Was sind SAW-Resonatoren?
Oberflächenwellenresonatoren (Surface Acoustic Wave, SAW) sind mit einer Vielzahl von Filtern in der Technologie der Oberflächenwellenfrequenzsteuerung gekoppelt und werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet. Diese SAW-Filter müssen alle Industriestandards für den Einsatz in Mobiltelefonen, globalen Ortungssystemen, digitalen Satellitenempfängern und Funkfernbedienungen erfüllen, um nur einige zu nennen. SAW-Resonatoren wurden in so unterschiedlichen Anwendungen wie drahtlosen Kassenterminals, drahtlosen Reifendrucküberwachungsgeräten und digitalen Mikrowellenradios eingesetzt. Sie wurden als Biomarker für die Erkennung von Krankheitsmarkern verwendet und können sogar die Anwesenheit von Plastiksprengstoffen aus der Ferne aufspüren.
Eine akustische Oberflächenwelle ist eine mechanische Wellenbewegung, die sich entlang der Oberfläche eines festen Materials bewegt. Sie hat sowohl eine vertikale Scherkomponente als auch eine Längskomponente, die mit allen Medien in Kontakt mit derselben Oberfläche gekoppelt werden kann. Amplitude und Geschwindigkeit werden in die Welle dieser Kopplung eingebaut, wodurch SAW-Resonatoren in der Lage sind, sowohl mechanische als auch Masseeigenschaften zu erfassen. Dies gibt dem SAW-Resonator die Fähigkeit von Hochfrequenzen, die über die herkömmlichen Keramik- und Kristallresonatoren auf dem Markt hinausgehen.
Auf einem piezoelektrischen Substrat wie Quarz sind Metallelektroden-Wandler als Empfänger angeordnet, die dann ein elektrisches Signal empfangen und in eine akustische Welle umwandeln können, dann die akustische Welle aufnehmen und zurück in ein elektrisches Signal umwandeln. Diese Rückkopplungsschleife erzeugt eine lange Verzögerung, da akustische Wellen langsam sind, und diese Verzögerungen machen sie in vielen Geräten nützlich, wie z. B. Impulskompressionsradar- und Bandpassfiltern für Radios. SAW-Resonatoren sind so weit verbreitet, dass sie täglich in Millionen von Ländern auf der ganzen Welt hergestellt werden.
Es wurden neue Entwicklungen für die weitere Verwendung von SAW-Resonatoren als drahtlose Temperaturmesssensoren unter rauen und isolierten Umgebungsbedingungen untersucht. Sie benötigen keine Batterien und erfordern nur wenig regelmäßige Kalibrierung und Wartung. Diese Resonatoren können drahtlos empfangen und senden, so dass sie ohne Eingriff in Hochleistungsschaltanlagen und Smart-Grid-Anwendungen aller Art erfassen können.
Ein weiterer möglicher Weg für die Verwendung von SAW-Resonatoren besteht in der Entwicklung von drahtlosen Nahrungsmittelsonden als Ersatz für die drahtgebundenen Nahrungsmittelsonden, die in vielen kommerziellen Nahrungsmittelöfen zu finden sind. Dies könnte die Menge der Salmonellen-, E. coli- und Clostridium-Erreger reduzieren, die Menschen durch unzureichende Zubereitung infizieren. Ohne die für diese verdrahteten Sonden erforderliche Verdrahtung könnte ein SAW-Resonator von einer Abfrageantenne aus der eingebetteten Elektronik gelesen und mit Strom versorgt werden.
Die vielleicht interessanteste Entdeckung ist, dass SAW-Resonatoren möglicherweise Krankheitsmarker für Eierstockkrebs riechen und als Frühtestgerät für eine Krebsform verwendet werden können, bei der es sich um einen stillen Killer handelt und für die seit 2011 kein Frühwarntest verfügbar war Es wurde festgestellt, dass SAW-Resonatoren Plastiksprengstoffe und Trinitrotoluol (TNT) aufspüren können. Diese Eigenschaften können sie für die Robotik von Bombengeschwadern in ungewohnten und gefährlichen Situationen ungemein hilfreich machen. Sie können daher an zwei sehr schwer lösbaren Fronten eingesetzt werden, um Leben zu retten.