Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZMAntenna-in-Package-Entwicklung
Antennen sind unverzichtbare Bestandteile in drahtlosen Kommunikations- und Radarsystemen. Durch die steigenden Betriebsfrequenzen (Millimeterwellen und sub-Terahertzfrequenzen) werden vor allem integrierte Antennen für sogenannte Antennen-in-Package (AiP) Module immer relevanter. Die hohen Frequenzen werden benötigt um die Bedarfe an höheren Datenmengen und genaueren Objekterkennungen zu adressieren.
Mittels des Antennen-in-Package-Konzepts können alle passiven und aktiven Komponenten in einer Plattform integriert werden. Wir entwerfen, untersuchen und charakterisieren daher nicht nur die Antennen selbst, sondern optimieren auch alle Signalwege zwischen Antennen und anderen Komponenten im Package, die mit Hilfe von unterschiedlichen Package-Technologien integriert werden, beispielsweise Front-End-Transceiver-Bauteile und andere passive Komponenten.
Wir entwickeln dabei verschiedene Antennentypen für vielfältige Anwendungen und untersuchen, analysieren und optimieren die Antennenperformanz für unterschiedliche Packagingkonzepte. Berücksichtigung finden hierbei die verwendeten Materialien und die Signalpfade innerhalb des Packages. Am IZM verfügen wir über umfangreiches Messequipment zur Charakterisierung von Antennen. Dazu zählen Instrumente für die S-Parametermessungen sowie zwei komplett abgeschirmte Antennenmesskammern zur Bestimmung der Abstrahlung im Nah- und Fernfeld bis 325 GHz. Es finden verschiedene Methoden zur Kontaktierung der Antennenstrukturen Anwendung: Konnektoren/Stecker, GSG-Messspitzen und Anregung über Hohlleiter. Die erforderliche Entwicklung von Anpassungsstrukturen zwischen Messequipment und Antenne findet ebenfalls im Haus statt.
Neben der Entwicklung anwendungsspezifisch passender Antennentypen liegt unser Fokus auf der Bestimmung der Gesamtzahl von erforderlichen Antennenelementen durch Link-Budget-Analyse für Basisstationen von verschiedenen mobilen Kommunikationsnetzwerken wie 4G, 5G sowie 6G-Szenarien im THz-Bereich, für Satellitenkommunikationssysteme für LEO, MEO und GEO (Boden- und Raumsegmente) und auch für Radaranwendungen wie autonomes Fahren.