In dieser Forschungsgruppe konzentrieren wir uns hauptsächlich auf zwei Bereiche, die beide auf Datenraten von mehreren hundert Gbps ausgerichtet sind: drahtlose Hochfrequenzsysteme und breitbandige Schaltungen für die Glasfaserkommunikation. Die Siliziumphotonik-Technologie des IHP schlägt eine Brücke zwischen diesen beiden Forschungsfeldern und ermöglicht die Entwicklung monolithischer Radio-over-Fiber-Lösungen, die drahtlose und optische Kommunikationstechnologien auf einer einzigen Plattform integrieren.
Forschungsrelevanz und Anwendungsbereiche
Der Schwerpunkt der Forschungsgruppe liegt auf der Entwicklung hochmoderner integrierter Schaltungen für Systeme mit ultrahoher Bandbreite auf Basis der SiGe-BiCMOS-Technologien des IHP. Die aktuellen Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf Schaltungsblöcke für drahtlose Systeme mit hohen Datenraten sowie für die Glasfaserkommunikation. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der engeren Integration optischer Bauelemente und elektronischer Komponenten auf demselben Substrat. Die Arbeiten der Gruppe Schaltungen für Kommunikation mit hohen Datenraten sind insbesondere für Bereiche wie die Telekommunikation der nächsten Generation, vernetzte Mobilität, Smart Cities sowie Rechenzentren, Cloud- und AI-Infrastrukturen relevant.
Hauptforschungsziele
Sender- und Empfängerschaltungen für höchste Datenraten
· D-Band-Schaltungen (110–170 GHz) für drahtlose Verbindungen mit sehr hoher Kapazität über kurze und mittlere Distanzen
· J-Band-Schaltungen (220–325 GHz) für zukünftige Kommunikationssysteme mit ultrahohen Frequenzen und größerer verfügbarer Bandbreite
Phased-Array-Frontend-Schaltungen
Entwicklung integrierter Phased-Array-Frontends für Antennensysteme mit elektronischer Strahlsteuerung. Diese Schaltungen ermöglichen die gerichtete Übertragung und den gerichteten Empfang für Kommunikationssysteme im Millimeterwellen- und Sub-Terahertz-Frequenzbereich und werden für das D-Band und J-Band untersucht.
Schaltungen für die Glasfaserkommunikation
Entwicklung elektronischer Hochgeschwindigkeitsschaltungen für breitbandige optische Kommunikationssysteme, darunter:
o Transimpedanzverstärker (TIAs) für optische Hochgeschwindigkeitsempfänger
o Treiber für Mach-Zehnder-Modulatoren, die in optischen Sendern mit hoher Übertragungskapazität eingesetzt werden
o Glasfasergestützte drahtlose Kommunikation, bei der Glasfaserverbindungen mit drahtloser Hochfrequenzübertragung kombiniert werden, um integrierte Radio-over-Fiber-Systeme zu realisieren
Energieeffiziente Systeme mit hohen Datenraten
Entwicklung von Sender- und Empfängerarchitekturen, die hohe Datenraten bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch ermöglichen. Die aktuellen Forschungsarbeiten umfassen energieeffiziente Kommunikationsschaltungen im V-Band (40–75 GHz).
Forschungsbereiche
Die Gruppe forscht an integrierten Schaltungen und Systemkonzepten für drahtlose Kommunikation im Millimeterwellen- und Sub-Terahertz-Bereich, optische Hochgeschwindigkeitskommunikation sowie glasfasergestützte drahtlose Kommunikationssysteme.
Die Forschungsarbeiten reichen von energieeffizienten V-Band-Systemen (40–75 GHz) bis zur Kommunikation mit ultrahohen Datenraten im D-Band (110–170 GHz) und J-Band (220–325 GHz). Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf Sender- und Empfängerschaltungen, die sehr hohe Datenraten mit geringem Energieverbrauch kombinieren, sowie auf Phased-Array-Frontends für gerichtete drahtlose Verbindungen.
Darüber hinaus untersucht die Gruppe die Integration elektronischer und photonischer Komponenten für glasfasergestützte drahtlose Kommunikations- und Radio-over-Fiber-Architekturen, die optische Hochleistungsnetze mit drahtlosen Hochfrequenz-
