Schnelle Resonatoren für die mobile Kommunikation
Für Mobilfunkstationen, die im Frequenzbereich von ungefähr 2GHz senden, gelten strenge Bestimmungen seitens der EU, um den speziellen Anforderungen an die Leistung des Filters gerecht zu werden. Um aktuelle und zukünftige Anforderungen zu entsprechen, wurden im Rahmen des TUF-Projekts neuartige dielektrische Resonanzfilter entwickelt. Diese neuartigen Resonatoren zeichnen sich durch extrem niedrige dielektrische Verluste aus. Sie können auch in anderen wissenschaftlichen Bereichen zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel bei der genauen Ermittlung der Strahlungsleistung (Bolometrie). Die Abstimmung der Resonatoren erfolgt mithilfe von zwei Resonanzmoden, einem zylindrischen dielektrischen Resonator mit Resonanz bei der TE01d-Mode und einem planaren Mikrowellen-Streifenleitungsresonator. Die Resonanzfrequenz der sich hieraus ergebenen Resonatoranordnung ändert sich je nach Variation der Kopplung dieser beiden Moden. Die intermodale Kopplung wird durch schnelle Mikro-Electro-Mecanical-Systems (MEMS) oder piezoelektrische Schalter geregelt. Diese im Labor entwickelte und durch ein Patent geschützte Resonatoranordnung mit einer Frequenz von 2GHz ist im Bereich von 5MHz in 0,25MHz-Schritten regelbar. Der Gütefaktor im unbelasteten Zustand beträgt ungefähr 10.000 die gemessene Schaltzeit beläuft sich auf etwa eine Millisekunde. Änderungen in der Konfiguration des Streifenleitungsresonators führen zu Veränderungen in der intermodalen Kopplung und variieren daher auch den Abstimmbereich. Die Anordnung, bei der der zylindrische Resonator zusammen mit vier radialen Resonatoren, die symmetrisch unter dem zylindrischen angebracht sind, kombiniert werden, führt zu einer schwachen intermodalen Kopplung bei praktisch unveränderter Resonanzfrequenz des zylindrischen Resonators. Projektpartner versuchten mithilfe von numerischen Simulationen, die optimale Streifenleiterkonfiguration zu ermitteln. Bezüglich der vier symmetrisch in einer Ebene angeordneten Streifenleitern konnte herausgefunden werden, dass sie keine signifikante Auswirkung auf die Anordnung haben, und dass die Frequenz der ursprünglichen zylindrischen Resonanzfrequenz entsprach. Wurden die MEMS durch kommerzielle piezoelektrische bimorphe Aktoren ersetzt, konnte eine erfolgreiche Abstimmung erreicht werden. Die dargestellten vielversprechenden Ergebnisse veranlassten die Projektpartner dazu, die planaren Resonatoren weiter zu optimieren. Momentan wird versucht, eine höhere Variabilität in der Abstimmung zu erreichen, ohne dass der erreichte hohe Qualitätsfaktor davon beeinflusst wird.
