ISBN 9783843957540

978-3-8439-5754-0, Reihe Elektrotechnik

Christopher Beck
Untersuchung integriert-optischer Komponenten zur optischen Lokaloszillatorsignalverteilung bei FMCW-Radarsystemen

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

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wurde ein Mach-Zehnder-Modulator in der SG25H5_EPIC-Technologie des IHP entworfen. Die Komponenten wurden mit selbst erstellten Modellen mit Scikit-RF simuliert. Die Simulationen zeigen, dass weitere Iterationen für einen funktionierenden Modulator bei 24 GHz nötig sind. Diese Frequenz wird aufgrund der Einschränkungen durch die integrierten optischen Komponenten als auch aufgrund der Verfügbarkeit kommerzieller Komponenten für diese Frequenz gewählt.

Weiterhin wird ein diskretes FMCW-Radarsystem mit kommerziell erhältlichen Komponenten aufgebaut. Dieses besteht aus einem Radarfrontend, welches mit einem externen Lokaloszillatorsignal gespeist werden kann. Ein externer Mach-Zehnder-Modulator kann benutzt werden, um das FMCW-Signal einer externen Quelle auf einen optischen Träger zu modulieren. Das System kann genutzt werden, um entsprechende Effekte auf die Performanz zu untersuchen, eine schrittweise Entwicklung integrierter Komponenten zu ermöglichen und um als Funktionsdemonstrator zu dienen.

Das System wird in einer Antennenmesskammer mit einem Radarreflektor als Ziel vermessen. Jede Messreihe beinhaltet 1000 Einzelmessungen der Distanz, um die Standardabweichung zu bestimmen. Das Hauptziel ist es, die Performanz und Genauigkeit bei der Verwendung des optisch modulierten Signals im Vergleich zur direkten Verwendung des Radarsignals aus der Signalquelle zu untersuchen.

Die Leistungsfähigkeit des Systems wird damit für den Anwendungsfall gezeigt. Für die weitere Entwicklung integrierter Schaltungen können einzelne Komponenten des Systems durch diese ersetzt werden. Dies ermöglicht es diese in einem lauffähigen System so früh als möglich zu testen. Es kann gezeigt werden, dass das Einbringen des optischen Modulators und der Photodiode in den Signalpfad einen vernachlässigbaren Effekt auf die Genauigkeit des Systems hat. Die Herausforderung besteht in der sehr geringen Singalleistung nach der Demodulation an der Photodiode.