DE602004001041T2

DE602004001041T2 - Aktive elektronisch gescannte antenne (aesa) mit niedrigem profil für ka-band-radarsysteme

Info

Publication number: DE602004001041T2
Application number: DE602004001041T
Authority: DE
Inventors: A. Peter Woodbine STENGER; C. Fred Elkridge KUSS; Kevin Laurel LACOUR; Craig Ellicott City HEFFNER; Robert Sahuarita SISK; D. Carl Severna Park WISE; Joseph H. Severn PAQUIN; Tujuana Baltimore HINTON; Andrew Elkridge WALTERS; David Crownsville KRAFCSIK; T. Brian Woodstock MCMONAGLE; D. Steven Pikesville BLOCK; Steve Severna Park HANDLEY
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: WO2004073113A1; US7132990B2; US20040150554A1; AU2004211179A1; US6975267B2; DE602004001041D1; US20050146479A1; EP1590859A1; EP1590859B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Radar- und Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein aktives phasengesteuertes Gruppenradarsystem, welches im Ka-Band oberhalb 30 Gigahertz arbeitet.
Aktive elektronisch gescannte Antennen (AESA = Active electronically scanned antenna)-Gruppenanordnungen sind im Allgemeinen wohl bekannt. Eine solche Vorrichtung erfordert typischerweise Verstärker- und Phasenschieber-Elektronikbauteile, welche voneinander beabstandet angebracht sind im Abstand einer halben Wellenlänge in einer zweidimensionalen Gruppenanordnung (Array). Aus dem Stand der Technik bekannte AESA-Systeme sind für 10 Gigahertz und darunter entwickelt worden und in solchen Systemen ist der Abstand zwischen Arraryelementen größer als 0,8 Zoll und bietet eine ausreichende Fläche für die Arrayelektronikbausteine, damit sie in einer Einzelschaltkreisschicht ausgelegt werden können. Jedoch muss im Ka-Band (> 30 Gigahertz) der Abstand zwischen den Elementen in der Größenordnung von 0,2 Zoll oder weniger sein, das sind weniger als 1/10 der Fläche eines Arrays, welches bei 10 Gigahertz arbeitet.
Dementsprechend sind frühere Versuche, eine elektronisch gescannte Gruppenantenne mit niedrigem Profil für Boden- und Luftfahrzeuge, welches im Ka-Band arbeitet, zu entwickeln, auf scheinbar unüberwindliche Schwierigkeiten gestoßen, und zwar aufgrund der Anforder ungen der Beabstandung kleiner Elemente. Ein beachtliches Problem, welches angetroffen wurde, war auch die Entfernung von Wärme von den Hochleistungselektronikbauteilen, welche eingeschlossen waren in den Schaltkreisen eines Arrays einer solchen hohen Dichte. Zum Beispiel erzeugen Sendeverstärker von Sende-/Empfangs-(T/R)-Schaltkreisen in solchen Systemen große Mengen an Wärme, welche abgeleitet werden muss, um sichere Betriebstemperaturen für die verwendeten Elektronikbausteine bereitzustellen.
Aufgrund der Schwierigkeiten der extrem kleinen Abstände zwischen Elementen, die benötigt werden für den Ka-Band-Betrieb, überkommt die vorliegende Erfindung diese inneren Probleme durch "vertikale Integration" der Gruppenelektronikbausteine, was erzielt wird durch sandwichartiges Stapeln mehrerer zueinander paralleler Schichten von Schaltelementen gegen eine Antennenabdeckung. Durch Einebnen von T/R-Kanälen, HF-Signalmehrfachaufbauten und Wärmesenken, kann die Größe und insbesondere die Tiefe des gesamten Aufbaus wesentlich verringert werden, während immer noch eine ausreichende Kühlung für einen sicheren und wirksamen Betrieb bereitgestellt wird.
Zusammenfassung
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung für phasengesteuerte Hochfrequenz-Gruppenradarsysteme bereitzustellen.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung eine Architektur für ein aktives elektronisch gescanntes phasengesteuertes Gruppenradarsystem, welches im Ka-Band bei Frequenzen oberhalb 30 Gigahertz arbeitet, bereitzustellen.
Es ist ein noch weiteres Ziel der Erfindung ein aktives elektronisch gescanntes phasengesteuertes Ka-Band-Gruppenradarsystem bereitzustellen mit Multifunktionseigenschaften in der Verwendung sowohl für Boden- als auch für Luftfahrzeuge.
Diese und weitere Ziele werden erreicht durch eine Architektur für ein Ka-Band-Multifunktionsradarsystem (KAMS = Ka-band-multi function radar system), welches aus mehreren parallelen Lagen von elektronischen Schaltkreisen und Wellenleiterbauteilen besteht, die zusammengesteckt sind, um einen einheitlichen Aufbau hinter einer Antennenabdeckplatte zu bilden. Die Erfindung umfasst die Konzepte der vertikalen Integration und lötfreier Zwischenverbindungen von aktiven elektronischen Schaltkreisen, während der benötigte Arraygitterabstand für Ka-Band-Betrieb eingehalten wird, und umfasst u. a. eine überleitende HF- Wellenleiterumleitungstafel, die angebracht ist hinter einer Strahlerabdeckplatte und einem Array aus Strahlsteuerungsplättchen, die jeweils über einen HF-Mehrfachaufbau an eines aus einer Vielzahl von Transceivermodulen angekoppelt sind. Ein jedes der Strahlsteuerungsplättchen enthält jeweils Hochleistungssende-Empfangs-(T/R)-Zellen sowie eine HF-Streifenleitung und koaxiale Sendeleitungselemente. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Wellenleiterumleitungstafel aus einem diffusionsgebondeten Kupferlaminatstapel mit einer dielektrischen Füllung, während die Strahlsteuerungsplättchen hergestellt sind durch die Verwendung mehrerer Lagen eines bei niederer Temperatur gebrannten Keramikmaterials (LTCC = Low temperature cofired ceramic), welches zusammenlaminiert ist und ausgelegt ist, um HF-Signale durchzuleiten und wegzuleiten von einem jeweiligen Transceivermodul aus vier Transceivermodulen und einer Quadraturarrayanordnung von Antennenstrahlern, die an den freien Raum angepasst sind, der in der Abdeckplatte ausgebildet ist. Planarförmige Metallfederdichtungen sind bereitgestellt zwischen den aneinandergrenzenden Schichten um HF-Streuverluste um den Umfang der Wellenleiterports von angrenzenden Schichtelementen herum zu verhindern. Die Kühlung der verschiedenen Bauteile wird erreicht durch ein Paar von planaren zwangsbelüfteten Wärmesenkenelementen, welche auf einer jeden Seite des Arrays von Strahlsteuerungsplättchen angebracht sind. Gleichstromversorgung und Steuerung der T/R-Zellen werden bereitgestellt durch einen gedruckten Platinenverdrahtungstafelaufbau, der angrenzend an das Array von Strahlsteuerungsplättchen angebracht ist mit lötfreien Gleichstromverbindungen, die bereitgestellt werden durch eine Anordnung von "Fuzz-Button"-(= elastische Kontaktelemente aus Drahtgeflecht)-Elektrosteckverbinderelementen. Ausrichtungsstifte sind auf verschiedenen Niveaus der ebenen Schichten bereitgestellt, um sicherzustellen, dass Wellenleiter, elektrische Signale und die Leistungsversorgung ordnungsgemäß miteinander verbunden sind.
Ein weiterer Bereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird ersichtlich aus der ausführlichen Beschreibung, die im Folgenden gegeben wird. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass während sich die ausführliche Beschreibung und das spezielle Beispiel auf die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beziehen, dies nur zu Veranschaulichungszwecken gegeben wird.
Kurze Figurenbeschreibung
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich, wenn die ausfürliche Beschreibung die im Folgenden gegeben wird, in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, welche nur zu Veranschaulichungszwecken beigefügt sind und somit nicht beschränkend sein sollen.
Es zeigen:
1 ein elektrisches Blockdiagramm, welches in allgemeiner Weise veranschaulichend ist für den Gegenstand der Erfindung;
2 eine perspektive Explosionsdarstellung der verschiedenen planaren Systembausteine der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm, welches die relativen Positionen der Systembausteine zeigt, welche in der in 1 gezeigten Ausführungsform enthalten sind;
4 eine perspektivische Darstellung, die die Antennenabdeckplatte der in 2 gezeigten Ausführungsform veranschaulicht;
5A bis 5C Diagramme, die Einzelheiten der Strahlerelemente in der Abdeckplatte zeigen, die in 4 gezeigt ist;
6 eine ebene Ansicht eines ersten Federdichtungselements, welches angebracht ist zwischen der in 4 gezeigten Abdeckplatte und einer Wellenleiterumleitungstafel;
7A und 7B ebene Ansichten, die die vorderen und hinteren Stirnseiten- der Wellenleiterumleitungstafeln veranschaulichen;
7C eine perspektivische Ansicht eines von 16 Wellenleiterumleitungstafelunterbereichen der in 7a und 7b gezeigten Wellenleiterumleitungstafeln;
8A bis 8C Diagramme, die die Einzelheiten der in 7c gezeigten Wellenleiterumleitungsuntertafel veranschaulichen;
9 eine ebene Ansicht eines zweiten Federdichtungselements, welches angebracht ist zwischen der in den 7a und 7b gezeigten Wellenleiterumleitungstafel und einem in 2 gezeigten äußeren Wärmesenkenelement;
10 eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten äußeren Wärmesenke;
11 eine ebene Ansicht, die einen dritten Satz von fünf Federdichtungselementen veranschaulicht, die angebracht sind zwischen der Unterseite der in 10 gezeigten äußeren Wärmesenke und einer Anordnung von 16 koplanaren Strahlsteuerungsplättchen, die hinter der Wärmesenke in 2 angeordnet gezeigt sind;
12 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der äußeren Wärmesenke, die in 10 gezeigt ist, wobei der dritte Satz von in 11 gezeigten Federdichtungen sowie eines von 16 Strahlsteuerungsplättchen hierin angebracht ist;
13 eine perspektivische Ansicht der in 12 gezeigten Strahlsteuerungsplättchen;
14A bis 14J Ansichten von oben, die die Einzelheiten der Keramikschichten veranschaulichen, die die HF-Gleichstromvorspannungs- und Steuerungssignalschaltkreispfade des in 13 gezeigten Strahlsteuerungsplättchen implementieren;
15 eine ebene Ansicht der Schaltkreiselemente, die in einer Sende-Empfangs-(T/R)-Zelle enthalten sind, die angebracht ist auf einer Schicht des in 14C gezeigten Strahlsteuerungsplättchens;
16 eine plane Ansicht von der Seite, die ein HF-Übergangselement aus einer T/R-Zelle zeigt, wie es in 15 gezeigt ist, auf einen Wellenleiter in dem in 14 gezeigten Strahlsteuerungsplättchen;
17A und 17B perspektivische Ansichten, die das in 16 gezeigte HF-Übergangselement weiter veranschaulichen;
18 eine perspektivische Ansicht einer dolchförmigen Last für ein Streifenleiterbeendigungselement, welches in der Schicht des in 13 gezeigten Strahlsteuerungsplättchens enthalten ist;
19A und 19B perspektivische Seitenansichten, die Einzelheiten der HF-Durchleitung durch verschiedene Schichten eines Strahlsteuerungsplättchens veranschaulichen;
20 eine perspektivische Ansicht eines Arrays aus 16 Strahlsteuerungsplättchen, die auf der Unterseite der äußeren Wärmesenke, die in 12 gezeigt ist, aufgebracht sind, zusammen mit einem Satz von Gleichstromsteckverbinder-"Fuzz Button"-Karten, die hieran angebracht sind;
21 eine perspektivische Ansicht der Unterseite des in 20 gezeigten Aufbaus, wobei eine gedruckte Gleichstromverdrahtungstafel zusätzlich daran angebracht ist;
22 eine ebene Ansicht einer Seite der in 21 gezeigten Gleichstromverdrahtungstafel, wobei die "Fuzz Button"-Tafeln, die in 20 gezeigt sind, darin angebracht sind;
23 eine ebene Ansicht eines vierten Satzes von vier Federdichtungselementen, die angebracht sind zwischen dem Array aus Strahlsteuerungsplättchen und der in 21 gezeigten gedruckten Gleichstromverdrahtungstafel;
24 eine längliche mittige Querschnittsansicht der in 21 gezeigten Anordnung von Bauteilen;
25 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Verbundstruktur, die eine innere Wärmesenke und ein Array eines HF-Mehrfachaufbaus enthält;
26 ist eine ebene Ansicht von oben auf die innere Wärmesenke, die in 25 gezeigt ist;
27A und 27B perspektivische und Seitenaufrissansichten, die eines der HF-Übergangselemente veranschaulichen, die angebracht sind in der Stirnseite des Wärmesenkenelements, das in 26 gezeigt ist;
28 eine ebene Ansicht von oben auf die innere Stirnseite des in 25 gezeigten HF-Mehrfachaufbaus, welcher einen Satz von vier "magischen T"-HF-Wellenleiterkoppelvorrichtungen darin ausgebildet enthält; und
29 eine perspektivische Ansicht eines von vier Transceivermodulen, die an der Unterseite des in 25 und 28 gezeigten HF-Mehrfachaufbaus befestigt sind;
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren, worin dieselben Bezugszeichen sich durchgängig auf dieselben Bauteile beziehen, wird zuerst Bezug genommen auf die 1, worin ein elektrisches Blockdiagramm gezeigt ist, welches in allgemeiner Weise den Gegenstand der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und welches sich auf eine aktive bidirektionale elektronisch gescannte Ka-Band-Multifunktionssystem (KAMS = Ka-band multifunction system) Antennen-(AESA = active bidirectional electronically scanned antenna)-Arrayanordnung bezieht, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von HF-Signalen zu und von einem Zielobjekt verwendet wird.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 30 einen Transceivermodulsubaufbau, der aus vier Transceivermodulen 32₁ ... 32₄ besteht, von denen ein jedes einen Eingabeanschluss 34 für auszusendende HF-Signale umfasst, einen lokalen Oszillatoreingabeanschluss 36 und einen Empfangs-IF-Ausgabeanschluss 38. Ein jedes Transceivermodul, z. B. das Modul 32₁ , umfasst auch einen Frequenzdoppler 40, Sende-HF-Verstärkungsschaltkreise 42, und einen Sende-/Empfangs-(T/R)-Schalter 44. Der Empfangsverstärker 46 ist gekoppelt an einen zweiten harmonischen (X2) Signalmischer 48, welcher gekoppelt ist an einen lokalen Oszillatoreingabeanschluss 36. Die Ausgabe des Mischers 48 ist verbunden mit einem IF-Verstärkerschaltkreis 50, dessen Ausgabe gekoppelt ist an den IF-Ausgabeanschluss 38. Das Sende-HF-Signal, welches auf den Eingabeanschluss 34 gegeben wird, und das auf den Anschluss 36 gegebene lokale Oszillatoreingabesignal werden außerhalb des Systems erzeugt und das IF-Ausgabesignal wird auch durch wohlbekannte externe Schaltkreise verwendet, die nicht gezeigt sind.
Die vier Transceivermodule 32₁ ... 32₄ des Transceivermodulbereichs 30 sind an einen HF-Mehrfachunteraufbau 52 gekoppelt, der aus vier Mehrfachbereichen 54₁ ... 54₄ besteht, von denen ein jedes einzelne Port 56 gekoppelt ist an einen T/R-Schalter 44 eines jeweiligen Transceivermoduls 32 und vier Signalports 58₁ ... 58₄ , welche jeweils gekoppelt sind an ein Strahlsteuerungsplättchen 60 aus einem Satz 62 von 16 identischen Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ , die in einem rechteckförmigen Array angeordnet sind, welches in 2 gezeigt ist.
Ein jedes der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ implementiert 16 HF-Signalkanäle 64₁ ... 64₁₆ , um so eine außerhalb des Gitters liegende Anhäufung von 256 Wellenleitern 66₁ ... 66₂₅₆ bereitzustellen, welche auf ein Gitter von 256 Strahlerelementen 67₁ ... 67₂₅₆ eingespeist werden, die in der Form von winklig verlaufenden Schlitzen ausgeführt sind, die an den freien Raum angepasst sind in einer Strahlerabdeckplatte 68 über 16 Wellenleiterumleitungstafelunterbereiche 70₁ ... 70₁₆ einer in 7A und 7B gezeigten Wellenleiterumleitungstafel 69. Die Wellenleiterumleitungstafel 69 leitet die 256 Wellenleiter 66₁ ... 66₂₅₆ in den Strahlsteuerungsplättchen 64₁ ... 64₁₆ zurück auf das Gitter bei der Abdeckplatte 68 und arbeitet als eine Quadraturarrayanordnung mit den vier Transceivermodulen 32₁ ... 32₄ .
Die Architektur des in 1 gezeigten AESA-Systems ist weiter in 2 gezeigt und enthält eine Explosionsdarstellung von mehreren Lagen von ebenen Bauteilen, welche zusammengestapelt sind in einem vertikal integrierten Aufbau mit Metallfederdichtungselementen, die sandwichförmig eingeschlossen sind zwischen Grenzschichten oder Tafeln aus Bauteilen, um die elektrische HF-Integrität der Wellenleiter 66₁ ... 66₂₅₆ während des Aufbaus zu gewährleisten. Zusätzlich zu dem Transceiverbereich 30 umfasst der Mehrfachaufbaubereich 52, das Strahlsteuerungsplättchenarray 62, die Wellenleiterumleitungstafel 69 und die in 1 in Bezug genommene Abdeckplatte 68 bei dieser Ausführung der Erfindung ein erstes Federdichtungselement 72, welches hergestellt ist aus Berylliumkupfer (Be-Cu), welches angebracht ist zwischen der Antennenabdeckplatte 68 und der Wellenleiterumleitungstafel 69, ein zweites Be-Cu-Federdichtungselement 74, welches angebracht ist zwischen der Wellenleiterumleitungstafel 69 und einem äußeren Wärmesenkenelement 76, einen dritten Satz aus Be-Cu-Federdichtungselementen 78₁ ... 78₅ , welche sandwichförmig angeordnet sind zwischen dem Array 62 als Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ , und einem vierten Satz aus vier Be-Cu-Federdichtungselementen 82₁ ... 82₄ , welche angeordnet sind unterhalb des Strahlsteuerungsplättchenarrays 62 und einer gedruckten Gleichstromverdrahtungstafel 84, welche einen Aufbau aus Gleichstrom-"Fuzz Button"-Steckverbinderplatten 80 umfasst, die darauf aufgesetzt sind. Unterhalb der gedruckten Verdrahtungstafel 84 befindet sich eine innere Wärmesenke 86 und der HF-Mehrfachaufbaubereich 52, der oben in Bezug genommen war, und auf den der in 2 gezeigte Transceivermodulaufbau 30 folgt, der ein Transceivermodul 32₁ aus vier Modulen 32₁ ... 32₄ umfasst, die in 1 gezeigt sind. Falls erwünscht, können die Antennen die Antennenabdeckplatte, die Umleitungstafel, und die äußere Wärmesenke als ein einzelner Verbundaufbau hergestellt werden.
Die relativen Positionen der verschiedenen in 2 gezeigten Bauteile sind weiter veranschaulicht in einer Blockdiagrammform in 3. In dem Diagramm der 3 sind die "Fuzz Button"-Tafeln 80 und der vierte Satz von Federdichtungselementen 82 als gemeinsamer Block gezeigt, da sie in einem koplanaren Unteraufbau zwischen dem Array 62 auf Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₄ und der inneren Wärmesenke angebracht sind. Die innere Wärmesenke 86 und der HF-Mehrfachmehraufbau 52 sind in einen gemeinsamen Block in 3 gezeigt, da sie aus Elementen bestehen, die, wie gezeigt wird, zusammen gebondet sind, um einen mechanischen Verbundunteraufbau zu bilden.
Nimmt man nun Bezug auf die Einzelheiten der verschiedenen in 2 gezeigten Bauteile, so veranschaulichen die 4 und 5A bis 5C die Antennenabdeckplatte 68, welche aus einem Aluminiumlegierungsplattenelement 68 besteht und welches maschinell bearbeitet wird, um ein Gitter aus 256 Strahlerelementen 67₁ ... 67₂₅₆ zu umfassen, welche an den freien Raum angepasst sind und längliche Schlitze enthalten, die abgerundete Endbereiche umfassen. Wie in den 5A und 5B gezeigt, umfasst ein jeder Strahlerschlitz 67 eine Impedanzanpassungsstufe 90 in der Breite des äußeren Endbereichs 92. Die äußere Oberfläche 94 der Aluminiumplatte 88 umfasst eine Schicht aus Schaummaterial 96, welches bedeckt ist durch eine Schicht aus Dielektrikum 98, welche eine Breitwinkelimpedanzanpassung (WAIM = wide angle impedance matching) an den freien Raum bereitstellt.
Dielektrische Klebeschichten 95 und 99 werden verwendet, um das Schaummaterial 96 an die Platte 88 und die WAIM-Schicht 98 zu bonden. Bezugszeichen 100 und 102 in 4 beziehen sich auf einen Satz von Aufsatz- und Ausrichtungslöchern, die um den Umfang des Gitters der Strahlerelemente 67₁ ... 67₂₅₆ angebracht sind.
Nimmt man nun Bezug auf 6, so sieht man unmittelbar unterhalb und in Kontakt mit der Antennenabdeckplatte 68 angebracht das erste Be-Cu-Federdichtungselement 72, welches dargestellt ist mit einem Gitter 104 aus 256 länglichen Öffnungen 106₁ ... 106₂₅₆ welche wechselweise winklig zueinander angeordnet sind und an die Größe und Gestalt der Strahlerelemente 67₁ ... 67₂₅₆ angepasst sind, die in der Abdeckplatte 68 ausgebildet sind. Die Dich tungsfeder 72 umfasst auch einen Satz von Aufsatzlöchern 108 und Ausrichtungslöchern 110, die angrenzend an die äußeren Kanten der Öffnungen ausgebildet sind, welche mit den Aufstecklöchern 100 und Ausrichtungslöchern 102 in der Abdeckplatte 68 zusammengehören.
Unmittelbar angrenzend an das erste Federdichtungselement 72 ist die Wellenleiterumleitungstafel 69, die in den 7A und 7B gezeigt ist und die aus 16 Wellenleiterumleitungstafelunterbereichen 70₁ ... 70₁₆ besteht, von denen eine in 7C gezeigt ist. 7A zeigt die Vorderseite der Umleitungstafel 69, während 7B die Rückseite hiervon zeigt.
Die Umleitungstafel 69 besteht bevorzugterweise aus mehreren Schichten aus diffusionsgebondeten Kupferlaminaten mit dielektrischer Füllung. Falls erwünscht könnten jedoch mehrere Lagen aus bei niedriger Temperatur gebranntem Keramikmaterial (LTCC = low temperature co-fired ceramic) oder bei hoher Temperatur gebranntem Keramikmaterial (HTCC = high temperature co-fired ceramic) oder anderen geeignetem Keramikmaterial verwendet werden, basierend auf dem Frequenzbereich der Plättchenanwendung.
Wie in 7C gezeigt, umfasst jeder Umleitungstafelunterbereich 70 ein reckteckförmiges Gitter aus 16 Wellenleiterports 112₁ ... 112₁₆ , die geneigt zueinander unter 45° stehen und angebracht sind in einer äußeren Oberfläche 114. Die Wellenleiterports 112₁ ... 112₁₆ sind in Ausrichtung mit einer entsprechenden Anzahl von Strahlerelementen 67 in der Abdeckplatte 68 und passenden Öffnungen 106₁ ... 106₂₅₆ in der Federdichtung 72 (6).
Die Wellenleiterports 112₁ ... 112₁₆ sorgen für einen Übergang zwischen zwei linear wechselseitig zueinander versetzten Sätzen aus acht Wellenleiterports 116₁ ... 116₈ und 116₉ ... 116₁₆ , die in den 8A bis 8C gezeigt sind, und angebracht sind auf einer inneren Oberfäche 118. Die Wellenleiterports 116₁ ... 116₈ und 116₉ ... 116₆ koppeln zwei ähnliche linear wechselseitig zueinander versetzte Sätze von acht Wellenleiterports 122₁ ... 122₈ und 122₉ ... 122₁₆ auf den äußeren Kantenoberflächenbereichen 124 und 126 der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ , von denen eines in 13 gezeigt ist. Solch eine Anordnung ergibt Raum für 16 Sende-/Empfangs-(T/R)-Zellen, die später beschrieben werden, damit diese untergebracht werden in dem mittigen vertieften Bereich 128 eines jeden der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ Die Umleitungstafelunterbereiche 70₁ ... 70₁₆ der Wellenleiterumleitungstafel 69 dienen somit dazu, die Ports 122₁ ... 122₁₆ der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ von der Seite hiervon wiederum mit dem Gitter 104 der Federdichtung 72 (6) und den Strahlerelementen 67 in der Abdeckplatte 68 auszurichten.
Wie weiter in den 8A bis 8C gezeigt, umfasst ein jeder Umleitungstafelunterbereich 70 zwei Sätze von acht Wellenleiterübergängen 130₁ ... 130₈ und 132₁ ... 132₈ , die darin ausgebildet sind, durch aufeinanderfolgende inkrementale Winkeldrehung, z. B. 45°/25 = 1,8°, der verschiedenen rechteckförmigen Wellenleitersegmente, die in den Tafelschichten
ausgebildet sind. Die Übergänge 130 umfassen vertikale Übergänge, während die Übergänge 132 sowohl vertikale als auch seitliche Übergänge umfassen. Wie gezeigt enden die vertikalen und seitlichen Übergänge 130₁ ... 130₈ und 132₁ ... 132₈ in den wechselseitig parallelen Ports 112₁ ... 112₁₆ , die an die Öffnungen 106 in der Federdichtung 72, die in 6 gezeigt ist, sowie an die Strahlerelemente 67 in der Abdeckplatte 68 angepasst sind.
Unter Bezugnahme auf 9 ist dort das zweite Be-Cu-Dichtungsfederelement 74 gezeigt, welches angebracht ist zwischen der inneren Fläche der in 7b gezeigten Wellenleiterumleitungstafel 69 und der äußeren Oberfläche des äußeren Wärmesenkenelements 76, welches in 10 gezeigt ist. Die Federdichtung 74 umfasst fünf Sätze 136₁ ... 136₅ von rechteckförmigen Öffnungen 138, welche so angeordnet sind, dass sie mit den Ports 116₁ bis 116₁₆ der Umleitungsuntertafelbereiche 70₁ ... 70₁₆ zusammenzukommen. Die fünf Sätze 136₁ ... 136₅ der Öffnungen 138 sind so ausgelegt, dass sie auch fünf ähnlichen Sätzen 140₁ ... 140₅ der Wellenleiterports 142 in der äußeren Oberfläche 134 der äußeren Wärmesenke 76 zu entsprechen, welche Bereiche von fünf Sätzen von mit einem HF-Dielektrikum gefüllten Wellenleitern bilden, die nicht gezeigt sind, und die ausgebildet sind in den erhabenen länglichen parallelen Wärmesenkenkörperbereichen 144₁ ... 144₅ .
Unter Bezugnahme auf 11 ist dort ein dritter Satz von fünf diskreten Be-Cu-Federdichtungselementen 78₁ , 78₂ ... 78₅ gezeigt, welche aufgebracht sind auf der Rückseite 146 der äußeren Wärmesenke 76, wie in 12 gezeigt und welche eine rechteckförmige Öffnung 148 umfassen, und angepasst sind an die Anordnung von Öffnungen 138 in der zweiten Federdichtung 74, die in 9 gezeigt ist, sowie an die Wellenleiterports 143 in der Wärmesenke 76 und die mit Dielektrikum gefüllten Wellenleiter, die nicht gezeigt sind, und welche sich durch die Körperbereiche 144₁ ... 144₅ der inneren Oberfläche 146 erstrecken, wie in 12 gezeigt. 12 zeigt für Veranschaulichungszwecke auch ein Strahlsteuerungsplättchen 60 (13), welches angebracht ist an der inneren Oberfläche 146 der äußeren Wärmesenke 76 gegen die Federdichtungselemente 78₄ und 78₅ . Es sei jedoch angemerkt, dass 16 identische Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60 ₁₆ , wie in 13 gezeigt, tatsächlich Seite an Seite in einer rechteckförmigen Arrayanordnung auf der Rückseite der Wärmesenke 76 zusammengebaut sind.
Betrachtet man nun den Aufbau der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ , von denen eines in 13 perspektivisch gezeigt ist und mittels des Bezugszeichens 60 bezeichnet ist, so wird dieses bevorzugterweise hergestellt aus mehreren Lagen aus LTCC-Material. Falls erwünscht, kann jedoch bei hoher Temperatur gebranntes Keramikmaterial (HTCC) verwendet werden. Wie oben bemerkt, umfasst ein jedes Strahlsteuerungsplättchen 60 der Plättchen 60₁ ... 60₁₆ 16 Wellenleiterports 122₁ ... 122₁₆ und zugehörige dielektrische Wellenleiter 123₁ ... 123₁₆ , die angeordnet sind in zwei zueinander versetzten Sätzen aus acht Wellenleiterports 122₁ ... 112₈ und 122₉ ... 122₁₆ , die wechselweise gestützt sind auf den äußeren Oberflächenbereichen 124 und 126 einer äußersten Schicht 150.
Unter Bezugnahme auf 14A sieht man, dass dort eine obere Draufsicht gezeigt ist auf das in 13 gezeigte Strahlsteuerungsplättchen 60. Unter der mittig angeordneten, im Wesentlichen rechteckförmigen vertieften Kavitätsregion 128 sind 16 T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ angebracht, die aus Galliumarsenid (GaAs) hergestellt sind, die angebracht sind auf einer darunterliegenden Schicht 152 des Strahlsteuerungsplättchens 60, wie in 14B gezeigt. Die Schicht 150, die in 14A gezeigt ist, umfasst die äußeren Oberflächenbereiche und umfasst auch metallische Durchleitungen 170, welche durch die verschiedenen LTCC-Schichten gehen, um so HF-Durchleitungswände auf einer jeden Seite der beiden Sätze von eingelassenen Streifenleitersendeleitungen 174₁ ... 174₈ und 174₉ ... 174₁₆ zu bilden, die auf der Schicht 152 (14B) angebracht sind. Die Wände der Durchleitungen 170 stellen sicher, dass HF-Signale nicht aus einem angrenzenden Kanal in einen anderen streuen.
Weiterhin ist eine Anordnung von Durchleitungen 172 gezeigt, welche zwei Sätze der acht HF-Wellenleiter 123₁ ... 123₈ und 123₉ ... 123₁₆ bilden, wie in 13 gezeigt. Zwei voneinander getrennte Schichten aus Metallisierung 178 und 180 sind ausgebildet auf den äußeren Oberflächenbereichen 124 und 126, welche über den Durchleitungen 170 und 172 liegen und als Abschirmungsschichten dienen.
14B zeigt die nächste darunterliegende Schicht 152 des Strahlsteuerungsplättchens 60, wobei 16 GaAs-T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ im Kavitätsbereich 128 angebracht sind. Die T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 15 betrachtet. Die Schicht 152 umfasst, wie gezeigt, zusätzlich die Metallisierung für die 16 Wellenleiter 123₁ ... 123₈ und 123₉ ... 123₁₆ , welche über den Durchleitungen 172 liegen, die in den 14A, 14C und 14E gezeigt sind, sowie die Streifenleitersendeleitungselemente 174₁ ... 174₈ und 174₉ ... 174₁₆ , welche in jeweiligen Wellenleitersondenelementen 175₁ ... 175₈ und 175₉ ... 175₁₆ enden.
In 14B sind vier koaxiale Sendeleitungselemente 186₁ ... 186₄ gezeigt, welche die äußeren Leiter 184₁ ... 184₄ und die mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ im mittigen Bereich des Kavitätsbereichs 128 umfassen. Die mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ sind verbunden mit vier HF-Signalteilern 190₁ ... 190₄ , bei denen es sich z. B. um wohlbekannte Wilkinson-Signalteiler handeln kann, welche HF-Signale zwischen die T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ und die koaxialen Sendeleitungen 186₁ ... 186₄ koppeln. Gleichstromsteuerungssignale werden innerhalb des Strahlsteuerungsplättchens und der Oberfläche im Kavitätsbereich 128 durchgeleitet und sind an die T/R-Chips mit Golddrähten 192 gebondet, wie gezeigt. Weiterhin gezeigt in 14B sind vier Ausrichtungsstecker 196₁ und 196₄ , die angebracht sind an oder nahe den Ecken des Plättchens 60.
Mit Bezugnahme auf 14C ist eine Plättchenschicht 198 unterhalb der Schicht 152 (14B) gezeigt. Die Schicht 198 umfasst den Aufbau von Durchleitungen 172, die verwendet werden um Wände aus Wellenleitern 123₁ ... 123 ₄ auszubilden. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Durchleitungen 202 nahe beieinander liegend angebracht, um einen Schlitz in der dielektrischen Schicht zu bilden, um sicher zu stellen, dass eine gute Erdung bereitgestellt wird für die T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ , die in 14B gezeigt sind an dem Punkt, wo HF-Signale zwischen die T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ und die Wellenleiter 123₁ ... 123₄ zu den jeweiligen Chips gekoppelt werden. Ein anderer Satz von Durchleitungsschlitzen 204 ist enthalten in den äußeren Leiterbereichen 184₁ ... 184₄ der koaxialen Sendeleitungselemente 186₁ ... 186₄ , um ein kapazitives Anpasselement zu erzeugen, um eine Anpassung an die Bonddrähte bereitzustellen, die verbunden sind mit den HF-Signalteilern 190₁ ... 190₄ zu den inneren Leiterelementen 188₁ ... 188₄ , wie in 14B gezeigt. Weiterhin ist auch bereitgestellt ein Satz von Durchleitungen 206 zum Bereitstellen geerdeter Trennelemente zwischen den darüberliegenden T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ .
Wendet sich man nun der 14D zu, so ist dort eine eingelassene Erdungsschicht 208 gezeigt, die eine metallisierte Erdungsebenenschicht 210 der Metallisierung für die Wände der Wellenleiter 123₁ ... 123₄ die Unterseite der aktiven T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ sowie der koaxialen Sendeleitungselemente 186₁ ... 186₄ umfasst. Weiterhin bereitgestellt auf der Schicht 208 ist eine Anordnung aus Gleichstromsteckverbinderpunkten 211 für die verschiedenen Bauteile in den T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ . Teile der mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ und der äußeren Leiter 184₁ ... 184₄ für die Koaxial-Sendeleitungselemente 186₁ ... 186₄ sind auch auf der Schicht 208 zu finden.
Unterhalb der geerdeten ebenen Schicht 208 ist eine Signaldurchleitungsschicht 214, die in 14E gezeigt ist, welche ebenfalls die vertikalen Durchleitungen 172 für die 16 Wellenleiter 123₁ ... 123₄ umfasst. Auch gezeigt sind Durchleitungen für die inneren und äußeren Leiter 188₁ ... 188₄ und 184₁ ... 184₄ der vier koaxialen Sendeleitungen 186₁ ... 186₄ . Ebenfalls angebracht auf der Schicht 214 ist ein Muster 219 aus Streifenleiterelementen zum Durchlassen von Gleichstromsteuerungs- und Vorspannungssignalen auf ihre jeweils passenden Orte.
Unterhalb der Schicht 214 ist eine dielektrische Schicht 220, die in 14F gezeigt ist, und die aus 16 rechteckförmigen Anordnungen 222₁ ... 222₁₆ der Metallisierung besteht, um die Seitenwände der Wellenleiter 176₁ ... 176₁₆ zusammen mit den längs der Durchleitungen, 172 die in den 14A, 14C und 14E gezeigt sind, festzulegen. Vier Ringe aus Metallisierung sind gezeigt, welche weiterhin die äußeren Leiter 184₁ ... 184₄ der koaxialen Leitungen 186₁ ... 186₄ festlegen, zusammen mit Durchleitungen, die die mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ bilden. Weiterhin gezeigt sind Muster 226 aus Metallisierung, die verwendet wird zum Durchlassen von Gleichstromsignalen auf ihre passenden Orte.
Nimmt man Bezug auf 14G, so ist dort eine dielektrische Schicht 230 gezeigt, die eine Oberseitenerdungsebenenschicht 232 aus Metallisierung für drei HF-Zweigleitungskoppler aufweist, die in den angrenzenden unteren dielektrischen Schichten 236 gezeigt sind, die in 14H durch Bezugszeichen 234₁ , 234₂ , 234₃ gezeigt sind. Die Schicht aus Metallisierung 232 umfasst auch einen rechteckförmigen Bereich aus Metallisierung 237 zum Festlegen der Wellenleiterwände eines einzelnen Wellenleiters 238 auf der Rückseite des Strahlsteuerungsplättchens 60 zum Durchleiten von Hochfrequenz zwischen einem der vier Transceivermodule 32₁ ... 32₃ (2) und der 16 Wellenleiter 123₁ ... 123₄ , die z. B. in den 14A bis 14F gezeigt sind. Die 14G umfasst auch ein Muster 240 aus Metallisierung zum Bereitstellen von Spuren für Gleichstromsteuerung der Vorspannungssignale im Plättchen 60. Weiterhin sind in 14G Metallisierungen für die Durchleitungen der vier mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ der vier koaxialen Sendeleitungselemente 186₁ ... 186₄ gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 14H sind dort die drei Zweigkoppler 234₁ , 234₂ und 234₃ gezeigt, auf die oben Bezug genommen worden war. Diese Koppler arbeiten so, dass sie eine HF-Durchleitungswellenleitersonde 242 mit dem rückwärtigen Wellenleiter 238 auf vier HF-Einspeiselemente 244₁ ... 244₄ verbinden, welche HF vertikal auf die vier HF-Koaxialsendeleitungen 186₁ ... 186₄ in der in den 14D bis 14G gezeigten Plättchenstruktur durchleiten. Die drei Zweigleitungskoppler 234₁ , 234₂ , 234₃ sind auch verbunden mit jeweiligen Widerstandslastelementen 246₁ , 246₂ und 246₃ von einem dolchförmigen Typ, die ausführlicher in 18 gezeigt sind. Alle diese Elemente grenzen an an einen Zaun aus Metallisierung 248. Wie bei der in 14G gezeigten Metallisierung umfasst die rechte Seite der Schicht 14H auch einen Satz von Metallisierungsspuren 250 für die Gleichstromsteuerungs- und Vorspannungssignale.
Die 14I zeigt eine darunterliegende Durchleitungsschicht 252, die ein Muster 254 aus eingelassenen Durchleitungen 255 umfasst, die verwendet werden, um den Zaun 248, der in 14I gezeigt ist, zusammen mit Durchleitungen für die vier mittigen Leiter 188₁ ... 188₄ der koaxialen Leitungen 186₁ ... 186₄ weiter zu implementieren. Die dielektrische Schicht 252 umfasst auch drei parallele Säulen aus Durchleitungen 256, welche mit den Metallisierungsmustern 240 und 250 in Verbindung stehen, die in den 14G und 14H gezeigt sind.
Die rückwärtige oder am weitesten unten liegende dielektrische Schicht des Strahlsteuerungsplättchens 60 ist in 14J gezeigt mit dem Bezugszeichen 258 und umfasst eine Erdungsebene 260 aus Metallisierung, die eine rechteckige Öffnung aufweist, die einen Port 262 für den rückwärtigen Wellenleiter 238 festlegt. Ein Gitterarray 262 aus kreisförmigen Metallkontaktstellen 264 ist angebracht auf einer der Schicht 258 und so ausgelegt, dass sie mit einem "Fuzz Button"-Steckverbinderelement auf einer in 2 gezeigten Tafel zusammenpassen, um so eine lötfreie Zwischenverbindung für elektrische Bauteile im Plättchen 60 bereitzustellen. Weiterhin sind auf der unteren Schicht 258 vier Steuerchips 266₁ ... 266₄ bereitgestellt, die verwendet werden zum Steuern der T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ , die in 14G gezeigt sind. Nachdem die verschiedenen dielektrischen Schichten in dem Strahlsteuerungsplättchen 60 betrachtet worden sind, wird nun Bezug genommen auf 15, wo ein Layout von einem Sende-/Empfangs-(T/R)-Chip 166 aus 16 T/R-Chips 166₁ ... 166₁₆ gezeigt ist, welche hergestellt werden in Galliumarsenid-(GaAs)-Halbleitermaterial und welche angebracht sind auf der dielektrischen Schicht 182, die in 14C gezeigt ist. Wie gezeigt bezieht sich das Bezugszeichen 268 auf ein Kontaktpolster aus Metallisierung auf der linken Seite des Chips, welches verbunden ist mit einem dazugehörigen Signalteiler 190 von den vier Signalteilern 190₁ ... 190₄ , die in 14 gezeigt sind. Das Kontaktpolster 268 ist verbunden mit einem 3 Bit-HF-Signalphasenschieber 270, der ausgeführt ist mit Mikrostreifenschaltkreisen, die drei Phasenschiftsegmente 272₁ , 272₂ und 272₃ umfassen. Die Steuerung des Phasenschiebers 270 wird bereitgestellt durch Gleichstromsteuerungssignale, die gekoppelt sind an vier Gleichstromsteuerungskontaktpunkte 274₁ ... 274₄ . Der Phasenschieber 270 ist verbunden mit einem ersten T/R-Schalter 276, der ausgeführt ist als Mikrostreifen und gekoppelt ist an zwei Gleichstromsteuerungskontaktstellen 278₁ und 278₂ um von dort Gleichstromsteuerungssignale zu empfangen zum Umschalten zwischen Sende-(TX)- und Empfangs-(Rx)-Betriebsarten. Der T/R-Schalter 276 ist verbunden mit einem Dreistufen-Sende-(Tx)-Verstärker 280 und einem Dreistufen-Empfangs-(Rx)-Verstärker 282, die jeweils ausgeführt sind mit den Mikrostreifenschaltkreiselementen und einem P-Typ HEMT-Feldeffekttransistor 284₁ ... 284₃ und 284₁ ... 286₃ . Ein Paar von Steuerspannungskontaktstellen 288₁ und 288₂ werden verwendet, um Gate- und Drain-Leistungsversorgungsspannungen auf den Sende-(Tx)-Verstärker 280 anzulegen, während ein Paar von Kontaktstellen 290₁ und 290₂ Gate- und Drain-Spannungen auf Halbleitervorrichtungen in dem HF-Empfangs-(Rx)-Verstärker 282 bereitstehen. Ein zweiter T/R-Schalter 292 ist verbunden mit sowohl dem Tx als auch dem Rx HF-Verstärker 218 und 282, welche ihrerseits wiederum verbunden sind über die Kontaktstelle 294 auf eine von 16 Sendeleitungen 174₁ ... 174₁₆ , die in 14C gezeigt sind, wobei diese HF-Signale zu und von den Wellenleitern 176₁ ... 176₁₆ durchleiten.
Die 16, 17A und 17B veranschaulichen die Mikrostreifen- und Streifenleitersendeleitungsbauteile, die den Übergang von einem T/R-Chip 166 in einem Strahlsteuerungsplättchen 60 auf die Wellenleitersonde 175 an der Spitze des Sendeleitungselements 174 in einem der Wellenleiter 123 der 16 Wellenleiter 123₁ ... 123₄ (14B) bilden. Das Bezugszeichen 125 bezieht sich auf einen rückwärtigen Kurzschluss für das Wellenleiterelement 123. Wie gezeigt, umfasst der Übergang die Länge einer Mikrostreifensendeleitung 296, die ausgebildet ist auf einem T/R-Chip 166, welcher mit einem Mikrostreifen-Spurbereich 298 über einen gebondeten Golddraht 300 verbunden ist in einem Luftbereich 302 des Strahlsteuerungsplättchens 60, von wo es dann hindurchtritt durch ein Paar von angrenzenden Schichten 304 und 306 des LTCC-Keramikmaterials, welches ein Impedanzanpassungssegment 173 umfasst, wo es verbunden ist mit der Wellenleitersonde 175, die in 17A gezeigt ist. In den 16 und 17A gezeigt ist der Wellenleiter 123 nach oben gekoppelt an die Antennenabdeckplatte 68 durch die Umleitungstafel 69.
Betrachtet man kurz 18, so offenbart diese die Einzelheiten eines der Lastelemente 246 von "dolchförmiger" Gestalt der drei "dolchförmigen" Lasten 246₁ , 246₂ und 246 ₃, die in 14H gezeigt sind und verbunden sind mit einem Anschlussfuß der Zweigleitungskoppler 234₁ , 234₂ und 234₃ . Das "dolchförmige" Lastelement 246 umfasst ein kegelförmiges Segment 308 aus Widerstandsmaterial, welches eingebettet ist in das Mehrschicht-LTCC-Matieral 310. Das schmale Ende des Widerstandselements 308 ist verbunden mit einem jeweiligen Zweigleitungskoppler 234 der drei Zweigleitungskoppler 234₁ , 234₂ und 234₃ , die in 14H gezeigt sind über die Länge eines Streifenleitermaterials 312.
Nimmt man Bezug auf die 19A und 19B, so sind dort Einzelheiten gezeigt der Art, in welcher die koaxialen HF-Sendeleitungen 186₁ ... 186₄ , wie sie z. B. in 14B bis 14G, gezeigt sind, durch die verschiedenen dielektrischen Schichten ausgeführt sind, um so die Arme 245₁ ... 245₄ der Zweigleitungskoppler 234₁ ... 234₃ der 14H auf die Signalteiler 190₁ ... 190₄ zu koppeln, die in 14B gezeigt sind. Wie gezeigt, besteht eine Streifenleiterverbindung 314 aus einem Signalteiler 119 über die Mehrfachschichten 316 des LTCC-Materials, in welchem bogenförmige mittige Leiter 188, sowie die äußeren Leiter 184 des koaxialen Wellenleiterelements 186 ausgebildet sind, und enden in der Streifenleitung 245 des Zweigleitungskopplers 234, sodass die oberen und äußeren Randbereiche hiervon voneinander versetzt sind. Das Bezugszeichen 204 bezieht sich auf das in 14C gezeigte kapazitive Anpasselement.
Betrachtet man den Rest der planaren Bauteile der in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung, so offenbart z. B. 20, die untere Oberfläche 146 des äußeren Wärmesenkenelements 76, welches zuvor in 12 gezeigt war. Jedoch zeigt 20 nun 16 Strahlsteuerungspiättchen, 60₁ , 60₂ , ... 60₁₆ , die darauf aufgesetzt sind, und welche weiter veranschaulichend sind für das Array 62 von Steuerungsplättchen, die in 2 gezeigt sind. Unterhalb der Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ sind fünf Federdichtungselemente 78₁ ... 78₅ , die in 11 gezeigt sind. 20 zeigt nun zusätzlich einen Satz von vier "Fuzz Button"-Steckverbindertafeln 80₁ , 80₂ , ... 80₄ , die gegen Sätze von vier Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ des Arrays 62 angebracht sind.
21 zeigt weiterhin die gedruckte Gleichstromverdrahtungstafel 84, die die in 20 gezeigten "Fuzz Button"-Tafeln 80₁ ... 80₄ bedeckt. 21 zeigt zusätzlich ein paar von doppelten In-line-Steckstiftverbindern 85₁ und 85₂ . 22 veranschaulicht die Unterseite der Gleichstromverdrahtungstafel 84 mit den vier "Fuzz Button"-Tafeln 80₁ , 80₂ , 80₃ und 80₄ , die in 20 gezeigt sind.
Nimmt man Bezug auf 23, so ist dort der Satz der vierten BeCu-Federdichtungselemente 82₁ , 82₂ , 82₃ und 82₄ gezeigt, die koplanar und parallel mit den "Fuzz Button"-Tafeln 80₁ , 80₂ , 80₃ und 80₄ , die in 20 gezeigt sind, aufgesetzt sind. Ein jedes der Dichtungselemente 82₁ ... 82₄ umfasst vier rechteckförmige Öffnungen 83₁ ... 83₄ , die ausgerichtet sind mit den vier Sätzen von rechteckförmigen Öffnungen 87₁ , 87₂ , 87₃ , in der Gleichstromverdrahtungstafel 84. Ein Querschnitt des Unteraufbaus der Bauteile, die in 21 bis 23 gezeigt sind, ist in 24 gezeigt.
Aufgesetzt auf der Unterseite der Gleichstromverdrahtungstafel 84 ist das innere Wärmesenkenelement 86, welches in 25 gezeigt ist zusammen mit dem HF-Mehrfachaufbau 52, welcher daran durch Bonden angebracht ist, um so einen einheitlichen Aufbau zu bilden. Das innere Wärmesenkenelement 86 umfasst ein im Wesentlichen rechteckförmiges Körperelement, welches hergestellt ist aus Aluminium, und umfasst eine Kavität 88 mit vier Kreuzbelüftungsluftkühlungskanälen 87.1, 87.2, 87.3 und 87.4, die darin ausgebildet sind zum Kühlen eines Arrays von 16 nach außen zeigenden dielektrischen Wellenleitern auf Luftwellenleiterübergängen 89₁ ... 89₆ sowie Gleichstromchips und Bauteile, die aufgebracht sind auf der Verdrahtungstafel 84, und die auch in 26 gezeigt sind, welche die Wellenleiter 238 (14K) auf die Wellensteuerplättchen 60₁ ... 60₁₆ koppeln.
Die Einzelheiten einer der Übergänge 89 ist in den 27A und 27B gezeigt. Die Übergänge 89 umfassen, wie gezeigt, einen dielektrischen Wellenleiter-auf-Luftwellenleiter-HF-Eingabebereich 91, welcher von der Kavität 88 nach außen zeigt, wie in 25 gezeigt, und welcher aus einer Vielzahl. von abgestuften Luftwellenleiteranpassbereichen 93 bis zu einem länglichen relativ schmalen HF-Ausgabebereich 95 besteht, der einen Ausgabeport 97 umfasst. Die Ausgabeports 97₁ ... 97₁₆ für die 16 Übergänge 89₁ ... 89₁₆ sind in 26 gezeigt und koppeln auf den jeweiligen rückwärtigen dielektrischen Wellenleiter 238, wie in 14K gezeigt, durch Federdichtungselemente 82 der 16 Strahlsteuerungsplättchen 60₁ ... 60₁₆ . Die in den 27A bzw. 27B gezeigten Bezugszeichen, 238 und 242 entsprechen den Wellenleitern und den Streifenleitersonden, die in 14E gezeigt sind.
Betrachtet man nun den HF-Mehrfachaufbaubereich 52, der in 1 in Bezug genommen ist, so sind die Details hiervon in den 25 und 28 gezeigt. Der Mehrfachaufbau 52 stimmt in der Größe überein mit dem inneren Wärmesenkenelement 86 und umfasst einen im Wesentlichen rechteckförmigen Körperbereich 51, der ausgebildet ist aus Aluminium, und welcher maschinell hergestellt ist, um zwei Kanäle 53₁ und 53₃ zu umfassen, die an der Unterseite hiervon ausgebildet sind, um Luft über den Körperbereich 51 zu leiten, um so eine Kühlung bereitzustellen. Wie gezeigt umfasst das Mehrfachaufbauelement 52₄"magische T"-Wellenleiterkoppler 54₁ ... 54₄ , von denen ein jeder vier Arme 57₁ ... 57₄ aufweist, wie in 28 gezeigt, und die auf HF-Signalports 56₁ ... 56₄ koppeln, und welche ausgebildet sind in der oberen Oberfläche 63, um der inneren Wärmesenke 52 gegenüberzuliegen, wie in 25 gezeigt. Die HF-Signalports 56₁ ... 56₄ des "magischen T"-Kopplers 54₁ ... 54₄ koppeln jeweils an einen HF-Eingabe-/Ausgabeport 35, der in 29 gezeigt ist, eines Transceivermoduls 32, welches eines von vier Transceivermodulen 32₁ ... 32₄ enthält, die schematisch in 1 gezeigt sind.
Das Transceivermodul 32, welches in 29 gezeigt ist, ist so gezeigt, dass es Anschlüsse 34, 36 und 38 enthält, die an die Sende-, lokalen Oszillator- und IF-Ausgabeanschlüsse koppeln, die in 1 gezeigt sind. Weiterhin umfasst ein jedes Transceivermodul 32 einen doppelten In-line-Gleichstromstiftsteckerverbinder 37, zum Koppeln von Gleichstromsteuerungssignalen darauf. Dementsprechend verwendet die Antennenstruktur für die vorliegende Erfindung ein planares Wärmesenkensystem mit erzwungener Luftkühlung, welches eine äußere und innere Wärmesenke 76 und 86 enthält, die eingebettet sind zwischen elektronischen Schichten, um Wärme abzuführen, die durch die Wärmequelle erzeugt wird, die in den T/R-Zellen den elektrischen Gleichstrombauteilen und den Transceivermodulen erzeugt wird. Alternativ könnten die Luftkanäle 53₁ , 53₂ und 87₁ , 87₂ , 87₃ und 87₄ , die in der inneren Wärmesenke 86 und dem Wellenleitermehrfachaufbau 52 enthalten sind, gefüllt werden mit einer thermisch leitenden Füllung, um die Wärmeabführung zu erhöhen oder es könnte eine Flüssigkühlung verwendet werden, falls erwünscht.
Nachdem auf diese Art gezeigt worden ist, was als die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angesehen wird, sei angemerkt, dass die so beschriebene Erfindung auf vielfältige Weise variiert werden kann.

Claims

Aktive elektronisch gescannte Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen von Ka-Band HF-Signalen, welche umfasst: einen vertikal integrierten, im Wesentlichen flachen Aufbau, welcher enthält, zumindest ein HF-Transceivermodul (32), welches eine Vielzahl von Signalports aufweist, inklusive einem HF-Eingabe-/Ausgabesignalport; Strahlsteuerungsmittel (60), die an den HF-Eingabe-/Ausgabesignalport des zumindest einen Transceivermoduls gekoppelt sind, wobei die Strahlsteuerungsmittel ein dielektrisches Substrat enthalten mit einer Anordnung von dielektrischen Wellenleiterleiterbahnen (123) und koaxialen Sendeleitungselementen (106) und Durchleitungen, die ausgelegt sind, um HF-Signale zu dem und von dem Transceivermodul durchzuleiten, und eine Vielzahl von HF-Signalverstärkerschaltkreisen (166), die gekoppelt sind an einen ersten HF-Wellenleiter (230), der in dem Substrat ausgebildet ist und in einem HF-Signalport an einer Rückseite hiervon endet, wobei der HF-Signalport gekoppelt ist an den HF-Eingabe-/Ausgabesignalport des Transceivermoduls, und die Vielzahl von HF-Signalverstärkerschaltkreisen gekoppelt ist an eine Vielzahl von zweiten HF-Wellenleitern (122), die auch ausgebildet sind in dem Substrat und in einer entsprechenden Vielzahl von Wellenleiterports enden, die einen vorbestimmten Portaufbau in einer Frontplatte hiervon aufweisen; eine Antenne, die ein zweidimensionales Array (60) von regelmäßig beabstandeten Antennenstrahlerelementen (67) aufweist, die einen vorbestimmten Abstand und Orientierung aufweisen; Wellenleiterumleitungsmittel (69), die angebracht sind zwischen den Strahlsteuerungsmitteln und der Antenne, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel ein dielektrisches Substrat enthalten mit einer Vielzahl von Wellenleiterports (116), die darin ausgebildet und angebracht sind an einer rückwertigen Seite hiervon und gleich sind in der Anzahl und einen Portaufbau haben, der mit dem vorbestimmten Portaufbau in der Frontplatte der Strahlsteuerungsmittel übereinstimmt, und eine gleiche Vielzahl von Wellenleiterports (112), die darin ausgebildet sind auf einer Frontplatte hiervon und die im Abstand und der Orientierung an die Antennenstrahlerelemente angepasst sind, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel zusätzlich eine Vielzahl von Wellenleiterübergängen (130, 132) umfassen, welche wahlweise die jeweiligen Wellenleiter drehen und verschieben, die in dem Substrat ausgebildet sind, und welche die Wellenleiterports auf der Rückseite der Wellenleiterumleitungsmittel an die Wellenleiterports an der Frontplatte der Wellenleiterumleitungsmittel koppeln; Mittel (78, 82) zum Bereitstellen und Sicherstellen einer Wellenleiterzwischenverbindung zwischen sich wechselseitig gegenüberliegenden Wellenleiterports und Strahlerelementen des vertikal integrierten Aufbaus zum Vermeiden von HF-Streuverlusten hiervon.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlsteuerungsmittel eine Vielzahl von im Wesentlichen identischen Strahlsteuerungselementen enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine Vielzahl von im Wesentlichen identischen Wellenleiterumleitungselementen enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlsteuerungsmittel eine Vielzahl von Mehrlagenstrahlsteuerungsplättchen enthalten und wobei die Wellenleiterumleitungselemente eine Vielzahl von Mehrlagenwellenleiterumleitungselementen enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine HF-Transceivermodul eine Vielzahl von Transceivermodulen enthält, wobei die Strahlsteuerungsmittel eine Vielzahl von Strahlsteuerungselementen enthalten, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine Vielzahl von Wellenleiterumleitungselementen enthalten, und wobei die Mittel zum Bereitstellen von Wellenleiterzwischenverbindungen Wellenleiterflanschelemente umfassen, die angebracht sind zwischen den Strahlsteuerungselementen und den Wellenleiterelementen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Wellenleiterumleitungselementen Untertafelbereiche einer gemeinsamen Wellenleiterumleitungstafel enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine HF-Transceivermodul vier Transceivermodule umfasst, wobei das Strahlsteuerungsmittel 16 Strahlsteuerungselemente umfasst, nämlich vier Strahlsteuerungselemente für ein jedes der vier Transceivermodule, und wobei die Wellenleiterumleitungsmitttel 16 Wellenleiterumleitungselemente umfassen, nämlich ein Wellenleiterumleitungselement für ein jedes der Strahlsteuerungselemente.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Antennenelemente der Antenne ausgebildet sind in einer Vorderplatte und ein jedes der Strahlsteuerungsplättchen 16 HF-Signalverstärkungsschaltkreise umfasst und 16 zweite HF-Wellenleiter, die in 16 Wellenleiterports auf der Frontplatte hiervon enden, und wobei die Wellenleiterumleitungselemente Untertafelbereiche einer gemeinsamen Wellenleiterumleitungstafel enthalten, welche 16 Wellenleiterports umfasst auf sowohl der Vorderplatte als auch der Rückplatte hiervon, und wobei die Vorderplatte der Umleitungsuntertafelbereiche einer Rückseite der Vorderplatte der Antenne gegenüberliegt und die Rückseite der Umleitungstafel der Vorderseite der Strahlsteuerungselemente gegenüberliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das zweidimensionale Array aus Strahlerelementen ein Gitter umfasst aus 64 Antennenelementen, die jeweils gekoppelt sind an die Wellenleiterumleitungstafel.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der vorbestimmte Portaufbau der Strahlsteuerungsplättchen eine vorbestimmte Anzahl von Wellenleiterports enthält, die selektiv angeordnet sind angrenzend an ein paar von gegenüberliegenden Seitenkanten der Vorderseite hiervon und wobei die Vielzahl von HF-Signalverstärkungsschaltkreisen angebracht ist zwischen den Wellenleiterports.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Wellenleiterports, die angrenzend angebracht sind an das Paar von Seitenkanten, linear angeordnet in zwei Sätzen von im Wesentlichen parallelen Leitungen von Wellenleiterports an der Frontseite der Strahlsteuerungsplättchen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Strahlsteuerungsplättchen Seite an Seite angeordnet ist, in einem im Wesentlichen ebenen Array und weiterhin äußere Wärmesenkenmittel umfasst und innere Wärmesenkenmittel, die an gegenüberliegenden Seiten hiervon angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die äußeren Wärmesenkenmittel angebracht sind zwischen dem Array von Strahlsteuerungsplättchen und der Wellenleiterumleitungstafel.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die äußeren Wärmesenkenmittel und das innere Wärmesenkenelement im Wesentlichen ebene äußere und innere luftgekühlte Senkenelemente enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das äußere Wärmesenkenelement eine Vielzahl von Wellenleitern umfasst, die hindurchgehend ausgebildet sind zum Koppeln der Wellenleiterports in der Frontseite der Strahlsteuerungsplättchen auf die Wellenleiterports in der Rückseite der Wellenleiterumleitungstafel.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das innere Wärmesenkenelement HF-Kopplungsmittel umfasst und eine Vielzahl von Wellenleiterports zum Koppeln des Eingabe-/Ausgabesignalports des Transceivermoduls auf eine vorbestimmte Anzahl der Strahlsteuerungsplättchen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, welche weiterhin umfasst: Mittel (84), die angebracht sind zwischen der Vielzahl von Strahlsteuerungsplättchen (60) und dem inneren Wärmesenkenelement (86), um die Vielzahl von HF-Signalverstärkungsschaltkreisen in den Strahlsteuerungsplättchen mit Energie zu versorgen und sie zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mittel um die HF-Signalverstärkungsschaltkreise mit Energie zu versorgen und zu steuern eine Gleichstromsteuerungsplatine (84) umfassen, welche lötfreie Zwischenverbindungen aufweist zum Steuern der aktiven elektronischen Schaltkreisbauteile in den HF-Signalverstärkungsschaltkreisen, und eine Vielzahl von Öffnungen hierin, um das Koppeln der Vielzahl der Wellenleiterports in dem inneren Wärmesenkenelement auf den einzelnen HF-Signalport in der rückwärtigen Seite der Strahlsteuerungsplättchen zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mittel zum Bereitstellen von Wellenleiterzwischenverbindungen erste Wellenleiterflanschmittel (72) umfassen, die angebracht sind zwischen der Antennenfrontplatte und der Vorderseite der Wellenleiterumadressierungsplättchen, zweite Wellenleiterflanschmittel (74), die angebracht sind zwischen der rückwärtigen Seite der Wellenleiterumleitungstafel und einer Vorderseite des äußeren Wärmesenkenelements, dritte Wellenleiterflanschmittel (70), die angebracht sind zwischen einer rückwärtigen Seite der äußeren Wärmesenke und der Vorderseite der Strahlsteuerungsplättchen, und vierte HF-Streuverlustverhinderungsmittel (80), die angebracht sind zwischen der rückwärtigen Seite der Strahlsteuerungsplättchen und Wellenleiterports auf den inneren Wärmesenkenmitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Wellenleiterflanschmittel im Wesentlichen flache metallische Federdichtungselemente umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Federdichtungsmittel eine Vielzahl von länglichen Löchern umfassen, um den Durchgang von HF-Energie hierdurch zu ermöglichen, und welche kompressible Finger an inneren Kanten hiervon aufweisen, um einen Federeffekt bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die HF-Kopplungsmittel in den inneren Wärmesenkenelementen (85) Übergangsmittel von dielektrischen Wellenleitern auf Luftwellenleiter umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Mittel zum Übergang von dielektrischen Wellenleitern auf Luftwellenleiter einen relativ breiten nach außen zeigenden HF-Signaleingabebereich umfassen und eine Vielzahl von dazwischenliegenden abgestuften Luftwellenleiteranpassungsbereichen, die in einem relativ schmalen Ausgabebereich enden, der ein Ausgabeport umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die HF-Kopplungsmittel einen Mehrfacharmkoppler (54) umfassen, der ausgebildet ist in einem HF-Signalmehrfachaufbaukörperbereich des inneren Wärmesenkenelements.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Strahlerelemente jeweils längliche Schlitze umfassen, die Mittel zum Übergang von Wellenleitern in die Luft umfassen, die in einem Gitter auf der Vorderplatte angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Vorderplatte aus einer im Wesentlichen flachen Metallplatte besteht, die eine innere Schicht aus Schaummaterial umfasst und eine äußere Schicht eines Anpassungsmaterials vom Wellenleiter auf die Luft, welches hierauf untergebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jedes Strahlsteuerungselement der Vielzahl von Strahlsteuerungselementen einen Zweigsignalkoppler (234) umfasst, der einen ersten Zweig aufweist, der gekoppelt ist an den ersten HF-Wellenleiter (238), der ausgebildet ist in dem Substrat, und eine Vielzahl von anderen Zweigen, die an ein Ende der jeweiligen koaxialen Sendeleitungen (102) gekoppelt sind, und bei denen ein gegenüberliegendes Ende gekoppelt ist an einen HF-Signalteiler (190), der verbunden ist mit einem Ende der Vielzahl von HF-Signalverstärkerschaltkreisen (166), die angeordnet sind auf einer Schicht des Substrats, wobei die HF-Signalverstärkerschaltkreise jeweils gegenüberliegende Enden aufweisen, die verbunden sind mit der Vielzahl von zweiten HF-Wellenleitern (12), die in dem Substrat ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Abzweigsignalkoppler einen Signalkoppler umfasst, der ausgebildet ist in einer Leiterbahn auf einer anderen Schicht auf dem Substrat und wobei die koaxialen Sendeleitungen jeweils einen mittigen Leiter umfassen und einen äußeren Leiter, der hergestellt ist durch einen Aufbau aus Metallisierung und Durchleitungen, die verschiedene Schichten des Substrats zwischen der einen Schicht und der anderen Schicht überqueren.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Abzweigleitungskoppler vier Leitungszweigkoppler umfasst und wobei eine der Leitungen gekoppelt ist an den ersten HF-Wellenleiter, wobei zwei der Leitungen gekoppelt sind auf jeweilige koaxiale Sendeleitungselemente und eine der Leitungen gekoppelt ist auf eine Last, die ein kegelförmiges Segment aus einem Widerstandsmaterial umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der mittige Leiter und der äußere Leiter der Koaxialsendeleitungen ausgebildet sind in einer ausgezogenen bogenförmigen Anordnung in den mehreren Schichten zwischen der einen Schicht und der anderen Schicht und zusätzlich ein kapazitives Impedanzanpassungselement umfasst, welches angebracht ist auf einer Schicht angrenzend an die andere Schicht.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei ein jeder der HF-Signalverstärkerschaltkreise einen Sende-/Empfangs-(T/R)-Schaltkreis umfasst, der einen steuerbaren Multibit-HF-Signalphasenschieber (272) enthält, der gekoppelt ist an den Signalteiler (190), einen ersten T/R-Schalter (276), der gekoppelt ist an den Phasenschieber, eine zweiten T/R-Schalter (292), der an einen Wellenleiter (123) aus der Vielzahl von zweiten HF-Wellenleitern gekoppelt ist, und einen Sende-HF-Verstärkerschaltkreis (280) und einen Empfangs-HF-Verstärkerschaltkreis (282), die jeweils eine oder mehrere Verstärkerstufen enthalten, die verbunden sind zwischen den ersten und zweiten T/R-Schaltern.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei der Multibitphasenschieber einen Dreibitleiterbahnenphasenschieber umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die eine oder mehrere Verstärkerstufen drei Verstärkerstufen umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die drei Verstärkerstufen Verstärkerschaltkreise umfassen, die eine oder mehrere Halbleiterverstärkervorrichtungen umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, welche zusätzlich Mikroleiterbahn-Wellenleiterübergangsmittelumfassen, die gekoppelt sind zwischen dem zweiten T/R-Schalter (292) und dem einen Wellenleiter (123).
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Wellenleiterübergängen in der Vielzahl von Wellenleiterumleitungselementen eine Vielzahl von gegenseitig versetzten und inkremental gedrehten Wellenleitersegmenten in einer ausgewählten Anzahl von Schichten des Substrats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Wellenleitersegmente gedreht sind in vorbestimmten Winkelinkrementen.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Wellenleitersegmente in gleichen Winkelinkrementen gedreht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die gedrehten Segmente eine Wellenleiterdrehung von im Wesentlichen 45° bereitstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die versetzten Segmente seitlich in inkrementalen Schritten verschoben sind.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei eine vorbestimmte Anzahl der Wellenleiterübergänge auch ein längliches Zwischensegment umfasst zwischen einer ausgewählten Anzahl von versetzten Segmenten und einer ausgewählten Anzahl von gedrehten Segmenten.
Verfahren zum Senden und Empfangen von Ka-Band-HF-Signalen, welches die folgenden Schritte umfasst: Koppeln eines HF-Eingabe-/Ausgabesignalports von zumindest einem HF-Transceivermodul auf Strahlsteuerungsmittel einer aktiven elektronisch abgetasteten Antenne; Durchleiten von HF-Signalen zu und von dem Transceivermodul und einer Vielzahl von HF-Signalverstärkungsschaltkreisen in den Strahlsteuerungsmitteln über einen ersten HF-Wellenleiter, der in einem HF-Signalport endet, der ausgebildet ist auf einer rückwärtigen Seite der Strahlsteuerungsmittel und einer Vielzahl von zweiten HF-Wellenleitern, die in einer entsprechenden Vielzahl von Wellenleiterports enden, die einen vorbestimmten Portaufbau zeigen, der in einer Frontplatte der Strahlensteuerungsmittel ausgebildet ist; Anbringen von Wellenleiterumleitungsmitteln zwischen den Strahlsteuerungsmitteln und einer Antenne, welche ein zweidimensionales Array von regelmäßig beabstandeten Antennenstrahlerelementen aufweist, die vorbestimmtem Abstand und Orientierung haben; Koppeln der Vielzahl der Wellenleiterports auf der Frontplatte der Strahlensteuerungsmittel auf eine Vielzahl von Wellenleiterports, die angebracht sind auf einer Rückseite der Wellenleiterumleitungsmittel und gleich sind in der Anzahl und im Portaufbau angepasst an den vorbestimmten Portaufbau in der Frontplatte der Strahlsteuerungsmittel, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine gleiche Anzahl von Wellenleiterports aufweisen, die ausgebildet sind in einer Frontplatte hiervon und angepasst sind an den Abstand und die Orientierung der Antennenstrahlerelemente, und eine Vielzahl von Wellenleiterübergängen, welche selektiv jeweilige Wellenleiter drehen, und verschieben, welche die Wellenleiterports an der Rückseite der Wellenleiterumleitungsmittel koppeln auf die Wellenleiterports an der Vorderseite der Wellenleiterumleitungsmittel; und Bereitstellen einer Zwischenverbindung und Vermeiden von HF-Abstrahlung zwischen wechselseitig gekoppelten Signalports auf die Strahlsteuerungsmittel und die Wellenleiterumleitungsmittel durch Dichtungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Strahlsteuerungsmittel eine Vielzahl von im Wesentlichen identischen Strahlsteuerungsplättchen umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 42, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine Vielzahl von im Wesentlichen identischen Wellenleiterumleitungselementen enthalten.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine Wellenleiterumleitungstafel enthalten, die eine Vielzahl von ähnlichen Unterbereichen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 42, welches zusätzlich den Schritt des Herstellens eines ersten HF-Wellenleiters in einem Substrat umfasst, um den HF-Signalport in der hinteren Seite der Strahlsteuerungsmittel abzuschließen, und Herstellen der Vielzahl von zweiten HF-Wellenleitern in der Vorderseite der Strahlsteuerungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 42, welches zusätzlich umfasst den Schritt des Herstellens der Vielzahl von Wellenleitern und Wellenleiterübergängen in einem Substrat und Koppeln der Wellenleiterports an der Rückseite der Wellenleiterumleitungsmittel auf die Wellenleiterports in der Frontplatte der Wellenleiterumleitungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei das zumindest eine HF-Transceivermodul vier Transceivermodule umfasst, wobei die Strahlsteuerungsmitttel 16 Strahlsteuerungsplättchen umfassen, vier Strahlsteuerungsplättchen für ein jedes der vier Transceivermodule, und wobei die Wellenleiterumleitungsmittel eine Wellenleiterumleitungstafel umfassen, welche 16 Wellenleiterumleitungsuntertafelbereiche enthält, wobei eine Wellenleiterumleitungsuntertafel für ein jedes der Strahlsteuerungsplättchen vorhanden ist.