Herzlich Willkommen am DFG Gerätezentrum für 6G- und THz-Forschung (6Gcore) an der Bergischen Universität Wuppertal, einer wegweisenden Einrichtung zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung und interdisziplinären Zusammenarbeit in der Region. Unser Ziel ist es, die Grenzen des Wissens zu erweitern, indem wir modernste Einrichtungen und Ressourcen zur Verfügung stellen, um bahnbrechende Forschung in verschiedenen Disziplinen zu unterstützen. Als Zentrum für Innovation bringt das DFG-Gerätezentrum führende Experten aus verschiedenen Disziplinen zusammen und fördert eine lebendige Gemeinschaft von Wissenschaftlern, die sich gemeinsam den drängendsten Herausforderungen unserer Zeit stellen.

Das Gerätezentrum ist eine neue Plattform und bietet internen und externen Nutzern vielfältige Spezialsysteme, um den Nutzer optimal bei ihren Forschungsprojekten kostengünstig zu unterstützen. Dabei werden Unternehmen und wissenschaftliche Einrichtungen aus einer Hand hier im Haus betreut.

Für die Buchung von Laboren und Geräten erhalten sie nachfolgend Informationen über die technische Ausstattung und die Kompetenzen des Gerätezentrums.

Um sich einen schnellen Überblich zu verschaffen, können Sie die folgende Navigation nutzen:

• Equipment
• Messverfahren

• On Chip Messungen

Mit Hilfe von verschiedenen Messspitzen können Hochfrequenz-Halbleiterstrukturen direkt kontaktiert und untersucht werden, bevor sie in ein Gehäuse eingesetzt werden. Die Signalauswertung erfolgt über verschiedene Netzwerk- oder Spektrumanalysatoren im Bereich 10MHz – 67GHz. Mittels Zusatzextender auch im D- und J-Band und darüberhinaus bis 1.100GHz (limitiert durch die vorhandenen Messpitzen)

• Untersuchungen verschiedener Modulations- und Übertragungsarten für die Kommunikationstechnik

Die gute Infrastruktur erlaubt die detaillierte Untersuchung komplexer Modulationsverfahren, selbst bei hohen Trägerfrequenzen. Hier sind einige gängige Messverfahren, die zur Charakterisierung von Modulationstechniken verwendet werden:

Spektralanalyse: Die Spektralanalyse wird verwendet, um das Frequenzspektrum eines modulierten Signals zu untersuchen. Hierbei wird das Signal in seine verschiedenen Frequenzkomponenten aufgeschlüsselt. Mit Hilfe von Spektrumanalysatoren kann die Verteilung der Signalenergie über verschiedene Frequenzbereiche hinweg analysiert werden. Dies ermöglicht die Identifizierung von Trägerfrequenz, Seitenbändern, Bandbreite und anderen spektralen Merkmalen der Modulation.

Augendiagramm: Das Augendiagramm ist ein grafisches Werkzeug zur Beurteilung der Signalqualität in digitalen Modulationssystemen. Es stellt die Überlagerung von mehreren Signalbits im Zeitbereich dar. Das Augendiagramm ermöglicht die Analyse von Übertragungsproblemen wie Rauschen, Jitter und Verzerrungen. Anhand des Augendiagramms können Parameter wie Anstiegs- und Abfallzeiten, Augenöffnungsbreite und Intersymbolinterferenz bewertet werden.

Fehlervektor-Messungen: Fehlervektor-Messungen werden bei digitalen Modulationstechniken wie QPSK (Quadraturphasenverschiebung), 16-QAM (16-fache Amplitudenmodulation) und anderen verwendet. Dabei wird das empfangene Signal mit einem idealen Referenzsignal verglichen, und die Unterschiede zwischen ihnen werden gemessen. Zu den wichtigen Parametern gehören der Fehlervektorbetrag (EVM) und der Fehlervektorwinkel (EVA), die Aufschluss über die Genauigkeit der Modulation geben.

Bitfehlerrate (BER): Die Bitfehlerrate ist eine häufig verwendete Metrik zur Bewertung der Qualität digitaler Modulationssysteme. Sie gibt an, wie viele fehlerhafte Bits im Verhältnis zur Gesamtzahl der übertragenen Bits auftreten. Durch die Messung der BER können Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und Störanfälligkeit des Modulationssystems gezogen werden.

Leistungsmessungen: Bei Modulationstechniken ist es wichtig, die Übertragungsleistung zu messen. Dies umfasst die Messung der Sendeleistung, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entspricht, sowie die Messung der empfangenen Leistung, um Signal-Rausch-Verhältnisse (SNR) und andere Übertragungsverluste zu bewerten.

• Messbereichserweiterungen

Durch Verwendung der Zusatzextender kann der Messbereich der Auswerteelektronik deutlich erweitert werden. Dabei wird zwischen Generator- und Analysator- Systemen unterschieden. Neben den etablierten 110-170 GHz (D-Band) und 220-325 GHz (J-Band) Systemen kommen auch neuere Systeme für den Frequenzbereich 330-500GHz, 500-750 GHz und 1.100-1.500 GHz zum Einsatz welche im oberen Frequenzbereich zwischen -20/-10 dBm eingesetzt werden können

• Nutzung des Terahertzbereichs zur Datenübertragung und Bildgebung durch Sender und Empfänger

Die Bildgebung im Terahertzbereich bietet verschiedene Vorteile, da Terahertzstrahlung durch viele nicht-metallische Materialien wie Kunststoffe, Papier, Kleidung und Keramik hindurchdringen kann. Gleichzeitig wird sie von vielen anderen Materialien wie Metallen, Wasser und bestimmten chemischen Verbindungen absorbiert, was es ermöglicht, verschiedene Substanzen zu identifizieren und zu unterscheiden.

Bei der Terahertz-Bildgebung werden verschiedene Techniken eingesetzt, um Informationen über die untersuchten Objekte zu erhalten:

Zeitbereichsbildgebung: Bei dieser Methode wird eine kurze Terahertzimpulssequenz erzeugt und auf das zu untersuchende Objekt gerichtet. Der reflektierte oder transmittierte Terahertzimpuls wird mit einem Detektor erfasst und analysiert. Durch die Erfassung der Laufzeit des Terahertzimpulses können Informationen über die Dicke, Struktur und Reflexionseigenschaften des Objekts gewonnen werden.

Frequenzbereichsbildgebung: Hier wird ein breitbandiges Terahertzsignal erzeugt und in verschiedene Frequenzkomponenten aufgespalten. Durch Messung der Absorption, Reflexion oder Streuung der Terahertzstrahlung in Abhängigkeit von der Frequenz kann eine detaillierte Spektralinformation über das Objekt gewonnen werden. Dies ermöglicht die Identifizierung spezifischer chemischer oder materieller Eigenschaften.

Tomographie: Die Terahertz-Tomographie kombiniert verschiedene Winkel- oder Positionsprojektionen, um ein dreidimensionales Bild des untersuchten Objekts zu erzeugen. Durch die Kombination mehrerer Einzelbilder aus verschiedenen Blickwinkeln kann die innere Struktur des Objekts rekonstruiert werden.

Wir bieten die Nutzung diverser kommerziellen und eigenen Terahertzsysteme unterschiedlicher Leistungsklassen als Einzelfrequenz- und durchstimmbare Systeme (-25dBm bis 4dBm) und Baugrößen (Mignonzellengröße und kleiner) bis hin zu tischgroßen Lasersystemen auf der Sendeseite, aber auch vielfältige z.T. breitbandiger Single-Pxel und Multipixelkamerasysteme zur Auswertung von Millimeterwellenstrahlung

• THz-Nahfeldmikroskopie

Die Terahertz-Wellen stoßen aufgrund ihrer großen Wellenlänge an Grenzen, wenn es um die Erkennung kleinster Strukturen geht. Die Kopplung von Terahertz-Wellen mit einem Nahfeld-Mikroskop ermöglicht es, die laterale Auflösung bis in den Nanometerbereich zu erhöhen. Dies ist eine analoge Arbeitsweise zum Rasterkraftmikroskop