ESCALAS

Durch die Einführung aktiver Gruppenantennen für Telekommunikationsnutzlasten ergeben sich für die Raumfahrtindustrie völlig neue Fragestellungen hinsichtlich der Auswahl und der Verwendung aktiver Komponenten und deren Technologien. Bei bisherigen klassischen Raumfahrtanwendungen spielen Platzbedarf und Verlustleistung der Kleinsignalvorverstärker keine dominante Rolle, da sie in geringer Anzahl auftreten und auf eine größere Fläche verteilt werden, so dass im Wesentlichen die Hochleistungskomponenten den Platz- und Leistungsbedarf eines Verstärkerzugs bestimmen. Für aktive Gruppenantennen sind diese Parameter jedoch von großer Bedeutung und führen dazu, dass neue Technologien auf Basis von Silizium den bisherigen Technologie-Mix verschiedenster GaAs- Technologien LCAMP (Linearized Channel Amplifier – Linearisierter Kanalverstärker) ergänzen oder sogar ablösen werden. Sehr kompakte und leistungsfähige HF-Module mit sehr verschiedenartigen Funktionalitäten können auf kleinstem Raum auf einem Silizium-Chip integriert werden. Durch die zusätzliche Implementierung einer digitalen Schnittstelle kann darüber hinaus ein Selbstabgleich des Moduls stattfinden. Sogenannte „Built-In-Self-Tests (BIST)“ werden heute schon in verschiedenen RFICs (Radio Frequency Integrated Circuits) für Mikrowellenanwendungen genutzt, z.B. für Radar-Anwendungen im Automobilbereich. In den am Markt verfügbaren Chips werten eingebaute Selbsttests ausschließlich die Kleinsignal-S-Parameter oder Ein-Ton-Ausgangsleistung aus. Für breitbandige, analoge Vorverzerrungs-Linearisierer soll dieser Selbsttest in diesem Projekt auf den Abgleich der nichtlinearen Intermodulationsprodukte dritter Ordnung erweitert werden. Der eingebaute Selbsttest vereinfacht und beschleunigt die Prüfprozedur am Ende der Herstellung eines Verstärkerzugs bzw. HF-Moduls, da anstelle teurer Labor-HF-Messgeräte die im Chip integrierten Detektoren samt digitaler Steuerung des Messablaufs genutzt werden können. Darüber hinaus kann das HF-Modul jederzeit – auch im Orbit – neu justiert oder nachkalibriert werden. Im Rahmen des Projekts werden sowohl die in der Satellitenkommunikation bisher dominanten Frequenzbänder des K- (18 – 26 GHz) und Ka-Bandes (25 – 27 GHz) als auch die Q/V-Bänder (37 – 66 GHz) betrachtet. Letztere spielen potenziell eine immer größere Rolle sowohl für zukünftige Anwendungen im Bereich der breitbandigen Gateway-Verbindungen zwischen Erde und Satellit, als auch für Verbindungen zwischen Satelliten. Mit dem Fokus auf

• Miniaturisierung und Kosteneffizienz durch den Einsatz moderner SiGe-BiCMOS MMIC Technologie,
• erhöhter Funktionalität durch automatisierte Selbstkalibration von Transceivern,
• Skalierbarkeit durch Adressierung aller relevanter Frequenzbänder der Satellitenkommunika-
  tion im Millimeterwellenbereich

Das Projektvorhaben adressiert innovative Schaltungsparadigmen im Kontext der New Space Techno-
logien.

Um zukünftige aktive Gruppenantennen, und somit die HF-Module in den Frequenzbereichen von 15 GHz bis jenseits der 60 GHz kostengünstig, platzsparend und effizient zu realisieren, bedarf es der Entwicklung neuer hochintegrierter HF-Bausteine. Diese Bausteine sollen durch Nutzung von Halbleitertechnologien auf Siliziumbasis realisiert werden. Im Mittelpunkt dieses Projekt steht

• die Entwicklung eines integrierten Kanalverstärkers (CRFIC: Channel RFIC) bestehend aus Einzelblöcken wie Amplitudenschrägleger, Phasenschieber, einstellbarem Verstärker (VGA: Variable Gain Amplifier) und Verstärkerblöcken mit mittlerer Ausgangsleistung (MPA: Medium Power Amplifier). Diese dienen als Ausgangsstufe des Kanalverstärkers
• die Entwicklung eines breitbandigen, analogen Vorverzerrungs-Linearisierers (LRFIC: Linearizer RFIC), mit Selbstabgleich-Funktionalität, einschließlich der erforderlichen analog-digitalen Schnittstellen zur Steuerung
• die Demonstration, nach „Technology Readiness Level“ (TRL) 4, der Funktionalität des Selbstabgleichs in der kompletten Kette HF-Kette bestehend aus CRFIC und LRFIC
• die Untersuchung der entwickelten Schaltungen auf Ihre Strahlungsfestigkeit und somit Tauglichkeit für den Einsatz im Weltraum.