Advanced System Engineering

Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme

Im Mittelpunkt der Forschung der Abteilung Advanced System Engineering (ASE) steht das Design robuster mikro- und nanoelektronischer Systeme mit Hilfe effizienter Simulationsmethoden sowie präziser Messung und Charakterisierung ihrer Leistungsfähigkeit. In den Bereichen drahtlose Sensorsysteme inklusive HF- und RFID-Technologien für raue Umgebungen besteht eine besondere Fachkompetenz, die in kundenspezifischen Industrie-Anforderungen Anwendung finden. Bereits in den frühen Entwurfsphasen dieser Systeme werden auf beiden Seiten des elektronischen und des Antennen-Aufbaus alle relevanten Störungen, wie elektrisch leitende oder abstrahlende parasitäre elektromagnetische Effekte, berücksichtigt. Diese Herangehensweise garantiert die elektromagnetische Verträglichkeit (EMC), die Signalintegrität (SI) und die elektromagnetische Zuverlässigkeit (EMZ) vom IC-Level über Packages bis hin zur Leiterplatte.

Neben drahtlosen Mess- und Kommunikationssystemen verfügt die Abteilung ASE außerdem über ein umfangreiches Know-how im Bereich der kontaktlosen Energieübertragung mit hoher Leistungsfähigkeit. Dazu wurde eine optimierte Antennenstruktur entwickelt, die mit einer selbstanpassenden Leistungselektronik kombiniert ist. Diese geschickte Bündelung der Antenne und der Steuerungselektronik erhöht sowohl die Effektivität des Gesamtsystems als auch die Flexibilität in der Empfängerpositionierung. Dabei wird eine drastische Begrenzung des produzierten Elektro-Smogs gewährleistet und der Einsatz des Systems in der Nähe von Menschen ermöglicht.

Um diese Art Forschung zu betreiben, werden Methoden für die Berechnung von elektromagnetischen Feldern und elektrischen Signalen sowohl auf der analogen als auch der mixed-signal Ebene bereitgestellt und eingesetzt, wodurch das Transmissionsverhalten (z.B. Übersprechen, Reflektion, Veränderungen des nominalen Schwingungsverlaufs von Signalen) im Zeit- und Frequenzbereich zu analysieren und zu simulieren. Präzise und effiziente Simulationsmethoden und –Algorithmen wie die ereignisorientierte Modellierung erlauben eine extrem schnelle Simulation und Charakterisierung von mixed-signal Systemen, bei gleichzeitiger drastischer Reduktion der benötigten Entwurfs- und somit Produkteinführungszeit. Diese Methoden sind mittels klarer Schnittstellen mit bewährten Software-Produkten verbunden, wie z.B. Cadence/Spectre, SPICE oder Matlab/Simulink, um effiziente und robuste top-down Entwürfe und eine bottom-up Verifikation zu ermöglichen.

Der Hauptkooperationspartner der Abteilung ASE ist die Universität Paderborn, Fachgebiet Sensorik des Instituts für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik.

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