www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

YIG - Filter

YIG-Filter

Bild 1: Prinzip eines YIG- Filters

Eine Anwendung der unterschiedlichen Permeabilitätszahl µ±r ist das YIG- Filter. Ein YIG- Filter ist ein hochgenau kugelförmiges Ferrit aus dem einkristallinen Material YIG. YIG steht für Yttrium Iron Garnet, das ist Yttrium- Eisen- Granat Y3Fe5O12. Mit Granat wird hier eine bestimmte Kristallstruktur benannt.

Mit einer YIG- Kugel zwischen orthogonalen Koppelschleifen kann in der einfachsten Filteranordnung ein Durchgangsresonator mit koaxialen Anschlüssen und einer Abstimmung über ein Magnetfeld H0 aufgebaut werden.

Das linear polarisierte magnetische Wechselfeld der Eingangskoppelschleife erzeugt ohne Vormagnetisierung kein Signal in der orthogonal angeordneten Ausgangskoppelschleife.

Bei Anlegen eines Magnetfeldes H0 wird resonanzartig sehr stark eine rechtsdrehend zirkular polarisierte Magnetisierung angeregt. Die linksdrehende zirkulare Polarisation wird kaum angeregt.

Die Sättigungsmagnetisierung Ms (ca. 142 kA/m) von YIG ist stark temperaturabhängig. Die rotierende Magnetisierung erzeugt mit obiger Gleichung ein gegenüber dem Eingangssignal um 90° phasenverschobenes Ausgangssignal. Die Anordnung wirkt als linear abstimmbares Bandpassfilter mit einer sehr kleinen relativen Bandbreite entsprechend einer Resonatorgüte von etwa 104, da YIG eine sehr geringe Dämpungskonstante hat.

Formel


Bild 2: YIG-Filter

Der Abstimmbereich ist nach oben hin im wesentlichen durch das erzeugbare Magnetfeld H0 beschränkt. Die untere Grenzfrequenz ergibt sich aus der Bedingung Hi>0 und beträgt für eine Kugelform etwa 1,67 GHz.

Mit derartigen YIG- Resonatoren können somit breitbandig abstimmbare Filter aufgebaut werden. Sie werden heute auch in breitbandig abstimmbaren Oszillatoren eingesetzt.

Quelle und weiterführende Literatur:
Edgar Voges, Hochfrequenztechnik, Bd. 1 Bauelemente und Schaltungen im Hüthig Verlag Heidelberg, ISBN 3-7785-1269-2