Hochfrequenzsysteme

"Eine schöne Überraschung"

Prof. Hatt, Präsident der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste und Laudator Prof. Hartmann, Sekretär der Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften mit Preisträger Prof. Pohl (Mitte).
© Foto Dirk Borhart/AWK

Prof. Hatt, Präsident der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste und Laudator Prof. Hartmann, Sekretär der Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften mit Preisträger Prof. Pohl (Mitte).

Ein Team von FHR-Wissenschaftlern entwickelt hochintegrierte "Radar-on-chip" auf Basis von Silizium-Germanium.
© Foto Fraunhofer FHR / Bellhäuser

Ein Team von FHR-Wissenschaftlern entwickelt hochintegrierte "Radar-on-chip" auf Basis von Silizium-Germanium.

Als Doktorand baute er zum Spaß ein radarbasiertes Messsystem, das durch Variierung der Messentfernung Weihnachtslieder spielen konnte. Heute ist Nils Pohl einer der besten Nachwuchswissenschaftler in Nordrhein-Westfalen und Abteilungsleiter am Fraunhofer FHR.

Prof. Pohl, seit Anfang 2013 sind Sie Leiter der Abteilung Millimeterwellen- und Höchstfrequenzsensoren. Zugleich sind Sie aber auch Juniorprofessor an der Ruhr-Universität Bochum.

Pohl: Ja, von der Professur bin ich derzeit allerdings beurlaubt, um meine Aufgaben als Abteilungsleiter wahrnehmen zu können. Ich plane aber, die Verbindung zu Universitäten beizubehalten. Zum einen ist die dortige Grundlagenforschung ein wertvoller Beitrag, zum anderen macht es mir viel Spaß, Vorlesungen zu halten.

Sie haben auch an der Ruhr-Universität studiert. Was genau?

Pohl: Ich habe Elektrotechnik und Informationstechnik studiert, 2005 mein Diplom gemacht und gleich im Anschluss promoviert. Bereits im Studium habe ich mich thematisch auf Hochfrequenztechnik und Chipdesign fokussiert.

Chipdesign spielt ja auch bei Ihrer Promotion eine große Rolle?

Pohl: Richtig. Ich habe mich eigentlich ausschließlich mit Chipdesign befasst. Ziel war ein Radarsystem, das beispielsweise den Füllstand von industriellen Flüssigtanks erfassen kann. In dieser Zeit habe ich einige interessante Schaltungen realisiert. Durch wenige Kniffe konnte ich etwa extrem breitbandige Oszillatoren realisieren. Dies ist die Grundlage für sehr hochauflösende Radarsysteme.

Sie wurden 2011 als Juniorprofessor an den Lehrstuhl Integrierte Systeme der Uni Bochum berufen.

Pohl: Eine Juniorprofessur ist eine schöne Chance, da man relativ viele Freiheiten hat, ein Thema so zu beackern, wie man es möchte und darin zu forschen. In der Zeit habe ich an den Themen aus meiner Promotion weitergeforscht und mich verstärkt auf die Entwicklung von Chips auf Basis von Silizium-Germanium (SiGe) konzentriert und diese auch in verschiedene Radaranwendungen gebracht.

Bisher wurden Chips meist auf Basis von Silizium oder Gallium-Arsenid hergestellt. Welche Vorteile bieten SiGe-Chips?

Pohl: Ursprünglich waren Silizium-Chips nur für rein digitale Anwendungen konzipiert, wie wir sie von Computern kennen. Die ersten SiGe-Chips wurden Ende der 1990er Jahre entwickelt, um 2004 wurden die ersten Radarsysteme mit SiGe-Chips hergestellt. Die Automobilindustrie war hier Vorreiter. Die Dotierung des Siliziums mit Germanium ermöglicht überaus hohe Schaltfrequenzen, wie wir sie in der Hochfrequenztechnik benötigen. Somit können wir nun hochintegrierte Radarsysteme konzipieren, die kompakt sind, in Massenproduktion und folglich überaus günstig hergestellt werden können.

Für Ihre Arbeiten auf diesem Gebiet wurden Sie kürzlich mit dem Karl-Arnold-Preis Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste ausgezeichnet.

Pohl: Oh ja, das war eine ziemliche Überraschung! Eine gute, natürlich. Eines Tages klingelte das Telefon, und ich erfuhr gleichzeitig, dass ich vorgeschlagen wurde und die Nominierung erfolgreich war; ich also den Preis gewonnen hatte. Dem Nominierenden und offensichtlich auch der Jury hatte meine Lösung, ein Radar zu miniaturisieren, sehr gut gefallen. Sie fanden das war etwas Neues, und Fortschrittliches und technisch elegant.

Führen Sie Ihre Forschung im Bereich der SiGe-Chips weiter fort?

Pohl: Selbstverständlich. Ich denke, und auch das Institut sieht das so, dass die SiGe-Technologie eine sinnvolle Ergänzung des Portfolios des FHR ist. Im vergangenen Monat haben wir ein neues Team gegründet, das sich ausschließlich mit Chipentwurf befassen wird. Die ersten Chips befinden sich bereits in der Fertigung und wir werden sie in einigen Wochen erhalten. Wir sind schon sehr gespannt.

Welche Funktion werden die Chips erfüllen können?

Pohl: Noch sind wir ja am Anfang. Ein Radar-on-the-chip zu entwickeln ist trotz allem Fortschritt der letzten Jahre noch eine große Herausforderung. Aber unser Ziel sind komplexe mehrkanalige Systeme beispielsweise zum Einsatz in der Qualitätskontrolle und der Produktion. Hier können THz-Zeilenkameras auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde hochpräzise Ergebnisse und Bilder liefern.