Internationaler Preis für effiziente Schaltung

Im Rahmen des IEEE International Microwave Symposiums (IMS2017), das von 7. bis 9. Juni 2017 in Honolulu, Hawaii stattfand, haben drei Doktoranden von Prof. Dr.-Ing. Alexander Kölpin vom Fachgebiet Allgemeine Elektrotechnik und Messtechnik der BTU Cottbus-Senftenberg den Entwurfswettbewerb für hochsensible und schnelle Bewegungsdetektion gewonnen. Prof. Kölpin wechselte zum 1. Juni 2017 von der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg an die BTU. Die von ihm betreuten FAU-Doktoranden, Fabian Lurz, Fabian Michler und Benedict Scheiner distanzierten mit ihrem Sensor die Konkurrenz auf der weltweit größten Fachkonferenz im Bereich der Funk- und Hochfrequenztechnik deutlich.

Der neu entwickelte Hochfrequenz-Sensor erhielt eine Bewertung von mehr als 95000 Punkten im Vergleich zu den andern vier angetretenen Forschergruppen, die zwischen 2 und 10 Wertungspunkte erreichten. Aufgabe war es, aus einem Meter Entfernung periodische Bewegungen mit verschiedenen Frequenzen von bis zu einem Hertz und einem Hub zwischen 2 Millimetern und 10 Mikrometern mit möglichst kurzer Antwortzeit sicher zu erkennen. Zusätzlich wurden auch der Stromverbrauch und das Gewicht der Schaltung bewertet.

Dabei stellte sich die besondere Effizienz des Systems heraus, die einen neuen Rekord bei dem seit 2014 bestehenden Wettbewerb erzielte. Realisiert werden konnte dies unter anderem durch eine rein passive Empfangsschaltung, dem sogenannten Sechstor-Empfänger, der in der Forschungsgruppe von Prof. Kölpin intensiv untersucht wird.

Die drei Doktoranden konzipierten den Sensor so, dass lediglich neun Mikroampere Strom bzw. eine Leistung von 30 Mikrowatt für den Betrieb notwendig sind. Dabei belief sich das Gesamtgewicht auf etwa sieben Gramm, was der Masse von eineinhalb Blatt DinA4-Papier entspricht. Diese Werte sind umso beachtlicher, da es sich bei der Schaltung um ein Radar-System bei einer Trägerfrequenz von 24 Gigahertz handelt. Diese finden im Automobil- und Industriebereich Anwendung und wiesen bisher Leistungsaufnahmen von mehr als einem Watt auf. Zudem haben sie oftmals ein Gewicht von mehreren hundert Gramm.