Microwave & Terahertz

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Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland zeigt mit ihren 13 Mitgliedsinstituten der Fraunhofer-Gesellschaft und Leibniz-Gemeinschaft Forschungsleistungen von internationaler Exzellenz. Damit trägt die FMD dazu bei, dass Deutschland und Europa einen Spitzenplatz in der Forschung und Entwicklung einnehmen. Einige ausgewählte Forschungshighlights und Leuchtturmprojekte im Bereich Microwave & Terahertz finden Sie nachfolgend.

Die Liste aller Publikationen für die Technologieplattform Microwave & Terahertz zum Download:

• Extrem kurze, hochfrequente (39 GHz) mm-Wellen Signalpfade vom Chip zur integrierten Antenne durch Einbettung der Chips
• Anwendbar für unterschiedlichste 5G Use-Cases durch einfache Skalierbarkeit mehrerer Module und der damit verbunden Fokussierung der Strahlung

Kooperationen:

EU-gefördertes Projekt SERENA (H2020)

Veröffentlichungen:

• Ndip I, et al. (2020): A Novel Packaging and System-Integration Platform with Integrated Antennas for Scalable, Low-Cost and High-Performance 5G mmWave Systems, in 2020 IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2020, pp. 101-107. doi: 10.1109/ECTC32862.2020.00029.
• Kosmider S, et al. (2020): PCB Embedding Technology for 5G mmWave Applications, in 16th Annual Device Packaging Conference (DPC 2020), Fountain Hills, Arizona, USA, 3-5 March 2020. doi: 10.5281/zenodo.3971608

• Sub-THz 240GHz MIMO transceivers with more than 40 GHz bandwidth
• Complex modulation in transceivers supports multiple radar techniques
• Power combined power amplifier reaching 10dBm output power at 240 GHz
• Fully integrated multiplier by-8 LO chain with 30dB spur rejection
• On-chip LBE antenna with more than 6dBi gain

Kooperationen:

• BMBF-gefördertes Projekt T-KOS
• EU-gefördertes Projekt WORTECS
• BMBF-gefördertes Projekt EMPHASE

Veröffentlichungen:

• Eissa M H, et al. (2020): 100 Gbps 0.8-m Wireless Link based on Fully Integrated 240 GHz IQ Transmitter and Receiver, in IEEE/MTT-S International Microwave Symposium (IMS), Los Angeles, CA, USA, 2020, pp. 627-630. doi: 10.1109/IMS30576.2020.9224101
• Ng H J, Hasan R, Kissinger D (2019): A scalable four-channel frequency-division multiplexing MIMO radar utilizing single-sideband delta–sigma modulation, in IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 67, no. 11, pp. 4578–4590, Nov. 2019. doi: 10.1109/TMTT.2019.2930499
• Hasan R, et al. (2019): F-Band Differential Microstrip Patch Antenna Array and Waveguide to Differential Microstrip Line Transition for FMCW Radar Sensor, in IEEE Sensors Journal, vol. 19, no. 15, pp. 6486-6496, 1 Aug.1, 2019. doi: 10.1109/JSEN.2019.2909935.
• Ahmad W A, et al. (2021): Multimode W-Band and D-Band MIMO Scalable Radar Platform, in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 69, no. 1, pp. 1036-1047, Jan. 2021. doi: 10.1109/TMTT.2020.3038532

• Echtzeit-Betrieb einer Terahertz-Datenübertragung mit einer Trägerfrequenz von 300 GHz und Datenraten > 100 Gbit/s
• Einsatz einer innovativen InGaAs mHEMT Technologie mit Grenzfrequenzen > 1 THz
• Erfolgreiche Entwicklung von ultra-breitbandigen THz Front-Ends

Kooperationen:

• BMBF-gefördertes Projekt T-KOS
• BMBF-gefördertes Projekt AI-NET Protect
• EU-gefördertes Projekt ThoR
• EU-gefördertes Projekt Terranova

Veröffentlichungen:

• Castro C, et al. (2020): Experimental Demonstrations of High-Capacity THz-Wireless Transmission Systems for Beyond 5G, in IEEE Communications Magazine, vol. 58, no. 11, pp. 41-47, November 2020. doi: 10.1109/MCOM.001.2000306
• Castro C, et al. (2020): Real-Time Demonstration of a 100 Gb/s THz-Wireless Fiber Extender, in ITG-Fb. 294: Photonische Netze Teil der ITG-Fb. 294: Photonische Netze, pp. 28-32, November 2020. Print ISBN: 978-3-8007-5423-6
• John L, et al. (2020): Broadband 300-GHz Power Amplifier MMICs in InGaAs mHEMT Technology, in IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, vol. 10, no. 3, pp. 309-320, May 2020. doi: 10.1109/TTHZ.2020.2965808

Weiterführende Informationen:

www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/drahtlose-echtzeit-videouebertragung-mit-terahertz.html

www.rohde-schwarz.com/de/unternehmen/news-und-presse/all-news/rohde-schwarz-forscht-gemeinsam-mit-den-fraunhofer-instituten-hhi-und-iaf-an-6g-im-thz-frequenzbereich-pressemitteilungen-detailseite_229356-714688.html?rusprivacypolicy=0

Kombination der Vorteile von III/V-Halbleitern und Si-MOSFETs in einem neuartigen Bauelement (Metalloxidhalbleiter-HEMT – MOSHEMT)

• Die maximale Oszillationsfrequenz von 640 GHz übertrifft den weltweiten Stand der Technik für jegliche MOSFET-Technologie, einschließlich des Silizium-MOSFETs
• Reduzierung des Gate-Leckstroms um mehr als den Faktor 1000
• Weltweit erster Verstärker-IC auf Basis von InGaAs-MOSHEMTs für den Frequenzbereich zwischen 200 und 300 GHz

Kooperationen:

• EU-Projekt INSIGHT (H2020)
• EU-Projekt SEQUENCE (H2020)

Veröffentlichungen:

• Tessmann A, et al. (2019): 20-nm In0.8Ga0.2As MOSHEMT MMIC Technology on Silicon, in IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume: 54, Issue: 9, (Sept. 2019). doi: 10.1109/JSSC.2019.2915161
• Leuther A, et al. (2019): THz frequency HEMTs: Future trends and applications, in Compound Semiconductor Week, (CSW 2019). Proceedingss, Japan. doi: 10.1109/ICIPRM.2019.8819000
  
• Tessman A, et al. (2018): High gain 220 - 275 GHz amplifier MMICs based on metamorphic 20 nm InGaAs MOSFET technology, in IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium, (BCICTS 2018), USA. doi: 10.1109/BCICTS.2018.8550836

Weiterführende Informationen:

MOSHEMT – neuartige Transistor-Technologie erreicht Rekordfrequenzen

• Weltweit erste komplett digitale Transmitterkette realisiert
• Realisierung einer GaN-basierten rein digitalen Senderkette im Mikrowellenbereich
• Neuartiges (patentiertes) Modulatorkonzept, digitaler PA (patentiert), Filter, Schalter (Patente: US 2019 / 0131999 A1 & DE 102016106790A1)

Kooperationen:

DFG-geförderte Projekte (WE 6288/3-1, WE 6288/1-1)

Veröffentlichungen:

• Hühn F, et al. (2017): A New Modulator for Digital RF Power Amplifiers Utilizing a Wave-Table Approach, in International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Volume 9, Issue 6, pp. 1251 – 1260, (July 2017). doi: 10.1109/EuMC.2016.7824474
• Hühn F, et al. (2019): Highly Compact GaN-based All-Digital Transmitter Chain Including SPDT T/Rx Switch for Massive MIMO Applications, in International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Vol. 11, Special Issue 7, pp. 609 - 617, (April 2019). doi: 10.1017/S175907871900045X
• Hühn F, et al. (2019): A Reconfigurable Modulator for Digital Outphasing Transmitters, in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest 2019, pp. 1480 – 1483, USA (June 2019). doi: 10.1109/MWSYM.2019.8700817
• Hoffmann T, et al. (2019): GaN Digital Outphasing PA, in Proceedings of the 49th European Microwave Conference (EuMC), pp. 551 - 554, France (October 2019). doi: 10.23919/EuMC.2019.8910788

Weiterführende Informationen

•  Digitale Transmitter
•  Terahertz-Komponenten & -Systeme

• Entwicklung breitbandiger analoger Schaltungen bis 300 GHz für Hochauflösende Bildgebung mittels SAR- und ISAR-Verfahren --> Weltweit erste SAR-Bilder bei 300 GHz
• Integrierte FMCW-Radarchips bis 240 GHz
• Entwicklung mehrkanaliger Sende-/Empfangschips für MIMO-Anwendungen

Kooperationen:

• EU-Projekt RadiFLAT
• Sonderforschungsbereich Marie

Veröffentlichungen:

• Thomas S, et al. (2019): A SiGe-Based 240-GHz FMCW Radar System for High-Resolution Measurements, in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 67, no. 11, pp. 4599-4609, Nov. 2019. doi: 10.1109/TMTT.2019.2916851
  
• Thomas S, et al. (2016): A Compact, Energy-Efficient 240 GHz FMCW Radar Sensor with High Modulation Bandwidth, in Proc. German Microwave Conference (GeMiC) 2016, Germany. doi: 10.1109/GEMIC.2016.7461639
• Thomas S, et al. (2017): Ultra-Wideband Signal Generation at 300 GHz in a SiGe BiCMOS Technology, in Proc. 12th European Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), Germany, 2017. doi: 10.23919/EuMIC.2017.8230679

Weiterführende Informationen:

Hochauflösendes 240-GHZ-Radar mit SiGe-Chip