JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

 Lika låga förluster som i vågledare samtidigt som det är möjligt att integrera både passiva och aktiva komponenter. Dessutom med potential att bli kostnadseffektivt att tillverka. Så kan man beskriva gapvågledare, en teknik för millimetervågsområdet som håller på att kommersialiseras av Göteborgsföretaget Gapwaves.

Gapwaves

Grundat: 2011.
Anställda: 5 heltid, 5 konsulter.
Finansiering: Tog in 35 miljo­ner kronor sent 2016 via börsen.

Starta med en metalliserad skiva och markera signalvägen med en sträng metalliserad plast. Placera sedan ut en skog av stubbar på bägge sidor om signalvägen och lägg på locket. Om allt är rätt dimensionerat har du skapat så kallade gapvågledare, en ny typ av byggsätt med samma goda egenskaper som klassiska vågledare i metall men som kan tillverkas i formsprutad och metalliserad plast med lägre krav på monteringstoleranserna.

Tekniken har sitt ursprung i framlidne Chalmersprofessorn Per-Simon Kildals forskning kring hur man gör effektiva och bredbandiga antenner. Under årens lopp har resultaten omvandlats till kommersiella företag som Comhat, som gör en kompakt parabolantenn, och Bluetest med en mycket kompakt testkammare baserat på så kallad modväxling.

Per-Simon Kildals sista företag, Gapwaves, grundades 2011 och har två huvudspår. Förutom gapvågledarna säljer företaget två bredbandiga antenner som baseras på helt annan teknik. Bägge är färdigutvecklade och passar olika nischmarknader. Den första kallas ”Eleven feeds” och används för radioastronomi och spektrumövervakning. Den andra är ”Bowtie” och används i Mimo-tillämpningar, UWB-radar och för labbexperiment men också i Göteborgsföretaget Blue­tests testkammare.

Gapwaves sitter också på patentet till tekniken i Comhat, en liten parabol från 90-talet som tillverkats i miljonupplaga, ett patent som ger licensintäkter.

Men gapvågledarna har betydligt större potential förutsatt att kommersialiseringen lyckas.

Tekniken fungerar från ungefär 15 GHz och upp till åtminstone 200 GHz, men det är på de nya 5G-banden som den största marknaden kommer att finnas. Det handlar om att göra platta antenner med många antennelement och därmed smala lober. Dessutom går det att integrera olika komponenter som duplexfilter i antennen och på längre sikt även aktiva komponenter och därmed bygga kompletta delsystem.

Förstärkningsmässigt är antennen jämförbar med en hornantenn samtidigt som det går att göra ett bättre antenndiagram genom att placera elementen på rätt inbördes avstånd. Jämför man istället med etsade patch­antenner så slipper man förlusterna i substratet.

Företagets första kommersiella produkt är dock inte en antenn utan en adapter för att koppla ihop två vågledarkomponenter.

– Den är förlåtande, det kan vara lite misspassning utan att signalen läcker ut, säger Johan Andrén som är utvecklingschef.

Normalt ansluts vågledarkomponenter till andra komponenter med en fläns som hålls ihop med minst fyra skruvar. Det tar tid att koppla ihop två vågledare plus att ytorna måste vara plana, annars läcker signalen ut. En vanlig åtgärd är att tejpa skarvarna med koppartejp för att få tätt.

Om koppling är permanent är det inte särskilt stort problem, men i en produktionsmiljö med ideliga i- och urkopplingar eller i ett utvecklingslabb, är det en tidstjuv.

Med en adapter baserat på gapvågledare försvinner problemet närmast magiskt. I och med att tekniken inte behöver galvanisk kontakt gör det inget om kontaktytorna inte är perfekt plana. Man behöver därmed inte skruva ihop anslutningen, det räcker med att trycka ihop den för att signalen ska passera förlustfritt. Sen kan det finnas mekaniska orsaker till att man vill använda skruvar, men det är en annan historia.

– Idag kan du köpa adaptrar för V-, E- och W-banden och vi håller på med en för 140 GHz, ­säger Johan Andrén.

Denna artikel har tidigare publicerats i pappersmagasinet Elektroniktidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronikbranschen är Elektroniktidningen gratis att prenumerera på – våra annonsörer betalar kostnaden.

Här finns talongen (länk).

Adaptern finns redan i produktion, medan Gapwaves fortfarande håller på att industrialisera en tillverkningsteknik för antennerna. Det handlar bland annat om hur man utformar stubbarna och hur exakt dimensionerna måsta vara för att formsprutningen ska fungera utan att de tappar funktionen. Planen är att arbetet ska vara i mål med det under året så att företaget kan börja leverera större volymer av den första antennen för E-bandet, det vill säga 71-86 GHz mot slutet av året.

Därefter är det dags att integrera duplexern och på sikt även aktiva och passiva komponenter inklusive övergången från mikrostrip till vågledare för att bygga kompletta antennsystem.

– Den blir betydligt plattare. Om jag ska gissa lite så blir den 20 mm tjock istället för 100 till 300 mm för en parabol. Vår plan är att konkurrera med ett högt kundvärde till ett attraktivt pris också.

En nåldyna med magiska egenskaper

Gapvågledarna har sitt ursprung i Chalmers antennforskning kring periodiska strukturer. Genom att placerar ut små metalliserade stubbar på jämna avstånd längs med signalvägen får man en i det närmaste perfekt vågledare.

Från början såg stubbarna mer ut som nålar, de var extremt smala och höga. Tillverkningen skedde med en fräs som bearbetade ett massivt stålblock. Tekniken har vidareutvecklats så att stubbarna kan vara kortare och tjockare. Typiskt är de idag något mindre än en fjärdedels våglängd höga och tillräckligt breda för att det inte ska vara något problem att formspruta den färdiga designen i plast.
Varje rad med stubbar ger ungefär 20 dB dämpning av signalen så beroende på hur mycket läckage man kan acceptera får man addera flera rader. I flänsadaptern, som är Gapwaves första produkt, räcker det med en rad pinnar för att få tillräckligt bra dämpning för att den ska fungera i praktiska tillämpningar.

Ovanpå ”nåldynan” av stubbar placeras ett metalliserat lock som inte behöver sluta tätt. Så länge gapet mellan nåldynan och locket är mindre än en fjärdedels våglängd smiter signalen inte ut eftersom eftersom samverkan mellan de två ytorna förhindrar vågutbredning i gapet mellan lagren.

Om man gör en slits med rätt dimensioner i locket får man ett antennelement. Genom att dela upp signalen i flera vägar och designa slitsarna på lämpligt sätt går det att skapa en antenn där de olika slitsarna samverkar vilket ger en smalare och riktad antennlob.

MER LÄSNING:
 
magasinet

227 stycken elektronik­konsulter

Registrera ditt företag nu!
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik
Anne-Charlotte
Sparrvik
+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)