Mikroakustische Resonatoren für Funksensorsysteme

Abstract:
Oberflächenwellen (OFW), englisch auch "Surface Acoustic Wave" (SAW) genannt, basierende Frequenzfilter und Verzögerungsleitungen werden seit vielen Jahren im Telekommunikations- und Nachrichtenwesen verwendet. Ebenso sind die Einflusseffekte von Umgebungsparamatern physikalischer Größen (wie Temperatur, Stress, Drucke, …) auf solche Bauelemente weitgehend bekannt und man kann sich diese Eigenschaften für die Entwicklung von Sensoren zu Nutze machen. Das intrinsische Frequenzverhalten solcher Sensoren, welche elektromagnetische mittels Piezoeffekts in akustische Energie wandelt, ist dabei ideal geeignet für passive Funksensoren. Für Messanwendungen bietet die Resonatorstruktur die Vorteile der sehr geringen Baugröße, der sehr hohen Frequenzstabilität und der hohen Güte im Vergleich zu Verzögerungsleitungen. Im nachfolgenden werden dann Arbeiten für ein dediziertes Messsystem auf der Basis eines frequenzabtastenden Netzwerkanalysators als effektivere und kostengünstige Alternative zu FFT-basierten Auslesestrategien von Resonatoren für ein Funksensorsystem vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei im 1,7 MHz breiten europäischen ISM Band bei 433 MHz aufgrund des günstigen Verhältnisses zwischen Sensor- und Antennengröße, der günstigeren Sensorfertigung aufgrund der geringeren Strukturauflösung und der geringeren Dämpfung des Abfragesignals in dielektrischer Messumgebung. Es werden Eigenschaften, Lösungsansätze und Ergebnisse für Abfragereichweiten, Messgenauigkeit und Softwarestrategien für die digitale Signalverarbeitung diskutiert. Insbesondere die und Anwendungsgrenzen für zahlreiche industriellen Anwendungen vorgestellt und diskutiert.