MIRES: Rekonfigurierbare elektromagnetische Oberflächen im Millimeterwellen-Bereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ahmet Ulusoy; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430691357

Der technologische Fortschritt und immer weiter steigenden Anforderungen aus Anwendungen führen dazu, dass drahtlose Systeme bei immer höheren Frequenzen bis in den oberen Millimeterwellen-Bereich realisiert werden sollen. Dieser Trend zeichnet sich heute klar ab z.B. bei Automobil-Radarsensoren, bildgebenden Sensorsystemen und den neuen 5G-Kommunikationssystemen. Wegen der zunehmenden Freiraumdämpfung und der reduzierten Ausgangsleistung von Halbleiterbauelementen rücken Mehrantennensysteme in den Fokus, insbesondere MIMO und Phased-Array-Ansätze, um diese Herausforderungen für die neuen Millimeterwellen-Anwendungen zu überwinden. Diese vielkanalige Hardware ist allerdings in der Regel sehr komplex und aufwändig. Je höher die Frequenz, desto größer werden die Herausforderungen, insbesondere bei Frequenzen über 100 GHz. Allerdings sind in diesem Frequenzbereich große Bandbreiten verfügbar, die heute nicht konsequent genutzt werdenm, wegen der Herausforderung ausreichend große Ausgangsleistungen zu genieren. Der Frequenzbereich über 100 GHz ist für viele Anwendungen interessant, wie z.B. Multi-Gbps-Datenübertragung, Point-to-Point- und Radio-over-Fiber-Verbindungen und bildgebende Sensoren. In MiRES wird ein neues System zur elektronischen Strahlschwenkung über 100 GHz vorgeschlagen. Anstelle eines Transceivers in jedem Kanal schlagen wir vor, eine starke Signalquelle zu nutzen und die Strahlschwenkung über einen adaptiven Reflektor zu realisieren, der als rekonfigurierbare elektromagnetische Oberflächen agiert. Dadurch werden klassische Probleme, die bei sehr großen Kanalzahlen und vielen Antennen in einem Array auftreten, umgangen, wie z.B. die Integration vieler Leistungsverstärker und die Entwicklung sehr komplexer Verteilnetzwerke. In MiRES sollen effiziente rekonfigurierbare Reflektoren entwickelt werden, die einen neuen Mechanismus zur Kontrolle der Reflexionsphase haben. Neue Methoden für das Design und den Aufbau derartiger Reflektoren sowie neue Steuerungs- und Kalibrationsroutinen, die auf einer online-Überwachung des Zustands der Reflektoren beruhen, werden erstellt. Das in MiRES verfolgte Konzept hat das Potenzial, neue wissenschaftliche Themen und kommerzielle Anwendungen im Frequenzbereich über 100 GHz zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Jeffrey Nanzer, Ph.D.