Aktuelle Projekte

PassiveRadartechnologie stellt eine vielversprechende Ergänzung zu herkömmlichenRadarsystemen dar. Mit steigendem Druck aus Wirtschaft und Politik dasbegrenzte Spektrum, der für Telekommunikation und Ortung begrenztenFrequenzbänder vollumfänglich zu nutzen, steigt das Interesse an dieserTechnologie.

Ziel diesesForschungsvorhabens ist es die Technologie der Ortung durch passiveRadartechnik für die Nutzung in der zivilen Flugsicherung in Deutschland zuetablieren und neue Anwendungsbereiche zu erschließen.

Zur Verbesserungder Detektionsleistung werden verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau einesfrequenzselektiven Analogempfängers für das FM-Band erarbeitet und in einbestehendes Passivradarsystem integriert. Für eine höchstmögliche Sensitivitätist dabei eine Filterung in verschiedenen Stufen des Empfängers unumgänglich.Diese muss jedoch, zusammen mit den frequenzumsetzenden Stufen, imGesamtsystemkontext evaluiert werden, um die Signalqualität, auch durchmögliche Imperfektionen der anlogen Realisierung, nicht zu degradieren. Füreine anschließende Verwertungsmöglichkeit ist ebenso auf eine optimale Balancezwischen Schaltungsaufwand, Kosten und Kompaktheit des Empfängers zu achten.Dazu werden die zu entwerfenden Empfängerarchitekturen zuerst inSystemsimulationen untersucht und bezüglich der Anforderungen aus der Anwendungbewertet. Anschließend erfolgt ein prototypischer Aufbau dervielversprechendsten Konzepte mit messtechnischer Verifikation derEinzelkomponenten und Evaluierung des Gesamtsystems in einem Feldtest.

Multiport and multimodal energy harvesting array systems require further circuit advancements. Wearables for health monitoring are an excellent energy harvesting example at raising interest. Further applications: smart city, building/bridge structure and environmental monitoring

• Should be energy autonomous for easy handling, no charger, always ready to go for 24/7 use
• SoA: Only single port harvesters! Require multiport harvesters for multiple asynchronous energy sources!
• Multimodal harvesting (pressure, solar, thermal,…) and arrays increase availability of energy
• Energy harvesting at high conversion efficiency needed
• Provision of energy for: (i) local sensor acquisition, (ii) local data processing, and (iii) Wireless connectivity, WAN needs more energy than BAN
• Wireless connectivity BAN (Body Area Network, e.g. Bluetooth) replaced by WAN (Wide Area Network, cellular IoT)

The primary research goal is the development of improved circuit design for multiport harvesters dealing with asynchronous energy sources in a piezo array

• Can the piezo elements be simultaneously used as sensors and energy providers?
• How to deal with asynchronous energy sources?
• How to ensure high availability and stability of energy?
• How to increase conversion efficiency?

Peil-Systeme zurIdentifikation von Funksignale und damit zur Identifikation von unbekanntenFunkquellen sind ein wichtiges Instrument in der Aufklärung und der Ortungelektromagnetischer Aussendungen.

Derrechentechnische Aufwand, der in modernen, hochqualitativen Peilanlagenabgedeckt werden muss, ist generell sehr hoch und erfordert eine entsprechendleistungsfähige und aufwändige Infrastruktur (Rechnerressourcen, Netzwerk,Stromversorgung, Kühlung, Systemintegration). Dies spielt bei stationären Systemen- abgesehen vom Preis - eine eher untergeordnete Rolle, da man dieseInfrastruktur vergleichsweise einfach bereitstellen kann. Bei mobilen Systemenhingegen stößt man sehr schnell an Grenzen, die teils durch die mobilePlattform selbst (u.a. Landfahrzeug, Schiff, Flugzeug) und teils durch denEinsatzfall bestimmt werden. Mit verschiedenen Mitteln und unter Hinnahmegewisser Einschränkungen kann man gute Peilanlagen auch auf mobilen Plattformeneinsetzen, allerdings treibt das den Aufwand und die Kosten immens in die Höhe.

Das Projekt soll einemögliche Implementierung mobiler Peilsysteme analysieren, erforschen underproben. Hierfür werden verschiedene Hardware-Lösungen verifiziert undverglichen. Zudem werden innovative Algorithmen entwickelt, die für mobileSystem mit weniger performanter und weniger effizienter Hardware zugeschnittensind, um ein sowohl mobiles als auch möglichst effizientes System zu erhalten.Hierzu werden in diesem Projekt hochspezialisierte Hardware wie FPGAs oder GPUsverwendet, um die Systeme effizienter, kleiner und leichter zu machen.

Ziel dieses Teilprojektes ist die Erforschung neuer Hardwarekonzepte und Hochfrequenzschaltungen für ein Sechstor-Interferometer zur radar-gestützten Epilepsiediagnostik. Für den Erfolg des Gesamtverbundprojekts ist die Präzision des Sensorsystems von essentieller Bedeutung, da auf die vom Sechstor-Interferometer bereitstellten primären Daten (zeitlicher Verlauf des Herzschlages) alle weiteren Signalverarbeitungsschritte aufbauen. Zuerst werden daraus die sekundären Daten (Herzfrequenz) extrahiert und anschließend die tertiären Daten (Herzratenvariabilität) berechnet, auf die die Epilepsiediagnostik aufbaut.
Vom Lehrstuhl für Technische Elektronik wird in diesem Teilprojekt deshalb ein hybrides Sechstorsystem entworfen das mit erhöhter Dynamik und stark bündelnden Antennen sowie einer Hardwarekompensation von nichtidealem Verhalten für eine maximale Qualität der Basisbandsignale sorgt. Weiterhin wird untersucht, wie notwendige Kalibrierungs- und Linearisierungsschaltungen bestmöglich in den Hochfrequenzpfad integriert werden können, um eine optimale Analog/Digital-Partitionierung zu erzielen. Mit dem hybriden System können bereits frühzeitig im Projektverlauf Testmessungen durchgeführt werden, deutlich bevor die monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen verfügbar sind. Dies ist für einen zügigen Projektverlauf entscheidend und gewährleistet, dass Erkenntnisse aus dem hybriden System noch während der Laufzeit direkt in den Chipentwurf und in die Radarmodule einfließen. Weiterhin werden innovative Antennenkonzepte mit adaptiver Antennensteuerung untersucht, um eine dynamische Strahlführung und Fokussierung zu ermöglichen. Dabei werden sowohl analoge als auch digitale beamforming Konzepte erforscht, um die spezifischen Anforderungen, die sich insbesondere durch die kindlichen Patientinnen und Patienten ergeben, zu adressieren. Ziel der Untersuchungen ist dabei mögliche Konzepte zu finden die sich auch für eine spätere Chipintegration eignen und entsprechend mit begrenzten Ressourcen in einer kompakten Bauform umgesetzt werden können.
Der Lehrstuhl für Technische Elektronik wird das BrainEpP-Projekt als Basis für weitere wissenschaftlicher Arbeiten nutzen und frühzeitig neue Forschungsprojekte planen, die an die BrainEpP-Aktivitäten anknüpfen. Somit werden langfristig die Kompetenzen des LTE und die Kooperationen mit Firmen zur wirtschaftlichen Umsetzung der eigenen Grundlagenforschung gestärkt. Für die Arbeiten am LTE sind außerdem die wissenschaftliche Veröffentlichung in renommierten internationalen Journalen und auf Konferenzen, sowie die Organisation von Workshops zur Verwertung des im Projekt erworbenen Wissens und der gewonnenen Erfahrung essentiell. Ebenso ist eine Verwertung der Forschungsergebnisse in der Lehre sowie in der Öffentlichkeitsarbeit im Sinne der Wissenschaftskommunikation geplant.