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

Masterarbeit: Tragbarer Transponder Yassen Dobrev
Forschungspraktikum: MIMO Radar Michael Gottinger
Forschungspraktikum: Compressed-Sensing-Rekonstruktionsverfahren Michael Gottinger
Bachelorarbeit: 24 GHz Antenna_Design Tatiana Pavlenko
Masterarbeit: Mikro-Doppler-Signaturen von_Drohnen Javier Martinez
Forschungspraktikum: 24 GHz Antenna_Design Tatiana Pavlenko
Forschungspraktikum: Automatisierte HF-Messungen Mark Sippel
Forschungspraktikum: Funkortung Yassen Dobrev
Bachelorarbeit: Crosstalk Analyse Felix Distler
Forschungspraktikum: Konstruktion einer_Verseilmaschine Felix Distler
Forschungspraktikum: Erprobung eines_Radarscanners Yassen Dobrev
Forschungspraktikum: Materialcharakterisierung Gerald Gold
Themenbereich: Faser-Bragg-Gitter Stefan Werzinger
Bachelorarbeit: Materialcharakterisierung Konstantin Lomakin
Masterarbeit: Kontaktloser Feuchtigkeitssensor Felix Distler
Bachelorarbeit: DOA Algorithmik Yassen Dobrev
Forschungspraktikum: 3D Druck Tatiana Pavlenko
Masterarbeit: Materialcharakterisierung Mark Sippel
Bachelorarbeit: Automatisierte HF-Messungen Gerald Gold
Forschungspraktikum: FDA-Methode MIMO-Radarsysteme Michael Gottinger
Masterarbeit: Millimeter-wave imaging_in_complex_structured_surroundings Daniel Oppelt
Themenbereich: Verteilte Faseroptische Systeme Stefan Werzinger
Masterarbeit: Automatisierte HF-Messungen Konstantin Lomakin
Masterarbeit: Massive MIMO Kalibration durch Auto-Focussing Patrick Gröschel
Bachelorarbeit: FDA-Methode MIMO-Radarsysteme Michael Gottinger
Bachelorarbeit: Micro-doppler tomography and monopulse imaging techniques Karsten Thurn
Masterarbeit: Funktionsstrukturen für HF-Anwendungen durch 3D-Druckverfahren Gerald Gold
Bachelorarbeit: RFID-Trägerunterdrückung Andreas Parr
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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Tragbarer Transponder

Thema: Sensorfusion von Sekundärradar- und Inertialsensorikdaten zur Ortung eines tragbaren Transponders relativ zu einem mobilen Roboter Aufgabenstellung: In einem aktuellen Forschungsprojekt wird ein Roboter entwickelt, welcher für Anwendungen in Krankenhäusern einen Menschen führen oder einem Menschen folgen soll. Für diesen Zweck wurde ein tragbarer Sekundärradarknoten entwickelt, welcher relativ zum Roboter geortet werden kann. Um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Ortung zu verbessern, sollen in dieser Arbeit die Sekundärradardaten mit Inertialsensorikdaten mithilfe geeigneter Algorithmen fusioniert werden.

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Mikro-Doppler-Signaturen von Drohnen

Die Bedeutung von Drohnen und kleineren unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) ist in den letzten Jahren aufgrund der Vielzahl von möglichen Anwendungen, vor allem in der Logistik und im Privatbereich, gestiegen, was auch zu erhöhten Anforderungen an die Luftraumüberwachung führt. Die Auswertung der empfangenen Radar-Signaturen solcher Objekte, insbesondere die Mikro-Doppler-Signatur, kann hier bei der Detektion, Zielverfolgung und Klassifikation von großem Nutzen sein. In dieser Masterarbeit sollen Klassifikationsalgorithmen, die auf der Auswertung der Mikro-Doppler-Signatur basieren, simulativ und messtechnisch untersucht werden.

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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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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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RFID-Trägerunterdrückung

Backscatter-Transponder basierte Systeme wie UHF-RFID werden in Produktions- und Logistikprozessen zunehmend eingesetzt, um eine lückenlose Materialverfolgung zu gewährleisten. Um die passiven Transponder mit Energie zu versorgen, sendet ein Lesegerät permanent einen CW-Träger aus, welchen ein Transponder für die Kommunikation mit dem Lesegerät moduliert. Damit die hohe Signalleistung des Trägers die Dynamik des Empfangsteils des Lesegeräts und damit die Reichweite nicht zu stark beeinträchtigt, nutzen aktuelle Lesegeräte Ansätze zur Trägerunterdrückung, welche den Träger im Optimalfall vor den Verstärkerstufen auslöschen. In dieser Arbeit soll ein Demonstrator aufgebaut werden, mit dem die Leistungsfähigkeit der Trägerunterdrückung in einem UHF-RFID-System evaluiert werden kann. Hierzu soll zunächst ein Konzept für die Trägerunterdrückung aus bekannten Verfahren abgleitet und das Regelverhalten in MATLAB getestet werden. Anschließend soll ein bestehender Empfänger mit einer in Hardware aufgebauten Trägerunterdrückungsschaltung erweitert, die Funktionalität getestet und die Leistungsfähigkeit durch Messungen evaluiert werden.

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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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DOA Algorithmik

Thema: Erprobung, Erweiterung und Verifizierung effizienter Algorithmen zur 2D-Winkelschätzung in Echtzeit mithilfe eines SIMO-Sekundärradars Aufgabenstellung: Für Funkortungsanwendungen wurde am LHFT ein neuartiges 24 GHz FMCW Sekundärradarsystem entwickelt. Dieses verfügt über 8 Empfangskanäle und ist mit einem zweidimensionalen Antennenarray ausgestattet. Damit ist die Schätzung des Winkels zu einem Target in horizontaler sowie in vertikaler Richtung möglich. Dies stellt jedoch eine sehr rechenaufwendige Aufgabe dar. Im Rahmen dieser Arbeit sollen effiziente Algorithmen zur 2D-Winkelschätzung erprobt und erweitert werden.

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Crosstalk Analyse

Simulation von ungeschirmten, verdrillten Leitungspaaren (HFSS); Auswertung und Weiterverarbeitung der Simulationsergebnisse (Matlab); Durchführung von Vergleichsmessungen

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Erprobung eines Radarscanners

Für zukünftige Arbeiten wurde am LHFT ein Radarscanner angeschafft. Das Radar bildet seine Umgebung mithilfe von FMCW-Radarsignalen ab und stellt Informationen über die Größe, relative Geschwindigkeit und Position erkannter Objekte über eine CANSchnittstelle zur Verfügung. Typische Anwendungen solcher Radarscanner sind die Abstandsregelung, die Kollisionsvermeidung und die Navigation von Fahrzeugen und Abbildungsaufgaben in der industriellen Automatisierungstechnik und Robotik. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Radarsystem in eine Navigationsumgebung integriert und praktisch erprobt 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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FDA-Methode MIMO-Radarsysteme

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 Winkel-schätzung, 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 Beson-deren 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 be-stehenden 77GHz-MIMO-Radarsystem mit 4 Sende- und 8 Empfangskanälen durchge-führt werden.

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Micro-doppler tomography and monopulse imaging techniques

In the context of satellite rendez-vous operations, radar systems represent an enabling technology to support these maneuvers by estimating the rotation period and the orientation of the satellite. Under a stable rotation assumption, the micro-doppler signature of a rotating object can be used to obtain a rough image by means of tomographic reconstruction. However, the physical features of the object are scaled down as a function of the relative position of the radar and the target reference frames. Array processing techniques can be introduced to extract the spatial diversity of the received signals and determine the absolute size and orientation of the target by tracking significant scatterers with monopulse techniques.

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Freie Themen für Forschungspraktika


Funkortung

Im Themenbereich Funkortung mobiler Roboter sind mehrere Forschungspraktika zu vergeben. Während in letzter Zeit große Fortschritte im Bereich der Robotik erzielt wurden, bleibt das Gebiet der Roboterortung relativ unerforscht. Globale Navigationssatellitensysteme wie GPS sind für Outdoor Standard. Es gibt jedoch noch keine etablierte Alternative für Indoor-Anwendungen. Am LHFT wird ein System entwickelt, welches durch die Fusionierung von Sekundärradar-, Ultraschall- und Odometriesensorik einen neuartigen Lösungsansatz bietet. In diesem Themengebiet können Forschunspraktika durchgeführt werden.

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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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Konstruktion einer Verseilmaschine

Aufbau einer Verseilmaschine für Leitungspaare; Ansteuerung der Verseilmaschine via Matlab

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FDA-Methode MIMO-Radarsysteme

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 Winkel-schätzung, 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 Beson-deren 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 be-stehenden 77GHz-MIMO-Radarsystem mit 4 Sende- und 8 Empfangskanälen durchge-führt werden.

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