Forschungsbericht 2025

Hochfrequenztechnik E-3

Leitung: Kölpin, Alexander
Oberingenieur: Lurz, Fabian

Institut auf TORE
Institutswebsite

Gemeinsam mit unseren Projektpartnern forschen wir an innovativen Themen wie der berührungslosen Messung von Vitalparametern mittels Radar in medizinischen und veterinärmedizinischen Anwendungen, aber auch in industriellen Einsatzbereichen. Weitere Projekte befassen sich mit Ultra-Low-Power-Kommunikationsnetzwerken, Permittivitätsmessungen sowie Forschung im Bereich des Quantencomputings.

Eine Besonderheit unseres Instituts ist, dass wir sowohl theoretisch als auch experimentell arbeiten. Dabei setzen wir moderne Simulationstechniken, Fertigungsverfahren, Präzisionsmesstechnik sowie Signalverarbeitung und maschinelles Lernen zur Auswertung der Ergebnisse ein. Durch unsere institutseigene Leiterplattenfertigung, Feinmechanikwerkstatt und verschiedene 3D-Drucker können theoretische Konzepte auch zeitnah umgesetzt und anschließend in unserer Antennenmesskammer oder auf der Linear Stage getestet werden.

Sprechen Sie uns gerne persönlich an, um mehr über unsere Arbeit zu erfahren.

Publikationen

• Analysis of the radar channel and its variability in vital-sign sensing applications - Journal Article
  Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Albrecht, Nils Christian; Kölpin, Alexander
  IEEE Transactions on Antennas and Propagation 74 (2): 1980-1992 (2026)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• A novel differential incoherent heterodyne continuous-wave radar receiver architecture with increased phase sensitivity - Journal Article
  Albrecht, Nils C.; Riege, Philip; Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Koelpin, Alexander
  IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 74 (2): 1903-1916 (2026)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• PEPbench - Open, reproducible, and systematic benchmarking of automated pre-ejection period extraction algorithms - Journal Article
  Richer, Robert; Jorkowitz, Julia; Stühler, Sebastian; Abel, Luca; Kurz, Miriam; Oesten, Marie; Grießhammer, Stefan; Albrecht, Nils Christian; Küderle, Arne; Ostgathe, Christoph; Kölpin, Alexander; Steigleder, Tobias; Rohleder, Nicolas; Eskofier, Björn
  Psychophysiology 62 (11): e70176 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• Enabling Quality-of-Service for avionic wireless sensor networks in ISM and WAIC band using multi-layer improvements to 6TiSCH - Conference Paper
  Shudrenko, Yevhenii; Kuladinithi, Koojana; Plöger, Daniel; Timm-Giel, Andreas
  27th International Conference on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, MSWiM 2025
  Publisher DOI
  
  
• Calibration of the self-radar-cross-section of continuous-wave radars - Journal Article
  Tegowski, Bartosz; Kölpin, Alexander
  IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 73 (9): 6029-6036 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Fast determination of the monostatic radar channel in the near-field of electrically large targets - Conference Paper
  Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Albrecht, Nils Christian; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• 3D-printed Pickett-Potter horn with a sine-squared antenna profile - Conference Paper
  Langer, Dominik; Klass, Sarah; Tegowski, Bartosz; Bartels, Frederike; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• A scalable, low-cost, V-band Bulls Eye antenna - Conference Paper
  Bartels, Frederike; Langer, Dominik; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Effective permittivity determination procedure for 3D-printed dielectric lenses - Conference Paper
  Mentzer, Rasmus Bent; Bartels, Frederike; Weiß, Nico; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• 3D-printed Pickett-Potter horn with a sine-squared antenna profile - Conference Paper
  Langer, Dominik; Klass, Sarah; Tegowski, Bartosz; Bartels, Frederike; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Fast determination of the monostatic radar channel in the near-field of electrically large targets - Conference Paper
  Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Albrecht, Nils Christian; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Effective permittivity determination procedure for 3D-printed dielectric lenses - Conference Paper
  Mentzer, Rasmus Bent; Bartels, Frederike; Weiß, Nico; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• A Scalable, low-cost, V-band Bulls Eye antenna - Conference Paper
  Bartels, Frederike; Langer, Dominik; Kölpin, Alexander
  55th European Microwave Conference, EuMC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Radiometric measurement of the effect of nonpharmacological interventions on vital signs of patients with palliative care using the example of music therapy - Journal Article
  Roth, Katharina; Malessa, Anke; Grießhammer, Stefan; Heckel, Maria; Richer, Robert; Shi, Kilin; Kölpin, Alexander; Rohleder, Nicolas; Metzner, Susanne; Ostgathe, Christoph; Steigleder, Tobias
  Journal of Palliative Medicine 28 (10): 1340-1347 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Continuous-wave radar and motion-derived biomarkers for non-contact vital status classification in end-of-life care: A clinically validated machine learning approach - Journal Article
  Yip, Julia Beatriz; Grießhammer, Stefan; Leutheuser, Heike; Richer, Robert; Lu, Hui; Kölpin, Alexander; Eskofier, Björn; Ostgathe, Christoph; Steigleder, Tobias
  IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics (in Press): (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Water-based cylindrical metamaterials with radial anisotropy for electric field enhancement and suppression - Conference Paper
  Brandt, Julia; Renner, Hagen; Langer, Dominik; Eich, Manfred; Kölpin, Alexander; Petrov, Alexander
  15th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics, META 2025
  
  
• Empirical investigation of loudspeakers as test-targets for continuous-wave radar - Conference Paper
  Frewer, Niklas; Tegowski, Bartosz; Hayek, Josef; Kölpin, Alexander
  26th International Radar Symposium, IRS 2025
  Publisher DOI
  
  
• Vintage antennas: a 3D-printed future - Journal Article
  Bartels, Frederike; Langer, Dominik; Kölpin, Alexander
  IEEE Microwave Magazine 26 (6): 153-160 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Compensation of self-RCS and IQ-demodulation imperfections of continuous-wave radar systems - Conference Paper
  Tegowski, Bartosz; Kölpin, Alexander
  26th International Radar Symposium, IRS 2025
  Publisher DOI
  
  
• Radarbasierte Atemerfassung auf einer Palliativstation - Journal Article
  Yip, Julia Beatriz; Trần, Thanh Trúc; Grießhammer, Stefan; Malessa, Anke; Kölpin, Alexander; Eskofier, Björn; Ostgathe, Christoph; Steigleder, Tobias
  Zeitschrift für Palliativmedizin (2025)
  Publisher DOI
  
  
• 3D-printed surface-mounted waveguide technology - Conference Paper
  Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Kölpin, Alexander
  16th German Microwave Conference, GeMiC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Design of a microwave frontend for a trapped ion quantum computer - Conference Paper
  Jaeger, Marvin; Riemschneider, Georg Frederik; Weiß, Nico; Tegowski, Bartosz; Kölpin, Alexander
  16th German Microwave Conference, GeMiC 2025
  Publisher DOI
  
  
• Systematic Investigation of Heart Sound Propagation using Continuous Wave Radar - Journal Article
  Oesten, Marie; Abel, Luca; Albrecht, Nils Christian; Richer, Robert; Langer, Dominik; Grießhammer, Stefan; Ghanem, Khalida; Steigleder, Tobias; Ostgathe, Christoph; Kölpin, Alexander; Eskofier, Björn
  IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics (in Press): (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Near-field scattering phenomena in monostatic radar applications derived from physical optics - Journal Article
  Tegowski, Bartosz; Langer, Dominik; Wenzel, Marvin; Albrecht, Nils Christian; Kölpin, Alexander
  IEEE Transactions on Antennas and Propagation 73 (2): 1084-1094 (2025)
  Publisher DOI
  
  
• Multilayer substrate integrated waveguide six-port junctions with embedded resistive films - Journal Article
  Tegowski, Bartosz; Kölpin, Alexander
  International Journal of Microwave and Wireless Technologies 17 (2): 285-293 (2025)
  Open Access | Publisher DOI
  
  
• 60GHz leaky-wave antenna design for SISO radar systems with angle estimation - Conference Paper
  Gabsteiger, Jasmin; Langer, Dominik; Dorn, Christian; Kölpin, Alexander; Lurz, Fabian
  IEEE Radio and Wireless Symposium, RWS 2025
  Publisher DOI
  
  
• Sensorfusion für das robuste und kontaktlose Monitoring der Vitalparameter von Frühgeborenen auf der neonatologischen Intensivstation - Doctoral Thesis
  Gleichauf, Johanna
  Technische Universität Hamburg (2025)
  Open Access
  
  
• Planarer Dual-Polarisierter Gruppenstrahler für Duplexbetrieb im K-/Ka-Band - Doctoral Thesis
  Sielck, Noah
  Technische Universität Hamburg (2025)
  Open Access
  
  

Projekte

• EXC 3120 BlueMat - Cross Area Exploitation & Experiencing
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Smirnova, Irina; Steinicke, Frank
  Co-Projektleitung: Kelbassa, Ingomar; Kölpin, Alexander; Köttering, Martin; Trieu, Hoc Khiem; Zierold, Robert
  Mitarbeitende: Schattmann, Christine; Ioannis Markopoulos; Ilgaz, Fatih
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Hochschule für bildende Künste HFBK
  
  
• EXC 3120 BlueMat - Research Topic C1: Tunable Microwave and MIR Permittivity by Control of Water Distribution
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2026-2032
  Projektleitung: Gurikov, Pavel; Kölpin, Alexander
  Co-Projektleitung: Artemov, Vasily; Blick, Robert H.; Pagnan Furlan, Kaline; Huber, Patrick; Petrov, Alexander; Rossi, Mariana; Schlaich, Alexander; Smirnova, Irina; Zierold, Robert
  Mitarbeitende: Nagshi, Paras; Rasmus Mentzer; Emma Wollesen; Tobias Müller; Della Prasad
  Externe beteiligte Einrichtungen: Universität Hamburg; Karlsruher Institut für Technologie
  
  
• NGCN - Next Generation City Networking, Themenkomplex PIONEER_6G
  Deutsches Zentrum Mobilität der Zukunft; Laufzeit 2025-2027
  Projektleitung: Kölpin, Alexander; Timm-Giel, Andreas; Bauch, Gerhard; Yang, Cheng; Kiener, Maximilian; Schulte, Stefan
  Co-Projektleitung: Müller-Lietzkow, Jörg; Noennig Jörg Rainer; Dehbi, Youness
  Mitarbeitende: Rahman, Abidur
  Externe beteiligte Einrichtungen: HafenCity Universität Hamburg; Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH; Björn-Steiger-Stiftung; BREUER Nachrichtentechnik GmbH
  
  
• HODEPLIO - Hochfrequenzgerechtes Design planarer Ionenfallen
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2024-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander; Trieu, Hoc Khiem
  Externe beteiligte Einrichtungen: eleQtron GmbH
  
  
• SolarPerm - Zerstörungsfreies Trennverfahren von Solarpaneelen für sortenreines Recycling mittels Hochfrequenzenergie - Teilprojekt: Materialsensoraspekte
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2024-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  
  
• radarMUVI - Radar-basierte multifunktionale Vitaldatensensorik
  Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR); Laufzeit 2024-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  
  
• SICHER - Teilvorhaben: Radar-Systementwurf samt Antennen-Design und Entwurf von Stress-Detektions-Algorithmen
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2023-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  Mitarbeitende: Heß, Kristina; Bartels, Frederike
  Externe beteiligte Einrichtungen: Infineon Technologies AG; Valeo Schalter und Sensoren GmbH; Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG; gestigon GmbH Lübeck; IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik; Technische Universität Braunschweig; Silicon Radar GmbH; Flower Labs GmbH Hamburg
  
  
• SUSTRONICS - Sustainable and green electronics for circular economy
  Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR); Laufzeit 2023-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  Mitarbeitende: Riege, Philip Carsten
  
  
• Hamburg Quantencomputing HQC - Teilprojekt P08: Quantum Computer Hardware: High-Frequency Excitation
  Hamburgische Investitions- und Förderbank; Laufzeit 2023-2028
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  
  
• FPOplus - Fahrplanoptimierung durch eine KI-basierte Lösung zur besseren Prognosefähigkeit im Flow-Management des Personentransfers
  Bundesministerium für Digitales und Verkehr; Laufzeit 2023-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander; Timm-Giel, Andreas
  Mitarbeitende: Schmitt, Jan-Joshua; Plöger, Daniel
  Externe beteiligte Einrichtungen: Airbus Atlantic; HafenCity Universität Hamburg; Universität zu Lübeck; Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau; BREUER Nachrichtentechnik GmbH
  
  
• Smart Analytics/ZIM - 3D-Radar-ReMonitor/Entwicklung eines Mehrkanal-lnterferometerradars mit hoher Trägerfrequenz/ZIM
  Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK); Laufzeit 2023-2025
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  
  
• MEMS-paramps - Transferprojekt: MEMS-basierte parametrische Verstärker für Reichweitenoptimierung drahtloser Sensornetze
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2021-2026
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  Mitarbeitende: Hübner, Kai Christian
  Externe beteiligte Einrichtungen: Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS); Actemium BEA GmbH
  
  
• EmpkinS - SFB 1483: Teilprojekt Kardiovaskuläres respiratorisches Mikrowelleninterferometer (A04)
  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Laufzeit 2021-2025
  Projektleitung: Kölpin, Alexander
  Mitarbeitende: Langer, Dominik; Albrecht, Nils Christian; Tegowski, Bartosz
  
  

Kooperationspartner

• Airbus DS GmbH in Ottobrunn
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik (iPAT)
• smedo GmbH in Hennigsdorf
• AFT Microwave GmbH in Backnang
• DeMeTec GmbH in Langgöns
• DESY in Hamburg
• DLR Institut für Flugführung in Braunschweig
• Ernst-Abbe-Fachhochschule in Jena
• Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg im Breisgau
• Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), Arbeitsgruppe Digital Health Pathways, Erlangen
• Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Hermsdorf
• Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE) in Wachtberg
• Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) in Halle an der Saale
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) - Lehrstuhl für Rechts- und Wirtschaftswissenschaft
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Anästhesiologische Klinik
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Digitale Übertragung (IDC)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Gesundheitspsychologie (GESPSY)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (LHFT)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Informatik 12 (Hardware-Software-Co-Design)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Informatik 14 (Maschinelles Lernen und Datenanalytik) (MaD)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Informatik 9 (Graphische Datenverarbeitung) (LGDV)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Innere Medizin 3 - Rheumatologie und Immunologie (Med3)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Klinische Psychologie und Psychotherapie (KliPs)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Multimediakommunikation und Signalverarbeitung (LMS)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Neurologie, Molekular-Neurologische Abteilung (MN)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Palliativmedizin, Palliativmedizinische Abteilung (PALL)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Systematische Theologie II (Ethik)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Technische Dynamik (LTD)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE)
• Friedrich-Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl Digitale Bildbearbeitung
• Geratherm Respiratory GmbH in Bad Kissingen
• IBL in München
• IMST GmbH in Kamp-Lintfort
• ION-Gas in Dortmund
• Jacobs University Bremen gGmbH
• Justus-Liebig-Universität Gießen, AG Spezielle Botanik
• Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen (GWDG)
• KHH Consulting Karl-Heinz Hübner in Überlingen
• Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere (Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig) in Bonn
• Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (ihp) in Frankfurt (Oder)
• Lufthansa Technik AG in Hamburg
• Max Planck Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig
• Museum für Naturkunde Berlin, AG Bioakustik
• Silicon Radar GmbH in Frankfurt (Oder)
• Technische Universität Ilmenau
• Technische Universität in Berlin
• Technische Universität München, Fakultät für Informatik
• Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikro- und Nanosystemtechnik
• Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG in Backnang
• Thales Electronic Systems GmbH in Ulm
• UMS GmbH - United Monolithic Semiconductors in Ulm
• Universität Bonn, Institut für Informatik 4
• Universität Bonn, Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen
• Universität Bremen, Zentrum für Marine Umweltwissenschaften
• Universitätsklinikum (UK) Erlangen – Kinderklinik (KK)
• Universitätsklinikum (UK) Erlangen – Palliativstation (PallMeT)
• Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) - Klinik und Poliklinik für Mund- Kiefer- und Gesichtschirurgie
• University of Bristol, Departement of Computer Science in United Kingdom
• VIA electronic GmbH in Hermsdorf
• Voigtmann GmbH in Nürnberg
• eleQtron GmbH in Hamburg
• NXP in Hamburg
• ParityQC in Innsbruck
• Heinz Schirmacher GmbH in Trittau
• Indie Semiconductor in Frankfurt (Oder)

Großgeräte

• Antennenmesskammer 7 x 3 x 3m, Messplatz
  DOI: 10.15480/882.13808
  DFG-Geräteklassifikation: 6420 -- Antennenmessgeräte (Messempfänger für Empfangsantennen)
  
  
• Digitalmikroskop VHX-6000
  Hersteller: Keyence Deutschland GmbH
  DOI: 10.15480/882.13807
  DFG-Geräteklassifikation: 5010 -- Kameramikroskope
  
  
• Elektromagnet EM7-HV mit Netzteil
  Hersteller: Cryophysics GmbH
  DOI: 10.15480/882.13810
  DFG-Geräteklassifikation: 0100 -- Elektromagnete
  
  
• Fineplacer-145 Pico
  Hersteller: Finetech GmbH & Co. KG
  DOI: 10.15480/882.13798
  DFG-Geräteklassifikation: 2780 -- Sondenmessplätze (Wafer Prober) für Halbleiterbausteine
  
  
• HF-Wafer-Meßplatz
  Hersteller: Synatron
  DOI: 10.15480/882.13799
  DFG-Geräteklassifikation: 2780 -- Sondenmessplätze (Wafer Prober) für Halbleiterbausteine
  
  
• Kryostat
  Hersteller: Entropy GmbH
  DOI: 10.15480/882.16538
  DFG-Geräteklassifikation: 8520 -- Kryostaten, Tauchkühler (bis -100 Grad C)
  
  
• Netzwerkanalysator HP 8510C
  Hersteller: HEWLETT PACKARD GMBH EDV
  DOI: 10.15480/882.13806
  DFG-Geräteklassifikation: 2720 -- Impedanz- und Dämpfungsmessgeräte, Frequenzgangmessgeräte, Netzwerkanalysatoren
  
  
• Radarprüfstand
  DOI: 10.15480/882.13809
  DFG-Geräteklassifikation: 2790 -- Sonstige nachrichtentechnische Geräte (außer 2700-2780 und 6600-6790)
  
  
• Rework Station
  Hersteller: Finetech GmbH & Co. KG
  DOI: 10.15480/882.13800
  DFG-Geräteklassifikation: 6480 -- Elektronik-Laborplätze
  
  
• Signalanalysator FSQ40
  DOI: 10.15480/882.13801
  DFG-Geräteklassifikation: 2730 -- Digital-Signalanalysatoren
  
  
• Wellenfeldsynthesesystem
  Hersteller: Milexia Deutschland gmbH
  DOI: 10.15480/882.16533
  DFG-Geräteklassifikation: 6790 -- Sonstige Geräte der Audio-, Videotechnik (außer 0040 Mikrofone und 6700-6780)