CRPA-Antennengruppe zur aktiven Kompensation von Vibrationen in einer FHR Messkammer.

Kernkompetenzen

Elektromagnetische Felder

Die Kernkompetenz »Elektromagnetische Felder« umfasst mehrere wissenschaftliche Aufgabengebiete, deren Einsatz für die einwandfreie Funktion moderner Radar- und Kommunikationssysteme wichtig ist. Dazu gehören die numerische Modellierung elektromagnetischer Felder und die Ausbreitung von Wellen in unterschiedlichen Medien, die Entwicklung von Antennen und der dazu gehörigen Komponenten sowie die HF-Messtechnik als querschnittliche Forschungsaufgaben, mit denen sich derzeit in verschiedenen Abteilungen ca. 25 Mitarbeiter beschäftigen. Die wissenschaftliche Herausforderung besteht vor allem darin, die den elektromagnetischen Feldern zugrunde liegenden (Maxwell’schen) Differentialgleichungen in numerische Berechnungsverfahren umzusetzen und daraus unter Einsatz moderner Hochleistungs-Rechnerarchitekturen (High-Performance Computing, HPC) effiziente Software zu entwickeln. Je nach Komplexität der Objekte und ihrer Größe im Vergleich zur Wellenlänge werden verschiedene Ansätze – geometrische Optik, physikalische Optik, Ray-Tracing u. a. – verfolgt und miteinander kombiniert (Hybrid-Methoden). Am Fraunhofer FHR werden bereits seit einigen Jahren spezielle Hybrid-Methoden zur numerischen Berechnung elektromagnetischer Felder entwickelt. Mit der daraus entstandenen Software wie z. B. FARAD, Cyl-Patch® und FEBI®, die inzwischen als Markennamen eingetragen wurden, können Antennen und Antennengruppen entworfen und analysiert werden. Sie bietet gegenüber kommerziell verfügbarer Software für den HF-Bereich eine erhöhte Flexibilität und stellt ein Alleinstellungsmerkmal des Instituts dar. Auch in Benchmarks (z. B. JINA Workshop EM2) erzielen die Simulationstools wegen ihrer Genauigkeit und Effizienz im internationalen Vergleich sehr gute Ergebnisse.

Auf dem Gebiet der Antennentechnologie steht ein umfangreiches Portfolio an verschiedenen Antennentypen für unterschiedliche Einsatzgebiete und Frequenzbänder zur Verfügung. Dazu gehören unter anderem die Entwicklung besonders breitbandiger Antennenelemente und -gruppen sowie mehrarmiger Spiralantennen für Aufklärungs- und Peilaufgaben. Das Institut verfügt über umfangreiches Know-how auf dem Gebiet konformer Antennengruppen und bei der Integration von Antennen in Fahrzeuge. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Verfahren konnte in verschiedenen  militärischen und zivilen Projekten praktisch demonstriert werden. Darüber hinaus verfügt das FHR über eine große Zahl von Messeinrichtungen, die zur experimentellen Verifikation der entwickelten Verfahren und Technologien benötigt wird. Dazu gehören reflexionsarme Messräume und Messgeräte für verschiedene Frequenzbereiche, mit denen Antennen, Materialien sowie aktive und passive HF-Schaltungen schnell und präzise geprüft und charakterisiert werden können.