Planare Antennenkonzepte in LTCC für Radaranwendungen bei 79 GHz

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung unterschiedlicher Antennenkonzepte auf Mehrlagenkeramiken (LTCC) hoher Permittivität für zukünftige Radarsysteme im Frequenzbereich von 77 GHz bis 81 GHz und den zur Vermessung notwendigen Messübergängen. Die Antennen betreffend werden sowohl resonante als auch Traveling-Wave-Antennenkonzepte untersucht. Basierend auf der Analyse von Einzelschlitzstrahlerelementen werden in LTCC integrierte Hohlleiterschlitzantennen mit unterschiedlichen Speisekonzepten vorgestellt. Neben der herkömmlichen Schlitzform wird auch eine neuartige Schlitzgeometrie präsentiert, die einen weiteren Freiheitsgrad beim Antennenentwurf bietet. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird eine resonante Antenne vorgestellt, deren Einzelstrahlerelemente eine wesentlich höhere Bandbreite aufweisen als direkt in Luft abstrahlende Schlitzstrahler. Die resultierende Antenne besticht durch ihre hohe Bandbreite, wodurch der gesamte spezifizierte Frequenzbereich von 77 GHz bis 81 GHz und darüber hinaus abgedeckt werden kann. Des Weiteren wird eine planare Version einer sogenannten Grid-Antenne untersucht. Durch deren Auslegung als Traveling-Wave-Antenne treten bei dieser Antenne keine starken Resonanzen auf, womit ihre Anpassung ebenfalls sehr breitbandig ausfällt. Neben der erfolgreichen Einzelvermessung der Antenne konnte diese erfolgreich innerhalb eines Nahbereichs-Radar-Frontends integriert und getestet werden. Im letzten Kapitel der Arbeit wird abschließend eine auf LTCC umgesetzte differentiell gespeiste Tapered-Slot-Antenne mit seitlicher Abstrahlung und anschließender Bündelung mit Hilfe eines extern platzierten Reflektors untersucht und aufgebaut. Der für die Charakterisierung der Antenne entworfene Übergang von Hohlleiter auf differentielle Mikrostreifenleitungen bietet eine hohe Bandbreite und ist gleichzeitig unabhängig von der gewählten Lagenanzahl einer Mehrlagenkeramik.