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2.6 Aufbauarchitekturen
Platine mit
HF-Chipsätzen
Koxialverbinder
Passiver
Gruppenstrahler
Abbildung 2.40: Vorder- und Rückansicht einer hybriden aktiven Antenne (Ziegel- und Kachelarchitektur).
theoretisch aktive Antennen bis ca. 40 GHz aufgebaut werden. Durch Ausreizen sämtlicher technologischer
Möglichkeiten ist sehr wahrscheinlich auch der untere Bereich des U-Bandes (40 bis
60 GHz) erreichbar. Unter der Voraussetzung, dass Randbedingungen wie der Elementabstand (Größenordnung
λ 0 /2) identisch bleiben, sind jedoch höhere Frequenzbereiche wie das V-Band (50 bis
75 GHz) oder gar das W-Band (75 bis 110 GHz) nicht zu erreichen. Während passive Komponenten
wie die Antennen ohne größere Toleranzprobleme auch noch im W-Band realisierbar sind (siehe
beispielsweise Kfz-Radar [133]), so steht für aktive Komponenten in der Kachelarchitektur einfach
nicht genügend Platz zur Verfügung.
Anders sieht es bei einer ausschließlichen Anwendung der Ziegelarchitektur aus, wie sie in [101] beschrieben
wird. Man gewinnt dadurch einen Freiheitsgrad in Längsrichtung der HF-Platinen, die der
Bautiefe der Antenne entspricht. Bei einem typischen Flächenbedarf eines MMIC von 1 bis 2 mm 2
sind bei linearen sub-arrays (mittlerer Gruppenstrahler in Abbildung 2.37) Frequenzen bis 75 GHz
erreichbar. Dies gilt für eine einseitige Bestückung der Platinen. Bei einer beidseitigen Bestückung
stünde bis 75 GHz genügend Platz für zwei Chipsätze zur Verfügung, wodurch wiederum PDM
ermöglicht würde. Bei beidseitiger Bestückung und gleichmäßiger Verteilung der Chipsätze ohne
PDM wären theoretisch bis zu 150 GHz möglich. Allerdings eignen sich typische HF-Substrate
nicht mehr für diesen Frequenzbereich [134], und auch die Toleranzen bei der heutigen Leiterkartenherstellung
wären wohl nicht mehr ausreichend klein. Bei Frequenzen spätestens ab dem W-Band
müssen außerdem die Dicke der Leiterkarten und auch die Höhe der MMICs (ungefähr 100 bis
127 µm) berücksichtigt werden.
Was die Entwicklung von Antennenaufbaumöglichkeiten betrifft, ist die Ziegelarchitektur ein Schritt
zurück, und durch den in der Bautiefe erworbenen Freiheitsgrad handelt man sich einen bekannten
Nachteil ein: eine - verglichen mit der Kachelarchitektur - größere Tiefenabmessung der aktiven Antenne.
Ein weiterer Nachteil ist, dass konforme oder quasi-konforme Antennen (modular aufgebaut
wie in [135, 136]) praktisch nur in Kachelarchitektur möglich sind.
Nichtsdestotrotz sind die Vorteile der Ziegelarchitektur nicht von der Hand zu weisen. Die verringerte
Integrationsdichte ermöglicht nicht nur höhere Frequenzen sondern bedeutet auch eine verkleinerte
thermische Belastung, wodurch ein vereinfachtes Kühlkonzept ermöglicht wird. Des Weiteren
können zusätzliche Funktionen integriert werden, wie eine Überwachung der Temperatur sowie eine
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