ISBN 978-3-8439-5700-7

978-3-8439-5700-7, Reihe Elektrotechnik

Michael Hani
Analyse und Optimierung eines neuartigen Konzeptes zur Nahbereichsfunkortung mittels kooperativer Transponder

199 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2025), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Evaluierung eines neuartigen Konzeptes zur Nahbereichsfunkortung basierend auf analoger Detektion durch mehrfache Hilberttransformation, welches konzeptionelle Einschränkungen etablierter Verfahren umgehen soll. Dabei verspricht es eine hohe Robustheit gegenüber Mehrwegausbreitung bei geringem Energiebedarf.

Neben der Einführung der notwendigen Grundlagen gibt diese Arbeit zunächst einen genauen Überblick über das projektierte Systemkonzept und vergleicht dieses mit etablierten Verfahren.

Daraufhin wird eine Lösung zur energiesparenden und phasenrauscharmen Synthetisierung eines Lokaloszillatorsignals vorgestellt, realisiert und evaluiert.

Dem folgt die mathematische Modellierung des vorgestellten Laufzeitmesssystems sowie die theoretische und simulative Betrachtung der Auflösungsgrenzen und weiterer möglicher Systemfehler. Vervollständigt wird die Fehlerbetrachtung mit der Evaluierung von Fehlern durch Mehrwegausbreitung und einem Korrekturmechanismus zur Unterdrückung dieser Fehler.

Aufbauend auf den Ergebnissen der theoretischen Betrachtung erfolgt ferner die Realisierung des Detektors als diskrete Schaltung sowie als digitale Implementierung. Besonderer Fokus der analogen Synthese liegt dabei auf der Auswahl einer geeigneten Multiplizierertopologie.

Das abschließende Kapitel dieser Arbeit beschreibt die Realisierung der einzelnen Detektorkomponenten und der Detektorschaltung als ASIC auf Basis von drei verschiedenen Multipliziertopologien in RF-CMOS und SiGe-BiCMOS Technologie. Das Tape-Out wird auf Basis von Post-Layout Simulationen auf Systemebene evaluiert und verifiziert.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die Eignung der vorgestellten Technologie als energieeffizientes und robustes Funkortungssystem und unterstreichen das Potential für kommerzielle Anwendungen.