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Prothese mit eingebautem Radar

W-Band-Modul: Viele Optionen für neue Anwendungen der Radarerkennung
Prothese mit eingebautem Radar

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Wo andere Sensortechnologien wegen hoher Temperaturen oder schlechter Sicht wenig ausrichten, soll ein neuartiges Radarmodul eingesetzt werden: in der Medizintechnik, der Logistik oder Industriesensorik.

Ein Radar, das modular aufgebaut, kostengünstig, energieeffizienter, höher auflösend und universell einsetzbar ist als bisherige Systeme, haben Forscher der Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik IAF, für Produktionstechnik und Automatisierung IPA sowie für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM gemeinsam entwickelt. Die auf Keramiksubstraten basierenden Lösungen, wie sie im Flugverkehr, der Schifffahrt oder auch in Fahrzeugen bisher eingesetzt werden, sind teuer, groß und 4 bis 5 kg schwer, was ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt. Das neue Radar arbeitet mit Millimeterwellen im Frequenzbereich von 75 bis 110 GHz – dem W-Band – und kann selbst bei schwierigen Sichtverhältnissen auch kleine Objekte aus der Distanz erkennen. Seine Reichweite beträgt bei einer Ausgangsleistung von 10 mW bis zu 50 m.

Durch die Wellenlängen von rund 3 mm fällt das W-Band-Radar kompakt aus. Das System aus Galliumarsenid-Halbleiter, Radarsignalverarbeitung und digitaler Auswertung ist nicht größer als eine Zigarettenschachtel. Neben der digitalen Signalverarbeitung enthält es ein Hochfrequenzmodul, einen Signalprozessor sowie eine mittig angeordnete Sende- und zwei seitlich angeordnete Empfangsantennen mit dielektrischen Linsen. Mit dieser Anordnung lässt sich detektieren, in welchem Winkel das Objekt zum Radarsystem steht. Durch die hohe Frequenz von 94 GHz und die kleine Wellenlänge lassen sich auch kleinere Objekte detektieren und voneinander unterscheiden.
Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für das W-Band-Radar ergeben sich im medizinischen Bereich. An einem speziellen Anwendungsfall in der Prothetik arbeiten IPA-Wissenschaftler bereits. Eine Art Objekterkennung für Prothesen soll einer Steuerung Informationen über die Umgebung liefern. Somit wäre erkennbar, ob in den nächsten Metern des Weges etwa eine Schwelle auftritt, über die der Patient stolpern könnte. Mit der Information aus dem Radar können die Bewegung der Prothese und der Gang angepasst werden, ohne dass der Prothesenträger vor dem Hindernis anhalten und seine Prothese beispielsweise auf die erste Stufe einer Treppe heben muss.
Im Vergleich zu anderen Sensoren liefert der Radar auch mehr Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit der Objekte: Ist diese beispielsweise nass oder vereist? Auch lässt es sich in einem Gehäuse verbauen und unter der Kleidung tragen. Und: Im Gegensatz zu Röntgenscannern ist Radar nicht gesundheitsschädlich. Die Sendeleistung der kurzwelligen Strahlen im Millimeterbereich liegt bei 10 mW. Die eines Handys rangiert bei 1000 mW.
Die neuartige und kostengünstige Technologie für Radaranwendungen um 100 Ghz wurde im Rahmen der Fraunhofer-internen wirtschaftsorientierten strategischen Allianz (Wisa) entwickelt.
Weitere Informationen Über die Arbeiten am Modul: www.micro-radar.de
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