Freie Bachelor- & Masterarbeitern, Forschungspraktika

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Nachfolgend finden Sie eine Übersicht freier Themen für Abschlussarbeiten und Forschungspraktika am LHFT. Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt mit dem jeweiligen Betreuer auf. Sollten Sie hier derzeit kein für Sie ansprechendes Thema finden, können Sie auch gerne direkt die LHFT-Mitarbeiter fragen, ob es weitere Themen in Vorbereitung gibt, oder weiterführende Arbeiten zu bereits laufenden Arbeiten.



Übersicht



Tabellarische Übersicht freier Arbeiten am LHFT

Forschungspraktikum: Time-of-Flight-Kamera Ingrid Ullmann
Forschungspraktikum: MIMO Radar Michael Gottinger
Forschungspraktikum: Compressed-Sensing-Rekonstruktionsverfahren Michael Gottinger
Bachelorarbeit: 24 GHz Antenna_Design Tatiana Pavlenko
Forschungspraktikum: 24 GHz Antenna_Design Tatiana Pavlenko
Forschungspraktikum: Automatisierte HF-Messungen Mark Sippel
Forschungspraktikum: Materialcharakterisierung Gerald Gold
Themenbereich: Faser-Bragg-Gitter Stefan Werzinger
Bachelorarbeit: Materialcharakterisierung Konstantin Lomakin
Masterarbeit: Kontaktloser Feuchtigkeitssensor Felix Distler
Forschungspraktikum: 3D Druck Tatiana Pavlenko
Masterarbeit: Materialcharakterisierung Mark Sippel
Bachelorarbeit: Automatisierte HF-Messungen Gerald Gold
Themenbereich: Verteilte Faseroptische Systeme Stefan Werzinger
Masterarbeit: Automatisierte HF-Messungen Konstantin Lomakin
Masterarbeit: Massive MIMO Kalibration durch Auto-Focussing Patrick Gröschel
Masterarbeit: In-situ Kalibration_eines_Antennenarrays Erik Sippel
Masterarbeit: Funktionsstrukturen für HF-Anwendungen durch 3D-Druckverfahren Gerald Gold
Masterarbeit: Robotergestützte UHF-RFID Tag-Lokalisierung Matthias Gareis
Bachelorarbeit: Funktionsstrukturen für HF-Anwendungen durch 3D-Druckverfahren Mark Sippel
Masterarbeit: Hochauflösende Algorithmen in realen Anwendungen Michael Gottinger
Masterarbeit: Hohlleiter-Schlitzantennen-Array für Automobilradaranwendungen Gerald Gold

Freie Diplom- und Masterarbeiten


Materialcharakterisierung

Der Anwendungsfrequenzbereich von Mehrlagen-Leiterplatten steigt zusehends in den dreistelligen GHz-Bereich. Zur Gewährleistung eines sicheren Entwurfs müssen daher die dielektrischen Eigenschaften des verwendeten verlustarmen Substratmaterials in diesem Frequenzbereich bestimmt werden. Neben den dielektrischen Eigenschaften des zur Herstellung der Leiterplatten verwendeten Ausgangsmaterials ist dabei auch die Beschaffenheit der Metallbeschichtung von Bedeutung. Insbesondere bei sehr hohen Frequenzen hat die Oberflächenrauheit des Metalls wesentlichen Einfluß auf die Leitungsverluste.

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Sparse array opt

Optimization of a Non-Uniform Antenna Array In this work, a non-uniform arrangement of 16(24) planar antennas in an antenna array should be investigated. The antennas will be arranged in a dome structure to achieve a hemispherical coverage. The main problem to solve when designing such a sparse antenna array is how to distribute the few antenna elements on the surface of the dome. The goal is to achieve good array characteristics by optimizing array parameters like sidelobe level and mainlobe beamwidth. This optimization problem should be approached by an iterative evolutionary method as particle swarm optimization (PSO) algorithm, which needs to be extended from an existing implementation in Matlab.

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Automatisierte HF-Messungen

Leiterplatten für Hochfrequenzanwendungen müssen vor dem Bestücken zu Testzwecken temporär mit Prüfeinrichtungen verbunden werden. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf einer breitbandigen, automatisierbaren Verbindungstechnik zur Signaleinkopplung. Anisotrope Leitelastomere erlauben zudem die Konstruktion neuartiger, leiterplattenbasierter Prüfsockel für den IC-Test. In beiden Anwendungsfeldern ist das temporäre Kontaktelement Haupttreiber für Prüfkosten und präzise Charakterisierung der zu untersuchenden Strukturen.

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Kontaktloser Feuchtigkeitssensor

Simulation geeigneter Sonden zur Anregung des Hohlraumresonators (CST/HFSS); Realisierung der Sonde; Integration der Sonde in den Messaufbau; Durchführung von Messungen

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Massive MIMO Kalibration durch Auto-Focussing

Nach der Etablierung von LTE (4G) ist inzwischen schon die nächste Mobilfunkgeneration (5G) in der Entwicklung. Maßgeblich profitieren soll diese (vor allem in den Basisstationen) von der gleichzeitigen Verwendung einer sehr großen Zahl von Antennen zum Senden und Empfangen, dem sog. Massive MIMO Konzept. Auch in der Radartechnik gewinnt Massive MIMO schnell an Bedeutung, sodass sich in beiden Gebieten vielfältige interessante Forschungsgebiete ergeben. Da solche Systeme bisher vor allem theoretisch untersucht worden sind, soll vor Ort ein solches System designt und aufgebaut werden. Diese Arbeit stellt einen wichtigen Schritt zu dessen Realisierung dar.

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In-situ Kalibration eines Antennenarrays

Um hochgenaue Positionsschätzung (Fehler < 1mm) mithilfe eines Radarsystems zu ermöglichen, müssen die Positionen der genutzten Antennen mindestens auf gleichem Genauigkeitslevel bekannt sein. Hierfür werden an bekannten Referenzpunkten Messungen durchgeführt und zunächst anhand der gewonnenen Daten sowohl die Position jeder einzelnen Antenne des Antennenarrays wie auch deren Phasenversatz geschätzt. Im Anschluss kann das Model der Antennen beliebig erweitert werden um des Weiteren Parameter wie Dämpfung oder die Richtdiagramme der Antennen zu schätzen.

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Hochauflösende Algorithmen in realen Anwendungen

In einem aktuellen Forschungsprojekt wird ein Lokalisierungssystem, beruhend auf dem Sekundärradarpinzip entwickelt. Ein Faktor, der den Einsatz solcher Systeme stark beeinträchtigt, stellt die Mehrwegeausbreitung, insbesondere in Gebäuden, dar. In dieser Arbeit sollen zunächst hochauflösende Algorithmen analysiert werden. Anschließend soll ein Modell für relevante Fehlerterme, sowie eine geeignete Methode zur Kalibration erarbeitet und anhand von Messdaten erprobt werden.

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Verteilte faseroptische Sensorik

Themengebiete:
• Ortsaufgelöste Temperaturmessung mit Raman-Streuung
• Quasi-verteilte Messung von Temperatur und Dehnung mit Faser-Bragg-Gittern
• Signalverarbeitung, Compressed-Sensing, modellbasierte Auswertung

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Faser-Bragg-Gitter und Faseroptik

Themengebiete:
• Ortsaufgelöste Temperaturmessung mit Raman-Streuung
• Quasi-verteilte Messung von Temperatur und Dehnung mit Faser-Bragg-Gittern
• Signalverarbeitung, Compressed-Sensing, modellbasierte Auswertung

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Hohlleiter-Schlitzantennen-Array für Automobilradaranwendungen

Additive Fertigung unter Einsatz von 3D-Druckern vereinigt diverse Herstellungsverfahren zur generativen Erzeugung von Strukturen sowohl für Rapid Prototyping als auch für produktreife Entwicklungen. Zusätzliche Freiheitsgrade dieser Fertigungstechnologien bezüglich Geometrie und Materialkombinationen eröffnen neue Möglichkeiten in Entwurf und Integration von elektrischen Systemen. Zudem können viele Produktionsschritte rationalisiert und somit die Produktionskosten reduziert werden, was dem Verfahren insbesondere in der Entwicklung einen besonderen Charme verleiht. Zwar steckt diese Technologie beim Einsatz in der Hochfrequenztechnik noch in den Kinderschuhen, die rapide wachsende Anzahl an Veröffentlichungen und Projekten in den letzten zwei Jahren deutet aber auf ein großes Potential in diesem Einsatzgebiet hin.

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Freie Studien- und Bachelorarbeiten


Multistatisches Radar zur Multicopter Ortung

Implementierung eines multistatischen Radars zur Multicopter Ortung. Multistatische Radare verwenden mehrere räumlich verteilte Sender und Empfänger, um die Diversität des Szenarios auszunutzen, welche zu einer verbesserten Detektion der Leistung führen kann. Die Anwendung dieses Konzepts, z.B. auf die Detektion der Mikro-Doppler-Signatur kleinen UAVs, wird derzeit am LHFT untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein komplettes multistatisches System mit einem 24 GHz Transceiver entwickelt werden. Diese Arbeit umfasst folgende Schritte: Systemdesign. Board-Design und Herstellung eines 24 GHz Transceivers. Validierung des Systems anhand von ausgewählten Messungen. Implementation of a multistatic radar for localization of Multicopters. Multistatic radars utilize multiple transmitter and receiver sites to provide spatial diversity which leads to improved detection performance. The application of this concept is being studied in the LHFT for the extraction of the micro-Doppler signature of e.g. small UAVs. In this thesis a complete multistatic system is to be developed using a 24 GHz transceiver. The work is divided into the following tasks: System design. Board design and manufacture for a 24 GHz transceiver. Validation of the system with field measurements.

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PM OFDR

Oertlich verteilte Messung von faseroptischen Sensoren mittels polarisationsaufgeloester Frequenzbereichs-Reflektometrie

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Kabelgebundene Synchronisation

Um räumlich verteilte Aufbauten hochgenau synchron betreiben zu können, sollen Synchronisations-Module entwickelt werden, die per Standard-Patch-Kabel verbunden werden. Die Module sollen selbsttätig die Laufzeit auf den verwendeten Kabeln messen und bei der Abgabe von Zeitsignalen diese Laufzeiten kompensieren. Die angestrebte Genauigkeit deutlich unterhalb einer Nanosekunde stellt höchste Ansprüche an die Gestaltung der Signalkette und der Signalverarbeitung.

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24 GHz Antenna Design

Design of Antenna with Hemispherical Coverage Design of antenna for 24 GHz having circular polarization and hemispherical radiation pattern. Work includes simulation of antenna performance in CST or HFSS, measurements of designed and manufactured antenna in anechoic chamber.

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Freie Themen für Forschungspraktika


Time-of-Flight-Kamera

Für bildgebende Verfahren ist die Kenntnis der Kontur des abzubildenden Objektes eine wichtige Voraussetzung. Laufzeitbasierte Detektionsverfahren bieten hierbei den Vorteil einer einfachen Auswertung mit präzisen Ergebnissen. In diesem Forschungspraktikum soll eine am LHFT bereits vorhandene Time-of-Flight-Kamera in Betrieb genommen werden. Die aufgenommenen Daten sollen in MATLAB prozessiert werden, wobei typische Fehler wie z.B. die sog. Kissenverzerrung korrigiert werden sollen. Weiterhin soll das Auflösungsvermögen der Kamera messtechnisch charakterisiert werden, um das Potential des Verfahrens für den Bildgebungsprozess zu bewerten.

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MIMO Radar

Ein MIMO-Radarsystem (z.B. für die Kfz-Sensorik) beschreibt eine Anordnung mit mehreren Sende- und Empfangskanälen, welche zur kohärenten Prozessierung verwendet werden können. Hierbei zeigt sich, dass die Genauigkeit und Auflösung der Winkelschätzung, bei vergleichbar geringem Hardwareaufwand, mit MIMO-Ansätzen deutlich verbessert werden kann. Zudem bieten MIMO-Systeme mehr Freiheitsgrade bezüglich der gesendeten Wellenformen als ein klassisches, phasengesteuertes Array. Im Besonderen erweist sich die Verwendung des sogenannten "frequency diverse array" (FDA) Ansatzes als nützliche Methode, um Mehrdeutigkeiten bei der Abstandsschätzung zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit soll die FDA-Methode implementiert und anhand von Simulationen untersucht werden. Weitergehend sollen Messungen mit einem bestehenden 77GHz-MIMO-Radarsystem mit 4 Sende- und 8 Empfangskanälen durchgeführt werden.

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3D Druck

Für die Lokalisierung eines UAV ("Drohne") bei Landevorgängen wird ein dreidimensionales Antennen-Array entworfen. In diesem Array wurden die planaren Antennen auf einer Kugeloberfläche verteilt. Das Ziel der Arbeit ist der mechanische Aufbau des Arrays und der Halterung. Die kuppelförmige Halterung soll mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie des FAU FabLab gefertigt werden.

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24 GHz Antenna Design

Design of Antenna with Hemispherical Coverage Design of antenna for 24 GHz having circular polarization and hemispherical radiation pattern. Work includes simulation of antenna performance in CST or HFSS, measurements of designed and manufactured antenna in anechoic chamber.

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Compressed-Sensing Rekonstruktionsverfahren

In einem aktuellen Forschungsprojekt wird ein 3D Lokalisierungssystem, beruhend auf dem Sekundärradarpinzip entwickelt. Das Prozessierungsverfahren "Compressed Sensing" zeichnet sich dadurch aus, dass, unter bestimmten Voraussetzungen, eine hohe Effizienz bezüglich der benötigten Datenmenge erreicht werden kann. In dieser Arbeit sollen zunächst gängige 1D Rekonstruktionsverfahren analysiert werden. Folgend soll ein 3D Modell für ein typisches Szenario und ein passendes Prozessierungsverfahren entwickelt und an Messdaten getestet werden. Im Besonderen sollen der Rechenaufwand und die erreichbare Auflösung mit klassischen Verfahren verglichen werden.

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