Aktive Phasenschieber für die elektronische Strahlformung im Millimeterwellenfrequenzbereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ingmar Kallfass; Professor Dr. Rüdiger Quay
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200302560

Mittels Strahlformung kann die Abstrahlcharakteristik eines Antennenarrays verändert und auf unterschiedliche Antennengeometrien angepasst werden. Erst die elektronische Strahlformung ermöglicht es Systemen im hohen Millimeterwellenfrequenzbereich (75- 300 GHz) ihr Potential zur Realisierung extrem kompakter analoger Frontends voll auszuspielen, und sie damit für eine Vielzahl aussichtsreicher Anwendungen der hochauflösenden Sensorik und hochdatenratigen Kommunikation attraktiv zu machen. Dazu müssen leistungsfähige Phasenschieber in Form von monolithisch integrierten Millimeterwellenschaltungen (MMlCs) in derselben Halbleitertechnologie wie die restlichen Frontendkomponenten ausgeführt sein. Die hohen Anforderungen an die Einfügedämpfung und Linearität von Phasenschiebern erfordern einerseits eine leistungsfähige Transistor- und MMIC-Technologie, die den hohen mmW-Bereich erschließen kann, andererseits müssen dazu noch grundlegende Untersuchungen neuartiger Schaltungskonzepte durchgeführt und verifiziert werden. Das Projekt setzt sich zum Ziel, den Entwurf und die Realisierung von Phasenschieber- und Vektormodulator- MMICs für die elektronische Strahlformung im hohen mmW-Frequenzbereich mit hohen Leistungskenndaten zu erforschen, wobei zwei besonders geeignete und neuartige Halbleitertechnologien zum Einsatz kommen: 1. Ein metamorpher Feldeffekttransistor mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit (metamorphic high electron mobility transistor. mHEMT) auf GaAs-Basis, der den gesamten mmW-Frequenzbereich bis 300 GHz mit aktiver Elektronik erschließen kann. 2. Eine GaN-basierte HEMT Technologie mit 100 nm Gatelänge für den Frequenzbereich bis 110 GHz. Aufgrund ihrer hohen Durchbruchspannung weisen GaN-basierte MMICs extrem hohe Linearität auf. wie sie insbesondere in leistungsfähigen Radar- und Kommunikationssystemen erforderlich sein wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen