Das Z macht den Unterschied

Metamaterialien sind künstlich hergestellte Stoffe mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Einige sollen beispielsweise das Licht umleiten und so den alten Menschheitstraum der Unsichtbarkeit wahr machen können. Eine Gruppe von Forschern der Universität des US-Bundesstaates Arizona in Tucson, der US-Behörde National Institute of Standards and Technology (NIST) und des Flugzeugherstellers Boeing haben ein Metamaterial genutzt, um eine sehr kleine, leistungsfähige Antenne zu bauen.

Der Aufbau besteht aus einer Kupferplatte, auf die die Antenne aus Metalldraht gedruckt wird. Dazwischen ist ein Z-förmiges Muster aus Kupfer freigelassen, in dessen Mitte eine Spule sitzt. Dieses Z-Element dient als Metamaterial.

Das Z macht groß

"Wegen des Metamaterials verhält sich die Antenne so, als sei sie viel größer, als sie tatsächlich ist, weil die Antennenstruktur Energie speichert und wieder ausstrahlt", erklärt der NIST-Forscher Christopher Holloway. Zwar lasse sich dieser Effekt auch mit Zusatzkomponenten erzielen. Aber dadurch werde die Antenne größer.

Zweiter großer Vorteil sei, dass sich diese nur wenige Zentimeter großen Antennen für verschiedene Frequenzbereiche nutzen ließen, so Holloway. "Wir könnten sie einfach so auf jede beliebige Frequenz einstellen." Das sei so mit herkömmlichen Antennen nicht möglich.

Viel kleiner

Eine Antenne sollte, um effizient arbeiten zu können, mindestens halb so groß sein wie die Wellenlänge. Die von ihnen entwickelte Technik erlaube es, Antennen zu bauen, die nur ein Fünfzigstel der Größe der Wellenlänge haben, sagen die Wissenschaftler. Mögliche Anwendungsgebiete seien neben drahtlosen Kommunikationsgeräten beispielsweise Sensoren oder tragbare Bodenradargeräte, mit denen Forscher nach unterirdischen Strukturen suchen.

Ihre Entwicklung haben die Forscher in der Fachzeitschrift "Antennas and Wireless Propagation Letters" beschrieben.