Terahertz- und Satellitenkommunikation

Im Rahmen des SOLITONIC Projektes, wird an analogen Vorverzerrungen für 300 GHz Anwendungen geforscht. Vorverzerrungen sind einem Leistungsverstärker vorgeschaltet, um dessen Nichlinerität zu kompensieren. Einige Konzepte, welche auf Klasse C Verstärkern basieren, sind in der Abbildung zu sehen. Ihr Ziel ist es eine paramtriesierbare Test-Bench in Keysights Advanced Design System aufzusetzen, um die verschiedenen Konzepte zu vergleichen. Sie werden ideale Block-Komponenten verwenden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auch auf der Modelierung des idealen Klasse C Verstärkers.

Art der Arbeit:

BA ✅ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Keysight Advacned Design Systems
• Vorlesung Microwave Engineering

Kontakt:

Thomas Ufschlag

Im Rahmen des ESCALAS-Projekts wird eine Linearisierungseinheit für Hochleistungsverstärker (HPA) in Satellitenanwendungen entwickelt. Die zugrunde liegende Architektur basiert auf einem neuartigen Konzept und wird als integrierte Schaltung in der IHP SG13G3Cu BiCMOS-Technologie realisiert.

Ziel dieser Arbeit ist es, die entworfene LRFIC-Schaltung (Linearizer RFIC) auf Systemebene zu analysieren, um die zu erwartende Performance sowie den Zugewinn an Linearität für den gesamten Verstärkerpfad abschätzen zu können.

Im Rahmen der Arbeit ergeben sich verschiedene mögliche Schwerpunkte, beispielsweise:

•     Untersuchung des Schaltungsverhaltens bei unterschiedlichen Modulationsverfahren und Datenraten
•     Systemebene-Analyse mittels der EDA-Tools Keysight ADS und SystemVue
•     Optionale Erweiterung: Anwendung von Machine Learning zur Auswertung großer Simulationsdatensätze

Art der Arbeit:

BA ✅ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Keysight Advacned Design Systems
• Keysight SystemVue
• HF Grundkenntnisse
• Vorlesung Microwave Engineering

Kontakt:

Mathias Scharpf

Satelliten in Very-Low-Earth-Orbit (VLEO) bieten durch ihre geringe Bahnhöhe Vorteile wie niedrige Latenz, hohe Datenraten und kleinere Linkbudgets. Gleichzeitig entstehen Herausforderungen durch erhöhte atmosphärische Dämpfung, hohe relative Geschwindigkeiten und begrenzte thermische Stabilität.
Im Rahmen des SFB 1667 „ATLAS“ – Projekt C03 soll in dieser Arbeit eine systematische Analyse bestehender mmW-Satcom-Transceiverarchitekturen erfolgen. Dabei werden unterschiedliche Systemtopologien (z. B. heterodyne vs. homodyne, direct conversion, phased-array-basierte Systeme) hinsichtlich Effizienz, Komplexität und Eignung für VLEO-Missionen bewertet. Ziel ist die Entwicklung eines eigenen Architekturkonzepts, das Kommunikationsanforderungen und Systembeschränkungen optimal vereint.
Die Arbeit vermittelt ein tiefes Verständnis moderner Hochfrequenzsysteme im Satellitenkontext und bietet Raum für kreative Konzepte und Simulationen.

Art der Arbeit:

BA ❌ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Vorlesung Microwave Engineering (Optional)
• Vorlesung Microwave Analog Frontend Design 1 oder 2
• Keysight ADS
• Keysight SystemVue (Optional)
• Matlab 

Kontakt:

Mark Neff

Kommunikation bei 300 GHz wird in zukünfitgen Kommunikationssystemen eine bedeutende Rolle spielen. Um die Datenrate zu erhöhen und die Skalierbarkeit und dynamische Umwidmung von Spektrums-Ressourcen zu ermöglichen, kann statische oder dynamische Kanalaggregation verwendet werden. In dieser Arbeit forscht der Studierende an Kanal-Aggregationstechniken in einem 300 GHz-Link, indem mehrere Echtzeitmodems am IF-Interface eines H-Band systems kombiniert werden. Die Arbeit umfasst:

• Technische Umsetzung und Validerung der Echtzeitmodems mit entferntem Gehäuse (thermisch und elektrisch)
• Kombinieren mehrerer Modems im E-Band (60-90 GHz)
• Design des Setups, vor Allem Design des IF-Combiners und Design des Kühlkonzeptes.

Vorkentnisse:

• Python - Grundkenntnisse
• Vorlesung Nachrichtentechnik
• Vorlesung Microwave Engineering (Optional)
• Keysight SystemVue (Optional)

Kontakt:

Simon Haussmann

Das sog. THz-Spektrum wird in Zukunft eine große Rolle in hochbitratigen Punkt-zu-Punkt Kommunikationssystemen spielen. Diese Thesis befasst sich mit dem Aufbau einer Ultra-High-bandwidth Richtfunktstrecke im THz-Frequenzbereich mit neuester Kommunkationstechnologie. Mit (zum Teil) kommerziellen Modems wird eine Duplex Funkstrecke bei 300 GHz Centerfrequenz aufgebaut. Mit begleitenden Systemsimulationen wird das System und die Messungen weiter verifiziert.
Verschiedene Schwerpunkte sind möglich:

• Untersuchung und Implementierung verschiedener Alignment-Algorithmen, um die hochgerichteten Antennen auszurichten. Dabei wird ein zusätzlicher Fokus auf Strahlschwenkung in auch dynamischen Szenarien betrachtet.
• Schwerpunkt Messautomatisierung und Vergleich mit Wetterdaten oder Sensorwerten
• Optimierung der Systempartitionierung und Formulierung von Vorraussetzungen für automatische Strahlnachführungen

Vorkentnisse:

• Python - Grundkenntnisse
• Vorlesung Nachrichtentechnik
• Vorlesung Microwave Engineering (Optional)
• Keysight SystemVue (Optional)

Kontakt:

Simon Haussmann

In VLEO müssen Kommunikationssysteme nicht nur Daten übertragen, sondern auch präzise Positions- und Distanzinformationen liefern, um Bahndynamik und Formationsflüge zu steuern.
Im Rahmen des SFB 1667 „ATLAS“ – Projekt C03 untersucht diese Arbeit Konzepte der „Joint Communication and Ranging“ (JCR). Bestehende Verfahren werden analysiert und in Hinblick auf Signalgestaltung, Synchronisation und Messgenauigkeit bewertet. Anschließend soll ein Konzept entwickelt werden, das Kommunikationssignale gleichzeitig zur Distanzmessung nutzt.
Die Arbeit vereint Aspekte aus Signalverarbeitung, Kommunikationstheorie und Navigation und leistet einen Beitrag zur Integration von Ranging-Funktionalität in zukünftige VLEO-Kommunikationssysteme.

Vorkentnisse:

• Vorlesung Microwave Engineering (Optional)
• Vorlesung Microwave Analog Frontend Design 1 oder 2
• Keysight ADS
• Keysight SystemVue (Optional)
• Matlab 

Kontakt:

Mark Neff

Unsere Forschungsgruppe entwickelt analoge Front-ends für THz Richtfunkstrecken von Kommunikationssystemen, welche im Millimeterwellen und Sub-Millimeterwellen Frequenzbereich (bis zu 330 GHz) arbeiten. Hierfür müssen verschiedene Komponenten entwickelt werden, z.B.: Verstärker, Phasenschieber, variable Dämpfungsglieder, Vektor-Modulatoren, analoge Vorverzerrungen. 

Art der Arbeit:

BA ✅ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Keysight Advanced Design System
• Vorlesung Microwave Engineering 

Kontakt:

Thomas Ufschlag

THz-Systeme werden voraussichtlich eine wichtige Rolle in der Kommunikationsinfrastruktur der Zukunft spielen. Angesichts der stetig steigenden Leistungsfähigkeit von Halbleitertechnologien ist die Montage und das Packaging der Schaltkreise oft der Engpass, der die Systemleistung begrenzt. Aktuelle Packaging-Lösungen sind entweder zu teuer, zu verlustbehaftet oder nicht robust genug für eine kommerzielle Anwendung. ILH und IGM entwickeln gemeinsam alternative Packaging-Technologien für MMIC-Baugruppen mit Fokus auf Robustheit, Bandbreite und Kosten. Ein wichtiger Baustein sind drahtbondbare Dünnschichtmetallisierungen für THz-Baugruppen. 

Art der Arbeit:

BA ✅ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Grundkenntnisse in RF Engineering.
• Grundkenntnisse in Dünnfilmtechnologie.

Kontakt:

SImon Haussmann

Kommunikationssysteme in VLEO müssen trotz starker Bewegungsdynamik und schwankender atmosphärischer Bedingungen stabile Verbindungen gewährleisten. Dies erfordert Transponderarchitekturen, die sowohl einen robusten Down-/Uplink zur Bodenstation als auch eine Schnittstelle zu Intersatellitenverbindungen (ISL) bereitstellen.
Im Rahmen des SFB 1667 „ATLAS“ – Projekt C03 untersucht diese Arbeit existierende mmW-Transponderkonzepte hinsichtlich Linearität, Phasenkohärenz, Rauschleistung und Frequenzagilität. Darauf aufbauend soll ein eigenes Konzept entwickelt werden, das Up-/Downlink und ISL in einem integrierten System kombiniert.
Die Arbeit verbindet Systemanalyse, Architekturentwurf und Modellierung und bietet Einblicke in zukünftige flexible Kommunikationsnutzlasten für Satelliten im Very-Low-Earth-Orbit.

Art der Arbeit:

BA ❌ FA ✅ MA ✅ 

Vorkentnisse:

• Vorlesung Microwave Engineering (Optional)
• Vorlesung Microwave Analog Frontend Design 1 oder 2
• Keysight ADS
• Keysight SystemVue (Optional)
• Matlab  

Kontakt:

Mark Neff