Selbstmischendes Millimeterwellenradar auf Basis multipler Oberflächenreflexionen (MIRADOR)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ingmar Kallfass
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433508405

Im Rahmen der DFG-Sachbeihilfen „Aktive Phasenschieber für die elektronische Strahlformung im hohen Millimeterwellenfrequenzbereich“ (MilliPhase) und „Hochintegriertes 3D-Radarsystem bei 240 GHz“ (MilliScan) wurde von der Gruppe um Prof. Kallfass ein neuartiges Radarverfahren erfunden und zwischenzeitlich zum Patent angemeldet. Das Verfahren basiert auf der Mischung zweier oder mehrerer reflektierter Signale unter Ausnutzung der Selbstmischung eines nichtlinearen Bauelements. Das neue Verfahren unterscheidet sich von den herkömmlichen Radarverfahren (monostatisch, bi-statisch, passiv) dadurch, dass der Empfänger räumlich und elektrisch komplett unabhängig vom Sender ist. Im Gegensatz zu konventionellen Radarverfahren besteht keine gemeinsame Zeit- bzw. Frequenzbasis zwischen Sender und Empfänger. Das Verfahren bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere in den Bereichen der Produktionstechnik, Medizin, Materialanalyse und Sicherheit. Das Projektvorhaben hat zum Ziel, das neue Radarverfahren anhand von eigens entworfenen Radarsensoren in zwei Frequenzbereichen zu evaluieren und für den Anwendungspartner Balluff GmbH nutzbar zu machen. Als Frequenzbereiche werden zwei ISM-Bänder gewählt: Im 60 GHz Band stehen kommerzielle Komponenten zur Verfügung, um einen Radarprototypen im Niedrigpreissegment zu entwickeln. Da sowohl aus Blick der Grundlagenforschung als auch mit Blick auf die Produkt-Roadmap von Balluff der hohe Millimeterwellenfrequenzbereich oberhalb von 100 GHz von besonderem Interesse für hochauflösende und kompakte Radarsysteme darstellt, soll ein zweiter Prototyp das neue Radarverfahren im Frequenzband von 240 GHz untersuchen. Hier kann sehr gut an die Vorarbeiten unserer Gruppe in den DFG-Vorgängerprojekten MilliScan und MilliPhase angeknüpft werden. Mit der Firma Balluff GmbH konnte ein erfahrener Anwendungspartner gefunden werden, für dessen Geschäftsbereich der Nahbereichssensorik das neue Radarverfahren besonders attraktiv ist. Der Grundlagencharakter des Projektes und der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn ist einerseits gegeben durch die Untersuchung des neuartigen Radarprinzips, welches potentiell weitreichende Anwendungsfelder adressieren kann, sowie durch den Einsatz von Radarfrequenzen im THz-Bereich bei 240 GHz, welche um einen Faktor drei (im Vergleich zu Automotive Radar) bzw. vier (im Vergleich zu Nahbereichsradar um 60 GHz) über dem heutigen Stand der Technik liegt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Balluff GmbH