Präzise Signale spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Anwendungen – von Mess- über Radarsysteme bis hin zur Telekommunikation. Gerade in der Telekommunikation müssen immer größere Datenmengen in immer kürzerer Zeit übertragen werden. Sind die Signale der Datenübertragung nicht hochpräzise, kommt es mitunter zu Fehlern in der Kommunikation. Eine Forschungsgruppe der Universität Paderborn arbeitet daher im Forschungsprojekt „RadiOptics“ an einem sogenannten Signalgenerator, der potenzielle Fehlerquellen reduziert. Als Messgerät kommen solche Signalgeneratoren beispielsweise bei der Entwicklung von neuen Technologien und Komponenten zum Einsatz. Das Projekt wird vom EXIST-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit einer Summe von rund 849.000 Euro gefördert. EXIST unterstützt herausragende wissenschaftliche Gründungsvorhaben von der Idee bis zur Unternehmensgründung.
Phasenrauschen soll minimiert werden
Signalgeneratoren sind Laborgeräte, die als Testequipment in der Produktentwicklung eingesetzt werden. Ihr Einsatzgebiet, das von der Computertechnik bis zur Luft- und Raumfahrt reicht, ist groß, weshalb die Anforderungen an Signalgeneratoren entsprechend hoch sind. „Die neue Technologie soll Signale im Hochfrequenzbereich erzeugen, die sehr präzise sind. Das sogenannte Phasenrauschen, was zu Übertragungsfehlern führen kann, wird damit minimiert“, erklärt Dr. Peter Hertenstein von der Fachgruppe Schaltungstechnik am Heinz Nixdorf Institut der Universität, der das Vorhaben leitet. Das Besondere an dem hier entwickelten Signalgenerator ist, dass optische und elektrische Signale miteinander kombiniert werden. Die Signalgeneratoren werden dafür mit einem modengekoppelten Laser (MLL) ausgestattet. MLLs sind in der Lage, einen optischen Referenztakt zu schaffen, der eine sehr genaue Messung von Zeiteinheiten ermöglicht. Ein Phasendetektor, der im gemischt-elektronisch-optischen Bereich arbeitet, wandelt die Takte anschließend in elektrische Signale um.
Erste Ergebnisse sind vielversprechend
Die frühe Projektphase ist positiv verlaufen: „Die ersten Erkenntnisse sind vielversprechend. Der Prototyp ermöglicht es bereits jetzt, ein zehnmal geringeres Phasenrauschen zu erzeugen, also zehnmal präzisere Signale“, so Hertenstein. Ziel ist es, den Signalgenerator künftig kommerziell zu vertreiben. „Bis zur Marktreife wird es vermutlich aber noch bis ins zweite Quartal 2024 dauern.“ Der Projektleiter sieht vielfältige Einsatzmöglichkeiten der Signalgeneratoren. „Unsere Zukunftsvision ist es, weitere Anwendungsbereiche zu erkunden. Einer davon könnte zum Beispiel in der Medizintechnik liegen“, so die Hoffnung Hertensteins.
