Das Fraunhofer FHR bieten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern optimale Bedingungen, um am Institut ihre Dissertation zu schreiben. Dabei unterstützt das Institut die Mitarbeitenden jeweils genau zugeschnitten auf ihre individuellen Interessen und Wege zur Promotion. Zwei Mitarbeitende, die im Jahr 2021 promoviert haben, berichten über ihre Erfahrungen.
System- und Antennenkonzepte für ein FMCW-Radarsystem auf Basis eines 240-GHz-SiGe-Transceiver-MMIC
Im Juli verteidigte Dr. Sven Thomas, Mitarbeiter der Forschungsgruppe Bochum und der Gruppe Chip Design der Abteilung Integrierte Schaltungen und Sensorsysteme seine Promotion »System- und Antennenkonzepte für ein FMCW-Radarsystem auf Basis eines 240-GHz-SiGe-Transceiver-MMIC«.
Nach seinem Master in Elektro- und Informationstechnik an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) holte ihn Prof. Dr.-Ing. Nils Pohl 2013 ans Fraunhofer FHR, wo Dr. Thomas in der neu gegründeten Gruppe Chip Design an der Chip- und Systementwicklung mit höheren Frequenzen arbeitete (Stichwort 240-GHz-Radar). Hieraus ergab sich seine von Prof. Pohl betreute Dissertation, die sich mit der Entwicklung eines kompakten und präzisen FMCW-Radarsensors, der im Frequenzbereich um 240 GHz eine Modulationsbandbreite von 52 GHz erreicht, befasst. Basis dieses Systems ist ein in Kooperation zwischen der RUB und des Fraunhofer FHR entwickelter SiGe-Transceiver-MMIC, gefrtigt in Infineons B11HFC SiGe-BiCMOS-Technologie.
Durch die Integration jeglicher Hochfrequenzkomponenten auf dem MMIC, inklusive on-Chip-Antennen, kann auf kostspielige Hochfrequenzleiterplatten verzichtet werden. Das Ergebnis: Ein kompakter, kostengünstiger und robuster Aufbau, der unter beengten Platzverhältnissen und rauen Industrieumgebungen eingesetzt werden kann. Die große FMCW-Modulationsbandbreite ermöglicht eine hohe Entfernungsauflösung, was auch in komplexen Messszenarien hohe Trennschärfe und Bildauflösung sicherstellt. »Der Kern meiner Arbeit bezieht sich auf einen unerwünschten Effekt des Sensors: Das Radar strahlt neben der gewünschten Frequenz bei 240 GHz auch bei der halben Frequenz ein 120 GHz Signal ab. Dies führt zu Falschzielen bei der halben Entfernung. Um dies zu verhindern, habe ich eine frequenzfilternde Platte auf Basis eines Interferenzfilters entwickelt, die diese halbe Frequenz unterdrückt. Anschließend wurde diese Filterstruktur in die bestehende tropfenförmige Linse integriert. Somit habe ich eine frequenzfilternde, dielektrische Linse entwickelt, die zum Patent angemeldet wurde«, erläutert Sven Thomas.
Multidimensional Passive ISAR for Maritime Target Imaging
Anfang 2021 hat Dr. Iole Pisciottano ihre Doktorarbeit mit dem Titel »Multidimensional Passive ISAR for Maritime Target Imaging« abgeschlossen. Die 37-Jährige arbeitet in der Abteilung Passive und störfeste Radarverfahren in der Gruppe Passiver Sensorverbund von Dr. Diego Cristallini, der auch Betreuer ihrer Arbeit war. Promoviert hat sie an der Universität Sapienza in Rom bei Prof. Debora Pastina (Institut für Informationstechnik, Elektronik und Telekommunikation).
Die Promotion befasst sich mit neuartigen ISAR-Ansätzen (Inverse Synthetic Aperture Radar) für die passive maritime Zielbildgebung. Dabei konzentriert sie sich, unter den verfügbaren Fremdbeleuchtern, auf digitale Videoübertragungssignale wie DVB-T und DVB-S. Die kombinierte Nutzung von DVB-T und DVB-S ist für passive Bildgebungszwecke äußerst attraktiv, da sie komplementäre Eigenschaften hinsichtlich der Betriebsbandbreiten, Senderstandorte und in Polarisationen übertragenen Signale besitzen. Dr. Pisciottano entwickelte Ad-hoc-Verarbeitungstechniken, um die extrahierten Informationen aus den gewonnenen ISAR-Produkten zu maximieren. Insbesondere betrachtete sie kohärente und nicht-kohärente mehrdimensionale Methoden in Bezug auf Frequenz, Winkel und Polarisation und validierte diese mit experimentellen Daten aus Feldversuchen.
Dr. Pisciottano hat nach ihrem Studium der Telekommunikationstechnik an der Universität Federico II in Neapel drei Jahre als Hauptforscherin des BMBF-Projekts »Radarsignalverarbeitung zur Bestimmung der Biomasse von Gerstenähren im Bestand« am Institut gearbeitet. Nach einer Pause und der Geburt ihres Kindes kam sie 2017 zurück. Eine Promotion war dabei von Anfang an das Ziel. Durch die guten Kontakte der Abteilung zu und die thematischen Überschneidungen mit der Universität Sapienza fiel die Wahl auf Rom. »Die Betreuung von Seiten des Fraunhofer FHR und der Universität lief sehr gut und ich habe die Möglichkeit, regelmäßig in Rom vor Ort arbeiten zu können, sehr geschätzt. Leider konnte der Abschluss mit der Verteidigung coronabedingt nur online stattfinden - aber auch das hat gut geklappt«, so Dr. Pisciottano.
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR