Steuerbares Gradienten-Index Fishnet zur Strahlformung bei 60 GHz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Damm; Professor Dr.-Ing. Rolf Jakoby
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350604071

Moderne Funkkommunikationsdienste brauchen Antennen, deren Ausrichtung gesteuert werden kann. Hierdurch können mobile Empfänger jederzeit mit einem optimalen Signal versorgt werden, indem die Antenne genau auf dem Empfänger ausgerichtet wird. Eine mechanische Ausrichtung der Antenne ist zu wartungsintensiv und fehleranfällig. Mit elektronisch steuerbaren Antennen kann die Ausrichtung schnell und zuverlässig erfolgen.In diesem Projekt soll eine neue Art elektronisch steuerbarer Antennen untersucht werden. Dazu sollen Flüssigkristalle (LC), wie sie z.B. aus LCD Bildschirmen bekannt sind, als steuerbares Material verwendet werden. Dieses wird dann mit den Konzepten der Metamaterialen kombiniert. Metamaterialien sind künstliche periodische Strukturen, welche frei konfigurierbare Materialeigenschaften zeigen. Diese können sogar Eigenschaften aufweisen, die bei natürlichen Materialien nicht zu finden sind. Durch die Kombination von LC und Metamaterialien wird es möglich, sehr leichte flache Strukturen zu entwickeln, welche wie eine Linse vor einer Antenne angebracht werden können. Durch das elektrische Steuern der Linseneigenschaften kann hierdurch die Antennenausrichtung elektrisch verändert werden. Das Funktionsprinzip einer derartigen Linse wurde bereits im Vorgängerprojekt erfolgreich demonstriert. Hier war jedoch nur eine Änderung der Ausrichtung ein einer Ebene möglich. Daher soll jetzt eine neue Struktur entwickelt werden, die eine unabhängige Ausrichtung in zwei Dimensionen ermöglicht. Außerdem soll die Betriebsfrequenz auf 60 GHz erhöht werden, wodurch der Einsatz für neue WLAN Geräte möglich wird. Um dies zu ermöglichen, sind umfassende Forschungsarbeiten zu einem neuartigen Steuerkonzept für zweidimensionale Steuerung nötig. Ebenso sollen zeitabhängige Effekte während der Steuerung und deren Einfluß auf die Antenneneigenschaften untersucht werden. Ebenso müssen neue Fertigungstechniken entwickelt werden, die ein präzises Einschließen der Flüssigkristalle in mehreren getrennten Schichten ermöglicht. Weiterhin muß die Fertigung der Elektroden zum anlegen der Steuerspannung in geeigneter Form entwickelt werden. Im Vergleich zu dem im Vorgängerprojekt demonstrierten Prototyp soll auch der Winkelbereich in dem eine Schwenkung der Antenne möglich ist, deutlich erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen