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Projekt
Integrierte, aktive Gruppenstrahler mit Polarisationsmultiplex für Breitbandkommunikation im W-Band
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Arne F. Jacob
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2013 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237428911
Ziel des Projekts ist der Entwurf einer breitbandigen, zirkular polarisierten Antenne im W-Band und deren Integration mit einem CMOS Leistungsverstärker als gemeinsames System-in-Package, welches als aktiver Einzelstrahler in einem Gruppenstrahler-basierten Sendersystem einsetzbar sein soll. Geplant ist eine enge Zusammenarbeit mit Prof. Georg Böck, TU Berlin, da sich die Gruppe von Prof. Böck mit dem oben genannten Leistungsverstärker befasst. Im W-Band stehen insgesamt 35 GHz Bandbreite zur Verfügung, so dass hier anders als bei niedrigeren Frequenzbändern (z.B. UWB oder 60 GHz) Modulationsverfahren mit niedriger Komplexität (3-4 bit/s/Hz) eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu höheren Frequenzbändern (über 200 GHz) sind CMOS-Prozesse mit ausreichend hohen Grenzfrequenzen bereits kommerziell verfügbar, so dass der Entwicklung von Schaltungen und darauf bauenden Systemen eine niedrigere technologische Barriere entgegensteht. Gruppenstrahler bieten einerseits den Vorteil, über die Skalierbarkeit des Systems das Linkbudget an verschiedene Einsatzszenarien anzupassen, und andererseits die Möglichkeit, über analoge oder digitale Strahlformung mobile Teilnehmer mittels einer gerichteten Sichtverbindung anzusprechen, was eine bessere Verbindungsqualität ermöglicht. Ein Ziel des Projekts ist der Aufbau eines einfachen, kleinen (z.B. 2x1- oder 2x2-) Gruppenstrahler-Demonstrators. Der zu entwerfende Einzelstrahler soll zirkular polarisiert sein, da so die Ausrichtung zwischen Basisstation und Endgerät entfällt. Des Weiteren kann durch die gleichzeitige Nutzung zweier orthogonaler Polarisationen (links- und rechtszirkular) der Datendurchsatz verdoppelt werden. Der zu entwerfende Einzelstrahler soll daher zwei Polarisationen unabhängig anregen können (Polarisationsmultiplex). Ein Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Einzelstrahler-Demonstrators mit Polarisationsmultiplex. Da der WLAN/WPAN Markt ein Endkundenmarkt ist, soll als Technologie ein kostengünstiger Fotopolymerisations-Prozess genutzt werden. Dieser bietet eine feine Strukturauflösung im Mikrometerbereich, und durch den gut kontrollierbaren vertikalen Schichtaufbau sind Strukturen möglich (z.B. schräge Wände), welche sich in herkömmlichen Technologien mit wenigen, vergleichsweise dicken Schichten nicht realisieren lassen. Die direkte Einbettung von aktiven Komponenten in den Schichtaufbau ermöglicht darüber hinaus integrierte (Sub-)systeme mit optimal aufeinander abgestimmten Übergängen und geringeren Signalverlusten. Die grundlegende Herausforderung ist, mit den gegebenen technologischen Möglichkeiten möglichst gute Systemeigenschaften (z.B.: hohe Bandbreite, geringe Verluste) zu erzielen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
