YIG-Filter

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Ein YIG-Filter ist ein einstellbares elektrisches Filter für Mikrowellen mit einem hohen Gütefaktor Q.[1] Es wird im Bereich der Hochfrequenztechnik eingesetzt, unter anderem als einstellbares Bandpassfilter mit schmaler Bandbreite in Spektrumanalysatoren.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schematischer Aufbau eines YIG-Filters
Teilweise geöffneter YIG-Filter. Links im abgenommenden Deckel die Spule zur magnetischen Steuerung.

Das Filter besteht in seinem grundlegenden Aufbau aus einer ca. 0,5 mm großen Kugel aus dem namensgebenden ferrimagnetischen Werkstoff Yttrium-Eisen-Granat (YIG), welcher von zwei gegeneinander um 90° gedrehte Streifenleitungen in Bogenform umgeben ist. In nebenstehender vereinfachter Skizze ist die YIG-Kugel in rot dargestellt, die Streifenleitungen verlaufen über bzw. unter der Kugel. Von den beiden Streifenleitungen, jede stellt durch den Kreisbogen eine halbe Windung dar, dient eine Leitung als Signaleingang, die zweite Leitung als Signalausgang für das Filter. Im praktischen Aufbau wird die Kugel aus Yttrium-Eisen-Granat von einer keramischen Halterung, zur guten Wärmeleitung basierend auf Beryllium, im Zentrum der beiden Leiterbögen gehalten. Das Signal koppelt bei dieser Leiteranordnung vom Eingangsbogen über die YIG-Kugel in die Ausgangsleitung.

Die Besonderheit dieses Filteraufbaus ist die Möglichkeit, das Filter mit Hilfe eines externen magnetischen Flusses über die Koppeleigenschaften der YIG-Kugel verändern zu können. Dazu befindet sich in unmittelbarer Nähe der YIG-Kugel ein in der Skizze nicht dargestellter Elektromagnet in Form einer elektrischen Spule, der von Gleichstrom durchflossen wird. Der Einstellbereich der Mittenfrequenz des Filters reicht von Frequenzen im Bereich um 3 GHz bis zu einigen 10 GHz. Da der YIG-Filter auf Temperaturänderungen empfindlich reagiert wird die komplette Anordnung im Betrieb beheizt und über einen Regler auf einer konstanten Betriebstemperatur von 85 °C gehalten.[1]

Mehrere YIG-Filter können bei Bedarf schaltungstechnisch in Reihe oder Parallel verschalten werden. Eine schaltungstechnische Variation stellt der YIG-Resonator dar, in dem ein einstellbarer YIG-Filter Teil eines Oszillators ist, um so eine einstellbare Oszillatorfrequenz zu erzeugen.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: YIG filters – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b YIG tuned filters. Micro Lambda Wireless, abgerufen am 19. November 2014 (PDF).