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Tuneable filters based on dielectric resonators

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Frequenzregelung in elektronischen Geräten

Von den TUF-Projektpartnern wurden innovative, einstellbare Mikrowellenfilter entwickelt, die eine effiziente Trennung verschiedener Frequenzbänder in den Zellen ermöglichen, auf denen drahtlose Breitbandkommunikationsnetze mit hoher Datenrate basieren.

Digitale Wirtschaft

Die Revolution drahtloser Kommunikationsgeräte hat zu einer starken Zunahme tragbarer drahtloser Geräte wie Mobiltelefonen geführt. Keramische Werkstoffe, die als dielektrische Resonatoren zum Speichern und Übertragen von Mikrowellen-Kommunikationssignalen einsetzt werden können, spielen hierbei eine wichtige Rolle. Nur wenige Keramiken verfügen über die Eigenschaften zur Bildung thermisch und mechanisch stabiler dielektrischer Resonatoren mit Qualitätsmerkmalen, die mit Hohlraumresonatoren vergleichbar sind. Zudem sind für frequenzmäßig einstellbare dielektrische Resonatorfilter zum Einsatz in Basisstationen für mobile Kommunikationssysteme Werkstoffe mit geringen Verlusten erforderlich. Durch Anpassung des elektrischen Feldes dielektrischer Resonatoren kann deren Resonanzfrequenz verändert werden. Um die Einsatzmöglichkeiten in mobilen Kommunikationssystemen zu verbessern, haben Forscher an der University of South Bank in London verschiedene Methoden zur schnellen Anpassung dielektrischer Resonatorfilter untersucht. Zur Verbesserung der Einstellbarkeit der dielektrischen Resonatoren wurde eine innovative Methode zur schnellen Einstellung entwickelt. Um den dielektrischen Resonator wurde ein auf einem leitfähigen Substrat aus Silber oder einem anderen Metall mit hohem Schmelzpunkt montiertes ferroelektrisches Element mit einem dünnen ferroelektrischen Film hinzugefügt. Wird eine Gleichspannung (DC) angelegt, sinkt die Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Films, wodurch das elektrische Feld des dielektrischen Resonators verändert werden kann. Ein weiterer Ansatz umfasst ein piezoelektrisches Element, das mit dem beweglichen leitfähigen Teil des Resonatorhohlraumes verbunden ist. Bei Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element, vorzugsweise ein Bimorph, ändern sich dessen Abmessungen, wodurch die Resonatorfrequenz eingestellt wird, da sich leitfähige Teile bewegen. Die Ergebnisse waren ermutigend, und die Forschungsarbeiten haben zu Patentanmeldungen sowohl für ferroelektrische als auch piezoelektrische Anpassung geführt.

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