Biosensorik
Die Arbeitsgruppe Biosensorik unterhält folgende Forschungsschwerpunkte:
- Entwurf und Anwendung von biomedizinischen Sensoren,
- weitgehenden Analyse/Modellierung von biomedizinischen Signalen, und
- Studium des Verhaltens von Mikroorganismen in elektromagnetischen Feldern.
Die moderne Medizin ist eng mit der Elektrotechnik verflochten. Von besonderer Bedeutung ist dabei jener Teil der Sensorik, der sich mit der Erfassung physiologischer Vorgänge und deren Abbildung auf elektrische Signale beschäftigt. Die Sensorprinzipien können dabei von ganz unterschiedlicher physikalischer Natur sein. So wurde z.B. am Institut ein Hautkrümmungssensor entwickelt, der die stark ausgeprägten magnetoelastischen Eigenschaften sogenannter magnetischer Gläser nutzt. Völlig anders funktionieren elektrische Sensoren zur biophysikalischen Analyse von Vorgängen in der menschlichen Haut, die ebenfalls am Institut entwickelt wurden und mit denen Strukturanomalien, wie sie z.B. bei Tumoren auftreten, nachgewiesen werden können.
Mess- und Steuerungstechnik
Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Mess- und Steuerungstechnik liegt im Bereich der Ultraschall-Entfernungsmessung. In Kombination mit leistungsfähigen Methoden der Signalverarbeitung bieten sich neue Möglichkeiten für eine industrielle Anwendungen.
Der Einsatz externer Sensoren bei Industrierobotern ist bereits seit vielen Jahren ein Forschungsgebiet für Anwendungen in der industriellen Fertigung. Verschiedenste Einsatzhemmnisse haben allerdings dazu geführt, dass erst in den letzten Jahren ein wirtschaftlicher Einsatz möglich wurde. Die Anwendungen sind vielfältig und reichen von Montageaufgaben, Bahnschweißen und Entgraten bis hin zu Kollisionserkennung und Überwachung.
Das EMCE beschäftigt sich seit einiger Zeit auch mit Lösungen messtechnischer Problemstellungen im Bereich der Bahn. Gerade in diesem Gebiet sind hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit gestellt.
Mikrowellentechnik
Die Arbeitsgruppe Mikrowellentechnik beschäftigt sich mit dem Entwurf von effizienten und linearen Leistungsverstärkern und Übertragungssystemen für den Einsatz im Mobilfunkbereich.
An die Leistungsverstärker im Mobil- und Basisstationsbereich werden enorme Anforderungen an den Wirkungsgrad und Linearität gestellt. Durch geeignete Schaltungsmethoden und Verstärkerarchitekturen kann der Wirkungsgrad und die Linearität beträchtlich erhöht werden. Eine weitere Linearisierung kann durch geeignete Signalvorverzerrung duchgeführt werden. Beides erfordert den Einsatz von speziellen Messverfahren.
Automatische Identifikation und Datenerfassung sind aus vielen Bereichen der Logistik und der Telematik nicht mehr wegzudenken. Dabei kommt vor allem Direct Short Range Communication (DSRC) und Radio Frequency Identification (RFID) Technologie zur Verwendung. Die UHF RFID-Technologie ermöglicht durch berührungslose Energieversorgung passiver Transponder und der berührungslosen Übermittlung von Daten eine optimale technologische Lösung zur Identifikation. Die passiven UHF RFID-Tags sind dabei eine äußerst billige Alternative zu den aktiven DSRC-Tags. Es wird für beide Technologien beträchtlicher Aufwand im Systemdesign betrieben.
Schaltungstechnik
Forschungsschwerpunkte:
- Optoelektronische integrierte Schaltungen (OEICs)
- Fotodioden
- Faserempfänger
- Low-Cost Empfänger
- optische Sensorik (z.B. Abstandsmessung)
- Analoge Schaltungstechnik
- Operationsverstärker
- analoge Front-ends
- Komperatoren
- analoge Filter
- Basic Building Blocks in digitaler deep-sub-µm (0,12µm) CMOS Technologie
Technischer Magnetismus
Weichmagnetische Materialien
Über viele Jahre erstreckt sich bereits die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der elektrotechnischen Industrie auf dem Gebiet der weichmagnetischen Materialien. Nicht die Werkstoffentwicklung selbst steht hier im Vordergrund, sondern die Umsetzung der Fortschritte dieser Entwicklung zur Verbesserung elektrotechnischer Produkte. Durch welche konstruktiven oder fertigungstechnischen Maßnahmen läßt sich in magnetischen Kreisen eine nennenswerte Reduktion der durch Ummagnetisierungsprozesse und Wirbelströme verursachten Verluste erreichen? Wie sind solche Kreise zu gestalten, damit möglichst wenig an Geräuschen entsteht? Für die Beantwortung solcher Fragen ist es natürlich wichtig, die Mechanismen der Verlustentstehung und der Geräuschentwicklung zu verstehen.
Elektromechanische Systeme
Elektrische Maschinen bilden nach wie vor eine tragende Säule der elektrotechnischen Industrie. Neben diesen am weitesten entwickelten Energiewandlern und Kraft- oder Drehmomenterzeugern gibt es aber auch noch eine Vielzahl anderer elektromechanischer Systeme, von Sensoren und Aktoren der Mikrotechnik bis zu den Riesenmagneten der physikalischen Grundlagenforschung. Um solche Systeme entwerfen und optimieren zu können, ist es wichtig, die grundlegenden Prinzipien und Mechanismen im einzelnen zu verstehen und in mathematischen Modellen nachzubilden.
CAD elektromagnetischer Felder
Was den früheren Generationen von Elektrotechnikern nur mit großer Mühe und meist recht groben Näherungen möglich war, ist heute oft in nur wenigen Minuten und mit großer Präzision erledigt: Die Berechnung elektromagnetischer Felder in komplizierten Anordnungen. Am Grundlageninstitut werden leistungsfähige, z.T. selbst entwickelte Programmpakete gepflegt, den Fortschritten in der Hardware laufend angepaßt und in unterschiedlichen Bereichen der Technischen Elektrodynamik eingesetzt.
