Hochgezüchtete Kristalle

  • 17. August 2016

Einkristalline Ferritmaterialien erledigen anspruchsvolle Aufgaben für 5G-Technologie.

Wissenschaftler der Industrieforschungseinrichtung Innovent züchten einkristalline Ferrit­materialien für die Mikrowellen­mess­technik. Erstmals realisierten die Forscher damit durchgehende Empfangs­bereiche von Signal- und Spektrum­analysatoren bis 85 Gigahertz für anspruchsvolle Mess­aufgaben auf den Gebieten Automotive Radar, 5G und andere drahtlose Kommunikation.

Abb.: Ferrit-Einkristalle für Hochfrequenz-Filterkomponenten, gezüchtet aus Hochtemperaturlösungen (Bild: Innovent e.V.)

Abb.: Ferrit-Einkristalle für Hochfrequenz-Filterkomponenten, gezüchtet aus Hochtemperaturlösungen (Bild: Innovent e.V.)

Die Anforderungen an die moderne Mikrowellenmesstechnik nehmen durch die Nutzung immer höherer Frequenzen stetig zu. Für die Signal­analyse spielen Signal- und Spektrum­analysatoren mit großer Analyse­band­breite und geringem Phasen­rauschen eine wesentliche Rolle. Für anspruchsvolle Forschungs- und Entwicklungs­aufgaben benötigt man High-End-Signal- und Spektrum­analysatoren, die mit einem einzigen Gerät weite Frequenz­bereiche bis in den Gigahertz­bereich analysieren können. Anwendungen liegen hier im Automotive Radar, 5G und anderen drahtlosen Kommunikations­technologien.

In einem gemeinsamen Entwicklungs­projekt mit dem größten europäischen Mobil­funk- und Mess­technik-Hersteller Rohde & Schwarz haben die Forscher Schlüssel­technologien zur Entwicklung und Sicherung der Basis­komponenten für einen durchgehenden Empfangs­bereich von Spektrums­analysatoren bis 85 Giga­hertz erarbeitet. Vor Beginn der Zusammen­arbeit stellte 50 Gigahertz die Ober­grenze für einen durch­gehenden Empfangs­bereich dieser Analysatoren dar.

Innovent entwickelte für die benötigten Filter­komponenten des Empfänger­moduls kristalline Ferrit­materialien höchster Qualität, die es nun ermöglichen, den Frequenz­bereich bis 85 Gigahertz mit einem Sweep abzudecken. Die Ferrit-Einkristalle wurden mittels Kristall­züchtungs­verfahren aus Hoch­temperatur­lösungen gezüchtet und so konfektioniert, dass sich diese unmittelbar in die neu entwickelten Filter­strukturen einfügen lassen. Die große Heraus­forderung bei der Material­entwicklung bestand darin, große defekt­arme Ein­kristalle mit exakt eingestellter chemischer Zusammen­setzung herzustellen, um eine vorgegebene untere Grenz­frequenz realisieren zu können. Für die Konfektionierung der Kristalle in filter­taugliche Halbzeuge hat Innovent ein Bearbeitungs­verfahren entwickelt, das aus großen Einkristallen sub­millimeter-kleine Form­körper mit extrem glatten Oberflächen fertigen kann. Diese Formkörper lasen sich unmittelbar in die Filter­module verbauen.

Innovent e.V. / DE

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