Entwurf einer integrierten Modenkonvertierung bei 480 GHz

Motivation

Mit der Forschung in immer höherer Frequenzbereiche, wie etwa im Terahertz-Bereich bei 480 GHz, skalieren sich Wellenleiter-Strukturgrößen mit der Frequenz. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, Hohleiterstrukturen direkt in oder auf Leiterplatten zu integriert. Dies eröffnet neue Freiheitsgrade bei dem Design neuer Antennenkonzepte. Besonders interessant ist dabei die Möglichkeit, verlustarme Hohlleiterstrukturen zu realisieren, die durch eine Chipintegrierte HF-Quellen angeregt werden. Um das abgestrahlte Anregung effizient auf ein Substrat zu übertragen, ist jedoch manchmal eine gezielte Umwandlung der Wellenmoden erforderlich. Die Konvertierung einer TE₁₁-Mode in eine TM₀₁- oder TEM-Mode bietet hierbei ein vielversprechendes Potenzial, um Oberflächenwellen effektiv anzuregen und somit neue Ansätze für integrierte holografische Antennen zu erstellen.

Ziel der Arbeit

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Struktur entwickelt werden, die mithilfe einer chipbasierten HF-Anregung eine Modenkonvertierung von der TE₁₁-Mode zu einer TM₀₁- oder TEM-Mode ermöglicht. Auf diese Weise soll eine effiziente Anregung von Oberflächenwellen auf einem geeigneten Substrat erzielt werden. Die Realisierung kann entweder durch einen metallischen Aufbaublock oder durch eine planare, direkt auf dem Substrat integrierte Struktur erfolgen. Zunächst werden verschiedene Konzeptansätze theoretisch untersucht und simuliert; anschließend soll eine ausgewählte Variante gefertigt und messtechnisch charakterisiert werden. Die konkrete Ausgestaltung der Modenkonvertierung bleibt dabei bewusst offen und kann kreativ nach eigenen Ideen erfolgen.