Messtechnikkonzepte für neue hochintegrierte Antennen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251770065

Bei diesem Antrag handelt es sich um einen Folgeantrag des DFG Projekts zum Thema Messtechnikkonzepte für neue hochintegrierte Antennen. In dem Projekt wurden im Schwerpunkt eingehende Analysen zu Messtechnikkonzepten und zur erreichbaren Messgenauigkeit bei der Charakterisierung integrierter Antennen von 100 GHz bis 300 GHz durchgeführt.Minimale Sensorvolumen und große verfügbare absolute Bandbreiten führten in den letzten Jahren zu einem hohen Forschungsinteresse an integrierten Sensoren im Millimeterwellenbereich. Die Charakterisierung der dort verwendeten integrierten Antennen gestaltet sich allerdings als schwierig, da die kleinen Strukturgrößen und die kurzen Wellenlängen aufwändige Messaufbauten benötigen. Die erforderlichen Kontaktierungsvorrichtungen zur Speisung der Antenne befinden auf Grund der kleinen Chipdimensionen in nächster Nähe zu der Antenne und sind oftmals um ein Vielfaches größer als das eigentliche Messobjekt, was zu großen systematischen Messfehlern führt.Nachdem die Messgenauigkeit durch eine eingehende Fehleranalyse der Messverfahren deutlich erhöht werden konnte, sollen nun die verbleibenden Störmechanismen wie zum Beispiel Reflexionen an Wafer Probes oder Interaktionen mit Bonddrähten und dem Package im Detail untersucht werden. Dafür soll die gewünschte Primärstrahlung der Antenne durch Nachbearbeitung der Messdaten von ungewünschten Reflexionen getrennt werden, um das Strahlungsfeld der isolierten Antenne zu erhalten. Durch den Vergleich mit dem ursprünglich gemessenen Feld kann dann ein besseres Verständnis über auftretenden Störmechanismen und Interaktionen erhalten werden. Zum Einsatz kommen sollen dabei zum einen das MARS Verfahren und zum anderen die Source Reconstruction.Die starken Reflexionen von der Wafer Probe machen es allerdings schwierig Einflüsse von Package oder Bonddrähten zu identifizieren. Daher soll eine Messmethode realisierte werden, die es erlaubt phasenrichtige Messungen mit einer direkt vom Chip gespeisten AUT durchzuführen, sodass das Sendesignal nicht aus einer externen Quelle über eine Wafer Probe eingespeist werden muss.Die Nachbearbeitung der Messwerte soll es außerdem ermöglichen integrierte Antennen mit günstigen Standardprobes zu charakterisieren. Bisher können genaue Messungen nur mit auf Antennenmessungen optimierten Spezialprobes durchgeführt werden. Reflexionen und Abschattung des Signales hinter Standardprobes verursachen starke Messfehler, sodass eine sinnvolle Charakterisierung mit Standardprobes bisher nicht möglich ist. Durch die Nachbearbeitung soll das tatsächliche Strahlungsfeld rekonstruiert und die Reflexionspunkte der Probes lokalisiert werden.Die Genauigkeit bei der Effizienzbestimmung von integrierten Antennen ist bisher durch Fehler in der Gewinnmessung beschränkt. Daher soll eine genaue Untersuchung der Auftretenden Fehler bei der Gewinnvergleichsmethode durchgeführt werden um so die Effizienzbestimmung zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen