Elektronisch steuerbare THz-Sender

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Nils Pohl; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550901470

In diesem Projekt wird ein THz-Sender mit Strahlformung für drahtlose Anwendungen erforscht. Hochintegrierte und leichte Systeme mit großer Reichweite sind in verschiedenen Anwendungsbereichen erforderlich. Die hohe absolute Bandbreite für Kommunikations- und Sensorsysteme sowie die Erkennung spektroskopischer Materialsignaturen sind dabei die Hauptanreize für THz-Anwendungen. Um THz-Sende-Systeme für viele dieser Anwendungen zu ermöglichen oder zu verbessern, werden in diesem Projekt zwei verschiedene Technologien kombiniert. Dabei handelt es sich zum einen um hochintegrierte Silizium-Germanium- (SiGe) Front-End-Schaltkreise bei 0,5 THz und zum anderen um holografische Antennen mit Glas-basierter Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT). SiGe-Schaltungen können zwar eine sehr hohe Schaltungskomplexität aufweisen, sind aber in ihrer Ausgangsleistung im THz-Bereich begrenzt. Herkömmliche Phased-Array-Konzepte oder dielektrische Linsen können zwar das EIRP des Systems verbessern, haben aber große Probleme bei der Skalierung der Frequenz in den THz-Bereich bzw. der Strahlschwenkung. Daher werden diese Schaltungen mit Antennen mit einem hohen Gewinn kombiniert. Auf einem Glassubstrat werden einzelne Antennenelemente mit räumlich überlappenden Aperturen in Form von holografischen Antennen für ein skalierbares Array entworfen, was zu hohen Apertur-Effizienzen und damit zu einem hohen EIRP führt. Zusätzlich soll erstmals der Antennenstrahl einer holographischen Antenne durch eine sehr fein aufgelöste Sendephase gesteuert werden, die durch präzise Vektormodulator-Schaltungen bereitgestellt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen