Mems-antennes kunnen honderd keer zo klein

Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd antennes met een tot twee ordegroottes te verkleinen. Opmerkelijk, want de minimale afmetingen worden bepaald door de golflengte van de signalen, die weer afhankelijk is van de frequentie – en daar valt niet aan te tornen. In de frequentievergelijking speelt echter nog een andere parameter mee: de snelheid van de golven. Voor radiogolven die door de atmosfeer reizen geldt natuurlijk de lichtsnelheid, maar voor akoestische golven in een vaste stof is de snelheid veel lager en de golflengte dus veel korter.

De onderzoekers maken hier handig gebruik van met een piëzo-magnetische ontwerp. Om te zenden wordt de frequentie eerst mechanisch opgewekt met een resonerend piëzo-elektrisch elementje, dat veel kleiner is dan een radio-antenne voor vergelijkbare frequenties. Dit element zet een ferromagnetisch laagje in beweging, waardoor een magneetstroom wordt opgewekt. Dat resulteert in het uitzenden van elektromagnetische golven met de gewenste frequentie. Andersom werkt het ook: de magnetische component van de em-golven brengt het laagje in beweging, waardoor het piëzo-element gaat trillen.

Het team demonstreerde het principe met een schijfvorming antennetje met een diameter van slechts tweehonderd micrometer. Hiermee konden ze golven in het gebied rond de 2,5 GHz opwekken en ontvangen – dichtbij de frequentie van wifi en bluetooth. Ook werd een antennetje voor het 60 MHz-gebied gemaakt. Dit alles gebeurde met standaard fabricageprocessen, waar meerdere antennes eenvoudig tegelijk gemaakt kunnen worden. De onderzoekers denken dan ook dat hun werk een belangrijke bijdrage kan leveren aan verdere miniaturisatie van elektronica.