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3-2020

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

THz-Technik Bild 5:

THz-Technik Bild 5: Allgemeine Sendesignalkette (Tx) für ein Millimeterwellen-Imaging-System die die hochauflösenden Bilder noch intelligenter interpretieren, um schon im ersten Scan treffsicher die realen Bedrohungen zu identifizieren. - kürzere Markteinführungszeit Es wird erwartet, dass der Markt für Millimeterwellen-Körper- Scanner mit hohem Tempo wachsen und damit viele neue Akteure anziehen wird. Die Markteinführungszeit ist deshalb ein entscheidender Erfolgsfaktor, und die Systemintegratoren müssen in der Lage sein, ihre Time to Market zu verkürzen, indem sie höher integrierte, modulare Bauteile von weniger wichtigen Herstellern einsetzen. Hierdurch reduziert sich für sie die Notwendigkeit, jedes einzelne Bauteil der Signalkette einzeln auszuwählen, zu evaluieren und zu implementieren. Die Verwendung höher integrierter, breitbandiger Bauteile erlaubt es den Unternehmen also, weniger Zeit für das Hardwaredesign zu verwenden und sich stattdessen vermehrt der Differenzierung über die Software zu widmen. - kleine Abmessungen Damit Millimeterwellen-Scanner eine große Verbreitung erlangen können, muss das Format dieser Geräte entscheidend verkleinert werden. Ob aus ästhetischen Gründen oder aus Platzmangel – fest steht, dass die nächste Scannergeneration kompakter werden muss. Infolge der Nachfrage nach immer höherer Auflösung wird die kommende Scannergeneration auch deutlich mehr Kanäle benötigen, sodass der Aufwand an Hardware und Antennen steigen wird. Um sowohl mehr Kanäle zu bieten als auch die Abmessungen zu reduzieren, werden die Systemintegratoren eng mit Halbleiteranbietern wie Analog Devices zusammenarbeiten müssen, die hochintegrierte Chipsätze entwickeln. Nur wenige Unternehmen verfügen heute über die nötige Expertise, um Produkte für bis zu 100 GHz zu entwickeln, in einem Gehäuse anzubieten und mehrere Funktionen in ein und demselben Bauteil zu integrieren. Angeboten werden beispielsweise ein Sende- und Empfangs-SiP für das E-Band, aber auch mehrkanalige Designs wie z. B. eine vierkanalige 24-GHz- Radarlösung, sodass das Unternehmen mit solchen, für hohe Frequenzen geeigneten, integrierten und gehäusten Bauteilen eine führende Marktposition einnimmt. - Plattformkonzept Um sicherzustellen, dass Millimeterwellen-Scanner nicht nur ein Produkt mit einer Generation sind, sondern mit der Zeit weiterentwickelt werden können, müssen die Systemintegratoren ein Plattformkonzept für das Design wählen. Sie sollten sich deshalb für Bauteile entscheiden, die ihnen die Nutzung der gleichen Hardwarearchitektur über mehrere Generationen von Ganzkörper-Scannerlösungen hinweg erlauben. Wann immer der Integrator dann den Wunsch zur Weiterentwicklung der Lösung hat, um die Leistungsfähigkeit oder Geschwindigkeit zu steigern oder die Kosten zu senken, ist kein Redesign jeder einzelnen Komponente seiner Signalkette erforderlich. Möglich ist dies mit den richtigen langfristigen Entscheidungen, indem beispielsweise breitbandige anstatt schmalbandige Bauelemente eingesetzt werden. Selbst wenn der Integrator dann seine Frequenzpläne modifizieren sollte, um höhere Frequenzen oder größere Bandbreiten zu nutzen, muss auf kein neues Bauteil umgestellt werden, denn die bisherigen breitbandigen Bauelemente eignen sich auch für das neue System. Ähnlich ist es, wenn mehrere Bauteile aus einer Hand bezogen werden. Der Integrator kann in diesem Fall mit dem Zulieferer kooperieren, um mehrere Funktionen in einem Chip oder einem Gehäuse zu integrieren. - kostengünstigere Lösung Die Kosten sind schließlich ebenfalls ein wichtiges Element, um die kommerzielle Tragbarkeit einer Scanner-Lösung zu gewährleisten. Damit Ganzkörper-Scanner in großem Umfang und nicht nur an Flughäfen genutzt werden können, müssen die Systemintegratoren auch deutlich niedrigere Preisebenen anvisieren, was die Kostenstrukturen natürlich sehr unter Druck setzt. Einerseits müssen sie die Zahl der Kanäle erhöhen und breitbandigere, für höhere Frequenzen geeignete Bauteile verwenden, was die Systemkosten zwangsläufig in die Höhe treibt, aber andererseits verlangt der Markt nach einer kostengünstigeren Struktur. Den Integratoren bleibt somit nichts, als sich nach neueren, kreativeren Kostensenkungs-Möglichkeiten umzuschauen. Nachfolgend werden einige potenzielle Wege aufgezeigt, wie Integratoren ihre Gesamtsystemkosten reduzieren und ihre Bruttogewinnspannen maximieren können: - Steigerung des Integrationsgrads Durch die Verwendung von Bauelementen, die mehrere Funktionen in sich zusammenfassen, können Integratoren die Zahl der Komponenten, aus denen sie ihre Signalkette aufbauen, deutlich reduzieren. Wenn es weniger Bauteile zu montieren gilt, beschleunigt sich die Herstellung, die Leiterplattenfläche wird geringer und der Support hat es ebenfalls mit einem einfacheren Design zu tun. Langfristig sorgt dies für niedrigere Herstellungskosten und eine bessere Fähigkeit, das Scannersystem zu unterstützen. - ausschließliche Verwendung gehäuster Bauteile Wenn auch bei hohen Frequenzen nur Bauelemente mit Gehäusen verwendet werden, kommen die Integratoren ohne die für Die-Bauelemente erforderlichen, besonderen Montageverfahren aus. Auf teure Montagetechniken wie zum Beispiel Chip and Wire für Die-Bauelemente kann also verzichtet werden, und es kann 50 hf-praxis 3/2020

THz-Technik Bild 6: Allgemeine Empfangssignalkette (Rx) für ein Millimeterwellen-Imaging-System stattdessen auf das einfachere Löten von SMT-Bauelementen umgestiegen werden. Allerdings besitzen heutzutage nur wenige Halbleiterunternehmen die nötige Expertise, um HF- Bauelemente in gehäuster Form anzubieten. - Arrangements mit bevorzugten Zulieferern Systemintegratoren sollten versuchen, die Zahl der Zulieferer, die sie zur Herstellung ihrer kompletten Lösung benötigen, zu verringern. Sie verschaffen sich hierdurch als Einkäufer eine günstigere Verhandlungsposition und können gleichzeitig von Skaleneffekten profitieren, wenn sie mehrere Plattformen vom selben Lieferanten beziehen. Die Integratoren sollten sich deshalb für die richtigen Industriepartner entscheiden, die ihnen die richtigen Lösungen und einen Weg in die Zukunft bieten können. - Outsourcing nicht zur Kernkompetenz gehörender Aktivitäten Wie erwähnt, besteht die Kernkompetenz der meisten Systemintegratoren, die Körper-Scanner entwickeln, in den Software- Algorithmen für die Bildverarbeitungs- und Detektierungsaufgaben. Diese Algorithmen sind entscheidend für die Detektierung kleiner Objekte mit hoher Auflösung und die Senkung der Fehlalarmhäufigkeit. Meist werden die Anforderungen an die Halbleiter-Hardware von den Softwareanforderungen diktiert. Um also die zentralen Fähigkeiten eines Unternehmens optimal zu maximieren und für eine schnellere Markteinführung zu sorgen, sollten die Systemintegratoren in Erwägung ziehen, ihre Hardwareentwicklung an Unternehmen auszulagern, die die entsprechende Expertise dafür mitbringen. So können sich die Integratoren auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren und es den Hardwareexperten überlassen, eine moderne Hardwareplattform auf der Basis der neuesten technologischen Fortschritte zu entwickeln. Je system- und lösungsorientierter die Millimeterwellentechnik wird, umso mehr können Halbleiterunternehmen wie Analog Devices mit ihren kompletten Signalketten-Lösungen einen spezifischen Vorteil bieten. Durch Outsourcing des Systemdesigns erhalten die Integratoren die Chance, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren und ihre Kosten zu senken, indem sie Aufgaben außerhalb dieses Bereichs eliminieren und gleichzeitig von den Skaleneffekten profitieren, die sich bei der Zusammenarbeit mit einem Zulieferer ergeben. Fazit Zusammengefasst ist festzustellen, dass Ganzkörper-Scanner in Mikrowellen- und Millimeterwellen-Technik zu einem wichtigen Bestandteil der Sicherheitsund Detektierungssysteme auf der ganzen Welt werden. Indem sie die neuesten technologischen Fortschritte nutzen, die richtigen Design-Entscheidungen treffen und optimale strategische Partnerschaften knüpfen, erhalten Systemintegratoren die Gelegenheit, ihren Lösungen echte Alleinstellungsmerkmale zu verleihen. Literaturhinweise [1] „The Global Full Body Scanners Market: Trends, Drivers, Über die Autoren Abhishek Kapoor ist als Market Development Manager in der RF and Microwave Group (RFMG) von Analog Devices tätig und für die Entwicklung der umfassenden Marktstrategie und das Erschließen neuer Geschäfte auf neuen und aufstrebenden Märkten verantwortlich. Kapoor war während seiner Karriere in verschiedenen Engineering-, Produktmanagement-, Vertriebs-, Marketing- und Geschäftsentwicklungs-Positionen der HF- und Halbleiterindustrie beschäftigt. Er erwarb im Jahr 2007 ein Bachelor-Diplom in Elektrotechnik von der Virginia Tech im Jahr 2007 machte and Projections.” Global Industry Analysts, Inc. April 2015 [2] „Airport Full Body Scanner Market by Technology (Millimeter Wave Scanner (Active Scanner, Passive Scanner) and Backscatter X-Ray), Airport Class (Class A, Class B, Class C), and Region – Global Forecast to 2021”. MarketsandMarkets Research Private Ltd., April 2016 ◄ 2013 einen MBA-Abschluss an der zur University of North Carolina gehörenden Kenan- Flagler Business School in Chapel Hill. Bilge Bayrakci ist als Marketing- und Produktmanager im Bereich RF and Microwave Control Products tätig. Er erwarb an der Technischen Universität Istanbul ein Master-Diplom in Elektrotechnik und verfügt mittlerweile über mehr als 20 Erfahrung in der Halbleiterindustrie. Er kam 2009 zu Analog Devices. Sie erreichen ihn unter bilge.bayrakci@analog.com. hf-praxis 3/2020 51

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