Erläuterung:

Für das geplante Experimentierfeld soll ein 1 Tbit/s Echtzeitdemonstrator aufgebaut werden, welcher eine bidirektionale Funkstrecke mit Polarisationsmultiplex realisiert. Dazu sind insgesamt 8 Digital-Analog-Wandler (DAC) und 8 Analog-Digital-Wandler (ADC) notwendig, welche an FPGA Prozessoren angebunden sind.

Für dieses Vorhaben werden Signalwandler mit einer analogen Bandbreite im Basisband von null bis mindestens 35 GHz und Abtastraten von mindestens 100 GSa/s, um Digitale Spektralformung realisieren zu können, benötigt. Die effektive Auflösung (ENoB) sollte dabei über dem gesamten Frequenzbereich möglichst bei 4 bit liegen.

Es soll zudem untersucht werden, welche Steigerungen der Abtastraten und Bandbreiten bis Projektende erreicht werden können.

Zwar ist das Chiplayout von CMOS-basierenden Signalwandler in Form von IP-cores (Intellectual Property) verfügbar, doch die Herstellung eigener CMOS-ASICs (Application Specific Integrated Circuit) ist im Rahmen des 6G Hubs bei den angestrebten Stückzahlen nicht realisierbar.

Arbiträrsignalgeneratoren und Oszilloskope bieten heutzutage zwar hohe Sampleraten und Bandbreiten an, verfügen aber keine FPGA-Anbindung um eine echtzeitfähige Datenprozessierung zu ermöglichen. Sie kommen daher nicht für das Ultrabreitbandmodem in Frage.

Einige Unternehmen bieten FPGA-Plattformen mit angebundenen Signalwandlern oder FPGAs und Wandler integriert auf einem einzigen SoC (System-on-Chip) an. Eine solche Lösung eignet sich für die Nutzung in dem Ultrabreitbandmodem. Jedoch erfüllt als einziger Anbieter Micram die zwingend benötigten Spezifikationen.

Zu den derzeit schnellsten DACs bzw. ADCs gehört der DAC3 bzw. ADC3 des deutschen Unternehmens Micram. Diese Signalwandler bieten eine Anbindung eines FPGAs an und die einzige Lösung, welche die o.g. Anforderungen annähernd erfüllt.

Trotz ihrer bereits sehr hohen Abtastraten und Bandbreiten der Signalwandler von Micram, reichen diese nicht aus um das volle Bandbreitenpotential auszuschöpfen. Um dies jedoch im Rahmen des Projektes zu demonstrieren, werden schnellere Wandler entwickelt. Dies lässt sich durch ein Verzahnen, einem sogenannten Interleaving, von langsameren Wandlern zu einem schnelleren Wandler realisieren. Hierzu werden ultraschnelle analoge Multiplexer (AMUX) und Demultiplexer (ADeMUX) benötigt. Basierend auf den ADCs und DACs der Firma Micram, lassen sich so die geforderten Abtastraten von über 100 GSa/s und deutlich erhöhten Bandbreiten realisieren.

Die Entwicklung von oben genannten ultrabreitbandigen Multiplexerstrukturen zusammen mit den Ultrahochgeschwindigkeits-Signalwandlern bedarf umfassender Expertise auf dem Bereich des Hochfrequenzschaltungsdesigns, Packaging und der Bestückung. Das Design solcher Hochgeschwindigkeitsschaltungen liegt nicht in der Expertise des Auftraggebers. Da darüber hinaus die Wandler kompatibel mit der bestehenden FPGA Plattform von Micram seien müssen und die Verschaltung auf Basis der langsameren Micram DACs und ADCs geschehen soll, bietet sich lediglich das Unternehmen Micram für diesen Auftrag an.