Klaus Werner kookt een nieuwe RF-training in vaste fase

RF-energiesystemen hebben een enorme transformatie ondergaan sinds de begindagen van de buismagnetrons. Maar volgens Klaus Werner, trainer aan het High Tech Institute, is het ruwe vermogen van de buis moeilijk te evenaren, maar biedt de nieuwe generatie RF geïntegreerde schakelingen in vaste vorm ongekende controle, efficiëntie en reproduceerbaarheid.

Klaus Werner kende geen gewone start op het gebied van RF-energieoplossingen. Na zijn studie natuurkunde aan de universiteit van Aken kwam hij naar de Technische Universiteit Delft om CVD-systemen voor halfgeleidertechnologie verder te ontwikkelen. “Destijds was het de bedoeling dat ik daar maar zes maanden zou blijven,” herinnert Werner zich. Maar acht jaar en een doctoraat in de groei van siliciumgermanium in CVD-systemen later, bevond Werner zich nog steeds in Delft. “Het was absoluut tijd voor een nieuwe uitdaging,” herinnert hij zich. In 1995 ging Werner voor 10 jaar aan de slag bij de MOS-3 fab in Nijmegen voordat hij naar Eindhoven ging bij het Philips-team dat verantwoordelijk is voor laser-verplaatsingssensoren – de sensoren die vandaag de dag nog steeds worden gebruikt in computermuizen.

Het paste niet helemaal bij Werner en de meer dan 3 uur die hij elke dag voor zijn werk moest reizen, werkte gewoon niet. Dus ging hij terug naar Nijmegen, waar hij deel ging uitmaken van de RF power groep bij NXP. “De groep hield zich vooral bezig met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie en apparaten voor hoogvermogen, hoogfrequente RF-toepassingen. Met name op het gebied van basisstations voor het cellulaire netwerk, telefoon, radarsystemen en voor een groot deel radio-TV transmissie,” beschrijft Werner. Maar het was toen hij bij NXP was dat hij zag dat mensen de elektromagnetische golven niet toepasten voor communicatie en data, maar hun pure energie gebruikten om plasma’s aan te drijven voor lasers, lampen en zelfs medische toepassingen, bijvoorbeeld bij hypothermie.

Witgoed

Plotseling begon de activiteit op het gebied van solid-state RF-energie echt op te lopen, met name door witgoedbedrijven, die hun naam ontleenden aan de standaard wit gecoate buitenkant van huishoudelijke apparaten. “Whirlpool en een aantal anderen zagen een zakelijke kans om magnetrons te verbeteren in de manier waarop ze voedsel opwarmen,” legt Werner uit. “Toen hebben we de RF Energy Alliance opgericht, een industrieel consortium dat zich richtte op het vaststellen van standaarden, het creëren van routekaarten en het ontwikkelen van nieuwe generaties van de technologie om consensus te bereiken en de kosten te verlagen.” Maar een paar jaar later trokken de witgoedbedrijven zich terug, omdat het gewoon te lang duurde voordat ze de kosten omlaag hadden gebracht om een concurrerend aanbod te hebben ten opzichte van de magnetrons.

“NXP, als halfgeleiderbedrijf, wilde zich concentreren op componenten en de technologie achter de componenten. Tegelijkertijd was ik gefocust op het openlijk verspreiden van kennis en interesse in de technologie en haar toepassingen, en uiteindelijk besloten we uit elkaar te gaan,” zegt Werner. “Toen besloot ik in de leemte te springen die ik zag op het gebied van RF-energie, en creëerde Pink RF – met de naam ‘pink’ als knipoog naar de borstkanker ondersteuningsorganisatie Pink Ribbon – met een algemeen verlangen om de technologie te ontwikkelen voor breed gebruik op gebieden die het leven van mensen echt kunnen helpen, bijvoorbeeld in de geneeskunde.”

Kennis delen

Ondanks het uiteenvallen van de RF Energy Alliance, geloofde Werner heilig in de belofte van de technologie en wist hij dat de inspanningen van het mislukte consortium echt waardevol waren. “Een van de grootste obstakels om deze technologie bekend te maken en te laten gebruiken door een breder publiek is het delen van de kennis erover,” beweert Werner. “Ik schreef artikelen, bereidde workshops en trainingen voor, alles om de kennis te vergroten. Ik merkte dat veel mensen gewoon geen goed idee hadden hoe ze deze ongebruikelijke warmtebron moesten benaderen.” Weigerend om op te geven, kwam Werner in contact met het International Microwave Power Institute (IMPI), dat veel van hetzelfde outreach- en promotiewerk op het gebied van microgolfvermogen deed als waar hij naar op zoek was in de oude RF Energy Alliance. Vandaag de dag is hij voorzitter van IMPI’s RF-energiesectie en is hij verantwoordelijk voor het verspreiden van informatie over de unieke technologie en het creëren van trainingsmogelijkheden om zijn kennis te delen.

“Dat is een van de redenen waarom ik me wilde aansluiten bij High Tech Institute. Het is een echt instituut dat verder gaat dan alleen het geven van workshops. Het stelt ons in staat om technische mensen beter te bereiken en contact te maken met een specifiek publiek en in te spelen op hun specifieke behoeften,” zegt Werner enthousiast. “Een van de beste dingen is dat veel deelnemers al een goed begrip hebben van wat de technologie inhoudt. Alles wat ze al op school hebben geleerd, over het gedrag van golven en diffractie en breking, is nog steeds absoluut waar. Dat idee alleen al heeft grote gevolgen, vanuit een fundamenteel aspect. Het helpt de geesten los te maken en begint perspectief op te bouwen rond deze technologie.”

Nieuwe training

Werner’s eerste editie van de nieuwe “Solid-state generated RF and applications” training is bedoeld om precies dat te doen. De driedaagse cursus geeft deelnemers een kijkje in de ontwikkelingen van de technologie, van de vorige generatie hoogfrequente buismagnetrons tot de hedendaagse, op solid-state elektronica gebaseerde energiebron. “In termen van ruw vermogen zijn de magnetrons moeilijk te verslaan. Het probleem komt echter voort uit het gebrek aan optimalisatie en controle van de buis en de degradatie van het signaal na verloop van tijd,” illustreert Werner. “De nieuwe generatie solid-state RF wordt echt gedreven door cellulaire communicatie, waar behoefte is aan een hoge vermogenslineariteit die wordt gecreëerd door transistors en halfgeleiders. Deze methode creëert een stabiel, efficiënt en, nog belangrijker, controleerbaar en reproduceerbaar signaal dat nooit gerealiseerd zou kunnen worden door de magnetron.”

“Er zijn veel factoren die meespelen bij het bepalen hoe RF-energie het beste kan worden gebruikt en we zullen er veel van behandelen in de nieuwe training. We gebruiken een mix van theorie en praktijk om dieper op de technologie in te gaan. Van veiligheidsaspecten zoals stralingsblootstelling – wat niets is – tot frequenties, gedrag en interactie met materie,” beschrijft Werner. “De realiteit is dat deze technologie extreem bruikbaar en volledig schaalbaar is. Van het verwarmen van minieme hoeveelheden vloeistoffen onder zeer goed gecontroleerde omstandigheden voor Covid-tests, tot het koken van 1000 liter soep per uur. Deze modulaire technologie is toepasbaar van microjoules tot megajoules, met bijna oneindige mogelijkheden.”

Dit artikel is geschreven door Collin Arocho, tech redacteur van Bits&Chips.