Hochleistungsstarke Antennenschalter
Angesichts ihres hohen Potenzials sind NEM-Schalter attraktive Bausteine für eine nächste Generation der kognitiven drahtlosen Kommunikationssysteme. Allerdings haben die für die Fertigung bestehenden Herausforderungen im Zusammenhang mit Submikrometer-Lithographiesystemen und Verarbeitungsausrüstung bislang deren weitere Verbreitung verhindert. Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts "Development of high-performance and high-reliability NEMS switches for smart antenna structures" (NEMSMART) fanden die Wissenschaftler einen Weg zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der NEM-Schaltleistung. Die Forschung war auf zwei alternative Radiofrequenzschalttechnologien ausgerichtet. Dazu zählten mikrofluidische Schalter auf Basis von Flüssigmetallen und Schalter auf Basis von intelligenten Materialien. Der mikrofluidische Ansatz auf Grundlage des Verfahrens mit Benetzung des Dielektrikums hatte begrenzten Erfolg, da Flüssigmetalltröpfchen einer Oxidation unterlagen und Metallrückstände hinterließen. Von daher untersuchten die Wissenschaftler den Einsatz von intelligenten Materialien als Schaltkomponenten, die keine Haftreibung oder Kontamination enthielten. Dazu zählten ferroelektrische und Phasenwechselmaterialien. Obwohl erstere eine abstimmbare Dielektrizitätszahl aufwiesen, zeigten letztere eine Widerstands-Haltbarkeit aufgrund des Zustandsübergangs des Materials von amorph zu kristallin. Das AN-AUS-Verhältnis des NEM-Schalters war im Vergleich zu den mikroelektromechanischen und Mikrofluidsystem-Varianten viel kleiner. Dieses Schaltschema beinhaltete jedoch keine zerbrechlichen Teile. Bei erfolgreicher Entwicklung könnten die vorgeschlagenen hochzuverlässigen NEM-Schalter auf Basis intelligenter Materialien auf einfache Weise in Antennenarchitekturen integriert werden, um multifunktionale rekonfigurierbare Antennen zu realisieren. NEMSMART ebnete somit den Weg für die größten Durchbrüche im Antennen-Design und deren Umsetzung seit der Erfindung von Legacy-Antennen.
Schlüsselbegriffe
Antennenschalter, nanoelektromechanisch, drahtlose Kommunikation, rekonfigurierbare Antennen, intelligente Antennenstrukturen, Hochfrequenzschalter, Mikrofluidik, flüssige Metalle, intelligente Materialien, Antennenarchitekturen, Antennendesign
