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Projekt
Auf dem Chip integrierte verteilte Verstärker- und Antennensysteme in SiGe BiCMOS Technologie für Sendesysteme mit ultra-hoher Bandbreite (DAAB-Tx)
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2013 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236766176
Innerhalb der ersten Phase des SPP 1655 war das DAAB-Projekt sehr erfolgreich im Design integrierter, ultrabreitbandiger Antennen und Verstärker für die drahtlose Kommunikation mit einer Bandbreite größer als 100 GHz. Der aktuelle Stand der Entwicklung wurde in allen wichtigen Schlüsselbereichen verbessert: ein in Silizium integrierter Travelling Wave Verstärker mit der höchsten Bandbreite in Silizium wurde gezeigt, genauso wie eine in Silizium integrierte Antenne mi einer Bandbreite von 89 GHz bei einer Mittenfrequenz von 200 GHz. Durch die Integration zweier breitbandigen Antennen mit einem aktiven Travelling-Wave Combiner eine Gesamtbandbreite von 105 GHz wird bei der Vermessung des letzten gefertigten Empfangssystems erwartet.Das vorgeschlagene Projekt DAAB-Tx ergänzt die Ergebnisse in Hinsicht auf die erste drahtlose Übertragung über eine Bandbreite von mehr als 100 GHz.DAAB-Tx wird die Ergebnisse von DAAB auf Systemebene in wichtigen Punkten erweitern: die Kombination von Antennen in Arrays, deren Einzelelemente eine mittlere Bandbreite haben und deren Mittenfrequenzen in benachbarten Frequenzbereichen liegen, wird möglich durch den Einsatz von aktiven Teilern und Combinern. Das führt zu einer sehr großen relativen Bandbreite. Die Projektaktivitäten werden in verschiedene Ansätze gegliedert: (1) Integration eines breitbandigen, verteilten Leistungsverstärkers mit einer breitbandigen Antenne; (2) Speisung eines Arrays aus Antennen deren Mittenfrequenzen sich in benachbarten Frequenzbereichen befinden und der zugehörigen Leistungsverstärker mit einer synthetischen Übertragungsleitung; (3) Speisung eines Antennenarrays mit verteilten aktiven Teilern. Der Ansatz mit mehreren verteilten Antennen bietet mehrere deutliche Vorteile bieten: (a) Die Anforderungen an die Bandbreite jeder einzelnen Antenne sind deutlich geringer, wobei trotzdem eine sehr hohe Gesamtbandbreite erreicht wird. (b) Die Gesamtleistung ist über das komplette Spektrum verteilt und jeder zugeordnete Verstärker kann so optimiert werden, dass er nur seinen Teil dazu beiträgt. (c) Die Überlagerung der Leistungen erfolgt im Freiraum, wo die Verluste deutlich geringer sind. In Hinsicht auf das Antennendesign werden verstärkt ultrabreitbandige Antennen bevorzugt. Außerdem werden künstliche magnetische Leiter untersucht, um die die Nachteile von Standardreflektoren zu umgehen. Hierfür nutzt ein Ansatz die Eigenschaften von Silizium, um die abgestrahlte Leistung zu bündeln. Für den multi-Antennenansatz werden mehrere Antennen mit benachbarten Frequenzbändern entwickelt, die in direkter Nachbarschaft mit den verteilten Verstärkern und Teilern arbeiten. Durch die Verwendung mehrerer Antennen auf einem einzelnen Chip, muss die Verkopplung besonders berücksichtigt werden. Hierzu werden Antennensysteme mit unterschiedlichen Polarisationen betrachtet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
