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Seminarreihe Mikrowellen, Photonik und Kommunikation, SS 2008

Prof. F. Jondral, Prof. T. Zwick, Prof. M. Thumm, Prof. J. Leuthold, Prof. W. Freude
Ort: Hörsaal NTI, Geb. 30.10
Zeit: Donnerstag, 14:00 Uhr

 

17.04. 2008:  
24.04.2008: Pilot Grid Design for MIMO-OFDM
Herr Gunther Auer, Ph.D. - DoCoMo Euro-Labs, München

Abstract:
WINNER (wireless initiative new radio) is a European research project that aims at identification and assessment of key technologies for Beyond 3G mobile communications systems. The WINNER system includes a multi antenna concept where various spatial processing schemes are adaptively selected dependent on the transmission scenario, which may have fundamentally different CSI requirements. Reference symbols known to the transmitter, referred to as pilots, are required to facilitate coherent detection at the receiver, as well as to transfer channel state information (CSI) for adaptive transmission to the transmitter. As pilots add overhead that grows proportionally with the number of transmit antennas, a sophisticated pilot design needs to flexibly support different variants of the WINNER advanced antenna concept while keeping the overhead at an acceptable level.

The talk briefly summarizes the WINNER multi-antenna concept and then gives a detailed overview about the WINNER pilot design. A framework is established to dimension the pilot grid for MIMO-OFDM operating in time-variant frequency selective channels. For the specific case of MIMO-OFDM schemes without channel knowledge at the transmitter, the optimum placement of pilot symbols in terms of overhead and power allocation is identified that maximizes the training based capacity.
01.05.2008: kein Vortrag, Feiertag (Christi Himmelfahrt)
08.05.2008: Raman amplification and lasing in silicon photonics
Dr.-Ing. Michael Krause, Technische Universität Hamburg-Harburg, Optische Kommunikationstechnik

Abstract:
Stimulated Raman scattering is a nonlinear optical process in which signal light is amplified in the presence of shorter-wavelength pump light due to an interaction with the vibrational modes of the material. In optical fibers, this effect is already commercially exploited for realizing optical amplification in long-haul transmission systems. In silicon waveguides, on the other hand, Raman scattering has been demonstrated only very recently, in 2003. It was the first practical optical gain mechanism to be demonstrated for the rapidly evolving silicon-photonics platform. This talk will summarize the principles, limitations and state of the art of Raman amplifiers and lasers in silicon. Modeling aspects and design rules for optimal Raman amplifiers will be discussed, and advanced designs will be introduced that can be used to mitigate the limiting effect of free-carrier absorption in silicon Raman amplifiers and lasers.
15.05.2008: kein Vortrag, Pfingstferien
22.05.2008: kein Vortrag, Feiertag (Fronleichnam)
29.05.2008: Communication Intelligence - technische Herausforderungen und Lösungen im Umgang mit Nachrichtensignalen und Informationen
Dr.-Ing. Hans-Joachim Kolb von der Firma MEDAV, Uttenreuth
05.06.2008: Single-Mode VCSELs for Broadband Optical Communications and Sensing
Prof. Dr. M.-C. Amann, Walter-Schottky-Institut, TU München

Abstract:
Vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) in the sub-1µm wavelength range have previously emerged as high-performance commercial products for datacom-applications. This is because of their intrinsic advantages against edge-emitting lasers, such as sub-milliamp threshold currents, low beam divergence and simple fiber-coupling, high slope efficiencies and low power consumption. Accordingly, various efforts have been paid so far to extend the wavelength range of the VCSELs further into the near- and mid-infrared in order to enter the interesting wavelength regimes for single-mode medium range optical communications or environmental gas sensing applications.
In this talk, we present a very successful approach for InP-based long-wavelength VCSELs based on buried tunnel junctions: the buried-tunnel-junction (BTJ) VCSEL. Excellent cw laser performance has been achieved for the entire 1.3-2.3µm wavelength range, such as sub-mA threshold currents, 0.9 V threshold voltage (at a wavelength of 1.55µm), operation voltages below 1.2V, 30-70 Ohm series resistance, differential efficiencies >25%, up to 3mW single-mode optical output power, >110°C cw operation, stable polarization and single-mode operation with SSR of the order 40-50 dB. With small-signal modulation bandwidths exceeding 10 GHz and widely opened eye diagrams at 10 Gb/s pulse modulation these devices are well suited for high-speed optical communications. Electro-thermal wavelength-tuning over ~4 nm and micromechanical tuning over more than 40 nm both in the continuous tuning-mode and with SMSR >30 dB can be accomplished. Besides the device concept and performance, we shall demonstrate some recent experiments on optical communications at 1.55µm and spectroscopic trace-gas sensing.
12.06.2008: Moderne Antennen und ihre Entwicklung
Dr. C. Rohner - Firma Rohde & Schwarz, München
19.06.2008:
Chromatische Dispersion von Lichtwellenleitern und deren Einfluß auf den Entwurf faseroptischer Übertragungssysteme
Prof. Dr.-Ing. Klaus Petermann
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Hochfrequenztechnik HFT 4,
Einsteinufer 25, 10587 Berlin, Germany

Abstract:
In optischen Einmodenfasern, wie sie zur faseroptischen Übertragung verwendet werden, hängt die Gruppenlaufzeit von der Wellenlänge ab, was als chromatische Dispersion bezeichnet wird. Auf den ersten Blick erscheint es wünschenswert, diese chromatische Dispersion so klein wie möglich zu halten, um Signalverzerrungen zu vermeiden. Aufgrund der hohen optischen Leistungsdichte in Glasfasern und der hohen Übertragungslänge spielen aber auch nichtlineare optische Effekte eine wichtige Rolle, die auch wieder sehr stark vom Verlauf der chromatischen Dispersion entlang der Übertragungsstrecke abhängen.

Eine wichtige Fragestellung besteht nun darin, den Verlauf der chromatischen Dispersion entlang der Faserstrecke zu optimieren (Optimierung der sogenannten “dispersion maps”), um ein möglichst robustes Übertragungsverhalten zu gewährleisten. Diese Optimierung stellt ein sehr komplexes Problem dar und sie ist auch von den gewählten Modulationsformaten, Kanaldatenraten und dem gewählten Wellenlängenraster abhängig.  

Im Vortrag werden einfache Methodiken für diese Optimierung diskutiert und beispielhafte optimale Systemlösungen vorgestellt.
26.06.2008: RF-MEMS Technologies for next-generation microwave communication and radar systems in aeronautic platforms
Dr. Volker Ziegler - EADS, München

Abstract:
The talk will highlight the future microwave communication and sensing systems, which emerge as key functionalities in aeronautic platforms like airplanes, unmanned aerial vehicles and helicopters. To meet the requirements of these systems including e.g. multi-band capabilities and low-profile antennas, solutions on the electronic component side using RF-MEMS are discussed. The presentation will give insight in the technology of RF-MEMS components, their electrical performance, circuit design aspects and challenges to implement these circuits into products.
03.07.2008: "Materialien und Strukturen für die integrierte Optik in Silizium (SOI)"
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller, Technische Universität Hamburg-Harburg, Mikrosystemtechnik

Abstract:

Die integrierte Optik in Silizium (SOI) ermöglicht über die Miniaturisierung von optischen Kreisen hinaus durch die Kombination mit Verfahren der
Halbleiter- und Mikrosystemtechnologie die Realisierung neuartiger Strukturen zum Aufbau von Wellenleitern, Kopplern und Modulatoren.
Es werden die Eigenschaften von Wellenleitern in kristallinen, insbesondere aber amorphen Siliziumwellenleitern und verfahren zu deren Herstellung und Optimierung beschrieben, um vergleichbar niedrige Materialdämpfung zu erreichen. Verfahren und Ergebnisse zur Reduzierung der Streuverluste durch thermische Oxidation werden vorgestellt sowie mikromechanische Strukturen zur thermooptischen und elasto-optischen Abstimmung von MZ- und
Ringmodulatoren.
10.07.2008: "Das Radiofrequenzspektrum und die ITU: die Verwaltung einer knappen Ressource"
Dr.rer.nat. Klaus Ruf vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bonn-Oberkassel.

Abstract:
Das nutzbare Radiofrequenzspektrum ist eine endliche Ressource, von der eine ständig wachsende Zahl von Nutzungen und Anwendern ihren Anteil fordern. Die Internationale Fernmeldeunion, ITU, regelt die Nutzung des Spektrums nach den übergeordneten Prinzipien „efficient use“ und „equitable access“. Zunächst werden die Struktur und die Arbeitsweise der ITU erläutert, dann das Hauptprodukt, die Radio Regulations vorgestellt. Als Anwendungsfall werden die Satellitenfunkdienste untersucht, die durch ihre lange Vorlaufzeit erhöhte Anforderungen an die Frequenzplanung und -koordination stellen. Eine Besonderheit stellen dabei die sogenannten Papiersatelliten dar, aber auch die Anforderungen der Länder, die noch nicht über diese Technik verfügen, zu einem späteren Zeitpunkt noch Satelliten in den Orbit bringen zu können, führen zu einer nicht-optimalen Nutzung der Orbit-Spektrum-Ressource. Technische, ökonomische und regulatorische Ideen, die diese Situation verbessern sollen, werden vorgestellt.
17.07.2008:
Advanced Microwave Devices based on Functional Materials
Prof. Dr.-Ing. Rolf Jakoby; Technische Universität Darmstadt, Mikrowellentechnik.

Abstract:
Future implementation of frequency-agile RF modules and space-agile antennas in next-generation mobile terminals, RFID and (radar) sensor systems at RF- and THz frequencies is limited by the availability of tunable/switchable microwave components/devices such as varactors, tunable lines, phase shift­ers, scanning antennas/reflectarrays, tunable filters, adaptive match­ing networks or multi-band antennas that have low high performance at low cost. Since technologies employed for tunable RF devices based on semi­conductor elements as well as RF MEMS do not meet all desired requirements, our research has been focused on advanced microwave components based on tunable functional materials and adequate processing technologies, in particular for Barium Strontium Titanate (BST) thick- & thin films and Liquid Crystal (LC) filled cavities, where electromagnetic properties are controlled by applying external voltages, accompanied by very low tuning power.
Research is carried out in an interdisciplinary multilevel approach, incorporating the whole value-creation chain from innovative functional materials and processing to novel device concepts and design strategies with packaging issues, multi-scale modeling, dedicated material- and component characterization as well as functional tests and optimization of the components over a very broad frequency range from 1 MHz up to 300 GHz. This led to some improvements, e.g., quality factor Q > 110 @ 2 GHz for BST-thick film varactors or figure-of-merit FoM > 110°/dB @ 24 GHz for LC-phase shifters. This contribution will present basic principles and various examples of tunable passive microwave devices for agile systems.
 

 

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