Ziel der Entwicklung
Ziel der Untersuchungen war es, dielektrisch gefüllte Polymer-halbzeuge wie Strahlungselemente und Substrate für den Ein-satz in Hotspot-Antennen vom Typ DRA und TSA zu entwickeln, die im 5G-Frequenzbereich zwischen 2 bis 3,7 GHz und 5 bis 6 GHz arbeiten und dabei eine Reduzierung der Baugröße der Antennenstruktur sowie eine Modifizierung der Strahlungs-eigenschaften der Antennen ermöglichen. Die Miniaturisierung von elektronischen Baugruppen einschließlich Antennen ist ein entscheidender Prozess zur Leistungssteigerung und Kompakt-ierung von Funktionalitäten der Elektronik.
Vorteile und Lösungen
Durch die Einarbeitung keramischer Füllstoffteilchen aus BaTiO3 und TiO2 in ausgewählte Polymermatrizes, wie ABS, Poly-phenylenether PPE, PEBAX und Silikonelastomer unter Einsatz klassischer Kunststoffverarbeitungstechniken wie Extrusion, Spritzguss, Formpressen, Silikonelastomerverguss und des additiven Fertigungsverfahrens Fused Filament Fabrication konnten Polymerhalbzeuge hoher Permittivität im Bereich von 8 bis 30 mit überwiegend geringen dielektrischen Dämpfungs-verlusten im Bereich von 0,1 bis 0,001 gewonnen werden.
Sehr hochpreisige vorgefertigte Laminate der Polymersubstrate oder Keramiken der Strahlungselemente von Mitbewerbern können durch kostengünstigere dielektrische Polymerverbunde ersetzt werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für die Branchen Telekommunikation und Antennenherstellung können Strahlungselemente und Substrate hochgefüllter Polymerkomposite für den Einsatz in dielektrische Resonatorantenne (DRA) und Antennen mit sich erweiterndem Schlitz (Tapered Slot Antenna-TSA) zur Reduzierung der Bau-größe und für eine höhere Bandbreite der Antennensysteme im Frequenzbereich des 5G-Netzes von 2 bis 3,7 GHz und 5 bis 6 GHz zur Übertragung größerer Datenmengen angeboten werden.
Intensive Kontakte für einen zeitnahen Einsatz der dielek-trischen Polymersubstrate in Antennenkonstruktionen konnten bereits zu Instituten und Industriepartnern im Bereich der Hochfrequenztechnik und zu Herstellern dielektrischer Keramikstoffe aufgebaut werden.
Die Vermarktung der dielektrisch gefüllten Polymersubstrate wird sich zunächst auf die Herstellung von formgepressten, spritzgegossenen und 3D-gedruckten Halbzeuge, die Bewertung der Hochfrequenztauglichkeit der Materialien im Arbeits-frequenzbereich der Antennen und auf die Fertigung verdruck-barer dielektrisch gefüllter Filamente beschränken.