Millimeter-wave gas spectroscopy with SiGe BiCMOS transmitters and receivers for remote sensing and metrology - Glück, Alexandra Charlotte (2025)
Diese Dissertation beschreibt die Charakterisierung von Sendern und Empfängern in SiGe BiCMOS Technologie für unterschiedliche Anwendungen im Millimeterwellenbereich. Das Ziel war, ihre Einsatzfähigkeit in zwei verschiedenen Fällen zu zeigen: Fernerkundung, z.B. von einem kleinen Satelliten aus, und Metrologie, in Form einer stabilen Frequenzreferenz. Die Leistungsfähigkeit zweier Chip-Versionen wurde untersucht. Die eine Version deckt den Frequenzbereich 200-255 GHz ab, die andere den zwischen 222-255 GHz und 444-540 GHz. Beide Versionen wurden erfolgreich für Modulationsspektroskopie von Methanol eingesetzt. Für weiterführende Messungen wurde wegen ihres niedrigeren Rauschlevels und der höheren emittierten Leistung die erste Version ausgewählt. Im Kontext der Fernerkundung wurde die Rauschtemperatur des Empfängers und seine Allan-Zeit bestimmt. In einem Laboraufbau für Emissions- und Absorptionsmessungen wurden Experimente mit gasförmigem Acetonitril durchgeführt. Aus diesen lassen sich Schlüsse für den Einsatz in einer Feldmessung ziehen. Desweiteren wurde eine Moleküluhr realisiert. Die Kurzzeitstabilität wird vom Rauschlevel und der Absorptionslinie dominiert, das Langzeitverhalten von Driften im Gesamtaufbau. Die besten Ergebnisse wurden mit Kohlenstoffmonoxid erzielt und führten zu einer Allan-Abweichung von 2.3E-11 bei t=1000 s. Dopplerfreie Spektroskopie, die für eine Verbesserung der Kurzzeitstabilität in Betracht gezogen wurde, konnte nicht erfolgreich durchgeführt werden. Für Verbesserungen wurden die folgenden Ausgangspunkte identifiziert: Für die Heterodynspektroskopie, eine bessere Trennung von internen Empfängersignalen, für die Stabilisierung, Veränderungen im Aufbau, die zu einer besseren Langzeitstabilität führen. [...]
Tag der mündlichen Prüfung: 13.2.2025
Der Text enthält eine Zusammenfassung in deutscher und englischer Sprache.
Veröffentlichung der elektronischen Ressource auf dem edoc-Server der Humboldt-Universität zu Berlin: 2025
Keywords: Millimeterwellenspektroskopie; SiGe BiCMOS; Fernerkundung; Moleküluhr; Heterodynspektroskopie; Millimeter-wave spectroscopy; Remote sensing; Molecular clock; Heterodyne spectroscopy; Hochschulschrift