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Projekt
Voll integriertes, Radio-Front-End Modul für die drahtlose 100 Gbps Kommunikation (Real100G.RF)
Antragsteller
Professor Dr. Ullrich Pfeiffer; Professor Dr.-Ing. Thomas Zwick
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2013 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236714825
Das Hauptziel von Real100G.RF ist die Nutzung von silizium-basierten Schaltungen zum technologischen Durchbruch in der drahtlosen Kommunikation mit mehr als 200 GHz Trägerfrequenz. Eine der vielversprechendsten Anwendungen ist die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung von bis zu 100Gbps bei kurzer Reichweite. Dies kann beispielsweise ein Daten-Kiosk sein, wo Personen in Sekunden über wenige Meter verschiedene Inhalte, wie z. B. Filme, auf ihre mobilen elektronischen Systeme laden können. Durch die Wahl einer Trägerfrequenz von über 200 GHz, können ultrakompakte Funkmodule hohe Datenraten mit einer hohen absoluten Bandbreite von 25 GHz bis 50 GHz erzielen, während die relative Bandbreite moderat ausfällt (10% bis 20%). Dies ermöglicht, das Basisband mit niedrigem Energieverbrauch zu realisieren. Bei Millimeterwellen-Frequenzen kann eine komplette HF-Einheit (bestehend aus Schaltung und Antenne) auf einem einzigen Silizium-Chip realisiert werden. Neben der Realisierung der Schaltungen und Antennen auf Silizium in einem Chip-Gehäuse ist die größte Herausforderung des Projekts, Konzepte zur Überwindung des limitierten Link-Budgets zu finden. Der Real100G.RF2 Antrag befasst sich mit folgenden Neuerungen:- Kostengünstige, Silizium-basierte, SMD-lötbare Funkmodule, die erstmals 100Gbps in der drahtlosen Kommunikation ermöglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Gruppen von Prof. Pfeiffer und Prof. Zwick eng zusammen arbeiten- Breitband-HF-Schaltungsarchitekturen in Silizium-Prozesstechnologien für über 200GHz (Gruppe Pfeiffer)- Ultra-kompaktes, SMD-lötbares Funkmodul mit integrierten Antennen und PCB Konzept (Gruppe Zwick)- Neuartige Silizium-basierte Multi-Antennen-Konzepte zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung mit Strahlnachführung (beide Gruppen)- Neuartige mm-Wellen Frontend-Systemarchitekturen zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung bei niedrigem Energieverbrauch (beide Gruppen)- Systemtests zusammen mit anderen SPP Forschungsgruppen (z.B. Real100G.com) zur Verifikation der erwarteten Performanz und zum Nachweis der Machbarkeit (beide Gruppen)Nach erfolgreicher Implementierung wesentlicher Schaltungs-, Antennen- und Aufbautechnik-Innovationen bei 200-280GHz in Phase 1, widmet sich die zweite Projektphase weiterer Optimierung und Integration dieser Komponenten, um letztendlich komplette Transceiver zu realisieren, die Systemtests mit anderen SPP-Forschungsgruppen ermöglichen. Vergleicht man die ambitionierten Ziele mit dem Stand der Technik wird klar, dass das Projekt diesen selbst bei Realisierung eines Einkanal-Transceivers deutlich erweitern wird. Gleichzeitig ist allerdings noch die Erforschung unterschiedlicher Optionen für Mehrkanal-Transceiver mit einer einfachen Strahlschwenk-Fähigkeit geplant, um das sehr limitierte Linkbudget zu verbessern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
