mmW und THz Technologien

Es werden neuartige mmW-Funksysteme, teilweise mit integrierter Faseroptik erforscht. Um erstmals Funkdatenraten mit >1 Tbit/s im Backbone-Netz auf Distanzen von bis zu 1 km zu ermöglichen, wird eine THz-Funkstrecke mit quasioptischer Strahlschwenkung, Full-Duplex Funktionalität und faseroptischer Netzwerkanbindung auf Basis des neuen IEEE802.15.3d THz Standards entwickelt und für automatisierte Hardware-in-the-Loop Experimente inkl. Ende-zuEnde Evaluierung bereitgestellt. Außerdem werden «Reconfigurable Intelligent Surfaces» bei einer Arbeitsfrequenz von 26 GHz hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit zur Strahlumlenkung untersucht. Um extrem hohe Datenmengen in kurzer Zeit über kurze Abstände (z.B. in Fertigungsumgebungen) effizient und kostengünstig übertragen zu können werden zwei neuartige Konzepte realisiert. Zur ultraschnellen Übertragung zu mobilen Empfängern wird ein neuartiges Systemkonzept mit elektronischer Strahlschwenkung basierend auf frequenzagilen Antennen bei 300 GHz realisiert. Zusammen mit der integrierten photonischen Anbindung entsteht ein effizienter und gleichzeitig kostengünstiger mobiler Terahertz Access Point (THzAP).

Ziele im Projekt

  • Ultraschneller Outdoor THz-Datenlink mit elektronischem Alignment
    • Konzeption, Erforschung und Realisierung neuartiger miniaturisierter THz-Transceiver-Module
    • Realisierung Gesamtsystem und Anbindung an Ultrabreitbandmodem
    • Neue Konzepte zur elektronischen Alignment-Fähigkeit, In-Situ Kalibration, Kanalmodellierung
  • Ultraschnelle mobile THz-Übertragung (Terahertz Access Point)
    • Photonisch-elektrisches THz-Frontend inkl. frequenzagiler Antenne und faseroptischer Anbindung
    • Low-Cost Empfänger (z.B. Kramers-Kronig) und Anbindung an Ultrabreitbandmodem
    • Aufbau und Verifikation des Gesamtsystems
  • Hochintegrierte THz-Device-to-Device-Transceiver
    • Erforschung und Realisierung der integrierten Transceiver inkl. Antennen und Packaging
    • Konzeption und Aufbau der Frontend-Module
  • Komponenten und Subsysteme für 26 GHz MIMO Testbed
    • Phasen-Synchronisation für distributed MIMO durch faseroptische Anbindung im ZF-Bereich
  • Rekonfigurierbare Oberflächen für 26 GHz: Modellbildung, Realisierung und Ansteuerung

Rolle im Projekt

  • Neuartige mmW-Funksysteme (HW), teilweise mit integrierter Faseroptik
  • Elektronik- und Photonik-Systeme für die 6G-Lösungen

Bisherige Ergebnisse und Erfolge

  • VDE-Positionspapier „Hidden Electronics III“ 

Technik und Ressourcen

  • Vollausgestattete Messlabore für THz und Photonik (KIT, IAF, FAU, UDE, TUK, UST)
  • InGaAs mHEMT Technologie (IAF)
  • THz und Photonik Packaging (IAF, KIT, UDE)
  • Zusammenarbeit mit Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, Forschungslabor Mikroelektronik Karlsruhe (ForLab DiFeMiS) und Forschungslabor Mikroelektronik Duisburg-Essen (ForLab SmartBeam)

Kontakte

Prof. Thomas Zwick

Leitung

Prof. Sebastian Randel

Stellvertreter

Dr. Akanksha Bhutani

Fachexpertin

Prof. Ingmar Kallfass

Fachexperte

Prof. Christian Koos

Fachexperte

Prof. Marco Rahm

Fachexperte

Prof. Andreas Stöhr

Fachexperte

Dr. Axel Tessmann

Fachexperte

Prof. Robert Weigel

Fachexperte