Mikrowellen- und Millimeterwellentechnik

Telemetriedatensender für breitbandige Signale zur Flugkörperkommunikation

Der von IFN entwickelte Telemetriedatensender dient der Kommunikation von Flugkörpern mittels bandgespreizter Signale im S-Band. Der Sender lässt sich in einem breiten Frequenzbereich von 2 – 4 GHz adaptieren und beherrscht verschiedene Modulationsarten. Die Ausgangsleistung liegt im Wattbereich und kann ebenfalls adaptiert werden.

Kurzinfo:

• Adaptierbarer Frequenzbereich

• Verschiedene Modulationsarten

• Adaptierbare Ausgangsleistung im Watt-Bereich

GPS-Empfänger für den Bordcomputer eines E-Bikes

Der Bordcomputer eines E-Bikes wurde um einen GPS-Empfänger ergänzt und kann jetzt zusätzlich zur Navigation verwendet werden. Bisher war der Bordcomputer nur dafür zuständig, die Vitalparameter des Bikers/Bikerin zu erfassen und den E-Motor zu steuern. Für den verwendeten GPS-Chipsatz stand sehr wenig Platz in einer HF-technisch „verseuchten“ Umgebung zur Verfügung, die ebenfalls zu integrierende GPS-Antenne hat keine optimale Position. Durch intensive Beratung und Simulationen zum Schaltungsdesign und Layout erreicht der GPS-Empfänger nun hervorragende Empfangsleistungen.

Kurzinfo:

• Kostengünstiger GPS-Chipsatz

• Hohe Eingangsempfindlichkeit

• Integrierte GPS-Antenne

Telemetriedatenempfänger mit niedriger Rauschzahl für breitbandige Signale zur

Flugkörperkommunikation

Der Telemetriedatenempfänger dient der Kommunikation von Flugkörpern mittels bandgespreizter Signale im S-Band. Bei dem Empfänger handelt es sich um einen klassischen Superheterodyne-Empfänger. Er zeichnet sich durch eine hohe Eingangsempfindlichkeit, respektive niedrige Rauschzahl aus. Durch eine integrierte Verstärkungsregelung kann der Empfänger Signale mit einem hohen Dynamikumfang verarbeiten. Er lässt sich in einem breiten Frequenzbereich von 2 – 4 GHz adaptieren. Der komplette Empfänger findet auf einer Platine mit 57 mm Durchmesser Platz.

Kurzinfo:

• Hohe Eingangsempfindlichkeit

• Niedrige Rauschzahl

• Hoher Dynamikumfang

• Adaptierbarer Frequenzbereich 2 - 4 GHz

• Geringe Baugröße (Ø 57 mm)

Power-Limiter für Ex-Schutz-Ausrüstung von Funkgeräten

Der Power-Limiter ist ein unabhängiges und rein passiv arbeitendes Zusatzgerät, das an den

Antennenausgang von Datenfunkgeräten angeschlossen werden kann. Die abgestrahlte HF-Leistung eines Funksignals im 2.45-GHz-ISM-Band wird dabei für Ex-Schutz Zwecke (Explosionsschutz), entsprechend der Norm IEC EN 60079-0, im Fehlerfall auf ≤ 1.6 W (+32 dBm) begrenzt. Zusätzlich werden Signale unterhalb 100 MHz und Gleichspannung entsprechend geblockt.

Kurzinfo:

• Universell einsetzbar für alle Datenfunkgeräte im 2.45-GHz-ISM-Band

• Leistungsbegrenzung im Fehlerfall auf ≤ 1.6 W (+32 dBm)

• Signale unterhalb 100 MHz und DC werden geblockt

 

Mikrowellen-Feuchtesensorik

 

Materialfeuchte in Schüttgütern und Baumaterialien bestimmen. Die Materialfeuchte wird durch ein reflektives Messverfahren ermittelt. In der Studie werden unterschiedliche Sensortypen betrachtet, unter anderem planare Streufeldresonatoren (hier ein Ringresonator) zur Messung von Amplitudenund Phasenverlauf beziehungsweise Güte. Wenn die Dielektrizitätskonstante des Messguts bekannt ist, kann gegenüber einem kapazitiven Messverfahren eine um Faktor 10 höhere Genauigkeit erzielt werden

 

Kurzinfo:

• Feuchtemessung mit planaren Streufeldresonatoren

• Höhere Genauigkeit gegenüber kapazitiver Messung bei Bekannter relativer Permittivität

des Messguts

ADS-B-Empfänger für Mode-S Extended-Squitter-Signale (1090 ES) zur Luftraumüberwachung

Der ADS-B-Empfänger ist auf die Bedürfnisse der Luftraumüberwachung gemäß RTCA DO 260A und DO 181C zugeschnitten. Er empfängt und demoduliert ADS-B-Mode-S-Extended-Squitter-Signale und stellt das demodulierte Squitter-Signal in analoger Form an seinem Ausgang zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. Der Empfänger zeichnet sich durch ein extrem robustes Design mit gefrästem Aluminiumgehäuse und integriertem Hohlraumresonator-Filter am Eingang sowie einer hohen Eingangsempfindlichkeit aus. Des Weiteren verfügt der Empfänger über einen integrierten Testoszillator zur Einkopplung eines ADS-B-Testsignals in den Empfangszweig. Hierfür ist ein eigener Modulationseingang verfügbar. Die Frequenz und die Ausgangsleistung des Testoszillators sind programmierbar.

Kurzinfo:

• Empfangsfrequenz 1090 MHz

• Tangentiale Eingangsempfindlichkeit ≤ -90 dBm

• Robustes Design mit gefrästem Aluminiumgehäuse

• 6-poliges Hohlraumresonator-Filter am Eingang

• Integrierter Testoszillator zur Einkopplung eines ADS-B-Testsignals in den Empfangszweig

• Ausgangsleistung und Frequenz des Testoszillators sind programmierbar

• Modulationseingang für das ADS-B-Test-Datentelegramm

CarFinder

Der von IFN entwickelte CarFinder ist ein Gerät, mit dem sich der eigene Pkw leichter auf- finden lässt. Dazu erhält der Nutzer über eine grafische Anzeige eine Information, in welcher Richtung und Distanz sein Fahrzeug steht. Der CarFinder funktioniert weltweit, auch im Stand, wenn der Nutzer sich nicht bewegt. Der Nutzer findet damit, unabhängig von digitalem Kartenmaterial, immer zu seinem Fahrzeug oder auch anderen, zuvor gespeicherten Positionspunkten zurück.

Kurzinfo:

• Einfaches und sicheres Wiederauffinden des eigenen Fahrzeugs

• Grafische Anzeige der Richtung und der Distanz zum Fahrzeug

• Weltweite Funktionalität

• Unabhängig von digitalem Kartenmaterial

• Hochempfindlicher GPS-/Galileo-Empfänger mit zusätzlichem, rauscharmen LNA

• 3D-Magnetometer

Telemetriedatenempfang von nicht frequenzstabilen FM-Sendern

Der Empfänger ist für den Empfang und die Demodulation von frequenzmodulierten Funksignalen von nicht quarzstabilisierten Sendern optimiert. Solche Telemetriedatensender kommen dann zum Einsatz, wenn sehr hohe Beschleunigungskräfte den Quarzoszillator des Senders verstimmen oder gar zerstören würden. Beim Empfang kann eine Änderung der Mittenfrequenz des Telemetriedatensenders von bis zu 30 MHz ohne Nachjustierung am Telemetriedatenempfänger kompensiert werden.

Der Telemetriedatenempfänger arbeitet im S-Band und eignet sich für frequenzmodulierte

Datensignale mit einer Modulationsfrequenz zwischen 200 Hz und 12 MHz. Die ZF-Bandbreite ist umschaltbar zwischen 10 MHz und 50 MHz, im Basisband stehen um-schaltbare Videofilter-Bandbreiten von 30, 150, 300, 600, 2400, 4800 kHz und 10 MHz zur Verfügung. Die Eingangsempfindlichkeit liegt bei -104 dBm bei 12MHz FM-Hub.

Über eine Buchse steht eine stabilisierte und gefilterte Spannung von +24 Volt (max. 300 mA), zum Beispiel zum Betrieb eines externen LNAs, zur Verfügung. Der Empfänger verfügt über einen umschaltbaren HF-Eingang für Antennen mit und ohne LNA.

Der Empfänger hat eine grafische Anzeige zur Darstellung der eingestellten Empfangs-frequenz und Videofilterbandbreite. Zusätzlich wird die Stärke des Empfangssignals (RSSI) und die Abweichung der Sende- von der Empfangsfrequenz (Drift) grafisch dargestellt und die Stromaufnahme an der +24-VBuchse, zum Beispiel durch einen externen LNA an der Empfangsantenne, wird angezeigt.

Kurzinfo:

• Empfang und Demodulation von FM-Signalen im S-Band

• Kompensation von bis zu 30 MHz Drift der Sendefrequenz zur eingestellten

Empfangsfrequenz

• Hohe Eingangsempfindlichkeit von -104 dBm bei 12MHz FM-Hub

• Umschaltbare ZF-Bandbreite 10/50 MHz

• Umschaltbare Videofilter-Bandbreiten mit 30, 150, 300, 600, 2400, 4800 kHz und 10 MHz

• Anzeige von Empfangsfrequenz, Empfangsfeldstärke, Drift der Sendefrequenz und

Stromaufnahme externer LNA

• Umschaltbare HF-Anschlüsse: aktiver Eingang (interner LNA), passiver Eingang

(externer LNA)

Planare RADAR-Antenne für das S-Band

Die S-Band-Planarantenne beziehungsweise Patchantenne weist bei ihrer Resonanzfrequenz eine schmale Bandbreite beziehungsweise hohe Güte auf. Sie wurde für eine RADAR-Anwendung mit zylindrischem Radom konzipiert und hat eine geringe Baugröße.

Kurzinfo:

• Geringe Baugröße

• Schmale Bandbreite beziehungsweise hohe Güte bei Resonanzfrequenz

• Zirkulares Design

GPS-/Galileo-Empfänger zur Flugbahnverfolgung

Der entwickelte GPS-/Galileo-Empfänger mit einem rauschangepassten LNA dient der

Flugbahnverfolgung von ballistischen Flugkörpern. Einsatzzweck ist die Qualitätssicherung an hochbeanspruchten, sicherheitskritischen Elektronikkomponenten unter realen Einsatz-bedingungen. Die Positionsdaten werden dann zusammen mit den Telemetriedaten der zu testenden Elektronik übertragen.

Kurzinfo:

• Flugbahnverfolgung von ballistischen Flugkörpern zur Qualitätssicherung

• Hervorragende Empfangsempfindlichkeit durch rauschangepassten LNA

Detector-Log-Video-Amplifier (DLVA)

Mit dem Detector-Log-Video-Amplifier (DLVA) können RADAR-Anlagen getestet werden. Die

Elektronik ist in ein ansprechendes Gehäuse mit Stromversorgung für den Laborbetrieb integriert. Der DLVA gibt an seinem Video-Ausgang eine der Eingangsleistung proportionale Spannung aus. Der Arbeitsfrequenzbereich erstreckt sich von 2 GHz bis 18 GHz, der Dynamikbereich reicht von -65 dBm bis 0 dBm.

Kurzinfo:

• Ausgangsspannung proportional zur Eingangsleistung

• Frequenzbereich 2 GHz – 18 GHz

• Dynamikbereich -65 dBm – 0 dBm

Video-Sender mit GPS-Datenübertragung für MAV (Micro Aerial Vehicle)-Anwendungen

Der Miniatur-Videosender eignet sich für den Einsatz in der Nächstbereichsaufklärung mit MAVs (*). Der Videosender übermittelt zusammen mit einem Echtzeit-Videobild die aktuelle Position (GPSKoordinaten) der Aufklärungsdrohne. Das modular aufgebaute System arbeitet im 2.45-GHz-ISM-Band und besteht aus:

• Videosender

• GPS-Empfänger

• Datenmodem und Spannungsversorgung

Der Video-Sender zeichnet sich durch eine hohe Ausgangsleistung von 500 mW (+27 dBm) bei sehr geringem Gewicht (35 g) und kompakten Abmessungen aus. Gleichzeitig wurde ein Maximum an Modularität und Flexibilität beibehalten: Alle Platinen können in Einbaulagen von 0° und 180° gegenüber den anderen Platinen zusammengesteckt werden. Dadurch lassen sich die Positionen des GPS-Antennen-, Spannungsversorgungs- und Kameraanschlusses sowie die Position der Sendeantenne an vielfältige mechanische Anforderungen anpassen.

Die Spannungsversorgung eignet sich für Eingangsspannungen von 9 bis 16 V DC. Durch die

Verwendung eines integrierten Spannungswandlers und aufwändige Filter eignet sich der

Videosender auch für den Einsatz in unsauberen Bordspannungsnetzen, zum Beispiel bei Antrieben mit elektronischen Drehzahlstellern.

Der Videosender kann ein normales FBAS PAL oder NTSC Videosignal übertragen. Über einen Steckverbinder können Kameras bis 100 mA Stromaufnahme bei 12 V DC direkt aus dem Videosender mit Strom versorgt werden. Die Sendefrequenz ist PLL-stabilisiert und in 0.5 MHz-Schritten einstellbar.

Am GPS-Empfänger können passive oder aktive Empfangsantennen bis 35 mA bei 3.3 V DC genutzt werden. Der GPS-Empfänger kann zusammen mit dem Datenmodem auch ohne den Videosender betrieben werden, ebenso ist der Videosender zusammen mit dem Datenmodem, ohne den GPSEmpfänger nutzbar.

Kurzinfo:

• Übertragung eines Videobildes und GPS-Positionsdaten in Echtzeit aus einem MAV

• Hohe Ausgangsleistung von 500 mW (+27 dBm)

• Geringes Gewicht: 35 g

• Hochempfindlicher GPS-Empfänger

• Modulares Design, flexible Steckpositionen der Platinen

• Weiter Spannungsversorgungsbereich mit aufwändiger Filterung

(*) Unter den Begriff UAV (Unmanned Aerial Vehicle, Drohne) fallen auch Mini-UAV beziehungsweise Micro-UAV, MAV (Micro Air Vehicle / Micro Aerial Vehicle, Mikrodrohne) und RPVs (Remotely Piloted Vehicles).

WLAN-Kommunikation über Leckwellenkabel auf spurgeführte Fahrzeuge (Studie)

Mit der WLAN-Kommunikation über Leckwellenkabel wurden für den Einsatz in der

Produktionsautomatisierung mehrere Transporteinheiten zur Übertragung von

Programmierungsdaten drahtlos an einen Steuerrechner angebunden. Die Transport-einheiten fahren auf einer vorgegebenen Strecke mit ca. 100 m Länge. Auf den Transporteinheiten ist jeweils ein Miniatur-Industrie-PC montiert, der die eigentliche Programmierung vornimmt. Die Kommunikation zwischen dem Steuerrechner und den Programmiereinheiten erfolgt per Funk mit dem IEEE 802.11 WLAN-Protokoll über ein parallel zur Fahrstrecke verlegtes Leckwellenkabel.

Das Ziel dieser Studie war, Leckwellenkabel verschiedener Hersteller auf ihre Eignung für den vorgesehenen Einsatzzweck zu prüfen. Weiterhin wurden verschieden polarisierte Richtantennen für die Verwendung als Empfangsantenne auf den Transporteinheiten geprüft. Die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Kommunikation wurde für den vor-gesehenen Einsatzzweck ermittelt.

Für die Bewertung der verschiedenen Leckwellenkabel wurde ein selbstfahrender Teststand gebaut, der die Messung der Signalleistung und Verbindungsqualität entlang der verschiedenen Leckwellenkabel ermöglichte. Mit diesem Teststand wurden Leckwellenkabel verschiedener Hersteller bei verschiedenen Abständen und Polarisationsarten der Mobilantennen vermessen. Der Einfluss von Antennen-Diversity auf die WLAN-Kommunikation wurde ebenfalls ermittelt.

Für die Bewertung der Abhörsicherheit der WLAN-Kommunikation wurde auch die Empfangbarkeit des WLAN-Signals in der Umgebung der Teststrecke ermittelt.

Kurzinfo:

• Selbstfahrender Teststand

• Charakterisierung und Bewertung verschiedener Leckwellenkabel

• Charakterisierung und Bewertung verschiedener Mobilantennen mit und ohne Diversity

• Bewertung der Abhörsicherheit

Diversity-Down-Converter für Videosignale im 2.45-GHz-ISM-Band

Der Diversity-Down-Converter sorgt für einen störungsfreien Empfang von analog übertragenen Videosignalen aus MAVs (Micro Aerial Vehicle), bei denen eine digitale Übertragung aus Platz-, Stromverbrauchs-, Gewichts- oder Latenzzeitgründen nicht möglich ist. Der Diversity-Down-Converter setzt das 2.45-GHz-Empfangssignal auf 1.22 GHz um, so dass dieses von kommerziellen Sat-Receivern empfangen werden kann. Je nach Empfangs-feldstärke wird zwischen den beiden komplett eigenständigen Konverterkanälen umgeschaltet, so dass immer das Signal mit der größten Amplitude am Ausgang des Konverters zur Verfügung steht.

Kurzinfo:

• Störungsfreier Empfang von analogen Videosignalen aus MAVs

• 2-kanaliger Diversity-Betrieb (switched combining, switch & stay)

• Frequenzumsetzung von 2.45 GHz auf 1.22 GHz für kommerzielle Sat-Receiver

 

Abhörsichere Übertragung von analogen Videosignalen im 2.45-GHz-ISM-Band

 

Das abhörsichere Übertragen von analogen Videosignalen wurde speziell für MAV-Anwendungen (Micro Aerial Vehicle) entwickelt, bei denen eine digitale Übertragung aus Platz-, Stromverbrauchs-, Gewichts- oder Latenzzeitgründen nicht möglich ist. Die relativ einfache Möglichkeit, die übertragenen Videobilder mittels kommerzieller Komponenten durch Unberechtigte mit sehen zu können wird dadurch unterbunden.

 

Kurzinfo:

• Spezielles Verfahren macht analoge Videoübertragung abhörsicher

• Echtzeitverarbeitung

• Stromsparend

 

5.8-GHz-Transverter zur Frequenzerweiterung des bestehenden Spread-Spectrum-Transceivers

Der 5.8-GHz-Transverter erweitert den Frequenzbereich des bestehenden 2.45-GHz-Spread-

Spectrum-Transceivers auf das 5.8-GHz-ISM-Band.

Kurzinfo:

• Frequenzbereichserweiterung des 2.45-GHz-Spread-Spectrum-Transceivers auf 5.8 GHz

• 19-Zoll-Einschubmodul