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Fully Integrated Ultra-Wideband Receiver and Transmitter Front-Ends for Frequency Modulated Continuous Wave Multiple Input Multiple Output Imaging Radars
No full textDiese Arbeit stellt eine Untersuchung und experimentelle Analyse von Empfänger- (RX) und Sender- (TX) Frontends vor, die die Herausforderungen des MIMO-Radars in Kombination mit einer extremen Bandbreite von 4 GHz bis 40 GHz angehen. Diese Bandbreite wurde gewählt, um die Machbarkeit der Implementierung eines hochgradig rekonfigurierbaren MIMO-Abbildungsradarsystems zu untersuchen.
Die RX- und TX-Frontends wurden so untersucht, dass sie in einem frequenzmodulierten Dauerstrichmodus (FMCW) arbeiten, so dass die vorgesehene Radaranwendung Objekte im Nahbereich genau messen kann. Es wurden neuartige Komponententopologien und Implementierungstechniken eingesetzt, um die Machbarkeit einer ultrabreiten Bandbreite in Kombination mit einer hohen Eingangsleistungsfestigkeit, einem hohen Dynamikbereich und einem hohen Integrationsgrad zu untersuchen.
Die experimentelle Analyse der hergestellten IC-Komponenten hat gezeigt, dass eine extreme Bandbreite, die nicht nur 4 GHz bis 40 GHz erreicht, sondern übersteigt, in Kombination mit einem hohen Dynamikbereich, einem hohen Integrationsgrad und anderen für das MIMO-Radar relevanten Leistungen mit der Silizium-Germanium-Technologie (SiGe) nach dem Stand der Technik (SotA) erreicht werden kann.
Darüber hinaus wurde gezeigt, dass mit speziellen IC-Topologien eine hohe Eingangsleistungsfestigkeit des RX-Frontends erreicht werden kann. Die untersuchten RX-Frontends können bis zu 25 dBm Eingangsleistung im Low-Band und bis zu 20 dBm Eingangsleistung im High-Band verkraften. Dies wurde durch die Verwendung der neuartigen Leistungsbegrenzertopologie und spezieller rauscharmer Wanderwellenverstärker erreicht.
Diese Arbeit zeigte auch, dass mit der modernen SiGe-Technologie ein Dynamikbereich erreicht werden kann, der dem der wesentlich größeren Galliumarsenid (GaAs)-Technologie entspricht. Dies wurde durch die Untersuchung verschiedener rauscharmer Verstärker- und Mischertopologien erreicht. Bei den rauscharmen Verstärkern wurden gemeinsame Basis-, differenzielle verteilte und schaltbare Rückkopplungstopologien untersucht, um die beste Linearität und die niedrigste Rauschzahl zu erreichen. Bei den Mischern wurden Multi-Tanh-Triplet- und modifizierte Gilbert-Zellen-Topologien untersucht, um die Belastbarkeit zu erhöhen und die Rauschzahl zu minimieren.
Die separaten RX- und TX-Komponenten wurden zu einzelnen RX- und TX-Front-End-ICs zusammengefügt und dann für die abschließende Verifizierung auf speziellen, kundenspezifisch implementierten Hochfrequenzplatinen integriert. Die abschließenden Messergebnisse bestätigten die Durchführbarkeit der Arbeit und belegen die Hypothese, dass eine Kombination aus ultrabreiter Bandbreite von 4 GHz bis 40 GHz, hoher Robustheit der Eingangsleistung, hohem Dynamikbereich und hohem Integrationsgrad in RX- und TX-Frontends für ein MIMO-Radar möglich ist. Diese Forschungsarbeit hat die Machbarkeit und das Potenzial für hochleistungsfähige, hochintegrierte und kosteneffiziente Bildgebungsradare bewiesen, die in Zukunft gebaut werden sollen.This work presents an investigation and experimental analysis of Receiver (RX) and Transmitter (TX) front-ends tackling the MIMO radar related challenges in combination with an extreme 4 GHz to 40 GHz bandwidth, which was chosen to investigate the feasibility of implementing a highly re-configurable MIMO imaging radar system.
The RX and TX front-ends were investigated to operate in a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) mode, so the foreseen radar application can accurately measure objects at close range. Novel component topologies and implementation techniques were employed to investigate the feasibility of achieving ultra-wide bandwidth in combination with, high input power ruggedness, high dynamic range and high degree of integration.
The experimental analysis of fabricated IC components demonstrated that extreme bandwidth, not just reaching, but exceeding 4 GHz to 40 GHz in combination with high dynamic range, high degree of integration and other MIMO radar relevant performances can be achieved with State of the Art (SotA) Silicon Germanium (SiGe) technology.
Furthermore, it was demonstrated that with dedicated IC topologies, high input power ruggedness of the RX front-end can be achieved. The investigated RX front-ends could withstand up to 25 dBm input power in case of low band and up to 20 dBm of input power in case of high band respectively. This was achieved by using the novel power limiter topology and dedicated travelling wave low noise amplifier designs.
This work also showed that with the state of the art SiGe technology the dynamic range equivalent to the much larger in size, Gallium Arsenide (GaAs) technologies is achievable. This was achieved by investigating various low noise amplifier and mixer topologies. In case of low noise amplifiers, common base, differential distributed and switchable feedback topologies were assessed to achieve the best linearity versus lowest noise figure performance. In case of the mixers, multi-tanh triplet and modified Gilbert cell topologies were investigated to increase the power handling and to minimize the noise figure.
The separate RX and TX components were assembled into single RX and single TX front-end ICs and then integrated on dedicated, custom implemented Radio Frequency (RF) boards for the final verification. The final measurement results confirmed the feasibility of the work and prove the hypothesis of combining ultra-wide 4 GHz to 40 GHz bandwidth, high input power ruggedness, high dynamic range and high degree of integration in RX and TX front-ends dedicated for a MIMO radar. This research has proven the feasibility and potential for high performance, highly integrated and cost effective imaging radars to be built in future
Does political and social feasibility matter in energy scenarios?
No full textScenarios have become an influential tool in the process of energy system transitions, as they form a basis for, e.g., investment decisions or legislative frameworks. In this respect, researchers have recently focused on the technological viability of normative targets (e.g., emissions reduction). Beyond that sufficient condition, experience has shown that missing social acceptance may serve as a severe hurdle to the actual implication. Furthermore, the functional principles of the surrounding political system may prove inconsistent with the scenario's assumptions or implications. As a contribution to scenario methodology, this paper presents an analytic framework with a focus on the German energy transition. Accounting for transparency, social acceptance and political feasibility, future energy scenarios might be inclined to be more mindful of societal limitations. These hurdles may range from subjectively ascribed characteristics of the energy system to political veto-players. While the analytic framework is applied, it is not limited to the four recent energy scenarios published by German public actors. This study's results highlight the need for an advanced scenario construction process, which becomes eminent given that the emphasis is currently moving from if an energy transition is possible to how this goal can be achieved
Probing Methyl Group Tunneling in [(CH3)2NH2][Zn(HCOO)3] Hybrid Perovskite Using Co2+ EPR
No full textAt low temperature, methyl groups act as hindered quantum rotors exhibiting rotational quantum tunneling, which is highly sensitive to a local methyl group environment. Recently, we observed this effect using pulsed electron paramagnetic resonance (EPR) in two dimethylammonium-containing hybrid perovskites doped with paramagnetic Mn2+ ions. Here, we investigate the feasibility of using an alternative fast-relaxing Co2+ paramagnetic center to study the methyl group tunneling, and, as a model compound, we use dimethylammonium zinc formate [(CH3)2NH2][Zn(HCOO)3] hybrid perovskite. Our multifrequency (X-, Q- and W-band) EPR experiments reveal a high-spin state of the incorporated Co2+ center, which exhibits fast spin-lattice relaxation and electron spin decoherence. Our pulsed EPR experiments reveal magnetic field independent electron spin echo envelope modulation (ESEEM) signals, which are assigned to the methyl group tunneling. We use density operator simulations to extract the tunnel frequency of 1.84 MHz from the experimental data, which is then used to calculate the rotational barrier of the methyl groups. We compare our results with the previously reported Mn2+ case showing that our approach can detect very small changes in the local methyl group environment in hybrid perovskites and related materials
Learning queries under description logic ontologies
No full textIn knowledge bases, relational data is combined with knowledge formalized
through logic. This formalized knowledge is often called an ontology. Queries
to knowledge bases are then answered with respect to the ontology, yielding
more comprehensive results.
Real-world knowledge bases contain thousands of relations and many thousand
logical statements in their ontology. Writing queries that yield the desired
answers therefore requires effort and expertise.
In this dissertation, we investigate the learnability of conjunctive queries
(CQs) under description logic (DL) ontologies. We focus on learning in the
sense of Angluin’s exact learning and of probably approximately correct (PAC)
learning, and on description logics of the EL and DL-Lite-core families, which
underlie the OWL 2 EL and QL profiles, respectively.
In both models of learning, the learner tries to learn a target query based on
limited available information. In exact learning, this information is provided
by a teacher who answers certain types of questions (membership queries and
equivalence queries) truthfully, whereas in PAC learning the learner receives
randomly drawn labeled data examples.
One key question is whether polynomial-time algorithms exist that allow the
learner to always learn the target query, even when the information about the
target query is provided with respect to a DL ontology. In this dissertation,
we aim to determine for which classes of CQs and for which ontology languages
such polynomial-time learning algorithms exist, and which kinds of questions
(membership queries and equivalence queries) are necessary for polynomial-time
learning in the exact learning model. For this, we build upon existing results
on the learnability of queries without ontologies. The following are the main
contributions of my thesis:
We show that membership queries alone suffice to learn unary acyclic connected
CQs (that correspond to concepts of the description logic ELI) in polynomial
time under DL-Lite-core ontologies. This result also holds if the ontology
includes role hierarchies and a limited form of functionality assertions.
In contrast, We show that EL ontologies (and most extensions of DL-Lite-core)
make learning with only membership queries difficult: in the worst case, an
exponential number of membership queries is required to identify the target
query.
We show that using both membership queries and equivalence queries, the class
of tree-shaped CQs (as well as the larger class of chordal and symmetry-free
CQs) is polynomial-time learnable under EL ontologies. This also holds for
unary acyclic connected CQs under DL-Lite-horn ontologies, an extension of
DL-Lite-core.
However, these results do not extend to ontologies formulated in ELI, which
extends EL with inverses. Already simple query classes are not polynomial-time
learnable under ELI ontologies.
We review that equivalence queries alone are not sufficient to learn simple
path-shaped CQs in polynomial time, unless NP= RP. This implies that no
polynomial-time PAC learning algorithms exist for CQs.
Instead, We show that PAC learning of CQs under ontologies, with a required
sample size that grows only polynomially, is possible using an algorithm that
always returns the smallest query that fits the labeled examples. We
implemented such an algorithm for tree-shaped CQs (which correspond to ℰℒ
concepts) under EL ontologies and show that the implementation compares
favorably to an existing EL concept learning algorithm on benchmarks
02 Einfluss zwei- und dreidimensionaler Darstellungen auf die Akzeptanz nachhaltiger Mobilitätsysteme: ein Forschungsvorhaben
No full textUm die Ziele des Pariser Klimaabkommens von 2015 zu erreichen, wurden sektorspezifische Zielvorgaben zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen vereinbart. Im deutschen Verkehrssektor wurden diese Zielvorgaben 2021 sowie in den Folgejahren nicht erreicht (Umweltbundesamt 2023a). Der Modal Split, der die Verteilung der Verkehrsmittelnutzung in Deutschland pro Person beschreibt, zeigt, dass der motorisierte Individualverkehr 2020 80,2 % des Modal Splits ausmacht (Umweltbundesamt
2023c). Gleichzeitig verursachte der MIV 71,6 % der CO2-Emissionen im Verkehrssektor. Dabei ist die Durchschnittsbesetzung von 1,6 Personen pro Fahrzeug Grund
zur Annahme, dass hier eine Effizienzproblematik vorliegt (Europäisches Parlament 2023). Gleichzeitig kann nicht pauschal angenommen werden, dass Menschen vorsätzlich ressourcenineffizient handeln. [aus der Einleitung]:Einleitung
Kontext
Hintergründe im Verkehrssektor in Bezug auf eine nachhaltige Transformation
Emissionen im Verkehrssektor, Klimaneutralität
„Nachhaltige Transformation“ im Verkehrssektor
Innovationen und Transformation durch Innovation
Mobilitätsverhalten von Menschen
Akzeptanz und Innovation im Mobilitätskontext
Einfluss von Design auf die Akzeptanz nachhaltiger Mobilitätskonzepte
Überblick relevanter Forschungsliteratur
Akzeptanz
Akzeptanzsubjekt, Akzeptanzobjekt, Akzeptanzkontext
Einflussgrößen auf die Akzeptanz
Perspektive der Designforschung
2D- und 3D-Darstellungen nachhaltiger Mobilitätssysteme
Untersuchung des Einflusses von 2D- und 3D-Darstellungen in Bezug auf die Akzeptanz nachhaltiger Mobilitätssysteme
Forschungsfragen & Methodik
Anwendungsfälle
Potenzial
Kontakt
Literaturverzeichni
Aștept un copil: Informații despre sarcină și naștere
No full textInformationen zu Schwangerschaft und Geburt
Redaktionsschluss: 15.12.2024Aștept un copil informații despre sarcină și nașter
Erkennung von Schadmustern an Personenverkehrszügen und Evaluierung der Konfidenz zur Auswahl robuster Features für „Predictive Maintenance“ - Projekt ESPEK: eine mFUND Machbarkeitsstudie
No full textIm Rahmen des Projekts ESPEK wurden Häufigkeit und Relevanz bestimmter Schäden an verbreiteten
Waggontypen analysiert und basierend darauf im Rahmen eines Konzepts „KI-gestützte Inspektion“
praxistaugliche, datenbasierte, durch künstliche Intelligenz unterstützte digitale Lösungen entwickelt,
um Schäden an ausgewählten Personenwaggons automatisiert visuell zu erkennen. Ausgehend
von den bisher maßgeblich manuellen Inspektionsabläufen und Checklisten können selbige durch die
vorgeschlagenen Software- und Hardwareautomatisierungen effizienter gestaltet werden. Übergeordnet
werden die Sicherheit der Fahrgäste erhöht, das Problem des Fachkräftemangel bekämpft sowie
Ausfall- und Standzeiten reduziert, was letztlich zur besseren Auslastung des Systems Schiene insgesamt
beiträgt und Zugfahren preiswerter und pünktlicher machen kann
Control engineering for humans with ADRC
No full textMore than half a century of intense research in modern control theory has not stopped practitioners
from continuing to use PID controllers for most real-world control problems. While not a mathematical
one, this might be the most convincing proof of their robustness: if necessary, they can be implemented
with minimal control engineering experience. Often, controllers are designed by individuals who are
experts in their specific domain but are not dedicated control theory specialists. To address the needs of
these engineers, this article wants to put an approach known as Active Disturbance Rejection Control
(ADRC) in the spotlight—a method that has gradually evolved into an industry-ready alternative to
PID control. Reflecting on two decades of improvements, this article portrays ADRC as a solution for
everyday control problems that can be both easier to use and richer in out-of-the-box features
Handbuch Prozessmanagement
No full textDie 5. Auflage des Handbuches Prozessmanagement zeigt den Nutzen der Einführung von Prozessmanagement für öffentliche Verwaltungen auf und erläutert die Erfolgsfaktoren in Prozessmanagementvorhaben. Aktuelle Entwicklungen und Trends im Prozessmanagement sowie die Prozessplattform Sachsen mit ihren Prozessmanagement-Notationen werden beschrieben. Das Handbuch soll als praxisnahes und umfassendes Nachschlagewerk im täglichen Arbeitsumfeld als wertvolle Unterstützung dienen.
Redaktionsschluss: 08.01.202