ISBN 978-3-8439-5770-0

978-3-8439-5770-0, Reihe Elektrotechnik

Sascha Oliver Breun
Integrierte Transmitter-Frontendschaltungen und Systeme für THz-MIMO-Radaranwendungen in SiGe-BiCMOS-Technologie

187 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2026), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit untersucht die Entwicklung integrierter Radarfrontends für hochauflösende FMCW-Radarsysteme im J-Band (220-325 GHz). Ziel ist, die Auflösungsgrenzen konventioneller Radarsensoren in den Frequenzbereichen um 24 GHz und 77 GHz zu überwinden, die in Anwendungen der Robotik, Sicherheitstechnik und des automatisierten Fahrens zunehmend an Bedeutung gewinnen.

Die hohe, lizenzfrei nutzbare Bandbreite des J-Bands ermöglicht eine deutlich verbesserte Abstandsauflösung im Millimeterbereich. Gleichzeitig erlaubt die kurze Wellenlänge die Integration zahlreicher Antennen auf einem Chip oder in dessen Gehäuse, wodurch mithilfe von MIMO-Verfahren hohe Winkelauflösungen und kompakte Systemarchitekturen realisiert werden können.

Für die Umsetzung werden die Silizium-Germanium-BiCMOS-Technologien B11HFC und B12HFC von Infineon Technologies eingesetzt. Die Arbeit behandelt die Entwicklung zentraler Hochfrequenzkomponenten zur Erzeugung, Verteilung und Verstärkung von Signalen im D- und J-Band sowie den Vergleich unterschiedlicher Oszillatorkonzepte und Verfahren zur Frequenzvervielfachung und Leistungserzeugung oberhalb der Transitfrequenz der verwendeten Technologien.

Die entwickelten Komponenten werden in zwei Radarfrontend-MMICs integriert: einem 6×4-MIMO-Frontend und einem SISO-Frontend mit Mittenfrequenzen von etwa 313 GHz und Bandbreiten von bis zu 30 GHz. Experimentelle Untersuchungen mit statischen und bewegten Zielen bestätigen die Leistungsfähigkeit der Systeme und demonstrieren das Potenzial hochintegrierter J-Band-Radarsensoren für zukünftige Anwendungen mit hohen Anforderungen an die räumliche Auflösung.