jedoch das aus der DE 10 2020 104 038.5 bekannte Verfahren. Auf den Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollumfänglich Bezug genommen. Dabei wird die notwendige elektrisch leitfähige Beschichtung des Grundkörpers dadurch erreicht, dass zumindest ein Teil, vorzugsweise die gesamte Oberfläche des Grundkörpers des Hohlleiters mit einer elektrisch-leitende Mikro- und/oder Nanopartikel enthaltenden Dispersion benetzt wird. Bei der Dispersion kann es sich um eine Tinte mit Mikro- bzw. Nanopartikeln handeln. Denkbare Nanopartikel sind Aluminium, Silber-, Gold- oder Kupferpartikel oder eine Mischung daraus. Die Dispersion bzw. Tinte ist dabei auf die Oberflächenenergie des verwendeten Grundkörpermaterials, bspw. Kunststoffs abgestimmt, so dass eine ausreichende Benetzung der Oberfläche begünstigt wird.

Nach dem Verdampfen/Verdunsten des Lösungsmittels/Wassers ist die Oberfläche des Grundkörpers mit dem Tintenwerkstoff benetzt und durch optionale Nachbehandlung, vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung, wie z.B. durch Sintern, bildet sich eine leitfähige Beschichtung aus. Dieses Verfahren ist somit eine physikalische Benetzung, bei der sich durch Nachbehandlung eine leitende Beschichtung ausbildet.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente.

Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass jedes Merkmal dieser Offenbarung mit jedem anderen Merkmal dieser Offenbarung kombiniert werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen: Figur 1 : eine perspektivische Ansicht einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur mit einem Hohlleiter mit einseitig angeordneter Abschlussstruktur,

Figur 2: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 1 im Längsschnitt,

Figur 3: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 1 im Querschnitt,

Figur 4: eine perspektivische Ansicht eines Wellenleitersystems mit drei nebeneinander angeordneten monolithischen Hohlleitern mit beidseitig angeordneter Abschlussstruktur,

Figur 5: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 4 im Längsschnitt,

Figur 6: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 4 im Querschnitt,

Figur 7: eine perspektivische Ansicht einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur mit einem Hohlleiter mit beidseitig angeordneter Abschlussstruktur.

Figur 8: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 7 im Querschnitt,

Figur 9: eine perspektivische Ansicht einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur mit drei nebeneinander angeordneten einzelnen Hohlleitern mit beidseitig angeordneter Abschlussstruktur mit Durchbrechungen in der Abschlussstruktur,

Figur 10: eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 9 im Längsschnitt,

Figur 11 : eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 9 im Querschnitt,

Figur 12: eine schematische Ansicht des Abstrahlungs- oder Empfangsbereichs einer Antennenstruktur gemäß der Erfindung bei einem Hohlleiter mit Abschlussstruktur, Figur 13: eine schematische Ansicht des Abstrahlungs- oder Empfangsbereichs einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur gemäß der Erfindung bei zwei Rücken an Rücken angeordneten Hohlleitern je einer Abschlussstruktur und

Figur 14: eine schematische Ansicht des Abstrahlungs- oder Empfangsbereichs einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur bei einem Hohlleiter ohne Abschlussstruktur.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 einen Hohlleiter, der wie aus Figur 2 ersichtlich eine erste 1 und eine dritte Wandung 3 aufweist, die jeweils mit Schlitzen versehen S sind. Die beiden Wandungen 1 ,3 sind somit abstrahlende Seiten des Hohlleiter 10.

Die Seitenwandungen des Hohlleiters 10 stehen auf den Wandungen 1 , 3 senkrecht, so dass sich ein im Querschnitt rechteckiges Profil des Hohlleiters 10 ergibt. Die Seitenwandungen 2, 4 sind geschlossen, d.h. weisen keine abstrahlenden Schlitze auf. Sie können jedoch auch nicht-abstrahlende Schlitze zur Prozessierung aufweisen.

Diese Seiten des Hohlleiters sind somit nicht abstrahlend. Von den Seitenwandungen ist in Figur 1 nur die Seitenwandung 2 sichtbar.

An die der Seitenwandung 2 gegenüberliegende Seitenwandung 4 des Hohlleiters 10 schließt sich eine Abschlussstruktur 20 an. Die Abschlussstruktur 20 ist im Querschnitt dreieckig, wobei die Schenkel 21 , 22 des Dreiecks sehr viel länger sind als dessen Grundseite 23, so dass sich ein spitz zulaufendes Dreieck ergibt. Die Spitze S weist wie aus Figur 1 ersichtlich von dem Hohlleiter 10 weg.

Die Länge der Grundseite 23 entspricht der Höhe des Hohlleiters 10, so dass die Abschlussstruktur weder oben noch unten über den Hohlleiter übersteht. Der Dreieckswinkel der Spitze beträgt vorzugsweise < 45°, besonders bevorzugt < 20°.

Vorzugsweise ist das Dreieck gleichschenklig.

Aus Figur 3 ergibt sich, dass die Abschlussstruktur kompakt, d.h. nicht hohl ausgebildet ist.

Der Hohlleiter 10 und die Abschlussstruktur 20 sind zweiteilig, d.h. bestehen nicht aus ein und demselben Teil.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Hohlleiter 10 nebeneinander angeordnet sind, wie dies insbesondere aus den Schnittansichten der Figuren 5 und 6 hervorgeht.

Jeder der Hohlleiter 10 weist oben und unten Schlitze auf, d.h. die Antennenstruktur ist beidseitig abstrahlend.

Die drei Hohlleiter sind monolithisch, d.h. bestehen aus einem gemeinsamen Teil.

Die beiden außenliegenden Hohlleiter sind an ihren jeweiligen seitlichen Außenwänden mit je einer Abschlussstruktur 20 versehen. Die beidseitig angeordneten Abschlussstrukturen sind spiegelsymmetrisch relativ zur Mittelebene der Antennenstruktur angeordnet.

Die Figuren 7 und 8 zeigen in perspektivischer und in Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , allerdings mit dem Unterschied, dass sich an beide Seitenwandungen des Hohlleiterschlitzantennenstruktur je ein Abschlusselement 20 anschließt. Die Abschlusselemente weisen in ihren Spitzen in unterschiedliche, entgegengesetzte Richtungen. Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine weitere Ausführung mit drei nebeneinander angeordneten Hohlleitern 10, die aus einzelnen Elementen bestehen. Sie sind weiterhin monolithisch hergestellt, jedoch hohl und mit Durchbrechungen.

Abweichend von den obigen Ausführungsbeispielen weisen in der Ausführungsform der Figuren 9 bis 11 die Abschlussstrukturen 20 einen Hohlraum sowie Durchbrechungen 30 auf. Dies Durchbrechungen sind vorzugsweise nicht abstrahlende Durchbrechungen.

Dies befinden sich oben und unten in den Wandungen des Abschlusselementes im Bereich des Hohlraums.

Darüber hinaus sind Durchbrechungen in dem Abschlusselement auch in dem Bereich vorgesehen, in dem kein Hohlraum vorliegt.

Figur 12 zeigt den Abstrahlbereich A einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur gemäß der Erfindung umfassend einen geschlitzten (Schlitze S) Hohlleiter 10 und die Abschlussstruktur 20.

Im Vergleich dazu zeigt Figur 14 zeigt den Abstrahlbereich A einer Hohlleiterschlitzantennenstruktur nicht gemäß der Erfindung umfassend denselben Hohlleiter 10 wie in Figur 12, allerdings ohne eine Abschlussstruktur. Es ist aus dem Vergleich der Figuren deutlich ersichtlich, dass sich der Abstrahlbereich der Antennenstruktur bei identischen Betriebsbedingungen allein durch die Anwesenheit der Abschlussstruktur 20 wesentlich vergrößert und insbesondere auch einen Bereich neben dem Hohlleiter 10 umfasst.

Figur 13 verdeutlicht, dass sich ein sehr gleichmäßiger „rundum“ Abstrahlbereich A in dem Ausführungsbeispiel ergibt, in dem zwei Hohlleiter 10, jeweils auf ihren freien Außenseiten mit Schlitzen S versehen Rücken an Rücken angeordnet sind, wobei die Hohlleiter an seiner freien Seite mit einem Abschlusselementen 20 versehen ist. Jedes der Abschlusselemente 20 weist eine Höhe auf, die der Höhe der zwei übereinander angeordneten Hohlleiter entspricht. Grundsätzlich kann zur Erreichung dieses Ergebnis auch ein einziger, oben und unten abstrahlender Hohlleiter verwendet werden, der beidseitig mit je einem Abschlusselement 20 versehen ist.

Bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben.

Es wird eine Art "Oberflächenabschlussstruktur", vornehmlich eckig im Querschnitt und die nicht-abstrahlende Hohlleiterseite abschließend verwendet.

Durchaus sind auch andere Querschnitte der Abschlussstruktur denkbar, z.B.: rund, mehreckig.

Die Abschlussstruktur kann in ihrer Längsausrichtung entlang der Kante gezackt o- der gewellt sein oder auch gerade ausgeführt sein.

Vorteilhaft ist ein besonders flacher Hohlleiter, bevorzugt mit einer Höhe kleiner als halbe Breite, z.B.: Breite: 3 bis 4mm & Höhe: 1 mm bei 60-90 GHz

Vorzugsweise ist der Hohlleiter beidseitig geschlitzt (auf einer Seitengruppe). Seitengruppe ist entweder beide Breitseiten oder beide Schmalseiten

Vorgesehen ist ein mindestens einseitig mit abstrahlenden Schlitzen versehener Hohlleiter, dessen mindestens eine nicht-abstrahlende Seite mit einer "Oberflächenabschlussstruktur", vornehmlich dreieckigen Querschnitts abgeschlossen ist.

Die Querschnittsform des Hohlleiters kann rechteckig aber auch durchaus rund oder im Allgemeinen elliptisch oder anderweitig sein.

Denkbar ist die Integration mehrerer solcher Antennen in einen Aufbau mit gemeinsamer Oberfläche. Bevorzugt ist ein Array solcher Antennen. Ein solcher Array kann z.B. für MIMO- Systeme (Multiple-input multiple-output = MIMO) (hierbei handelt es sich um ein Systemkonzept aus der Radartechnik) verwendet werden.

Auch sind Paare von einseitig geschlitzten (sehr schmalen bzw. wenig hohen) Hohlleitern und mit ihrem Rücken aneinander stehend sowie über einen Leistungsteiler gespeist denkbar, wobei sich der Vorteil ergibt, dass vorne und hinten bzw. beidseitig verschiedene Abstrahlcharakteristika vorliegen.

Die Wellenleiteranordnung kann eben sein, kann aber auch durchaus konform auf gewölbten Oberflächenformen abgebildet sein.

Anstelle von Luft kann der Hohlleiter auch dielektrisch gefüllt sein, z.B. mit Keramik.

Anstelle eines leitfähigen Hohlleiters mit Schlitzen zur Abstrahlung ist auch ein dielektrischer Wellenleiter mit leitfähigen Streifen denkbar (dielektrische Antenne: hier ist Leiter und Nichtleiter vertauscht).

Der geschlitzte Hohlleiter kann einen Grundkörper mit nicht-abstrahlenden Schlitzen für galvanische Prozessierung aufweisen. In diesem Falle sind zusätzliche Schlitze oder dergleichen vorhanden, um das die Innenseite des Grundkörpers beschichtende Material besonders gut in das Innere des Hohlleitergrundkörpers einzubringen.

Der Hohlleiter kann als 3D-Druck-Teil (Metall &/oder Kunststoff) mit anschließender Beschichtung hergestellt sein.

Der Hohlleiter kann monolithisch oder aus mehreren Teilen (also auch konventionell gefertigt) oder als Spritzgussteil oder konventionell gefertigt sein.

Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Wellenleiteranordnung ist die „Rundumsicht“, d.h. die um 360° erfolgende Erfassung von Wellen aus der Umgebung bzw. Abstrahlung von Wellen in die Umgebung.