Messplatz zur kombinierten Erfassung gepulster DC- und S-Parameter
Final Report Abstract
Der im Rahmen des Programms „Forschungsgroßgeräte“ beschaffte Messplatz zur kombinierten Erfassung gepulster DC- und S-Parameter besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Einem Mikrowellen-Netzwerk-Analysator Agilent N5247A PNA-X für den Frequenzbereich von 10 MHz bis 67 GHz und einem gepulsten DC-Messsystem AMCAD PIV-240-10. Mit der Anschaffung wurde ein über 25 Jahre altes Mikrowellenmesssystem ersetzt. Der Messplatz wird sowohl im Bereich der Forschung als auch in der Lehre eingesetzt. Das neue, kombinierte Messsystem wurde in zwei erfolgreich abgeschlossenen Drittmittel-Forschungsprojekten sehr intensiv zur Charakterisierung von Bauelementen und Systemkomponenten verwendet. In dem seitens des BMWi geförderten ZIM-Projektes „Mikrowellen-Prozess-Radiometer“, das sich mit der Entwicklung und Optimierung eines hochempfindlichen Empfängers zur prozessintegrierten Temperaturmessung in rauhen Umgebungen befasste, wurde das Messsystem in Eintor-, Zweitor- und Dreitor-Messungen zur messtechnischen Analyse des Verhaltens verschiedener, kompakter, selbstentworfener Systemkomponenten wie beispielsweis Streifenleiter- und Hornantennen, rauscharmer Verstärkerstufen, Bandpass-Filtern sowie Mischern und Richtkopplern eingesetzt. In dem DFG-Projekt „Device-Level Intrinsic Linearity Optimization of GaN Power FETs Based on Volterra Series Technique for Highly Linear RF Power Amplifier Design“ wurden mit Hilfe des Messsystems zunächst die verwendeten GaN-Bauelemente bzgl. ihrer Hochfrequenzeigenschaften charakterisiert. Die gewonnenen Daten dienten dann zusammen mit den Ergebnissen von Großsignalmessungen zur präzisen und skalierbaren Modellierung des IMD-Verhaltens von GaN FET auf der Basis stationärer Volterra-Reihen. Im Rahmen verschiedener Doktorarbeiten wurde und wird der Messplatz sehr eingehend benutzt und trägt damit zum wissenschaftlichen Fortschritt bei. Die Charakterisierungsaufgaben sind sehr vielfältig, einige Anwendungen werden exemplarisch aufgeführt. Hauptsächlich dient der Messplatz der Gewinnung von Datensätzen, die es später gestatten präzise Klein- und Großsignalmodelle aktiver Bauelemente – insbesondere HEMTs – zur Verfügung zu stellen, die wiederum dazu verwendet werden können, präzise Entwürfe von Mikrowellen-Leistungsverstärkern durchzuführen. Ferner wird er verwendet, um die Funktion von Testschaltungen, die mit den generierten Modellen entworfen wurden, messtechnisch zu bestätigen. Dabei werden sowohl kontinuierliche als auch gepulste S-Parameter-Messungen durchgeführt. Das System dient ferner zur Analyse von im Reinraum des Instituts für Nanostrukturtechnologie und Analytik (INA) der Universität Kassel hergestellten RF-MEMS-Strukturen (RF Micro Electro-Mechanical System), und es wurde zur Bestimmung der Hochfrequenzeigenschaften sehr breitbandiger, am Fachgebiet Mikrowellenelektronik entworfener Antennen für den Einsatz in Ultrabreitband-(UWB)-Radar-Sensoren zur Anwendung in einem industriellen Umfeld eingesetzt. Das System wird ebenso für Messungen im Rahmen studentischer Arbeiten (Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten) verwendet, die eine gute Unterstützung der Promotions- und Forschungsarbeiten darstellen. Solche Arbeiten behandeln thematisch beispielsweise die Analyse verschiedener Wellenleiterübergänge, die Messung und Analyse parasitärer Elemente in FET-Strukturen sowie die Analyse entworfener und vermessener, passiver Mikrowellenstrukturen. Das System wird zudem innerhalb des vom Fachgebiet Mikrowellenelektronik angebotenen Praktikums „Mikrowellen- und Millimeterwellentechnik“ in der Lehre verwendet.
Publications
- Low Cost Highly Precision Time Interval Measurement Unit for Radar Applications. German Microwave Conference, März 2012, Ilmenau
B. Al-Qdsi, A. A. H. Ameri, A. Bangert
- Mechanical Model of RF MEMS Capacitor Structures. COMSOL Conference, Oktober 2012, Mailand, Italien
R. Chatim, V. Viereck, A. Jaeckel, C. Sandhagen, A. Bangert
- Enhancement of X-Band Planar Antenna Parameters with Zero Index Metamaterial. International Workshop on Antenna Technology (iWAT), März 2013, Karlsruhe
A. Mali, R.H. Hadi, M. M. Khan, C. Sandhagen, A. Bangert
- RF MEMS Capacitor for Microwave Applications. International Conference of Information and Communication Technology (ICoICT), März 2013, Bandung, Indonesien
R. Chatim, R. Ghahremani, A. Zamudio, C. Sandhagen, A. Bangert, V. Viereck, A. Jaekel, H. Hillmer
