Verbundvorhaben: MIMIRAWE II - Kompakte skalierbare MIMO Radar Module für Millimeter-Wellen Bildgebung; Teilprojekt "InP-Komponenten und Module"

Abstract

Das Ziel des Gesamtvorhabens war, basierend auf den Entwicklungen in vorangegangenen Projekten einen kompakten Radar-Demonstrator mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln, um sowohl Zielverfolgung bei Entfernungen größer als 1000 m als auch Bildgebung im Nahbereich bei Objektabständen unter 20 m durchführen zu können. Das Teilvorhaben des FBH "InP-Komponenten und –Module" lieferte dazu durch die Weiterentwicklung der Hochfrequenzkomponenten und die dadurch mögliche Verkleinerung der Abmessungen und Verbesserung der Radar-Eigenschaften einen wichtigen Beitrag, der den Entwurf und die Realisierung der monolithisch integrierten Schaltungen (MMICs) für das mm-Wellen-Frontend und deren Aufbautechnik umfasste. Für die Realisierung der MMICs im 90 GHz-Band wurde der Triple-Mesa-Prozess (TRM) für InP-Heterobipolar-Transistoren am FBH genutzt und weiterentwickelt. Es wurden Schaltungsdesigns für das Frontend mit Leistungsverstärker und Aufwärtsmischer einerseits sowie mit rauscharmem Vorverstärker und Abwärtsmischer andererseits entwickelt. Außerdem wurde der Flip-Chip-Aufbau dieser Chips vorangetrieben und demonstriert. Zur Realisierung des Systems wurden weitere Modul-Komponenten entwickelt, u.a. eine Antenne, die als Rillenhorn mittels gestapelter Metallplättchen realisiert wird und dadurch sehr günstig hergestellt und in den Aufbau integriert werden kann. The overall objective of the MIMIRAVE II project was to develop a radar demonstrator with improved performance compared to the preceding projects, capable of target tracking at distances beyond 1000 m as well as of imaging of objects in the range below 20 m. The FBH part of the project entitled "InP Components and Modules" dealt with advancing the RF components, with the aim of reducing form factor as well as improving radar performance. It focused on design and realization of the monolithic integrated circuits (MMICs) for the mm-wave frontend and their packaging. The InP Triple-Mesa Process (TRM) at FBH was used to fabricate the MMICs for the 90 GHz frequency band. It is based on heterobipolar transistors and was further developed to better suit the needs within MIMIRAWE. Circuit designs for the frontend combining power amplifier and upconverter on the one hand and low-noise amplifier and downconverter on the other hand were developed. Additionally, flip-chip mounting of the chips was integrated into the process flow and excellent mm wave performance was demonstrated. For system realization, further module components were designed and realized, among others a novel horn antenna, which consists of stacked metal plates and thus allows easy manufacturing and integration into the module set-up.