Flüssigkristall-basierte und LTCC-integrierte elektrisch steuerbare Mikrowellenphasenschieber und -polarisatoren

In dieser Arbeit werden LTCC-integrierte, steuerbare Mikrowellenkomponenten zwischen 20 GHz und 60 GHz, basierend auf hoch anisotropen Flüssigkristall (LC), untersucht. Der Schwerpunkt liegt einerseits in der Integration von Mikrowellenkomponenten und Flüssigkristall in einer keramischen Mehrlagentechnik (LTCC), sowie in der Konzeption und Realisierung eines neuartigen, elektrisch steuerbaren, linearen Polarisators. Der Aufbau steuerbarer Flüssigkristallkomponenten beinhaltet neben der Mikrowellentauglichkeit der Komponente die Einbettung von Containern für den LC und ein speziell angepasstes elektrisches Ansteuerfeld. Dieses Ansteuerfeld wird über ein Ansteuernetzwerk eingebracht, welches auf den jeweiligen Anwendungsfall optimiert wird. Die Kombination der Mikrowellen-Flüssigkristall- und der LTCC-Technologie erlaubt eine hohe Integrationsdichte und zielt auf die Weltraumtauglichkeit von steuerbaren Mikrowellensystemen ab.

Mit Blick auf den Einsatz in der Weltraumtechnik werden vollständig integrierte Antennenmodule im Rahmen von DLR/BMWi-Verbundsprojekten entworfen, realisiert und untersucht. Die Grundlage bilden Phasenschieber sowohl in Hohlleiter- als auch in Streifenleitertoplogie, in der LC-Kavitäten zur elektronischen Steuerung der Mikrowellenkomponenten eingebettet sind. Mit einem im Zuge dieser Arbeit entworfenen Phasenschieber werden in Gemeinschaftsarbeit im Rahmen eines Forschungsprojektes vier stapelbare Gruppenantennenmodule in LTCC realisiert.

Des Weiteren wurden erstmals neuartige, hohlleiterbasierte elektrisch steuerbare LC-Mikrowellenpolarisatoren vorgestellt und deren Funktionsprinzip demonstriert. In Analogie zur Optik wird hierbei Flüssigkristall zur leistungsarmen Steuerung der linearen Polarisation des elektrischen Feldes eingesetzt.