Im Jahr 2023 stellte das Institut für Theoretische Elektrotechnik (TET) eine neuartige EM-Feld-Abtasttechnik vor, die den „On-the-Fly“-Scan (OTF), auch als Raster-Scan bezeichnet, nutzt und so Signalverzerrungen durch schnelle Sondenbewegungen mindert. Die Methodik wurde später als Patent angemeldet [1] und an einem kommerziellen industriellen Roboterscanner validiert, der auf mehreren internationalen Konferenzen vorgestellt wurde [2–4].
Insbesondere wurde durch die systematische Nutzung zeitlicher, spektraler und räumlicher Korrelationen des empfangenen Sondensignals während der Bewegung ein mehrdimensionaler Algorithmus zur komplexen Signalverarbeitung entwickelt, der eine Beschleunigung der Abtastgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen räumlichen Auflösung ermöglicht. Darüber hinaus reduziert dieser Ansatz die Komplexität der Hardware, indem Redundanzen bei der Signalerfassung und -verarbeitung beseitigt werden, was kostengünstige Hochgeschwindigkeits- und hochauflösende EM-Feld-Abtastmessungen ermöglicht.
Zur Demonstration wurde im August 2025 ein tragbarer robotergestützter Nahfeldscanner (Abbildung 1) als Prototyp entwickelt, dessen Design auf Mobilität ausgelegt ist. Der gesamte Scanner – einschließlich des 6-DOF-Cobots, der Stromversorgung, der Signalerfassung und der Datenverarbeitungseinheit – passt sicher in einen einzigen professionellen Transportkoffer. Seine Tragbarkeit und Praxistauglichkeit wurden bereits durch erfolgreiche Live-Demonstrationen bei verschiedenen europäischen Veranstaltungen im Jahr 2025 unter Beweis gestellt, darunter die EMC Summer School (Sønderborg), die EMC Europe International Conference (Paris) und das IEEE EMC Chapter Bootcamp (Airbus, Hamburg).
Die Auswirkungen dieser Technik reichen weit über die EMV- und Mikrowellentechnik hinaus. Sie wurde bereits erfolgreich in der Rasterkraftmikroskopie (AFM) [5] eingesetzt und soll auf andere rasterbildgebende Systeme ausgeweitet werden. Mit Blick auf die Zukunft wird die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) [6] in Verbindung mit Hochgeschwindigkeitshardware wie FPGAs die OTF-Abtasttechnik weiter vorantreiben. Diese Fortschritte werden Innovationen in multidisziplinären Anwendungen vorantreiben, die von 5G/6G-Mobilfunk und integrierten Schaltkreisen (ICs) bis hin zu Biowissenschaften und Bauingenieurwesen reichen.
Diese Entwicklung wurde teilweise durch das Projekt „Next Generation City Networking“ am Hanseatic Wireless Innovation Competence Center (HAWICC) unterstützt, das vom Bundesverkehrsministerium über das Deutsche Zentrum für Zukunftsmobilität (DZM) gefördert wurde.
(Hinweis: Für die Textbearbeitung und -prüfung wurden KI-gestützte Tools verwendet, wobei alle Inhalte vom Autor bereitgestellt und überprüft wurden.)
Kontakt:
Dr. Cheng Yang (Ober-Ingenieur)
Institut für Theoretische Elektrotechnik
Blohmstraße 15, 21079 Hamburg, Germany
Tel.: +49 40 30 601 2173, cheng.yang(at)tuhh(dot)de
Literaturverzeichnis
[1] C. Yang, C. Adam, and S. Goetschel, “Method and device for the measurement of electromagnetic fields,” PCT Patent (Submitted), 01. Sep. 2023
[2] C. Yang, C. Adam, and S. Götschel, "Single-probe near-field phase retrieval using on-the-fly scan and Hilbert transform," in Proc. 2023 Int. Symp. Electromagn. Compat.—EMC Europe, Sep. 2023, pp. 1-6. DOI: 10.1109/EMCEurope57790.2023.10274183.
[3] C. Yang, C. Adam, and S. Götschel, "Complex near-field measurement using On-The-Fly scan with in-phase and quadrature demodulation," in Proc. 2024 15th German Microw. Conf. (GeMiC), Mar. 2024, pp. 181-184. DOI: 10.1109/GeMiC59740.2024.10485338.
[4] C. Yang, C. Adam, and S. Götschel, "Evaluation of On-the-fly Scanning Effects on Complex Field Retrieval Using a Single Probe," in Proc. 2024 Int. Symp. Electromagn. Compat.—EMC Europe, Sep. 2024, pp. 317-322. DOI: 10.1109/EMCEurope59828.2024.10722745.
[5] C. Yang and D. Ribas Gomes, "Raster scan imaging in atomic force microscopy: New perspectives and potential of using signal and system theory," Measurement: Sensors, vol. 38, Art. no. 101842, 2025 (Special Issue: IMEKO 2024). DOI: 10.1016/j.measen.2025.101842.
[6] C. Yang, T. Monopoli, S. Götschel, X. Wu, F. Grassi, and C. Schuster, "Adaptive On-the-fly Scan Method for Fast and Efficient Planar Near-field Acquisition," IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 24, no. 8, pp. 1650-1654, Aug. 2025. DOI: 10.1109/LWA.2025.10947326.
