Voll integrierter dual polarisierter Gruppenstrahler mit ultrabreitbandigem Ein-Chip-CMOS-Empfänger (DataRace)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Böck; Professor Dr.-Ing. Friedel Gerfers; Professor Dr.-Ing. Arne F. Jacob
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318626333

In der laufenden Projektphase wird die 3D-Integration eines kleinen Sende-Arrays und eines CMOS-Leistungsverstärkers im W-Band mittels eines kostengünstigen stereolithografischen Prozesses demonstriert. Die verfügbare Bandbreite von 35 GHz, duale Polarisation und die Verwendung moderat komplexer Modulationsverfahren ermöglichen Datenraten von bis zu 100 Gbit/s. Das Hauptziel des vorliegenden Antrags ist, dieses Konzept auf einen vollständigen Empfänger mit unabhängiger Strahlsteuerung in zwei Polarisationen zu erweitern und eine Datenübertragung mit 100 Gbit/s zu demonstrieren. Dafür sollen ein innovatives Frontend bestehend aus einer breitbandigen, zirkular polarisierten W-Band-Antenne und einem nachgeschalteten Empfänger-Chip für 100 Gbit/s als System-in-Package implementiert und als Element in einem größeren Gruppenstrahler verwendet werden. Der CMOS-Chip soll nicht nur rauscharm verstärken und abwärtsmischen, sondern auch die Analog-Digital-Wandlung vornehmen. Aufbau der Antenne und Integration des Chips sollen mit dem gleichen kostengünstigen 3D-Herstellungsprozess wie bisher erfolgen. Der Chip wird an der TU Berlin von den Arbeitsgruppen (AG) Böck (MWT) für den HF-Teil und Gerfers (MSC) für den Digital-Teil entworfen, während Antennen- und Packaging-Fragen an der TU Hamburg-Harburg von der AG Jacob (TUHH) bearbeitet werden. Die System-Performanz soll experimentell in Zusammenarbeit mit dem SPP 1655-Vorhaben Tera50+ von der Universität Duisburg-Essen verifiziert werden. Damit sollen zum einen die Empfängerseite und zum anderen die mit einem solch komplexen Systemaufbau einhergehende höhere Integrationsdichte untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1655: Drahtlose Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation für den mobilen Internetzugriff
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Andreas Stöhr