Vektorieller 4-Tor Netzwerkanalysator

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421687036

Durch die technologischen Fortschritte können immer höherfrequentere Systeme sehr kompakt als Mehrtor-Systeme mit mehreren Sende- und Empfangskanälen in einer miniaturisierten Bauform realisiert werden. Prominente Beispiele für Anwendungen bei Frequenzen bis zu 100 GHz sind etwa radarbasierte Sensor-Systeme, wie sie für das autonome Fahren und in der industriellen Prozessmesstechnik benötigt werden. Die hochfrequente Präzisions-Messtechnik bildet eines der Kern-Forschungsthemen des Lehrstuhls für Hochfrequenzsysteme. Die aktuellen Forschungsprojekte beschäftigten sich mit der Kalibrierung von Mehrtor-Messsystemen mit Blick auf die Erforschung neuartiger Selbstkalibrierverfahren, der Betrachtung alternativer Fehlermodelle und der effizienten Wahl der Kalibrier-Netzwerke. Eng damit verbunden bilden die Untersuchung von Methoden zur Materialcharakterisierung sowie die Verfahren zur Bildgebung mittels MIMO-Systemen (multiple input multiple output) und die Radarsensorik weitere Forschungsschwerpunkte. Für die Forschung auf dem Gebiet der Mehrtor-Kalibrierung ist das beantragte Messgerät von enormer Bedeutung, da es an dieser Stelle teilweise selbst zum Forschungsobjekt wird. Aktuell war es leider nur möglich, die theoretischen Forschungsarbeiten zur Mehrtor-Netzwerkanalyse bis ca. 40 GHz durch Messungen zu belegen und zwar mit Hilfe eines Prototyp-Mehrtor-Messsystems, das dem Lehrstuhl für die Dauer eines Jahres zeitlich begrenzt zur Verfügung stand. Diese Messmöglichkeit besteht leider nicht mehr. Um die Forschungsarbeit auf diesem Gebiet auch weiterhin durchführen zu können und für aktuelle internationale Forschungsthemen im Frequenzbereich bis ca. 110 GHz zu erhöhen, wird das hier beantragte Messsystem dringend benötigt. Für die Forschung auf dem Gebiet der elektromagnetischen Materialcharakterisierung ist die Messung der Materialeigenschaften essentiell, da die relative Permittivität sowie die im Material auftretenden Verluste im Allgemeinen frequenzabhängig sind. Dabei ist eine große Frequenzbandbreite, wie sie durch das beantragte Gerät zur Verfügung gestellt wird, von großem Interesse, da sie die Erforschung neuer Methoden der Signalauswertung ermöglicht. Zu diesen gehören spektroskopische Untersuchungen, d.h. Methoden die den charakteristischen Frequenzgang des Materials zur eindeutigen Identifikation nutzen. Weiterhin können Ansätze zur Auswertung im Zeitbereich angewandt werden, da aufgrund der hohen Bandbreite die zeitliche Auflösung der Messungen sehr hoch ist. Zudem lassen sich bildgebende Verfahren auf Basis fokussierender Antennen, Spiegel oder auch Postprocessing-Algorithmen sehr gut anwenden. Damit ist eine ortsaufgelöste Darstellung der Materialeigenschaften zur Identifikation von Inhomogenität, Einschlüssen oder thermischen Veränderungen möglich. Zudem können mit der Mehrtormessmöglichkeit ellipsometrische Verfahren, die auf Transmissions- und Reflexionsmessungen in unterschiedlichen Polarisationen basieren, erforscht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Vektorieller 4-Tor Netzwerkanalysator
• Gerätegruppe: 2720 Impedanz- und Dämpfungsmeßgeräte, Frequenzgangmeßgeräte, Netzwerkanalysatoren
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Ilona Rolfes