300-GHz-Sender mit steuerbaren holographischen Antennen - HoloOnC

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietmar Kissinger; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556676862

Bei Millimeterwellensystemen über 100 GHz für Kommunikations- und Sensorikanwendungen besteht eine wesentliche Herausforderung darin eine hohe EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) zu erreichen, d.h. hohe gerichtete Sendeleistung bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für Sender, die nicht mit Röhren, sondern mit integrierten Schaltungen (ICs) aufgebaut sind. Gründe dafür sind u.a. die begrenzte maximale Ausgangsleistung der Leistungsverstärker, die begrenzte Effizienz integrierter Antennen und verlustbehaftete Aufbau- und Verbindungstechnik beim Anbinden der ICs. Die Effizienz (PAE) von Leistungsverstärkern liegt über 100 GHz meist bei nur wenigen Prozent; bei siliziumbasierter Chiptechnologie wird diese durch die vergleichsweise geringe Durchbruchsspannung zusätzlich eingeschränkt. Da die Ausgangsleistung integrierter Sendeantennen für viele Millimeterwellenanwendungen nicht ausreicht, ist eine Bündelung des ausgesendeten Strahls nötig, um ein hohes EIRP zu realisieren. Dabei wird aber in vielen Anwendungen eine Strahlschwenkung benötigt, um die abgestrahlten Signale situativ in eine bestimmte Richtung zu lenken. Hier setzt dieser Projektantrag an und schlägt ein neues Konzept zur Strahlbündelung- und Schwenkung vor. Dabei soll ein neues Grundkonzept erforscht werden, bei dem holographische Antennen erstmals steuerbar, d.h. mit der Möglichkeit einer Strahlschwenkung, ausgelegt werden. Die eigentliche Strahlschwenkung erfolgt dabei über ein adaptives Hologramm, das durch integrierte Schalter im Hologramm verändert werden kann. Das Konzept ist für den oberen Millimeterwellenbereich gedacht, sodass die schwenkbare holographische Antenne als Chip-integrierte Antenne in einem IC umgesetzt werden soll. Im Projekt sollen die Wirkzusammenhänge des neuen holographischen Antennenkonzepts erarbeitet werden. Darauf aufbauend wird eine Designmethodik für die Antennen- und Schaltungsauslegung abgeleitet. Mittels eines Demonstrators erfolgt am Ende des Projekts die Verifikation. Das neue Konzept baut auf den Themen integrierte Antennen, holographische Antennen sowie Leistungserzeugung und integrierte Schalter auf, für die die Antragsteller umfangreiche Vorarbeiten mitbringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen