Hochfrequenzschaltungen, Funkmodule und Kommunikationssysteme sind die Arbeitsfelder der IMST GmbH in Kamp-Lintfort bei Düsseldorf. In dem bereits 1992 gegründeten Unternehmen forschen, entwickeln und testen heute knapp 150Mitarbeiter. Dabei ist das Ingenieurbüro und professionelle Entwicklungshaus sowohl in den regulären Wirtschaftsmärkten als auch in europäischen Entwicklungskonsortien aktiv. IMST bietet eine kundenorientierte Begleitung von Produktideen in jeder Phase der Entwicklung: von der Beratung bis hin zur Serienproduktion. Das Unternehmen stellt seine eigenen Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Schaltungsdesign, Antennen und Wireless Solutions zur Verfügung. Ein akkreditiertes Prüfzentrum HF-Technik und Elektromagnetische Verträglichkeit rundet das Angebot ab. Die steigende Komplexität von mikroelektronischen Schaltungen bei gleichzeitiger Miniaturisierung und immer kürzeren Entwicklungszyklen lassen die Entwicklung mikroelektronischer Schaltungen beziehungsweise das Chipdesign zu einer immer größeren Herausforderung werden.
Schaltungen schneller realisieren
Das Expertenteam der IMST GmbH kümmert sich aktiv um kostenoptimierte und maßgeschneiderte Schaltungsentwicklungen, zum Beispiel für die Funkkommunikation, Radartechnik und industrielle Messtechnik. Dabei wird die umfangreiche Bandbreite von niederfrequenten bis hin zu hochfrequenten Anwendungen abgedeckt. Für die Realisierung stehen hausintern verschiedene Integrationsstufen und -größen bereit. Sie reichen von der vollständigen Miniaturisierung als integrierte Schaltungen in Si- oder III-V Technologie über LTCC-Module bis hin zur Realisierung mit der klassischen Leiterplattenschaltung. Die Dienstleistungen umfassen dabei eine breite Palette: Wahl der richtigen Technologie und der passenden Komponenten, Implementierung von Standard- und kundenspezifischen Bussen, Logik- und Mikrocontroller-Programmierung und Multilayer-PCB-Design. Hier werden analoge, digitale und RF-Schaltkreise in EMV- und ESD-gerechte Designs integriert. Ein interessantes Beispiel für eine gelungene Umsetzung ist der Fractional-N Synthesizer. Er wurde für die Raumfahrt entwickelt und kommt in Anwendungen wie Frequenz-Konvertern für Satelliten, PLLs oder Radar-Systemen zum Einsatz. Er bietet einen integrierten spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) (8 bis 12 GHz oder 17 bis 20 GHz) und arbeitet mit einem Dual-Loop-Konzept. Er ist vor Strahlungen und anderen Umwelteinflüssen geschützt. Der Chip bietet eine Ausgangsleistung von 1 mW und kann mit einer Genauigkeit im μHz-Bereich programmiert werden. Damit ist eine exzellent hohe Frequenz-Genauigkeit und Stabilität gewährleistet. Bei Verwendung eines externen VCO zwischen 100 MHz und 20 GHz kann der Chip als Stand-Alone-PLL genutzt werden. Das im 24-GHz-Frequenzband arbeitende FM-CW-Radar-System kann leicht an Kundenbedürfnisse angepasst werden und ermöglicht so eine extrem hohe Effizienz in der Produktentwicklung. Durch den Einsatz hochwertiger Bauteile wird eine außerordentlich hohe Bandbreite von bis zu 2 GHz erreicht. Dank eines vollständig konfigurierbaren DDS-Controllers in Kombination mit einem Phase-Locked Loop kann der Kunde eine beliebige Wellenform definieren, die der jeweiligen Zielumgebung anpasst ist. Mit einer Ausgangsleistung von 100mW (EIRP) können Ziele in bis zu 70Meter Entfernung erfasst werden. Das Radarsystem besteht aus Frontend-, Basisband-und DC-Modulen, die je nach gewünschter Funktion angepasst werden können.
Die richtige Antenne
Antennen sind ein strategisch wichtiges Bauelement in der digitalen Funkkommunikation. Schenkt man diesem Bauelement nicht die gebührende Aufmerksamkeit, können gravierende Kosten entstehen, wie im letzten Jahr ein führender Smartphone-Hersteller lernen musste. Für die IMST GmbH ist die Entwicklung hochwertiger Antennen ein zentraler Baustein des Leistungsportfolios. Die Bandbreite reicht dabei von preiswerten Systemen mit wenigen Transmittern und Receivern bis hin zu großen Arrays mit Hunderten von Empfangs-und Übertragungskanälen. Kundenspezifisches Design von Antennen, beispielsweise für mobile Satellitenkommunikation, komplexe Radarsysteme, Mobilfunkterminals, Funkmodule oder Kfz-Anwendungen sind Stärken des IMST-Angebots. Dieses umfasst alle gängigen Standards wie GSM, EDGE, UMTS, LTE, WiMAX, Bluetooth, WLAN und UWB. IMST kann von der Planung und Konzeption über die Prototypenherstellung und die Zulassung im eigenen Haus den gesamten Entwicklungsprozess kompetent begleiten. Durch strategische Kooperationen mit namhaften Industriepartnern kann das Unternehmen Antennen auch in großen Stückzahlen liefern. Eine besondere Stärke von IMST ist die Entwicklung elektronisch steuerbarer Antennen. Aufgrund der massiven Zunahme breitbandiger Satelliten-Dienste sind diese Antennen vor allem in der Schifffahrt, Luftfahrt und auch für Fahrzeuge an Land von großer Bedeutung. Diese Antennen müssen vor allem kostengünstig und über ein Frontend leicht zu steuern sein. Sie lassen sich in die Außenhaut von Fahrzeugen, Schiffen sowie Flugzeugen integrieren und ermöglichen eine elektronisch geführte Nachsteuerung des Antennenstrahls. Prototypen für Lokalisierungs- und Ortungssysteme mit Genauigkeiten bei der Indoor-Ortung von wenigen Zentimetern stehen zur Verfügung – basierend auf der Anwendung der Ultra-Wide-Band-Technik. Für die Umsetzung können sowohl hybride als auch voll integrierte Schaltungen entworfen und im Kundenauftrag produziert werden. Ein maßgeblicher Erfolgsfaktor bei der Antennen-Entwicklung sind exakte Tests und Messungen. Das nach DIN EN ISO/IEC 17025 zertifizierte Antennen-Prüflabor bietet Messungen (auch entsprechend der CTIA Norm) mit ausführlichen Dokumentationen und berät Kunden bei der Definition geeigneter Messmethoden. Zusätzlich zu den bekannten Nah- und Fernfeld-Charakterisierungen von Antennen führt IMST Luft-Schnittstellen-Messungen von Mobiltelefonen durch. Diese Messungen enthalten eine simulierte Nutzer-Beeinflussung und werden in einem für diesen Zweck vorbereiteten wellentoten Raum durchgeführt.
Maßgeschneidert oder aus dem Baukasten
Ob Kommunikation oder Lokalisierung per Funk, ob schmalbandige oder moderne breitbandige Funksysteme: Drahtlose Funksysteme haben in fast allen Bereichen des täglichen Lebens an Bedeutung gewonnen. Seit mehr als zehn Jahren baut die IMST GmbH das Know-how im Bereich der Entwicklungsdienstleistung für drahtlose Systeme stetig aus und ist entscheidend am Erfolg vieler Produkte namhafter Firmen aus verschiedenen Geschäftsfeldern wie z. B. der Prozessautomation, der Gebäudeautomation, der Medizintechnik und dem Automobilsektor beteiligt. Von der Machbarkeitsanalyse über Systemdesign und Realisierung bis hin zur Zertifizierung bietet das Unternehmen seinen Kunden Unterstützung für alle Schritte der Produktentwicklung. In Zusammenarbeit mit Partnerunternehmen realisiert IMST auch die Fertigung der Produkte. Neben rein proprietären Lösungen auf den ISM-Frequenzbändern 433, 868 MHz und 2,4GHz hat IMST natürlich auch Entwicklungen auf Basis von Standards wie WLAN, Bluetooth, Zigbee und Wireless M-Bus im Programm. Dabei bietet das Unternehmen neben der klassischen Entwicklungsdienstleistung mit der eigenen Produktpalette WiMOD auch ein umfangreiches Portfolio an vorzertifizierten Funkmodulen an. Die Module für die lizenzfreien ISM-Bänder 433/868 MHz und 2,4 GHz ermöglichen die schnelle und einfache Integration von Funkschnittstellen in ein Produkt. Alle Module verfügen über einen Mikrocontroller sowie einen HF-Transceiver und lassen sich wie SMD-Komponenten behandeln. Dank der zugehörigen Software-Applikationen sind die Module sofort einsatzfähig. Für den schnellen Einstieg ist ein Starter-Kit verfügbar, mit dem alle Module getestet werden können. Kundenspezifische Anpassungen von Hard- und Software sind damit schnell und kostengünstig möglich. Mit den „Wireless Building Blocks“ bietet IMST zudem einen Modul-Baukasten zur schnellen, flexiblen und kosteneffizienten Realisierung von drahtlosen Kommunikationslösungen an. Mit einer Vielzahl drahtloser und drahtgebundener Schnittstellen und Softwarebibliotheken ist der Baukasten die Grundlage für die schnelle Umsetzung innovativer Ideen. Noch fehlende Module werden von den IMST-Experten entwickelt und zusammen mit den „Wireless Building Blocks“ zu einer Gesamtlösung integriert. Die Blocks kommen für drahtlose Kommunikationslösungen etwa in der Informations-, Sicherheits- und Automobiltechnik oder Industrie- und Gebäudeautomation zum Einsatz. Spezielle Gateway Lösungen lassen sich so schnell und kostengünstig realisieren. Die DSPware von IMST ist eine umfangreiche Bibliothek hardwarenaher IP-Cores, die den Kunden Vorteile im Entwicklungsprozess bieten. Bibliotheken aus den Bereichen Mathematik und Signalverarbeitung erleichtern den eigenen Designprozess und bieten getestete Teillösungen für Designaufgaben. Die Bibliotheksfunktionen zeichnen sich durch ihre Parametrierbarkeit und Schnelligkeit aus und wurden für den Einsatz in FPGAs optimiert. Zur Auswahl stehen ein Basispaket aus kompilierten Simulationsbibliotheken sowie Netzlisten für die Synthese und Pakete von Quelldateien, die die Modifikation und Anpassung der Cores ermöglichen. Die Quellen sind unabhängig von der Werkzeugumgebung; jeder Core ist simulations- und synthesefähig. In beiden Varianten gehören eine Testumgebung und eine ausführliche Dokumentation zum Lieferumfang. So können diese Signalverarbeitungsbibliotheken schnell eingesetzt werden.
Auf dem Prüfstand
Mit IMST steht den Kunden ein großes akkreditiertes Prüfzentrum zur Verfügung. Es bietet umfangreiche Mess- und Prüfdienstleistungen, z. B. nach CE/EMV-Richtlinie sowie zur Bestimmung der SAR (Spezifische Absorptions-Rate) von Handys. Neben den Standardtests steht eine professionelle Messtechnik zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Antennen, HF-Materialien, Schaltungen und ganzen Systemen wie GSM/UMTS zur Verfügung. Auch die Möglichkeit von standardisierten, realitätsnahen Akkutests bei Mobiltelefonen sind gegeben. Neben gerätebezogenen Abnahme- und Zulassungsmessungen, Bauteilcharakterisierungen und Endgerätetests finden Kunden Unterstützung zu Themen wie Bewertung von Sicherheitsaspekten im Zusammenhang mit elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern. Hohe Qualitätsstandards werden durch die Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2008 und DIN EN ISO/IEC 17025 belegt. Zudem ist das Prüflabor vom Kraftfahrt-Bundesamt für EMV-Messungen anerkannt.☐
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