Detailseite
Projekt
Sub-THz skalierbares Sensor-SoC
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2017 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 347375319
Der kontinuierliche Fortschritt in der Silizium-basierten Halbleitertechnologie hat in den letzten Jahren erste Realisierungen vollständiger Transceiver im Millimeterwellen-Bereich ermöglicht. Der Hauptfokus lag dabei auf 60 GHz Kurzbereichskommunikation und 77 GHz Automobilradar-anwendungen. SiGe BiCMOS als Kombination von CMOS und Silizium-Germanium (SiGe) Technologie bietet dabei die Vorteile guter Hochfrequenzeigenschaften mit hoher Integrations-fähigkeit und niedrigen Herstellungskosten. Eine der großen Herausforderungen in der aktuellen Sensorik-Forschung ist die Erschließung der Frequenzbereiche oberhalb von 120 GHz bis in den THz-Bereich, die ein bisher unerreichtes Maß an Auflösung sowie ein extrem hohes Miniaturisierungspotential durch die zusätzliche Integration der Antennenstrukturen bietet. Die Hürden für die Realisierung von Systemen in diesen Frequenzbereichen liegen in der Ausgangsleistung und Signalgüte der benötigten integrierten elektronischen Signalquellen sowie in der Sensitivität der integrierten Empfänger bzw. Detektoren. Die bisherigen Forschungsarbeiten über integrierte Signalquellen in SiGe und CMOS mit Frequenzen bis über 200 GHz zeichnen sich durch zu geringe Ausgangsleistungen aus. Kürzlich wurden erste Wafer-Scale Power-Combining Systeme in SiGe im Frequenzbereich bis 100 GHz vorgestellt, die das Problem der niedrigen Ausgangsleistung adressieren, jedoch über keine Strahlschwenkungs-Funktionalität verfügen. Weiterhin wurden Phased-Array Transmitter Frontends vorgestellt. Diese bisherigen Arbeiten zeichnen sich jedoch durch ein sub-optimales Antennen-Array Konzept bei der integrierten Strahlformung aus, welches eine hohe Winkelauflösung nur durch unnötigen Aufwand ermöglicht.Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Entwurf hochintegrierter flexibler und skalierbarer 320 GHz Transceiver-Strukturen mit Beamforming-Funktionalität durch ein intelligentes On-Chip Antennen-Array Design unter Verwendung einer hochmodernen SiGe BiCMOS Technologie. Die Untersuchungen umfassen den Entwurf von Minimum-Redundancy-Arrays auf den einzelnen MMICs als integrierte Subarrays. Aus diesen MMICs sollen wiederum beliebig große Array-Anordnungen durch Skalierung erzeugt werden. Zu dem Schlüsselthema des Vorhabens gehört ebenfalls die Flexibilität der Modulation. Durch zusätzliche Schaltungsblöcke soll das neue System sowohl als FMCW bzw. Chirp-Sequence als auch als PN-System (Pseude-Noise) in einer MIMO-Konfiguration betreibbar sein.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
