Detailseite
Projekt
Konzeptionierung, Entwurf und messtechnische Verifizierung von 3D-funktionalen HF-Komponenten
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Martin Vossiek
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 528402728
Ziel des vorliegenden Teilprojekts ist die Nutzbarmachung von neuartigen 3D-Druckverfahren, insbesondere Aerosol-Jet-Druckverfahren, und von neuartigen Materialien für das Design und für die Realisierung von innovativen leistungsfähigen Mikrowellen-Hochfrequenz-Komponenten und -Systemen. Im Fokus der Forschungsarbeiten stehen hierbei hochaufgelöst gefertigte Strukturen und Geometrien mit lokal definierbaren Leitfähigkeitspartikel-Konzentrationen und mit lokal variablen dielektrischen Materialeigenschaften. Durch die Verwendung der dargestellten neuen Möglichkeiten sollen der Designraum und die Leistungsfähigkeit von Hochfrequenz-Frontendmodulen, gegenüber dem bisherigen Stand der Technik, der durch die planare Leiterplattentechnik geprägt ist, deutlich erweitert bzw. verbessert werden. Neben den reduzierten Auflösungsgrenzen und der Möglichkeit zu frei dreidimensional formbaren HF-Strukturen durch innovative Drucktechnik, zeichnet sich das Forschungsvorhaben vor allem wesentlich durch die zusätzliche Einführung neuartiger Materialklassen aus. Hierunter fallen zum Beispiel Dielektrika mit ortsabhängiger, voxelgenau definierbarer Einstellung der relativen Permittivität, sowie nanopartikelhaltige oder mit Silbernanodrähten gefüllte Tintenwerkstoffe mit ortsgenauer Definition der Leitfähigkeit mittels Wahl der Leitfähigkeitspartikel-Konzentration. Durch die gezielte Beeinflussung der lokalen Konzentration von dielektrischen und leitfähigen Materialpartikeln wird es möglich, die lokale Voxel-Verteilung der elektrischen Materialeigenschaften im dreidimensionalen Raum frei zu definieren. Diese neuen Designoptionen erlauben völlig neuartige Gestaltungsmöglichkeiten im Entwurf, um etwa Strukturgrößen an Kontaktflächen von MMICs anzupassen, um das Abstrahlverhalten von Antennen zu verbessern, oder um durch Materialgradienten reflexionsarme Bauteilübergänge zu realisiert, die bisher nur durch aufwändige Anpassung der Geometrie möglich waren. Um die von den anderen Teilprojekten bereitgestellten Technologien vollständig zu nutzen und um die Vorteile der neuartigen Fertigungsprozesse auf HF-Systeme zu übertragen, werden im vorliegenden Projekt die neuartigen Design- und Gestaltungsmöglichkeiten erforscht, neue Komponenten-Konzepte erarbeitet und ein Millimeterwellen- 3D-HF-MID-Demonstrator realisiert, an dem die ganzheitliche Integration der von den anderen Teilprojekten erforschten und bereitgestellten Modellierungs-, Fertigungs- und Optimierungsleistungen demonstriert wird. Durch die messtechnische Verifizierung der neuartigen 3D-HF-MID-Bauteile und des HF-Demonstrator-Systems im 77 GHz - 81 GHz Frequenzband, soll die HF-Leistungssteigerung gegenüber dem Stand der Technik, die durch Nutzung der neuartigen Tintenwerkstoffen und Drucktechniken ermöglicht wird, gezeigt und bewertet werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
