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Projektgruppe "Integrierte mm-Wellen-Funktechnik"

Ansprechpartner

Prof. Reiner Thomä
Fachgebiet Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung

Telefon: +49 3677 69-2622
e-mail: reiner.thomae@tu-ilmenau.de

Förderinformation

Projektträger: Carl Zeiss Stiftung

Förderkennzeichen: 0563-2.8/581/2

beteiligte Fachgebiete:

FG Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung (EMS)

FG Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik (HMT)

FG Elektroniktechnologie (ET)

FG Theoretische Elektrotechnik (TET)

Laufzeit: 01.03.2016 - 29.02.2020

Projektinformation

In der Mobilkommunikation werden gegenwärtig die internationalen Standardisie-rungsaktivitäten für die 5. Generation (5G) mit Hochdruck vorangetrieben. Der dafür vorgesehene Zeitplan reicht bis über das Jahr 2020 hinaus. Neben breitbandigen Multimedia-Zugangstechniken für Gebiete mit sehr hoher Teilnehmerdichte geht es dabei auch um die Echtzeitvernetzung technischer Syste-me u.a. mit Anwendungen in der Industrieautomatisierung (Industrie 4.0), für Te-leassistenzsysteme und kooperierende Automobile (Machine-to-Machine/M2M-, Car-to-Car/C2C-Communication). Eine Schlüsseltechnologie zur Erreichung der dafür erforderlichen hohen Echtzeitdatenraten ist die Erschließung des mm-Wellen-Frequenzbereichs bis ca. 90 GHz, da dort große Bandbreiteressourcen zur Verfü-gung stehen. Ähnliche Anforderungen gibt es in der Funksensorik. Hochauflö-sende Radarsensoren im mm-Wellenbereich finden zunehmend Anwendung in der Verkehrstelematik, Logistik, Umwelttechnik, Robotertechnik, Sicherheitstechnik und sogar in der Medizintechnik.

Gebraucht werden z.B. Antennenarrays mit vielen Elementen („massive MIMO“), die elektronisch steuerbar sein müssen. Ein anderes innovatives Architekturkonzept zur Erfassung von sehr breitbandigen, strukturierten HF-Signalen baut auf dem Prinzip des „compressive sensing“ auf. Die Implementierung derartiger Systeme bei mm-Wellen-Frequenzen und mit Bandbreiten im GHz-Bereich erfordert einen Para-digmenwechsel in der Schaltungs- und Systemtechnik. Mit herkömmlicher Technik ist eine technisch und ökonomisch sinnvolle Realisierung nicht möglich. Stattdes-sen werden hybride Systemkonzepte mit integrierter, gemischt analog/digitaler Sig-nalverarbeitung kompakte, flexibel programmierbare Funkmodule ermöglichen, die mit einem sehr geringen Energieverbrauch auskommen. Das schließt halbleiterin-tegrierte analoge Funktionskomponenten und ein hybridintegriertes Package-Design mit exzellenter HF-Performanz ein.

An der TU Ilmenau sind mit den ausgewiesenen Erfahrungen und Vorarbeiten auf den Gebieten des Mobilfunks und der ultrabreitbandigen Funksensorik sowie der Aufbau- und Verbindungstechnik hervorragende Voraussetzungen und Alleinstel-lungsmerkmale gegeben, eine international führende Position in der breitbandigen mm-Wellen-Funktechnik einzunehmen. Mit diesem Strukturvorhaben werden die vorhandenen technologie- und systemorientierten Kompetenzen in einer instituts-übergreifenden Struktur zusammengeführt. Damit werden die Voraussetzungen für einen durchgängigen Entwurf ultrabreitbandiger mm-Wellen-Funksysteme geschaf-fen, die vom Architekturdesign über den Entwurf der integrierten Schaltung bis zur Signalverarbeitung und zum Anwendungskonzept reichen und die messtechnische Evaluierung einschließen. Die Projektgruppe soll befähigt werden, miniaturisierte, hochintegrierte und funktionsagile Funkmodule als System in Package (SiP) zu realisieren und innovative Anwendungen in verschiedenen Forschungsclustern der TU Ilmenau zu erschließen.