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Gas Spectroscopy System for Breath Analysis at mm-wave/THz Using SiGe BiCMOS Circuits

Schmalz, K. und Rothbart, Nick und Neumaier, Philipp F.-X. und Borngräber, J. und Hübers, H.-W. und Kissinger, D. (2017) Gas Spectroscopy System for Breath Analysis at mm-wave/THz Using SiGe BiCMOS Circuits. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 65 (5), Seiten 1807-1818. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TMTT.2017.2650915. ISSN 0018-9480.

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Kurzfassung

The unique fingerprint spectra of volatile organic compounds for breath analysis and toxic industrial chemicals make an mm-wave (mmW)/THz gas sensor very specific and sensitive. This paper reviews and updates results of our recent work on sensor systems for gas spectroscopy based on integrated transmitter (TX) and receiver (RX), which are developed and fabricated in IHP’s 0.13 µm SiGe BiCMOS technology. In this paper, we present an mmW/THz spectroscopic system including a folded gas absorption cell of 1.9 m length between the TX and RX modules. We discuss the results and specifications of our sensor system based on integrated TX and RX. We demonstrate TXs and RXs with integrated antennas for spectroscopy at 238-252 GHz and 494-500 GHz using integer-N phase-locked loops (PLLs). We present a compact system by using fractional-N PLLs allowing frequency ramps for the TX and RX, and for TX with superimposed frequency shift keying or reference frequency modulation. In another configuration, the voltage controlled oscillators of the TX and RX local oscillator are tuned directly without PLLs by applying external voltages. Further developments of our system are aimed at realizing an even wider frequency span by switching between frequency bands, and to use a more compact gas absorption cell.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113402/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Gas Spectroscopy System for Breath Analysis at mm-wave/THz Using SiGe BiCMOS Circuits
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmalz, K.ihp frankfurt, oderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rothbart, Nicknick.rothbart (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neumaier, Philipp F.-X.philipp.neumaier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borngräber, J.ihp frankfurt, oderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, H.-W.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kissinger, D.ihp frankfurt, oderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2017
Erschienen in:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:65
DOI:10.1109/TMTT.2017.2650915
Seitenbereich:Seiten 1807-1818
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0018-9480
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gas spectroscopy, mm-wave (mmW), receiver, sensor, SiGe, terahertz (THz), transmitter
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrsmanagement (alt)
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VM - Verkehrsmanagement
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Optimode.net (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme
Hinterlegt von: Rothbart, Nick
Hinterlegt am:25 Jul 2017 13:55
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:36

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