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Neue DFG-Forschergruppe „Metrology for THz Communications – Meteracom“ initiiert

06.12.2019

Der Bedarf an hohen Datenraten in der drahtlosen Kommunikation steigt rasant. Jenseits des derzeit diskutierten neuen Mobilfunkstandards der 5. Generation „5G“ werden Datenraten im Bereich von 100 Gbit/s jedoch nur realisierbar, wenn auch Bandbreite im unteren THz-Frequenzbereich verwendet wird. Hierfür sind neue Ansätze zur Datenübertragung erforderlich und eine Reihe technischer Hürden müssen überwunden werden. Den messtechnischen Herausforderungen widmet sich die neu etablierte Forschergruppe „Metrology for THz Communications“ – kurz „Meteracom“ – der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

 

 

Im Rahmen der neu eingerichteten DFG-Forschergruppe Meteracom kooperiert die PTB mit sechs deutschen Universitäten und dem britischen National Physical Laboratory (NPL). Die Forschergruppe wird zunächst für drei Jahre gefördert und kann nach einer erfolgreichen Zwischenbewertung auf insgesamt sechs Jahre verlängert werden. In insgesamt neun Teilprojekten werden unter Federführung der TU Braunschweig die metrologischen Grundlagen für zukünftige Kommunikationssysteme erarbeitet. Dabei wird an der Rückführung von Messsystemen für die Eigenschaften der gesendeten Signale und des Übertragungskanals, an der Charakterisierung von Kommunikationssystemkomponenten und an Messverfahren für den laufenden Betrieb der Kommunikationssysteme gearbeitet.

Aufgrund der durch hohe Trägerfrequenzen bedingten Freiraumdämpfung zwischen Sendern und Empfängern ist bei der THz-Kommunikation eine gerichtete Ausstrahlung der Signale erforderlich. Dies wird durch die Verwendung von planaren, phasenangesteuerten Arrayantennen realisiert, deren Ausrichtung elektronisch schwenkbar ist, so dass die Sende- und Empfangscharakteristik räumlich orientiert werden kann. Die Ausrichtung der Antennen, die bei blockierter Sichtverbindung über Wandreflexionen erfolgt, stellt eine der technischen Herausforderungen dar. Weitere Herausforderungen ergeben sich durch die Ausweitung des Frequenzbereiches für wesentliche Systemkomponenten wie Mischer und Verstärker, in dem nur bedingt Messverfahren existieren. Auch die Verwendung neuartiger optischer Abtastverfahren stellt aus metrologischer Sicht eine wesentliche Herausforderung dar.

Die PTB ist an drei Teilprojekten maßgeblich beteiligt, welche die Rückführung wesentlicher Messgrößen, die metrologische Charakterisierung von Messeinrichtungen zur Messung von Kanaleigenschaften (Channel Sounder) inklusive der verwendeten Antennenarrays und die Erforschung neuartiger optischer Abtastverfahren zum Inhalt haben.

 

Untersuchungen zur Übertragungsqualität in einem 300-GHz-Datenlink unter Ausnutzung einer Wandreflexion

Bild 1: Untersuchungen zur Übertragungsqualität in einem 300-GHz-Datenlink unter Ausnutzung einer Wandreflexion.