Rohde & Schwarz und IHP führen erstmals OTA-Antennencharakterisierung im D-Band für 6G- und Automotive-Radar durch

Schlüsselakteure aus Forschung und Lehre sowie der Industrie stufen das D-Band mit einem
Frequenzbereich von 110 GHz bis 170 GHz als einen Kandidaten für kommende Drahtlos-Standards im
Bereich Mobilfunk (Beyond 5G und 6G) sowie für zukünftige Automotive-Radar-Anwendungen ein. Rohde &
Schwarz setzt seine wegweisenden Forschungsaktivitäten im Sub-THz-Bereich fort mit dem Schwerpunkt
auf diesem Frequenzbereich und erreicht dabei wichtige Meilensteine. Gemeinsam mit IHP hat Rohde &
Schwarz nun branchenweit erstmals eine vollständige Messung der 2D- und 3D-Richtcharakteristik von
Antennen auf Transceiver-Modulen durchgeführt, die für den Betrieb im D Band vorgesehen sind.

Ebenso wie 5G-Netze und Komponenten für den Millimeterwellenbereich weisen auch Antennensysteme
und HF-Transceiver-Module für zukünftige Drahtlos- und Automotive-Radar-Anwendungen gemeinsame
Eigenschaften auf, die das Testen zu einer Herausforderung machen. Die hohen Betriebsfrequenzen, die
höhere Anzahl an Antennenelementen und der Umstand, dass diese Module keine externen HF-Anschlüsse
aufweisen und somit nicht leitungsgebunden getestet werden können, erfordern Messungen über die
Luftschnittstelle in einer geschirmten Umgebung – sogenannte Over-the-Air- oder OTA-Tests. Rohde &
Schwarz, der Experte für Funkkommunikationsmessungen, und IHP GmbH (Innovations for High
Performance Microelectronics – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik), haben dieses Messverfahren
nun erfolgreich in den Sub THz-Bereich übertragen und konnten erstmals vollständige 2D- und 3D-OTA-
Messungen an einem Radarmodul bei Frequenzen im D Band demonstrieren.

Der Messaufbau bestand aus einem R&S ATS1000 Antennentestsystem, einem R&S ZNA43
Vektornetzwerkanalysator und der R&S AMS32 Antennen-Messsoftware von Rohde & Schwarz. Das R&S
ATS1000 Antennentestsystem ist eine kompakte und mobile Schirmkammerlösung für OTA- und
Antennenmessungen, ideal für 5G-Millimeterwellenanwendungen. Zur Abdeckung der D-Band-Frequenzen
wird der Messaufbau erweitert um Komponenten von Radiometer Physics GmbH, einem Unternehmen der
Rohde & Schwarz Gruppe, die die Frequenzumsetzung direkt an der Messsonde sowohl in Sende- als auch
in Empfangsrichtung erlauben. Damit sind keine mechanischen Anpassungen oder zusätzliche HF-
Kabelverbindungen zum Antennentestsystem erforderlich. Mit diesem Messaufbau lassen sich sowohl
Amplituden- als auch phasenkohärente Messungen im D Band durchführen. Dank der R&S AMS32
Software-Optionen für Nahfeld-Fernfeld-Transformation und dem hochgenauen Positionierer lassen sich 3D-
Messungen der Antennencharakteristik einschließlich Nachverarbeitung vollautomatisch in kurzer Zeit
durchführen.

IHP stellte vier unterschiedliche Prüflinge zur Verfügung, basierend auf dem gleichen D Band-Radar-
Transceiver-Chipset, jedoch mit unterschiedlichen Antennenstrukturen. Diese umfassten auf dem Chip
integrierte (On-Chip) Patchantennen, ausgeführt als Einzelantennen und als übereinander angeordnete
Antennen mit entsprechender Belüftung sowie einer On-Chip-Gruppenantenne. Mit Hilfe der OTA-
Charakterisierung ließ sich nachweisen, dass die Ausführungen als Mehrfach- bzw. Gruppenantenne eine
höhere Bandbreite liefern als die Einzelantenne.

Die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Prüflinge wurde durch Messungen in einem
Kugelkoordinatensystem mit zwei unterschiedlichen Messeinstellungen ermittelt. Durch Vergrößerung der
Elevationsschrittweite von 1° auf 5° (Verringerung der Anzahl der Abtastpunkte) konnte die Gesamt-Testzeit
für einen Prüfling von 70 Minuten auf 12 Minuten reduziert werden. Durch Vergleich der unterschiedlichen
Prüflings-Designs anhand der gewonnenen Messdaten konnten die Forscher der IHP die Auswirkung des
endlichen Reflektorbereichs auf das Sichtfeld (Field of View, FoV) eines Automotive-Radarsensors
analysieren.

Prof. Dr. Gerhard Kahmen, Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer der IHP, stellt fest:
“Frequenzsysteme im Sub-THz-Bereich gewinnen in der Forschung und in vielen Anwendungsbereichen
zunehmend an Bedeutung. Das auf das D Band erweiterte OTA-Testsystem von Rohde & Schwarz ist eine
hervorragende Lösung für die präzise und zeiteffiziente Charakterisierung von Strahlungsdiagrammen
komplexer Antennenstrukturen, wie sie auf unseren D-Band-Radarchips implementiert sind. Für IHP sind
diese Messungen wichtig, um einen noch besseren Einblick in die Physik der Antennenstrukturen zu
gewinnen und deren Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern. Die sehr erfolgreiche Zusammenarbeit mit
einem der führenden Industriepartner auf den Gebieten Drahtlos- und Millimeterwellenkommunikation zeigt
eindrucksvoll die Vorteile des engen Zusammenwirkens von Forschung and praktischer Anwendung.”

Alexander Pabst, Vice President of Systems and Projects bei Rohde & Schwarz, sagt: “Wir freuen uns, mit
einem so hervorragenden Partner wie dem Institut für innovative Mikroelektronik zusammenzuarbeiten und
damit unsere branchenführenden OTA-Testlösungen technologisch noch weiter zu verbessern. Unsere
gemeinsamen Anstrengungen unterstützen Forscher und Schlüsselakteure der Industrie dabei, ihre
Antennensysteme und Transceivermodule für zukünftige Automotive-Radar-Anwendungen und den
kommenden Drahtlos-Kommunikationsstandard 6G zu charakterisieren und zu testen.

In folgendem Video finden sich weitere Information zu OTA-Messungen im D-Band:
https://www.rohde-schwarz.com/_251220-987264.html

Informationen zu den Aktivitäten von Rohde & Schwarz zum Thema „Beyond 5G“ finden sich hier:
https://www.rohde-schwarz.com/wireless/B5G

Ansprechpartner für Pressevertreter:
Christian Mokry, Tel.: (089) 4129-13052, E-Mail: press@rohde-schwarz.com

IHP GmbH
Über das IHP: Das IHP ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und betreibt Forschung und Entwicklung zu
siliziumbasierten Systemen, Höchstfrequenz-Schaltungen und -Technologien einschließlich neuer
Materialien. Es erarbeitet innovative Lösungen für Anwendungsbereiche wie die drahtlose und
Breitbandkommunikation, Sicherheit, Medizintechnik, Industrie 4.0, Mobilität und Raumfahrt. Das IHP
beschäftigt ca. 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Es verfügt über eine Pilotlinie für technologische
Entwicklungen und die Präparation von Hochgeschwindigkeits-Schaltkreisen mit 0,13/0,25 µm-BiCMOSTechnologien, die sich in einem 1000 m² großen Reinraum der Klasse 1 befindet.

https://www.ihp-microelectronics.com

Alle Pressemitteilungen sind im Internet unter http://www.presse.rohde-schwarz.de abrufbar.
Dort steht auch Bildmaterial für Sie zum Download bereit.

Rohde & Schwarz
Rohde & Schwarz ist ein führender Lösungsanbieter in den Geschäftsfeldern Messtechnik, Broadcast- und
Medientechnik, Aerospace | Verteidigung | Sicherheit sowie Netzwerke und Cybersicherheit. Mit seinen
innovativen Produkten der Kommunikations-, Informations- und Sicherheitstechnik unterstützt der
Technologiekonzern professionelle Anwender aus Wirtschaft und hoheitlichem Sektor beim Aufbau einer
sicheren und vernetzten Welt. Zum 30. Juni 2020 betrug die Zahl der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter rund
12.300. Der unabhängige Konzern erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2019/2020 (Juli bis Juni) einen Umsatz
von 2,58 Milliarden Euro. Der Firmensitz ist München. Das internationale Geschäft wird in mehr als 70
Ländern über Tochterfirmen betrieben. In Asien und Amerika steuern regionale Hubs die Geschäfte.
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