Abstandsradar mit Si-Technologie

Forscher der Uni Bochum entwickeln mit Infineon ein Abstandsradar, bei dem der komplette Oszillator auf einem winzigen Silizium-Chip Platz findet.

Was in der Automobilindustrie bisher als kaum möglich galt, konnte das Team um Hans-Martin Rein von der Ruhr-Universität-Bochum zusammen mit Wissenschaftlern von Infineon nun gemeinsam realisieren: Sie haben den kompletten Oszillator für ein Abstandsradarsystem in Kraftfahrzeugen erstmals auf einem winzigen Silizium-Chip untergebracht. Hierdurch lassen sich die Kosten und der Platzbedarf gegenüber herkömmlichen Lösungen drastisch senken.

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 so genannten Verbindungshalbleitern (Gallium-Arsenid, Indium-Phosphid und andere) basieren.

Wie die Wissenschaftler von RUB und Infineon nun 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.

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.

Quelle: idw

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Hao Li, Hans-Martin Rein, Thomas Suttorp, Josef Böck: Fully integrated SiGe VCOs with powerful output buffer for 77-GHz automotive radar systems and applications around 100 GHz, in: IEEE Journal of Solid-State Circuits 39 (10), 1650 (2004).