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Donnerstag, 21.09.2017
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„Radar on chip“ verhindert Autounfälle

Abstandsradar mit Silizium-Technologie entwickelt

Was in der Automobilindustrie bisher als unmöglich galt, haben Wissenschaftler der Ruhruni Bochum und Infineon geschafft: Sie konnten den kompletten Oszillator für ein Abstandsradarsystem in Autos erstmals auf einem winzigen Silizium-Chip unterbringen. Die neue Methode senkt die Kosten und den Platzbedarf gegenüber herkömmlichen Lösungen drastisch.

Silizium-Technologie geeignet


Auto

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Um die Verkehrssicherheit von Kraftfahrzeugen zu erhöhen, bauen bereits einige wenige Firmen in ihre Spitzenmodelle vorwärtsgerichtete Radarsysteme ein, die unter anderem den Abstand zum Vordermann überwachen. Diese Systeme benötigen abstimmbare Oszillatoren, die bei einer extrem hohen Frequenz von etwa 77 GHz arbeiten; sie zeichnen sich durch eine stabile Frequenz und hohe Ausgangsleistung aus. Bisher war man der Meinung, dass die relativ preiswerten Silizium-Technologien für eine solche Anwendung nicht in Frage kommen - insbesondere wegen der verhältnismäßig geringen Durchbruchspannung der Transistoren. Daher setzte man auf teurere Technologien, die auf sogenannten Verbindungshalbleitern (Gallium-Arsenid, Indium-Phosphid und andere) basieren.

Spezifikationen erfüllt


Wie die Wissenschaftler von RUB und Infinion zeigen konnten, lassen sich die erforderlichen Spezifikationen für das Radarsystem auch mit modernen Silizium-Technologien erfüllen. Ihnen gelang eine besonders kostengünstige Lösung, da sie - im Gegensatz zu den bisherigen Konzepten mit Verbindungshalbleitern - den kompletten Oszillator einschließlich Ausgangsverstärker auf einem einzigen winzigen Chip unterbringen konnten. Wegen der hohen verfügbaren Ausgangsleistung können nun die Antennen des Radarsenders direkt angesteuert werden, ohne dass ein zusätzlicher Verstärkerbaustein benötigt wird.

Genaue Simulation und Optimierung


Die neue Schaltung wurde von den Bochumer Wissenschaftlern entworfen und von Infineon, in deren neuer hauseigener Silizium/Germanium-Bipolartechnologie gefertigt. Sie erreicht und übertrifft sogar die Spezifiktionen, die zuvor nur mit Verbindungshalbleitern erreicht wurden. Ermöglicht hat diesen Erfolg eine sehr genaue Simulation und sorgfältige Optimierung der Schaltung, unter Verwendung eines neuartigen Transistormodells. Dieses Modell, das ebenfalls in der Bochumer Arbeitsgruppe entwickelt wurde, erlaubt es, die Grenzen der Silizium-Technologie voll auszuschöpfen und somit insbesondere die gewünschte hohe Sendeleistung zu erzielen.


In Zukunft breite Anwendung von Abstandsradar


Der aufgezeigte Weg zur Kostenreduktion lässt erwarten, dass Abstandsradar zukünftig in großem Umfang in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden wird, was sich günstig auf die Verkehrssicherheit auswirkt. Dieser Trend dürfte infolge des hohen potenziellen Integrationsgrades von Silizium-Technologien noch weiter verstärkt werden, der es im Prinzip erlaubt, den größten Teil der Sende- und Empfangselektronik eines Radarsystems auf einem einzigen Chip zu integrieren. Dadurch könnten die Systemkosten noch weiter gesenkt werden. Zum Vergleich: Zurzeit ist Abstandsradar wegen des verhältnismäßig hohen Preises nur in den obersten Klassen einiger Automobilfirmen zu finden.
(idw - Ruhr-Universität Bochum, 06.01.2005 - DLO)
 
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