KIT werkt aan compacte radarsensoren voor de industrie

Hiervoor ontwikkelen onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), in samenwerking met het Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) in Freiburg en de industriepartner Vega Grieshaber, zeer compacte radarsensoren met een modulair ontwerp die bedoeld zijn voor diverse toepassingen in de industrie.

Een tot nu toe ongeëvenaarde resolutie kan worden bereikt door radarsensoren, waarbij antennes door de kleine golflengte in chips of in de chipbehuizing kunnen worden geïntegreerd. Frequenties boven de 100 GHz zijn tot dusverre echter nauwelijks gebruikt, omdat hiervoor uiterst complexe montage- en verbindingstechnieken nodig zijn. Dit heeft de productie van goedkope geïntegreerde modules lange tijd beperkt.

Nu worden modellen die zijn ontwikkeld in het project Real100G.RF gecombineerd met circuits gemaakt door Fraunhofer IAF. Het resulterende schaalbare geminiaturiseerde radarfront-end zal vervolgens worden geëvalueerd voor industrieel gebruik door Vega.

Het Satire-project is gericht op de ontwikkeling van een schaalbare, sterk geïntegreerde 300 GHz-radarsensor met een bandbreedte boven de 50 GHz en een resolutie in het millimeterbereik. De modules, inclusief lens, hebben een maximale afmeting van 10 x 10 x 7 mm en kunnen worden aangesloten om een Mimo-systeem te vormen (multiple input multiple output, methode voor het gebruik van meerdere zend- en ontvangantennes voor draadloze communicatie) of individueel toegepast op een board. Dit maakt de modules geschikt voor industriële sensoren.

Radarsensoren op frequenties boven de 100 GHz hebben een groot potentieel als aanvulling op bestaande optische sensoren, zoals camera’s of Lidar. "Ze bereiken een goede resolutie en zijn zeer robuust, bijvoorbeeld tegen rook of stof ", zegt projectcoördinator Thomas Zwick. Om een ​​resolutie in het millimeterbereik te bereiken, moet het circuit een uitgangsbandbreedte hebben van minimaal 50 GHz met een schakelbare zender voor TDM-Mimo-werking (TDM staat voor Time Division Multiplex, een methode voor signaaloverdracht). Hiervoor worden lenzen van keramiek en van een polymeer getest, ge-3D-print of gespuitgiet. Het complete onderdeel wordt zo groot als de lens, maximale afmetingen bedragen 10 mm.

"Met onze miniradar verbeteren we niet alleen de meetprestaties, maar ook de industriële maakbaarheid", benadrukt Zwick. "Het kleine formaat en de precieze meting openen geheel nieuwe toepassingen. Bovendien maakt de architectuur met vermenigvuldigers, een externe lokale oscillator en een schakelbare zender het mogelijk om meerdere radarsensoren met elkaar te verbinden om een ​​Mimo-radar op het bord te vormen."