Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 9 Jahren

4-2012

  • Text
  • Bild
  • Rohde
  • Mischer
  • Entkopplung
  • Laufzeit
  • Frequenz
  • Schwarz
  • Frequency
  • Serie
  • Messung
  • Mikrowellentechnik
HF-Praxis 4/2012

Aus Forschung und

Aus Forschung und Technik Höchste Frequenz auf kleinstem Raum Forscher der TU Darmstadt entwickeln revolutionären Terahertz-Sender Ein an der TU Darmstadt entwickelter Terahertz-Sender erzeugt die höchste Terahertz-Frequenz, die jemals von einem elektronischen Sender erreicht wurde. Gleichzeitig ist der neuartige Sender winzig klein und funktioniert bei Raumtemperatur – damit könnte er neuen Anwendungen der Terahertz-Strahlung den Weg ebnen, etwa bei der zerstörungsfreien Materialprüfung oder der medizinischen Diagnostik. TU Darmstadt Kommunikation und Medien www.tu-darmstadt.de/presse Mithilfe einer Strahlung, die alltägliche Materialien wie Kunststoff, Papier, Textilien oder Keramiken durchdringt, ließe sich die Qualität eines Werkstückes zerstörungsfrei prüfen; Verbrennungsprozesse könnten in einem laufenden Motor analysiert oder Postpakete und Briefe auf gefährliche biologische Substanzen geprüft werden, ohne sie öffnen zu müssen. All das könnte die Terahertz(THz)-Strahlung möglich machen, deren Wellenlänge zwischen einem Zehntelmillimeter und einem Millimeter liegt. Im Alltag von Forschung und Entwicklung ist die Terahertz-Strahlung jedoch noch nicht angekommen – sowohl Sender als auch Empfänger von Terahertz-Strahlung sind bislang sehr groß und sehr teuer. Das könnte bald anders werden: Darmstädter Physiker und Ingenieure haben einen Sender für Terahertz-Strahlung entwickelt, der kleiner als ein Quadratmillimeter ist und dessen Herstellungsprozess auf mehr oder weniger herkömmlicher Halbleitertechnologie basiert. Zudem stellten die Forscher um Dr. Michael Feiginov vom Institut für Mikrowellentechnik und Photonik der TU Darmstadt einen neuen Rekord bei der Frequenz auf: Ihre Quelle, eine so genannte Resonanztunneldiode (kurz: RTD-Diode), sendet mit einer Frequenz von 1,111 Terahertz. Höchste jemals erreichte Frequenz „Das ist die höchste Frequenz, die ein aktives Halbleiterbauelement jemals erreicht hat“, sagte Feiginov. Theoretisch konnte der Physiker außerdem zeigen, dass ein solch kleiner Sender, wie ihn die Darmstädter Forschergruppe nun hergestellt hat, noch deutlich höhere Frequenzen bis drei Terahertz erzeugen kann. „Das galt bislang in der Terahertzforschung als unmöglich“, so Feiginov, der den Sender in den kommenden Jahren weiterentwickeln will, sodass er diese höheren Frequenzen tatsächlich erreicht. Dadurch könnte die Materialanalyse mithilfe von Terahertz-Strahlung bei einer höheren Auflösung durchgeführt werden als dies mit niedrigeren Terahertz-Frequenzen möglich ist – auf den Bildern wären dann kleinere Details zu erkennen. Dass die RTD-Diode der Darmstädter Wissenschaftler zudem bei Raumtemperatur funktioniert, macht sie noch attraktiver für technische Anwendungen. „Sie könnte zum Beispiel für spektroskopische Untersuchungen an Molekülen dienen, die im Terahertz-Bereich ihre Resonanzen haben“, sagte Feiginov. Das bedeutet, dass Stoffe, die sich bislang der Spektralanalyse entziehen, mit dieser in der Wissenschaft weit verbreiteten Methode im THz-Bereich untersucht werden könnten. Davon könne unter anderem die Medizin profitieren, etwa indem krankes von gesundem Gewebe im Körper unterschieden werden könnte. Da aktive Halbleiterbauelemente, zu denen auch der Darmstädter Terahertz-Sender zählt, das Herz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien und jedes elektronischen Geräts sind, geht Feiginov von vielen weiteren Anwendungsgebieten aus, die sich heute jedoch noch kaum vorhersagen lassen: „Eine höhere Frequenz der Bauteile würde zu neuen Anwendungen oder Einsatzgebieten bei Computern, Handys und anderen elektronischen Geräten führen“, betont der Physiker. Bei der Miniaturisierung ihres Bauelementes gingen die Darmstädter Forscher in den vergangenen Jahren fast an die Grenze des technisch Möglichen. Das Herz der RTD-Diode ist eine so genannte Doppel-Barriere- Struktur, in die ein so genannter Quantum-Well (kurz QW) eingebettet ist. Beim QW handelt sich um eine sehr dünne Schicht des Halbleiters Indium- Gallium-Arsenid, die zwischen zwei äußerst dünnen Barriere- Schichten des Halbleiters Aluminium-Arsenid eingebettet ist. Jede der Schichten ist ein bis wenige Nanometer (Millionstel Millimeter) dünn. Diese Doppel-Barriere-Struktur sorgt mithilfe eines quantenmechanischen Effektes dafür, dass elektrische Schwingungen in einem Terahertz-Oszillator nicht abklingen, sondern immer wieder verstärkt werden, so dass eine konstante Terahertz-Strahlung emittiert wird. Bei der Herstellung ihrer Diode arbeiteten die TU-Forscher mit dem Darmstädter Hersteller von elektronischen Bauelementen, ACST GmbH, zusammen.◄ 6 hf-praxis 4/2012

Ein hochleistungsfähiger Signalanalysator, der Sie in die drahtlose Zukunft begleitet Die drahtlose Technologie entwickelt sich ständig weiter. Der Erfolg hängt von Ihrer Fähigkeit ab, sich weiter zu entwickeln. Der Agilent PXA Signalanalysator hilft Ihnen dabei, ganz vorne mit dabei zu sein: mit mehr Flexibilität, Skalierbarkeit und Langlebigkeit. So ist Ihre Weiterentwicklung garantiert. Das ist vorausschauendes Denken. Das ist Agilent. PXA Signalanalysator (N9030A) 160 MHz Analyse-Bandbreite Bis zu -88 dBc 3GPP ACLR-Dynamikbereich LTE und HSPA+; nur zwei von über 25 Messanwendungen LTE-Advanced und 802.11ac mit 89600 VSA-Software QR-Code scannen oder auf http://goo.gl/94mSX gehen, um Videos über die optimierte Signal-Analyse anzusehen Weitere Informationen über den PXA Signalanalysator unter: www.agilent.com/find/160_PXA © Agilent Technologies, Inc. 2012 Deutschland: 07031 464 6333 Österreich: 01 360 277 1571 Schweiz: +41 44 308 66 66

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel