Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzbauteil zur Führung elektromagnetischer Hochfrequenzwellen, das eine Hohlleiterstruktur mit einem Gehäuse und einem feldführenden Bereich umfasst, bei dem zumindest abschnittweise das Gehäuse aus Kunststoff besteht und die dem feldführenden Bereich zuweisende Gehäusewandoberfläche eine Metallisierung aufweist.

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik ist eine große Zahl von Wellenleiterstrukturen zur Führung von elektromagnetischen Hochfrequenzwellen bekannt, die beispielsweise als Hohlleiterstrukturen, als Microstrip-Strukturen oder als Koaxialleitungen ausgelegt sein können.

Microstrip- und Koaxialleiterstrukturen können verwendet werden, um sowohl Gleichströme und TEM-Wellen als auch elektromagnetische Wellen zu leiten, die eine elektrische Feldkomponente in Ausbreitungsrichtung aufweisen kann.

Hohlleiterstrukturen dienen zur Führung hochenergetischer Hochfrequenzleistungen, bei denen zumindest eine elektrische oder eine magnetische Komponente in Ausbreitungsrichtung zeigt, und die üblicherweise als TE- oder TM- Wellen bezeichnet werden. Derartige Strukturen sind nicht geeignet, Gleich- ströme zu übertragen. Die Grundwelle dieser Strukturen weist einen Frequenzbereich auf, deren Wellenlänge in der Größenordnung der Bauteilabmessung der Wellenleiterstruktur liegt.

Derartige Wellenleiter werden insbesondere im Frequenzbereich von 1 GHz bis 20 GHz eingesetzt, wobei es Stand der Technik ist, Hohlleiter mit metallischer Gehäusewand auszubilden, und diese als eine geschlossene Röhre mit rechteckigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt vorzusehen. Mit derartigen Hohlleitern lassen sich in dem besagten Frequenzbereich große elektrische Energien mit geringeren Verlusten als mit elektrischen Kabeln übertragen, da ohmsche Verluste praktisch keine Rolle spielen. Insbesondere zur Übertragung von Sende- oder Empfangsleistungen von Funkanlagen mit Hochleistungsantennen werden Hohlleiter eingesetzt, aber auch in der Hochenergiephysik, Beschleunigertechnologie, im Radar oder anderen Bereichen, in denen elektro- magnetische Energie höchster Frequenz eingesetzt werden. Hohlleiter werden in der Praxis beispielsweise auch in Mikrowellenherden eingesetzt, und kommen neben in Radargeräten oder Teilchenbeschleuniger auch in der Raumfahrt, z.B. in Satelliten oder Raumfahrzeugen vor, um HF-Leistung für eine Funkverbindung übertragen zu können. Üblicherweise werden derartige Hohlleiter aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder kupferbeschichteten Blechlegierungen, hergestellt, was zum einen relativ teuer ist, zum anderen nur schwer zur Herstellung beliebig geformter Hohlleiterstrukturen eingesetzt werden kann. Somit ist die Herstellung metallischer Hohlleiter mit hohen Kosten verbunden, und kleine konstruktive Details können nur mit hohem Aufwand erzeugt werden. Des Weiteren ist das Gewicht derartiger Hohlleiterstrukturen erheblich und führt zum einen zu einem konstruktiven Mehraufwand, zum anderen in der Raumfahrt zu erhöhtem Startgewicht von Raumfahrzeugen.

Ausgehend davon gibt es den Ansatz, Hohlleiter zumindest abschnittsweise aus nichtmetallischen Werkstoffen, wie beispielsweise Kunststoff, auszubilden, und die zum feldführenden Bereich hinweisende Oberfläche des Hohlleitergehäuses galvanisch oder elektrochemisch leitfähig zu machen, um insbesondere eine Metallisierung beispielsweise aus Kupfer, Silber oder Gold aufzutragen.

Beispielhaft wird hier die DE 25 40 950 A1 genannt, in der derartige Hohlleiter mit Messing-, Kupfer- oder Silberbeschichtung bekannt sind. Im Gegensatz zu metallischen Hohlleitern können Kunststoffhohlleiter Wärme relativ schlecht ableiten, so dass die Gefahr einer unerwünschten Erwärmung und Verformung oder Beschädigung der Kunststoffwandung besteht. So wird in der DE 25 40 950 A1 explizit vorgeschlagen, zur thermischen Trennung verschie- dener Bereiche eines Hochfrequenzbauteils Kunststoffelemente einzusetzen, die entsprechend metallisiert sein können.

In der DE 36 33 910 A1 ist ein Hochfrequenzbauteil beschrieben, mit einer gekühlten Ferritstruktur, in der mehrere aufeinandergeschichtete Ferritkugeln innerhalb eines Kunststoffgehäuses gehalten werden. Hierzu ist ein dialektischer Zylinder vorgesehen, der die zylinderförmigen Ferritkugeln umschließt und ein Kühlmittel durch die Ferritelemente führt.

Des Weiteren ist in der DE 1 1 201 1 104 333 T5 ein Hochfrequenzbauteil zur Ausbildung einer Hohlleiterstruktur offenbart, die sich insbesondere durch ein geringes Gewicht zur Anwendung in der Weltraumfahrt eignet. Hierzu wird vor- geschlagen, dass ein organischer oder metallischer Schaum zur Ausbildung eines Hohlleiterstrukturgehauses eingesetzt wird, wobei beispielsweise Polyester oder Fotolacke zur Ausbildung der offenporigen Struktur eingesetzt werden können. Es kann des Weiteren eine Silberplattierung zur Führung der elektromagnetischen Felder auf der Gehäuseinnenoberfläche vorgesehen sein. Daneben schlägt die US 5,398,010 A ein Hochfrequenzbauteil vor, in der eine Hohlleiterstrukturen aus thermoplastischen Strukturbauteilen ausgebildet ist, die durch ein elektrodenloses Kupferplattierungsverfahren beschichtet werden.

Die vorgenannten Druckschriften schlagen somit Hochfrequenzbauteile aus einem thermisch relativ schlecht leitenden Kunststoff vor, wobei bei Erwärmung keine ausreichende Kühlmöglichkeit vorhanden ist. Durch Erwärmung können sich die mechanischen Dimensionen verändern, so dass elektromagnetische Wellenleitereigenschaften negativ beeinflussen werden. Eine übermäßige Erwärmung kann zur Beschädigung und zum Ausfall des Bauteils führen.

Auf der anderen Seite ermöglichen Hohlleiterstrukturen aus Kunststoff die Dar- Stellung komplexer, feiner Strukturen mit relativ geringem Material- und Kosteneinsatz und ermöglichen insbesondere leichtgewichtige Strukturen, die beispielsweise in der Raumfahrt oder bei fragilen Konstruktionen eingesetzt werden können. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend vom bekannten Stand der Technik ein Hochfrequenzbauteil vorzuschlagen, das hochenergetische elektromagnetische Felder bei geringem Eigengewicht führen kann, und dabei nur eine geringe Erwärmungsneigung zeigt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, Hochfrequenzbauteile bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar sind, filigrane Strukturen aufweisen können, und die ein geringes Gewicht besitzen, so dass diese in Anwendungen eingesetzt werden können, in denen ansonsten nur relativ teure metallische Hohlleiterstrukturen eingesetzt werden konnten. Diese Aufgabe wird durch ein Hochfrequenzbauteil nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein Hochfrequenzbauteil zur Führung elektromagneti- scher Hochfrequenzwellen vorgeschlagen, das eine Hohlleiterstruktur mit einem Gehäuse und einem feldführenden Bereich umfasst. Zumindest abschnittsweise besteht das Gehäuse aus Kunststoff, und die dem feldführenden Bereich zuweisende Gehäusewandoberfläche weist eine Metallisierung auf, die beispielsweise aus Kupfer, Silber oder Messing bestehen kann. Es wird vorgeschlagen, dass zwei oder mehrere parallel geführte Kühlkanäle im Gehäuse integriert sein, deren Abstand d _c zueinander entsprechend einer Felddichte eines energieführenden Modes gewählt ist.

Mittels der Kühlkanale können beispielsweise Luft, Öl oder Wasser oder ein anderes wärmeleitendes Fluid in der Gehäusewand strömen, und Wärme, die bei- spielsweise durch Wirbelstromverluste in der Metallisierung entstehen, können abtransportiert werden. Somit wird ein Erwärmen des Bauteils verhindert, und beispielsweise können thermisch bedingte mechanische Veränderungen der Hohlleiterdimension entgegengewirkt werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten metallischen Hohlleiter verziehen sich bei Erwärmung, so dass deren Tuningfrequenz sich verändert und beispielsweise Wakefelder auftreten und erhöhte Verluste erzeugen. Insbesondere bei Beschleunigerstrukturen wie Kavi- täten wird der Wirkungsgrad deutlich heruntergesetzt. Durch die Integration von mindestens eines Kühlkanals in einer Kunststoffgehäusewand kann eine Temperaturregelung der Hohlleiterstruktur erreicht werden, so dass die Temperatur des Hochfrequenzbauteils gesteuert werden kann, und thermischen Veränderungen entgegengewirkt werden können. Hierdurch können ein besserer Wirkungsgrad und geringere elektromagnetische Verluste erreicht werden. Erfindungsgemäß sind zwei oder mehrere parallel geführte Kühlkanäle im Gehäuse integriert sein, deren Abstand d _c zueinander entsprechend einer Felddichte eines energieführenden Modes gewählt ist. In der Regel wird in einer Hohlleiterstruktur ein Grundmode oder ein höherer Mode als energietragender elektromagnetischer Mode geführt. Dies kann ein TE- oder TM-Mode sein, der an vordefinierten Bereichen höhere elektrische und magnetische Feldkomponenten aufweist als an anderen Bereichen. Insbesondere bei Grundmoden treten starke elektrische und/oder magnetische Felder in den Mittelbereichen der Gehäusewandung auf, so dass dort höhere thermische Verluste auftreten, als an den Seitenrändern. Bei höheren Moden, beispielsweise TE- oder TM-Moden mit Kardinalzahlen >2, d. h., 7E _y - oder T _y -Moden mit x, y >2 treten stärkere thermische Verluste auch in den Bereichen nahe der Gehäusekanten der Hohlleiterstruktur auf. Beim Design einer Hohlleiterstruktur ist vorab bekannt, welcher energietragende Mode angeregt und geführt werden soll. Dementsprechend können Kühlkanäle in dem Bereich dichter zusammengedrängt vorgese- hen sein, als in den Bereichen, in denen wenig oder kein Feld im feldführenden Bereich auftritt. Hierdurch kann eine selektive Temperaturregelung bei verbesserter Kühlleistung und geringerem Kühlmediumeinsatz erreicht werden, so dass eine gewichtssparende leistungsführende Hohlleiterstruktur bereitgestellt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der geometrische Mittelpunkt eines Querschnitts durch den oder die Kühlkanäle innerhalb von 50% der Gehäusewandstärke dw, bevorzugt innerhalb von 40% der Gehäusewandstärke Q , ausgehend von der Metallisierung angeordnet sein. In dieser Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kühlkanäle in der Nähe der Gehäusewandstärke und nicht in der Mitte der Gehäusewand angelegt sind. Erwärmungen treten insbesondere in der Metallisierung durch Wirbelstromverluste, d. h. das unerwünschte Einkoppeln von Strömen in die Gehäusewand auf, die aufgrund ihrer begrenzten Leitfähigkeit zu ohmschen Verlusten und damit zur Erwärmung führen. Diese Erwärmung entzieht der elektromagnetisch geführten Welle Energie. Durch Heranführen der Kühlmittelkanäle in der Nähe der Metallisierung, d. h. keine zentrische Anordnung der Kühlkanäle in der Gehäusewandmitte, sondern näher zur Metallisierung hin, kann eine verbesserte Kühlleistung erreicht werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Gehäuse durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Als Kunststoff kann vorzugsweise ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), PLA (Polylactid), PVA (Polyvinylalko- hol), PC (Polycarbonat), Nylon, PPSF/PPSU (Polyphenylsulfon) eingesetzt werden. Durch die fortschreitende Technisierung der Kunststoffherstellung können mittels kostengünstiger 3D-Drucker Kunststoffobjekte beliebiger Form und Größe hergestellt werden. Insbesondere filigrane Hohlleiterstrukturen, in denen beispielsweise Filterelemente oder Ferrite an bestimmten Stellen positioniert werden, können durch 3D-Drucker sehr einfach hergestellt werden. Hierbei bieten sich als 3D-fähiger Kunststoff die vorgenannten Kunststoffarten an, um eine Gehäusewandung einer Hohlleiterstruktur auszubilden. Diese kann nachträglich galvanisch oder ebenfalls mittels eines 3D-Druckverfahrens metallisiert werden, beispielsweise indem Metallpulver auf die Gehäuseinnenwand aufgebracht und gesintert, beispielsweise lasergesintert wird, um eine Hohlleiterstruktur auszubilden. So können beispielsweise Wasserkühlungselemente, Abstimmelemente, Teller für Ferrite, usw. durch 3D-Druckverfahren in der Hohlleiterstruktur einge- bracht werden. Die Strukturen können direkt in Plastik gedruckt und anschließend metallisch beschichtet werden. Die Metallbeschichtung kann galvanisch verstärkt werden, um die notwendige Stromtragefähigkeit zu erreichen. Hierzu lassen sich insbesondere Strukturen ausbilden, die bis in den Megawattbereich hin elektromagnetische Wellen gut leiten können. Durch eine relativ dünne Magnetisierung werden Wirbelstromverluste minimiert. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest ein magnetisierbares Ferritelement in der Hohlleiterstruktur angeordnet sein. Durch ein Ferritelement können beispielsweise elektromagnetische Felder umgelenkt werden, oder gewisse Moden gedämpft werden, da Ferrite magnetisch hochleitfähig sind und somit eine Beeinflussung der magnetischen Komponenten der elektromagnetischen Welle vornehmen. Um diese Ferrite zu magnetisieren, können äußere Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen sein. Typische Hohlleiterstrukturen weisen magnetisch hochleitfähige Oberflächen aus Eisen auf, so dass Magnetfelder nur mit hohen Verlusten ins Innere des Hohlleiters eingekoppelt werden können. Mittels eines Kunststoffhohlleiters können Magnetfelder praktisch un- gehindert in das Innere des Hohlleiters eintreten, wobei die Magnetisierung nur eine geringfügige Schwächung oder Beeinflussung der extern eingekoppelten Magnetfelder bewirkt. Somit lassen sich insbesondere ferrit- oder dielektrikabehaftete Strukturen sehr einfach in eine Hohlleiterstruktur mittels externer magnetischer oder elektrischer Felder beeinflussen, um feldsteuernde Wirkungen bereitzustellen.

In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform kann das Ferritelement auf einem Kunststoff halter angeordnet sein. Lage, Anordnung und Ausrichtung der Ferritelemente ist insbesondere beim Einsatz als Filterbauteil oder als Zirkulator entscheidend. Hierzu können Kunststoffhalter in der Kunststoff- wandung vorgesehen sein, um Ferritelemente präzise an vordefinierten Positionen im feldtragenden Bereich anordnen zu können. Diese lassen sich sehr einfach, insbesondere durch ein 3D-Kunststoffdruckverfahren herstellen.

Vorteilhafterweise kann die Stärke d„ der Metallisierung im Bereich zwischen Ferritelement und einer Gehäusewand, insbesondere im Randbereich des Kunststoff halters gegenüber den übrigen Wandbereichen verringert sein und zumindest 70% oder weniger der Stärke der Metallisierung der übrigen Wandbereiche ausbilden. Hierdurch ist es möglich, gezielt im Bereich der Ferrite die Stärke der Metallisierung herabzusetzen, um extern eingekoppelte Magnetfelder ungehindert in den feldführenden Bereich und damit in den Ferrit einkop- peln zu können. Hierdurch wird die Ferriteigenschaft deutlich verbessert und ein Zirkulator oder ein Filterelement hat deutlich bessere Leistungswerte, als bei einer Hohlleiterstruktur aus Metall.

In einem nebengeordneten Aspekt wird der Einsatz eines derartigen Hochfrequenzbauteils als Zirkulator oder als HF-Filter vorgeschlagen, da derartige Bau- teile filigrane Strukturen aufweisen, die sich insbesondere durch Kunststoff, insbesondere Kunststoffgehäuse mit fluidgeführten Kühlkanälen sehr kostengünstig und einfach für Hochenergieanwendungen umsetzen lassen.

ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen

Fig. 1 schematisch ein Schnitt durch ein Hochfrequenzbauteil einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 schematisch ein Schnitt durch eine ferritbehaftete Hohlleiterstruktur eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit externer Magnetfelderzeugung;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines

Hochfrequenzbauteils gemäß der Erfindung; Fig. 4 Schnittdarstellungen eines Zirkulators einer Ausführungsform der

Erfindung.

In den Figuren sind gleichartige Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert.

In der Fig. 1 ist in einer Querschnittsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzbauteils 10 dargestellt. Das Hochfrequenzbauteil 10 entspricht einem rechteckförmigen Hohlleiter 12, der ein Kunststoffgehäuse 14 und eine innere Metallisierung 18 aufweist, wobei die Metallisierung 18 den feldführenden Bereich 1 6 vollständig umschließt. Die im feldführenden inneren Bereich 16 sich ausbreitende TE- bzw. TM-Wellen werden durch die Metallisierung 18 am Rand derart begrenzt, dass tangentiale elektrische Felder an der Metallisierung keine Komponente aufweisen können. Hierdurch ist die Ausbreitung zumindest eines Grundmodes und höherer Moden definiert, die Energie entlang der Längserstreckung des Hochfrequenzbauteils führen. Aus dem Stand der Technik ist das Gehäuse 14 grundsätzlich aus Metall gefertigt, was eine hohe Wärmeleiteigenschaft, ein hohes Gewicht, hohe Bauteilkosten und eine mechanische Verformung bei Temperaturerhöhung ergibt. Durch induzierte Wirbelströme in der Wandung entsteht Wärme, so dass sich die mechanischen Ausmaße verziehen. Des Weiteren macht eine metallische Gehäusewandung des Hochfrequenzbauteils 10 die Herstellung teuer, und erhöht das Gesamtgewicht des Bauteils 10.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Gehäusewandung 14 aus Kunststoff gefertigt, und nur ein kleiner Oberflächenbereich der Kunststoffwandung 14 hin zum feldführenden Bereich 1 6 ist mit einer Kupfer-, Gold- oder Silberbzw. Messingbeschichtung metallisiert, um die Feldführung des elektromagneti- sehen Feldes zu gewährleisten.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ferrit- bzw. verlustbehafteten Wellenleiters eines Hochfrequenzbauteils 10 dargestellt. Wiederum besteht das Hochfrequenzbauteil 10 aus einer Hohlleiterstruktur 12, die ein Gehäuse 14 sowie eine innere Metallisierungsschicht 18 als Berandung des feld- führenden Bereichs 1 6 aufweist. Die Gehäusewandung 14 umfasst eine Reihe von Kühlkanälen 20, die sich sowohl im Boden- und Deckenbereich als auch an den vertikalen Seitenwänden des Gehäuses 14 erstrecken. Der Querschnitt der Kühlkanäle 20 ist kreisrund ausgeformt, wobei Luft, Wasser, Öl oder ein ande- res wärmetransportierendes Fluid durch die Kanäle geleitet werden kann, um entstehende Wärme durch Wirbelstromverluste in der Metallisierung 18 ableiten zu können, und somit eine Erwärmung des Hochfrequenzbauteils 10 in Grenzen regeln zu können.

Ferritelemente 22, die eine hohe magnetische Permeabilität aufweisen können, und die gezielt Einfluss auf die Modenausbreitung im feldführenden Bereich 1 6 nehmen können, sind unmittelbar auf der Metallisierung 18 der Gehäusewandung 14 angeordnet. Die Ferrit- bzw. die Elektretelemente 22 können bewusst zur Unterdrückung einzelner Moden eingesetzt werden, und lenken die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle im feldführenden Bereich 1 6. Zur Vormagnetisierung der Ferritelemente 22 ist eine externe Magnetfelderzeugungseinrichtung 30 in Form eines Permanentmagneten mit Polschuhen 32 vorgesehen. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 30 erzeugt ein statisches permanentes Magnetfeld durch den feldführenden Bereich 1 6 und richtet die Elementarmagnete in den Ferritelementen 22 aus, so dass eine gezielte Vor- magnetisierung eingestellt werden kann. Üblicherweise leiten metallische Gehäusewandungen einer Hohlleiterstruktur die Magnetfelder aufgrund einer erhöhten Permeabilität derart ab, so dass im feldführenden Bereich 1 6 nur ein geringer Teil des externen Magnetfelds eingekoppelt werden kann. Der Kunststoff der Gehäusewandung 14 kann aus einem diamagnetischen bzw. paramagneti- sehen Material bestehen, so dass Magnetfelder praktisch ungehindert durch die Hohlleiterstruktur 12 durchdringen können, um die Ferritelemente 22 zu sättigen. Somit können wesentlich schwächere äußere Magnetfelder der Magnetfelderzeugungseinrichtung 30 eingekoppelt werden. Hierdurch lässt sich eine gezielte Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes mit verringertem Aufwand erreichen. Wiederum wird das Gesamtgewicht des Hochfrequenzbauteils 10 verringert. Die relativ dünn ausgeführte Metallisierung 18 dient somit nur zur elektromagnetischen Begrenzung des Feldes und ist in einer derartigen Stärke vorhanden, so dass Wirbelströme effektiv unterdrückt und Randbedingungen des elektrischen Feldes vorgegeben werden können. Die Metallisierung nimmt praktisch keinen Einfluss auf die Magnetfeldführung zur Aktivierung der Ferrite.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzbauteils 10 in Form eines Rechteckwellenleiters dargestellt. Das Hochfrequenzbauteil 10 umfasst eine Hohlleiterstruktur 12 mit einem Gehäuse 14 aus Kunststoff, wobei die Gehäuseinnenwandung mit einer Metallisierungsschicht 18 aus Kup- fer, Silber, Messing oder Gold gegenüber dem feldführenden Bereich 16 ausgekleidet ist. Die Magnetisierungsschicht 18 weist eine Metallisierungsstärke d _m auf. In der Gehäusewandung 14 sind zum Kühlen rechteckförmige Kühlkanäle 20a an den horizontalen Begrenzungsflächen sowie 20b an den vertikalen Begrenzungsflächen angeordnet. Die Kühlkanäle 20a der horizontalen Begren- zungswandung weisen Abstände c/ _c n , d _C 2i, dc3i auf. Die Abstände der Kühlka- näle 20a, 20b sind entsprechend der tangentialen elektrischen Feldverteilung entlang der Gehäusewandung gewählt, mit der sich in der Hohlleiterstruktur die Grundwelle ausbreitet, so dass in den Bereichen, in denen stärkere Wirbelströme aufgrund der Existenz höherer elektrischer Randfelder zu erwarten sind, die Dichte der Kühlkanäle höher ist. als in feldfreien Bereichen. Entsprechend hierzu sind an den vertikalen Wandbereichen Kühlkanäle 20b in Abständen d&i und d _C 22 angeordnet, um eine effektivere Kühlung der Gehäusebereiche an den Stellen zu gewährleisten, an denen höhere Wirbelströme auftreten und dementsprechend die Metallisierungsschicht 18 stärker erwärmen. Hierdurch kann durch eine geschickte Anordnung der Kühlkanäle in der Kunststoffgehäusewandung 14 erreicht werden, dass mit geringerem Aufwand eine verbesserte Kühlwirkung der Hohlleiterstruktur insbesondere beim Transport hochenergetischer elektromagnetischer Wellen bis in den Megawattbereich gewährleistet werden kann. In den Fig. 4a und 4b sind vertikale und horizontale Schnittdarstellungen eines Zirkulators entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Zirkulator 50 als Hochfrequenzbauteil 10 umfasst ein kreiszylindrisches Gehäuse 14 einer Hohlleiterstruktur 12, wobei das Gehäuse 14 aus einem Kunststoff hergestellt ist. Das Gehäuse 14 ist in einem 3D-Druckverfahren beispielsweise in Sintertechnik oder in Layertechnik aufgebaut. Das Gehäuse 14 weist kreisrunde Kühlkanäle 20 auf, wie im Horizontalschnitt B-B durch einen Kühlkanal 20 der vertikalen Gehäusewandung dargestellt ist. Der Kühlkanal 20 weist einen Fluidkanal-Anschluss 36 nach außen auf, wobei die Fluidkanäle untereinander in der Gehäusewandung 14 miteinander verbunden sein können, um beispielsweise durchströmendes Wasser zu führen. Die Kühlkanale 20 sind derart in der Gehäusewandung 14 angeordnet, dass sie 30% näher an der Metallisierungsschicht 18 als an der äußeren Gehäusewandung liegen, um entstehende Wärme der Metallisierungsschicht 18 effektiv aufnehmen zu können.

Integral in der Gehäusewandung 14 sind Kunststoff halter 24 angeformt, um topfförmige Ferritelemente 22 aufnehmen zu können. Die Kunststoff halter 24 sind sowohl auf der unteren als auch auf der oberen horizontalen Gehäusewandung angeformt, und umschließen die topfförmigen Ferritelemente 22, die formschlüssig in der Mitte angeordnet sind. Der innere Gehäusewandungsbereich des Gehäuses 14 ist mit einer Metallisierung 18 umgeben, die in den Be- reichen, in denen die Kunststoff halter 24 aus der Gehäusewandung 14 herausstreben, verdünnt ist, wobei diese Metallisierungs-Eindünnungen 42 in den Bereichen unterhalb und oberhalb der Ferritelemente 22 vorgesehen sind. Die Eindünnung 42 der Metallisierung 18 definieren Einkoppelstellen für ein externes magnetisches Feld zur Vormagnetisierung der Ferritelemente 18, so dass eine Einkopplung des Magnetfelds an dieser Stelle erleichtert ist, und die Ferritelemente mit geringerem externem Magnetfeld gesättigt werden können. Somit kann eine vereinfachte Beeinflussung des inneren elektromagnetischen Felds im feldführenden Bereich 16 ermöglicht werden.

Eine externe Magnetfelderzeugungseinrichtung 30 weist mehrere Polschuhan- Ordnungen 32 auf der Ober- und Unterseite der Gehäusewandung des Gehäu- ses 14 auf, um Magnetfelder an den entsprechenden Stellen in die Ferritelemente 22 in vertikaler Richtung einkoppeln zu können. Durch die verdünnte Metallisierung 42 in dem Bereich der Kunststoff halter 24 und die magnetisch neutrale Eigenschaft des Kunststoffes, der in der Gehäusewandung 14 enthalten ist, können äußere elektrische oder magnetische Felder zur Beeinflussung von Ferrit oder Dielektrikaelementen leicht eingekoppelt werden.

Die Kühlkanäle 20 können entsprechend der auftretenden Moden in unterschiedlichen Abständen voneinander in den vertikalen und horizontalen Gehäusewandungen angeordnet sein. Elektromagnetische Felder können über die drei um jeweils 120° versetzten Koaxialeinkopplungen 34 in den Zirkulator eingekoppelt werden, wobei diese über Koaxial-Antennen 40 ein- bzw. austreten können.

Durch die Verdünnung der Metallisierungsschicht kann das externe magnetische Feld ohne nennenswerte Abschwächung in die Hohlleiterstruktur ein- bzw. ausgekoppelt werden. Durch die Ausführung der Gehäusewandung 14 aus Kunststoff ist ein geringeres Gewicht gegeben, und komplexe Kühlkanalverläufe 20 können in den Kunststoff sehr einfach vorgesehen werden.

Die Gehäusewandung 14 kann insbesondere bei komplexen Aufbauten sehr einfach durch eine 3D-Drucktechnologie hergestellt werden. Die Herstellung der Gehäusewandung 14 mittels Kunststoffdruckverfahren und einer anschließenden Galvanik ermöglicht eine erhebliche Gewichtsreduktion der Hochfrequenzbauteile 10, was insbesondere wichtig für Anwendungen in der Raumfahrt ist.

Komplexe Konstruktionen wie Wasserkühlungen, Abstimmelemente, Ferrit- Teller oder Ein- bzw. Auskoppelstrukturen können sehr einfach durch Kunststoff realisiert werden. Eine metallische Beschichtung kann galvanisch verstärkt werden, um eine notwendige Stromtragfähigkeit zu erreichen, und Wirbelstromverluste entsprechend gering zu halten. Bezuqszeichenliste Hochfrequenzbauteil

Hohlleiterstruktur

Gehäuse

feldführender Bereich

Metallisierung

Kühlkanal

Ferritelement

Kunststoff halter

vertikale Gehäusewand

horizontale Gehäusewand

Magnetfelderzeugungseinrichtung

Polschuh

Koaxialkoppler

Fluidkanal-Anschluss

Ferrit-Teller

Koaxial-Antenne

Metallisierungs-Eindünnung

Zirkulator