ISBN 978-3-8439-4944-6

978-3-8439-4944-6, Reihe Elektrotechnik

Badou Sene
System Concepts and Building Blocks for Radar Circuits Operating Above 100 GHz in SiGe-BiCMOS Technologies

150 Seiten, Dissertation Ruhr-Universität Bochum (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf von Schaltungsblöcken und Systemen für Radaranwendungen bei Betriebsfrequenzen über 100 GHz in SiGe-BiCMOS Technologien. Zwei fortschrittliche BiCMOS Prozesse werden genutzt, um die in der Dissertation entwickelten Schaltungen zu fertigen und Anwendungsgebiete aufzuzeigen.

Zu Beginn wird ein Überblick über die verschiedenen Aspekte des Schaltungsentwurfs von Sendeempfängern im Millimeterwellenbereich gegeben. Hierbei wird auf verschiedene Hochfrequenzparameter, Radargrundlagen und Sendeempfangsarchitekturen eingegangen. Außerdem werden die in der Arbeit verwendeten SiGe- Technologien vorgestellt.

Anschließend werden diverse Schaltungsblöcke und deren Auslegung diskutiert. Dafür werden verschiedene Entwurfsstrategien und Implementierungen von Oszillatoren, Frequenzteilern, Frequenzvervielfachern, Mischern, Leistungsverstärkern und Antennen erläutert. Auf Basis der entwickelten Schaltungsblöcke wird ein bistatischer Sendeempfänger für Radaranwendungen im Automobilbereich aufgebaut, welcher für das potentielle Radarband von 134-141 GHz konzipiert ist. Zur Veranschaulichung der Funktionalität wird ein FMCW Radardemonstrator aufgebaut. Die hohe Ausgangsleistung, welche entscheidend für die Reichweite des Systems ist, wird ermöglicht durch den entwickelten Leistungsverstärker.

Schließlich wird ein monostatischer Sendeempfänger für Dopplerradaranwendungen beschrieben. Das verwendete Konzept basiert auf einem innovativem Transfermischer und erlaubt eine kompakte Realisierung des Systems auf einem Chip, welches ohne hochfrequente Übergänge bei der Kontaktierung auskommt. Darüber hinaus wird ein Gehäuse mit integrierter Linse vorgestellt, das kosteneffiziente Sensorrealisierungen ermöglicht. Des Weiteren verfügt der Systemdemonstrator über eine integrierte Testschaltung, die sowohl in der Entwicklungs- als auch Produktionsphase zur Optimierung des Systems genutzt werden kann.