Themen und Exponate aus dem Bereich Design

Der HDR-TIA ist ein einstellbarer Transimpedanz-Verstärker (TIA) mit hohem Dynamikbereich (HDR), der sich für optische Messanwendungen eignet, die auf dem gepulsten Lichtlaufzeit-Messprinzip (TOF) basieren. Die Signalbandbreite beträgt mindestens 250 MHz, was sehr agile Scanning-Anwendungen erlaubt. Im Normalbetrieb ist die Kathode der Fotodiode an den Empfänger angeschlossen. Dieser Ansatz ermöglicht einen viel höheren Eingangsdynamikbereich, wodurch Sättigungsprobleme des Empfängers bei höheren Fotostrom-Impulsen vermieden werden. Das Hauptmerkmal des Empfänger-IC ist die Bereitstellung von zwei unabhängigen Ausgangssignalen mit unterschiedlichen Verstärkungseigenschaften.

Die einzigartigen Fingerabdruckspektren flüchtiger organischer Verbindungen für die Atemanalyse und toxischer Industriechemikalien machen einen Millimeterwellen/THz-Gassensor sehr spezifisch und empfindlich. Das FMD-Institut Leibniz IHP hat ein Sensorsystem für die Gasspektroskopie entwickelt, das auf einem integrierten Sender und Empfänger basiert, die in der 0,13 μm SiGe-BiCMOS-Technologie des Instituts entworfen und hergestellt werden. Die Entwicklung realisiert dieses mm-Wellen/THz-Spektroskopiesystem mit einer gefalteten Gasabsorptionszelle von 1,9 m Länge zwischen den Sender- und Empfängermodulen. Zwei Fractional-N-Phasenregelkreise werden verwendet, um dedizierte Frequenzrampen für Sender und Empfänger und Frequenzumtastung für den Sender zu erzeugen.

Ein skalierbares 120 GHz Mehrkanal-Radar System-on-Chip (SoC) in SiGe BiCMOS Technologie: Der Chip enthält einen Vierkanal-Transceiver (TRX) und gefaltete Dipolantennen mit hohem Wirkungsgrad durch selektives Rückseitenätzen. Der TRX ist mit Vektormodulatoren und Demodulatoren ausgestattet und ist daher sowohl für analoges als auch digitales Beamforming einsetzbar. Durch Kaskadierung der TRX Chips kann mittels Daisy Chain Methode ein Phased-Array oder ein MIMO Radarsystem implementiert werden. Die mit der Technologie mögliche Messung dreier Radarreflektoren demonstriert die Fähigkeit des Radars Ziele im zweidimensionalen Raum mit hoher Winkelauflösung zu erfassen.

Bei der Entwicklung von IVD Systemen ist das effiziente Testen der funktionalen Komponenten eine Herausforderung, die oft nur mit aufwendigen und komplexen Laboraufbauten gelöst werden kann.
Das FMD-Institut Fraunhofer IIS bietet mit kundenspezifischen Development und System Control Boards Lösungen für die Entwicklung und Optimierung von IVD-Systemen. Abgestimmt auf die Funktionalität des IVD-Geräts erarbeitet das Institut gemeinsam mit dem Kunden Systemspezifikationen und entwickeln individuelle Steuergeräte mit parametrierbarem User Interface. Dabei umfasst das Dienstleistungsangebot u.a. PCB Layout Design, Rapid Prototyping, Embedded Programmierung sowie GUI bzw. Webinterface Entwicklung. Die Entwicklung neuer sensorischer Frontends sowie Kommunikationsstandards, wie POCT1-A, rundet das Portfolio ab.

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Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts KI-PREDICT entwickeln wir am FMD-Institut Fraunhofer IIS ein Sensor-Interface ASIC, das auf Sensoren für Condition-Monitoring und Echtzeit-Prozesskontrolle abgestimmt ist und eine energieeffiziente Feature-Extraction und Signalverarbeitung direkt am Sensor ermöglicht. Diese neue Qualität der Datenverarbeitung direkt am Sensor ermöglicht eine sichere, dezentrale Analyse- und Prognosefähigkeit mit gleichzeitig definierter und geringer Latenz. Hierzu wird eine miteinander verzahnte Hard- und Softwarearchitektur entwickelt, die zum einen den Fokus auf sensornahe Datenfusion, Datenreduktion und Datenauswertung legt und zum anderen fehlerhafte Sensoren durch das Interpretieren von Anomalien erkennt.

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