Analyse und Synthese von resonanten Antennenstrukturen basierend auf Metamaterialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ingo Wolff
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5443238

In diesem Forschungsprojekt sollen resonante Mikrowellenantennen basierend auf Metamaterial-Leitungsstrukturen [5, 6], die sich durch eine negative Permittivität und zugleich eine negative Permeabilität auszeichnen, untersucht werden. Im Wesentlichen können alle Mikrowellenbauelemente, darunter Antennen, die bisher mit herkömmlicher Leitungstheorie beschrieben wurden, mit Metamaterialleitungen aufgebaut werden. Die Metamaterialleitung Composite Right/Left-Handed Transmission Line (CRLH-TL) [5, 6] hat den Vorteil gegenüber einer konventionellen Leitungsstruktur sehr viele Implementierungsfreiheitsgrade, sowie erweiterte VVellenausbreitungsphänomene bereitzustellen. Diese können in den bereits bekannten Mikrowellenbauelementen zu einer höheren Effizienz oder Miniaturisierung führen, zudem kann ein ganz neuer Bereich von Bauelementen erschlossen werden. Auf der Basis von zu entwickelnden Strukturen für die Einheitszellen solcher Materialverbunde sollen die Eigenschaften resonanter Antennen durch Simulation im Vergleich zu durchgeführten Messungen erforscht und optimiert werden. Insbesondere im Bereich resonanter Antennen gibt es einen breiten Anwendungshorizont, der mit dem Beherrschen der zuvor erwähnten Freiheitsgrade/Designparameter abgedeckt werden kann. Für den Aufbau der Antennen soll unter anderem die LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) Technologie verwendet werden. Das Multilayerdesign mittels LTCC ermöglicht die Einheitszelle, als Grundstrahlelement, in erheblichem Maße zu variieren und lässt ebenfalls die Integration von Halbleiterbauelementen zu. Durch die Implementierung von Schaltelementen (PIN-Dioden o. MEMS) in die CRLH Einheitszellen kann das Nah- bzw. Fernfeld gezielt gesteuert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen