Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Konzept zur Optimierung mobiler Antennensysteme. Die sogenannte Antennensynthese bestimmt mithilfe von simulierten oder gemessenen Übertragungskanälen optimale feste Richtcharakteristiken. Diese steigern die spektrale Effizienz und die Zuverlässigkeit des Antennensystems gegenüber herkömmlichen Antennen mit omnidirektionalen Richtcharakteristiken. Hierfür werden die Antennensysteme bestmöglich an die Vorzugsrichtungen des Kanals angepasst. This work describes an optimization concept for mobile antenna systems. The so-called antenna synthesis determines optimal fixed antenna radiation patterns with the help of simulated or measured transmission channels. These radiation patterns increase the spectral efficiency and the reliability of the antenna system compared to conventional antennas with omnidirectional radiation patterns. Therefor the antenna systems are matched as best as possible to the predominant directions of the channel.

The goal of this work is the introduction of efficient antenna structures on the basis of the requirement of different microwave imaging methods; i.e. quantitative and qualitative microwave imaging techniques. Several criteria are proposed for the evaluation of single element antenna structures for application in microwave imaging systems. The performance of the proposed antennas are evaluated in simulation and measurement scenarios.

This work describes the OFDM-based MIMO Radar-Communication System, intended for operation in a multiple-user network, especially the automotive sector in the vehicle-to vehicle/infrastructure network. The OFDM signals however are weak towards frequency offsets causing subcarrier misalignment and corrupts the radar estimation and the demodulation of the communication signal. A simple yet effective interference cancellation algorithm is detailed here with real time measurement verification.

Entfernungsmessungen mit Genauigkeiten im Mikrometerbereich sind für die Regelung von industriellen Maschinen essentiell. In dieser Arbeit wird untersucht, welche Genauigkeiten mit FMCW‑Radaren, die eine zusätzliche Phasenauswertung einsetzen, erreicht werden können. In industriellen Anwendungen wird gezeigt, dass mit FMCW-Radaren Entfernungsmessungen in Bereichen ermöglicht werden, in denen es bisher nicht möglich war zu messen. Im Labor konnten Genauigkeiten < 1 μm nachgewiesen werden. Distance measurements with micrometer accuracies are essential for the control of industrial machines. This work investigates the maximum possible accuracy of FMCW radar systems, which use an additional phase evaluation. The feasibility of the developed techniques is shown in different industrial applications. An accuracy better than 1 µm is demonstrated in measurements.

Derzeit eingesetzte Kommunikationssatelliten erlauben es nicht, flexibel auf veränderte Anforderungen zu reagieren. In dieser Arbeit werden die theoretischen und praktischen Grundlagen gelegt, um den Frequenzplan des Ausgangsmultiplexers flexibel einstellbar zu machen. Insbesondere können auf Basis der hier durchgeführten Untersuchungen erstmals mehrkanalige, sammelschienenbasierte Multiplexer während der Lebenszeit des Satelliten im Orbit in Mittenfrequenz und Bandbreite eingestellt werden. Generally, communication satellites do not allow to flexibly react to changes in demand. This work presents theoretical and practical principles allowing to flexibly reconfigure the frequency plan of an output multiplexer. Particularly, based on the investigations performed in this work for the first time it is possible to realize manifold-based multiplexers with multiple channels which can be reconfigured in orbit for both center frequency and bandwidth during the life-time of the satellite.

In dieser Arbeit werden Antennensysteme für Radar- und Kommunikationssysteme präsentiert. Zusätzlich wird ein QFN Gehäusekonzept erarbeitet. Bei den Antennensystemen für Kommunikationsanwendungen liegt der Fokus auf der Maximierung der abgestrahlten Leistung, um die Reichweite zu erhöhen. Es wird ein neuartiges Konzept zur Leistungskombination von parallelisierten Verstärkern aufgezeigt, bei dem die Signale der einzelnen Verstärker im Antennenelement kombiniert werden. In this work antenna systems for radar- and communication systems are presented. Additionally, a QFN-based packaging concept is evaluated. For communication systems the antenna systems are optimized for maximum radiated power to extend the transmit range. Therefore, a new concept for the power-combination of parallelized amplifiers is presented, where the signals of the amplifiers are combined in a single antenna element.

Die steigende Anzahl verbauter Kfz-Radarsensoren verlangt nach einer Untersuchung von deren gegenseitiger Interferenz. Die vorliegende Arbeit liefert zu diesem Forschungsgebiet Beiträge in Form von Modellen und darauf aufbauenden Analysen. Die Auswirkung von Interferenz auf die Funktionalität von Radarsensoren wird diskutiert, unter anderem auf Basis einer virtuellen Testfahrt und ausgesuchten Szenarien. Zudem wird ein Vorschlag zum kombinierten Einsatz von Interferenz -Gegenmaßnahmen gegeben. The growing number of automotive radars asks for an investigation of their mutual interference. The present work contributes to this research area by providing models and subsequent analyses. The impact of interference on the functionality of radar sensors is discussed on the basis of a virtual test drive and selected scenarios. Furthermore a proposal for the combined use of interference countermeasures is given.

Ein effizientes Frequenzmanagement ist essentiell, um dem Bedarf an interferenzfreier Funkkommunikation gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang wird das Konzept eines automatischen Spektrum-Monitoring-Systems vorgestellt, welches die lokale spektrale Effizienz ermittelt. Hierzu wird in einem neuartigen Ansatz eine multiple Parameterschätzung zur Funksignalidentifikation realisiert. Zudem werden neue Verfahren in der automatischen Kanalsegmentierung und Modulationsartenerkennung eingeführt. An efficient spectrum management is the key for interference-free wireless communication. The automated spectrum monitoring system presented in this thesis detects and identifies improper use of the RF spectrum. The introduced algorithm can measure the local spectral efficiency and allows a better RF spectrum management in the future. Additionally new algorithms for automated channel segmentation and modulation classification are implemented and evaluated in typical RF monitoring scenarios.