DER MODELLFUNKE FACHSCHAFT ETEC
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Juni 2015
Der Modellfunke
Magazin der Fachschaft Elektro- und Informationstechnik
des karlsruher instituts für technologie (KIT)
d :
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Be twoch, 119.30 U
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Impressum
2
Inhalt
In eigener Sache
2 Impressum
3 Editorial
4 Die Hochschulgruppe VDE
Rund um‘s Studium
22 Studienplan Bachelor/Master
29 Institutsvorstellungen
40 Wie läuft denn das... ?
41 Zentrale Studienberatung
42 Schlüsselqualifikationen
Die Studienmodelle
5 Systemoptimierung 16 Optische Kommunikationstechnik
6 Industrielle Informationstechnik 17 Systems Engineering
7 Biomedizinische Technik 18 Nachrichtensysteme
8 Elektromobilität 19 Mikro- und Nanoelektronik
9 Regelungs- und Steuerungstechnik 20 Kommunikationstechnik
10 Elektrische Antriebe und Leistungselektronik 21 Information and Communication
11 Adaptronik 24 Regenerative Energien
12 Information und Automation 25 Ausrüstungssysteme der Luft- und Raumfahrt
13 Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik 26 System-on-chip
14 Optische Technologien 27 Mikro-, Nano- und Optoelektronik
15 Hochfrequenztechnik 28 Elektrische Energiesysteme und Energiewirtschaft
Impressum
Herausgeber und Druck Postanschrift
Fachschaft Elektro- und Informationstechnik Fachschaft Elektro- und Informationstechnik
Universität Karlsruhe (KIT) Universität Karlsruhe (KIT)
Auflage: ca. 400 Exemplare Der Funke – Magazin der Fachschaft
Geb. 11.10 (ETI)
Ansprechpartner der Redaktion 76128 Karlsruhe
Claudia Nagel
Frederik Funk Öffnungszeiten der Fachschaft
Die Öffnungszeiten der Fachschaft findet ihr auf unserer
Verantwortlich im Sinne des Presserechts Homepage unter „Termine“.
Claudia Nagel
Die Redaktion distanziert sich von den Inhalten
Kontakt gezeichneter Artikel. Die Verantwortung hierfür liegt
E-Mail: funke@fs-etec.kit.edu ausschließlich beim Verfasser.
Web: http://fs-etec.kit.edu Aus Gründen der Lesbarkeit wird in der Regel auf die
Tel.: 0721 / 608- 4-3783 weibliche Form von Personenbezeichnungen verzichtet,
Fax: 0721 / 608-94-3783 es sind jedoch stets beide Geschlechter gemeint.
Fotoquellen: Institute, stock.xchng, openclipart.org, Ei-
genwerke und -fotografien
Editorial
3
Liebe Leser,
diesen Funken in den Händen haltend, steht ihr nun wahrscheinlich kurz vor der Ent-
scheidung, welche Vertiefungsrichtung oder welche Wahlfächer ihr in den kommenden
Semestern wählen sollt. Um euch bei der Entscheidungsfindung zu helfen und um euch
einen kleinen Einblick in die Möglichkeiten, wie ihr eure letzten Bachelorsemester
und euer Masterstudium gestalten könnt, zu ermöglichen, haben wir wie jedes Jahr
wieder diese Sonderausgabe unseres Fachschaftsmagazins „Der Funke“ veröffentlicht.
Der erste Teil des Modellfunken befasst sich mit den Studienmodellen, also
den Vertiefungsrichtungen, die ihr im Master wählen könnt. Bei diesen Arti-
keln findet ihr auch immer die Kontaktdaten der Ansprechpartner, die euch eure
Fragen zum jeweiligen Studienmodell kompetent beantworten und euch dahin-
gehend beraten können. Im zweiten Teil haben die Institute unserer Fakultät
Verantwortliche im Sinne des die Chance genutzt, euch ihre Arbeit und ihre Forschungsthemen vorzustellen.
Presserechts Dieses Jahr sind zum ersten Mal auch die Institute vom Campus Nord mit dabei.
Die Studienmodelle fallen nicht vom Himmel – sie sind an einem oder mehreren
Instituten verankert und werden von den dortigen Dozenten weiterentwickelt. Da sie mit der wissenschaftlichen Ent-
wicklung schreiten, hilft hier nur: Schritt halten! Schaut euch die Modellpläne an, lest euch in Vorlesungen ein und
sprecht mit den Zuständigen über die Fragen, die sich durch die Modellpläne ergeben.
Auch wenn euer Masterstudium noch nicht unmittelbar bevorsteht, lohnt es sich auf jeden Fall, bis dahin
einige Wahlvorlesungen zu besuchen, von denen ihr euch vorstellen könnt, dass diese später einmal zu eu-
rer Vertiefungsrichtung passen könnten. So könnt ihr sowohl vielleicht schon Punkte für den Master sam-
meln, als auch Erfahrungen und Einblicke bezüglich der großen Auswahl an Studienmodellen gewinnen.
Nutzt auf jeden Fall die Chance, beim Modellberatungsabend mit den Betreuern der Institute zu sprechen – Fragen
kostet nichts, reinschnuppern lohnt sich auf jeden Fall und eure Ansprechpartner könnt ihr dort gut kennenlernen.
Interessante Gespräche und nicht all zu viel Kopfzerbrechen wünscht euch
Eure Funke-Redation
Grußwort
4
Liebe Kommilitoninnen und Kommilitonen,
wir heißen euch im Namen der VDE Hochschulgruppe Karlsruhe herzlich willkommen! In den letzten zwei Se-
mestern des Bachelorstudiums und vor allem im Master habt ihr die Möglichkeit, Wahlfächer zu belegen, welche euren
Vorlieben entsprechen! So könnt ihr eure Stärken weiter ausbauen. Im Masterstudium müsst ihr euch dann für einen
Studienschwerpunkt entscheiden, dafür habt ihr in Karlsruhe so viel Auswahl wie an keiner anderen Deutschen Hoch-
schule. Ihr könnt aus 23 Modellen euer Lieblingsmodell auswählen.
Um nun herauszufinden, was dir am besten liegt, kommen am Modellberatungsabend alle Institute der Fakultät
Elektro- und Informationstechnik zusammen und stellen ihre Schwerpunkte, Forschungsgebiete und Vertiefungsrich-
tungen vor. Zur Veranschaulichung bringen einige Institute Exponate mit. Das gibt euch die Möglichkeit, im Gespräch
mit den Assistenten und Professoren das Institut kennen zu lernen, ihre Themengebiete hautnah zu erleben und schon
einen Austausch über Bachelor-und Masterarbeiten zu führen. Der Modellberatungsabend dient also dazu, euch früh-
zeitig über die Wahlmöglichkeiten zu informieren.
Am Stand unserer Hochschulgruppe habt ihr ebenfalls die Möglichkeit, Fragen über alle das Studium betreffenden
Themen zu stellen und euch über die weiteren Aktivitäten und Veranstaltungen von uns zu informieren. Denn Enga-
gement im VDE heißt Zugang zu einem internationalen Netzwerk von Ingenieuren zu bekommen! Bei uns könnt ihr
schon während des Studiums Verantwortung übernehmen und exklusive Kontakte zu Professoren und der Industrie
herstellen, die beim Eintritt in die Arbeitswelt helfen können.
In guter Tradition wird dieser Abend von der VDE Hochschulgruppe in Kooperation mit der Fachschaft und der
Fakultät organisiert. Ein besonderes Dankeschön geht an die Fakultät und den VDE Bezirksverein Mittelbaden für die
finanzielle Unterstützung.
Wir freuen uns, wenn ihr an unserem Stand vorbeikommt, um euch über uns zu informieren! Es ist immer schön,
wenn unsere Exkursionen voll sind und wir neue Ideen und Anregungen bekommen!
Aktuelle Infos gibt es auch immer auf unserer Homepage: www.vde-karlsruhe.de
Eure VDE Hochschulgruppe Karlsruhe
Modelle
5
1
Systemoptimierung
Ein System besteht aus der Kombination und Ver-
netzung verschiedener Teilkomponenten. Vorgegebene
Eingangsgrößen werden durch das System in gewünschte
Ausgangsgrößen transformiert. Die Systemoptimierung
befasst sich hierbei mit der Auswahl und dem Design der
Teilkomponenten als auch mit der optimalen Kombina-
tion der Teilkomponenten zu einem Gesamtsystem. Im
Rahmen des Studienmodells Systemoptimierung werden
daher sowohl Kenntnisse im Bereich des Entwurfs und
der Analyse multisensorieller Systeme, als auch im Bereich
der gezielten Optimierung vermittelt.
Simulationsumgebung Fußgängernavigation
Die festen Modellfächer des Studienmodells Syste-
moptimierung erlauben einen Einblick in den Systement-
wurf und die Systemoptimierung am praxisrelevanten
Beispiel der Navigation und Regelung von Flugzeugen
und Fahrzeugen. Hierbei werden die Kenntnisse aus den
Bachelor-Vorlesungen „Signale und Systeme“ und „Sys-
temdynamik und Regelungstechnik“ vertieft und durch
erweiterte Methoden und Verfahren auf die jeweiligen
Problemstellungen angewandt. Wesentliche Bestandteile
der festen Modellfächer sind das Praktikum „Systemop-
timierung“ und das Seminar „Navigationssysteme“. Das
Praktikum hat die Aufgabe, Methoden der Systemopti-
mierung durch die eigenständige Bearbeitung von Aufga-
ben aus der Navigation und Objektverfolgung zu festigen.
Darüber hinaus bietet das Seminar „Navigationssysteme“
die Einarbeitung in ein aktuelles Forschungsgebiet und
die Präsentation der Ergebnisse vor einem Fachpublikum.
UAV im Ehrenhof - ein komplexes mechatronisches System
Die angewandte Methodik umfasst dabei das Design
komplexer Systeme, deren Gesamtfunktion aus dem
Zusammenspiel von Subsystemen unterschiedlichster Euer Ansprechpartner…
Technologie (elektronisch, mikrosystemtechnisch, optisch
… ist der Modellberater:
...) resultiert.
Armin Teltschik (ITE) 0721/608-43816
Das Ausbildungsziel dieses Studienmodells, die Fähig-
modell@ite.kit.edu
keit zur Anforderungsanalyse eines Systems zur quantita-
tiven Erfassung der gegenseitigen Abhängigkeiten seiner
Subsysteme und darauf aufbauend zur Synthese zu einem
optimierten Gesamtsystem, bildet daher die wesentlichen
Voraussetzungen für eine erfolgreiche Karriere im Sinne
des fachübergreifenden Systemingenieurs.
Modelle
6
2
Signalverarbeitung
Die Gewinnung und Verarbeitung von Informa- Die Grundlagen aus den Bachelorfächern „Messtech-
tionen über das zugrunde liegende System oder seine nik“, „Signale und Systeme“ sowie „System- und Rege-
Umgebung sind in vielen technischen Anwendungen lungstechnik“ werden hierbei durch feste Modellfächer
essentielle Aufgaben. Vor allem durch die stetig steigende wie z.B. „Methoden der Signalverarbeitung“, „Verteilte
Leistungsfähigkeit moderner Digitalrechner bieten sich ereignisdiskrete Systeme“, „Optimization of Dynamic
hierbei immer mächtigere Methoden aus den Bereichen Systems“ oder „Störresistente Informationsübertragung“
Messtechnik und Signalverarbeitung an. Das Augenmerk vertieft und ergänzt.
kann beispielsweise darauf liegen, relevante Information
von Störungen zu befreien oder durch Transformation Im Rahmen des Wahlbereichs können individuelle
der Eingangssignale erst extrahierbar zu machen. Die Schwerpunkte auf spezifische Anwendungsfelder gelegt
Konzentration gewonnener Information in wenige ent- oder weitere Themengebiete erschlossen werden. Durch
scheidende Merkmale ist dabei oftmals ein interessanter die Bachelor- und Masterarbeit am Insitut wird darüber
Aspekt, ebenso wie die Informationsübertragung auch hinaus ein Einblick in den aktuellen Stand der Forschung
unter widrigen Umständen. gegeben.
Das Ziel des Studienmodells 2 ist es, den Studenten Diese methodisch orientierte, technologieunabhän-
eine methodische Herangehensweise an solche und gige Ausbildung eröffnet den Absolventen des Modells
ähnliche Problemstellungen zu vermitteln sowie ihnen eine breite Vielfalt an Tätigkeitsfeldern, unter anderem
konkrete Werkzeuge aus den Bereichen der Systemtheorie in Medizintechnik, Kommunikationsindustrie, Verfah-
und Signalverarbeitung an die Hand zu geben. renstechnik, Automobilindustrie, Informationstechnik,
Sicherheitstechnik oder Forschung.
Euer Ansprechpartner…
… ist der Modellberater:
Cornelius Kaiser (IIIT) 0721/608-44517
modell@iiit.kit.edu
Modelle
7
3
Biomedizinische Technik
Herz mit einem ischämischen Gebiet, die dazu gehörende Potentialverteilung auf dem Oberkörper während
der ST-Strecke und drei ausgewählte EKG Kanäle
Neue technologische Möglichkeiten führen zu immer den der kontinuierlichen Gesundheitsüberwachung im
besseren Methoden, Krankheiten frühzeitig zu erkennen häuslichen Bereich entwickelt. Zur besseren Erkennung
und vollständig zu heilen. Hinzu kommen bessere Chancen und Heilung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie
bei der Prävention und Rehabilitation. Eine immer älter Herzrhythmusstörngen oder Infarkt wird an Computer-
werdende Gesellschaft und die Option mit neuer Medi- modellen des Herzens und neuen Methoden der Analyse
zintechnik die Kosten im Gesundheitswesen zu senken, von Elektrokardiographie-Daten (EKG) geforscht. Neue
sind weitere Motoren medizintechnischer Innovationen. Methoden der Signalauswertung helfen Krankheiten
überall, preiswert, schnell und zuverlässig zu erkennen.
Wenn Sie die Medizintechnik und damit die Chancen Fast alle Forschungsprojekte sind Kooperationen mit
auf Prävention, Heilung von Krankheiten und Erhalt ei- Unternehmen der Medizintechik und mit Ärzten. Die
ner guten Lebensqualität für Patienten weiter verbessern Forschungsteams sind stark interdisziplinär.
wollen, dann wählen Sie die Vertiefungsrichtung Biome-
dizinische Technik. Deutschland ist im Weltmarkt der
Medizintechnik auf Platz 2 hinter den USA. Ingenieure
erfinden zusammen mit Ärzten die Medizintechnik von
morgen – dahinter stehen viele interessante Arbeitsplätze.
Um sich den heutigen Herausforderungen der Me-
dizintechnik stellen zu können, benötigen Sie fundierte
Kenntnisse der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Das
Bachelor-Studium vermittelt die Grundlagen der biome-
dizinischen Messtechnik, der bildgebenden Verfahren in
der Medizin und der Physiologie und Anatomie. Hinzu
kommt die Möglichkeit, das Praktikum der Biomedizi- Detektion einer Extrasystole mit PCA
nischen Messtechnik oder andere Wahlfächer zu wählen.
Im Masterstudium werden die o.g. Fächer weiter vertieft
und durch ein großes Angebot an Wahlfächern – auch aus
anderen Fakultäten des KIT – ergänzt, z.B. Robotik in
der Medizin, Mikrosysteme in den Lebenswissenschaften, Eure Ansprechpartner…
optische Methoden in der Medizin oder nuklearmedizini- … sind die Modellberater:
sche Methoden.
Olaf Dössel (IBT) 0721/608-42653
Die großen medizintechnischen Forschungsschwer- Olaf.Doessel@kit.edu
punkte am KIT liegen in den Bereichen Telemedizin, Gunnar Seemann (IBT) 0721/608-42790
medizinische Systeme für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Gunnar.Seemann@kit.edu
computerassistierte Interventionen und Mikrosysteme für
die Medizin. In der Telemedizin werden neue Metho-
Modelle
8
4
Elektromobilität
Der Marktanteil von Fahrzeugen mit elektrifiziertem Lerninhalten, womit den Studierenden eine adäquate
Antriebsstrang wird bis 2020 signifikant steigen. Welche Ausbildung für ein Arbeiten in der aktuellen Forschung
Marktanteile die verschiedenen Antriebstechnologien und Entwicklung gesichert wird. Das Ziel dieses Master-
(Verbrennungsmotor, Elektroautos oder hybride Antriebe) studiengangs ist folglich die Vorbereitung des Studieren-
dabei erreichen werden, lässt sich aber noch nicht verläss- den auf die Anforderungen des hoch dynamischen und
lich einschätzen (McKinsey Deutschland, August 2009). komplexen Arbeitsfeldes Elektromobilität, auf dem sich
Allgemein werden der Elektromobilität vor allem in den eine große Anzahl an Firmen und Forschungseinrichtun-
Städten glänzende Zukunftschancen eingeräumt, weil der gen mit vielfältigen Schwerpunkten betätigen.
Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid gesenkt werden
muss und zudem fossile Treibstoffe nicht unbegrenzt Das Studienmodell Elektromobilität bündelt daher die
vorhanden sind. Bis dahin sind allerdings noch zahlreiche Kompetenzen unterschiedlicher Institute am KIT. Die
Fragen auf Technologie- sowie auf Komponentenebene zu Grundlagenausbildung im Bachelor-Studiengang und die
beantworten. Dabei geht es um die Auswahl geeigneter Vorlesungen und Praktika im Masterstudiengang Elek-
Antriebskonzepte, um die beiden Schlüsselkomponenten tromobilität befähigen Sie, sich schnell und erfolgreich
Batterie und Elektromotor, um Batteriemanagement und in die neue, interdisziplinäre Thematik einzuarbeiten. Die
Systemintegration, um die Leistungselektronik und um Pflichtvorlesungen des Modells decken daher die verschie-
eine flächendeckende Versorgung mit elektrischer Energie. denen Aspekte der Elektromobilität ab: Batterien und
Ebenso wie die Elektrifizierung des Antriebs wird auch Brennstoffzellen als Energiespeicher und -wandler (IWE),
die Optimierung des Verbrennungsmotors verfolgt. Die Komponenten und Systeme der Leistungselektronik sowie
deutsche Automobilindustrie und ihre Zulieferer werden zwei Vorlesungen zu Elektromotoren und -fahrzeugen der
große Anstrengungen unternehmen müssen, um ihre he- Professur für hybridelektrische Fahrzeuge (ETI), der Auf-
rausragende weltweite Stellung auch im Mobilitätsmarkt bau einer Infrastruktur zur Energieübertragung (IEH),
der Zukunft zu halten. die Optimierung/Regelung von Antriebssystemen (IRS)
und nicht zuletzt die Fahrzeugtechnik (IFFMA).
Bei der Zusammenstellung der wählbaren Modellfächer
können Sie selbst entscheiden, wo Sie Ihr Wissen weiter
vertiefen oder sich in zusätzliche Themenbereiche einar-
beiten wollen. Die Wahl von anderen Modellfächern ist
in Absprache mit Ihren Modellberatern jederzeit möglich.
Grundlagenkenntnisse in den Bereichen Management
und Betriebswirtschaft runden Ihr Profil ab.
Nach den Plänen der Bundesregierung sollen bis zum
Jahr 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutsch-
lands Straßen fahren und die Bundesrepublik zu einem
Eure Ansprechpartner…
… sind die Modellberater:
Leitmarkt für Elektromobilität werden lassen. Hierzu sind
neue Kompetenzen und Fähigkeitsprofile in der Hoch- André Weber (IWE) 0721/608-47572
schulausbildung sowie bei der Forschungskooperation andre.weber@kit edu
zwischen Wissenschaft und Wirtschaft notwendig. Am
Miriam Boxriker (ETI) -42700
KIT wurden bereits Schwerpunkte zum Thema Elektro-
miriam.boxriker@kit edu
mobilität mit der Automobil- und Zuliefererindustrie de-
finiert (Projekthaus E-DRIVE mit Promotionskolleg), die Mathias Kluwe (IRS) - 43182
von der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik mathias.kluwe@kit edu
in Zusammenarbeit mit der Fakultät Maschinenbau und Bernd Hoferer (IEH) -43062
Chemieingenieurwesen bearbeitet werden. bernd.hoferer@kit edu
Die enge Verzahnung von Forschung und Lehre am
KIT ist die treibende Kraft für die Neugestaltung von
Modelle
9
5
Regelungs-
und Steuerungstechnik
Regelungs- und Steuerungstechnik ist zentraler Das Studienmodell 5 Regelungs- und Steuerungs-
Bestandteil nahezu aller technischen Prozesse, wie sie technik liefert den Studierenden im Pflichtbereich die
z.B. in der Automobiltechnik, Robotik, Verfahrenstech- hierzu erforderlichen methodischen Kernkompetenzen,
nik, Maschinenautomatisierung oder der Mechatronik um die vielfältigen automatisierungstechnischen Aufga-
zu finden sind. Ihr Ziel besteht darin, diesen Prozessen ben lösen zu können. Diese lassen sich dann im Wahl-
ein gewünschtes funktionales Verhalten aufzuprägen und bereich zielgerichtet gemäß den individuellen Interessen
sie damit etwa energieeffizienter, kostengünstiger oder ergänzen, um den konkreten Bezug zu möglichen An-
sicherer zu gestalten. wendungsfeldern herzustellen.
Konkret werden innerhalb der festen Modellfächer
die aus der Vorlesung „Systemdynamik und Regelungs-
technik“ im Bachelorstudium bekannten Begriffe und
Methoden zur Modellierung und Analyse von Prozessen
sowie zum Entwurf von Regelungen und Steuerungen
vertieft und erweitert. Diese umfassen zunächst die
genannten methodisch vertiefenden Lehrveranstaltungen
z.B. zur theoretischen und experimentellen Modellbil-
dung, zur Analyse und Synthese von Mehrgrößensyste-
men, zur Behandlung nichtlinearer und stochastischer
Prozesse sowie zur Automatisierung ereignisdiskret oder
hybrid beschriebener Systeme. Im Praktikum Automa-
tisierungstechnik werden die erlernten Verfahren an un-
Automatisierung von Industrierobotern terschiedlichen Laborapplikationen umgesetzt und deren
Wirkung veranschaulicht. Ergänzend sind verpflichtend
Dabei kommt es nicht auf den speziellen Prozess an: weitere allgemeine Module zum Systementwurf, zur Sys-
die Regelungs- und Steuerungstechnik stellt als eine temoptimierung sowie zur Signalverarbeitung enthalten,
systemische Querschnittsdisziplin universelle Methoden um auch diese wichtigen Aspekte der Automatisierungs-
zur Modellierung, Analyse und Synthese bereit. technik zu vermitteln.
In der späteren Berufswelt sind die Absolventen damit Die in Absprache mit dem Modellberater wählbaren
nicht nur für die konkrete Lösung der jeweiligen Auto- Modellfächer bieten dann die geschilderte Anknüpfung
matisierungsaufgabe zuständig, sondern arbeiten in der an ein oder mehrere nach individuellen Neigungen aus-
Regel interdisziplinär im Team und sind aufgrund ihrer gewählte konkrete Anwendungsgebiete.
Ausbildung vielfach verantwortlich für den Gesamtsyste-
mentwurf.
Euer Ansprechpartner…
… ist der Modellberater:
Mathias Kluwe (IRS) 0721/608-43182
mathias.kluwe@kit edu
Fahrzeugstabilisierung durch integrierte Regelungstechnik
Modelle
10
6
Elektrische Antriebe
und Leistungselektronik
Mit elektrischen Antrieben lassen sich Stellglieder sehr
effizient, zuverlässig und exakt positionierbar aufbauen. In
extrem vielen Bereichen der Industrie und des täglichen
Lebens sind diese Antriebe nicht mehr wegzudenken.
Im Modell Elektrische Antriebe und Leistungselekt-
ronik werden alle Formen von elektrische Antrieben und
ihre Komponenten, die Motoren und die leistungselektro-
nischen Stellglieder, ausführlich behandelt. Auf die not-
wendigen Signalverarbeitungskomponenten und Sensoren
wird ebenso eingegangen, wie auf die für Pla-
nung, Entwicklung und Anwendung die-
ser Technik notwendigen Kenntnisse.
Von kleinsten Motoren, die nur für eine Vibration
des Handys sorgen über Servomotoren, die einen Ro-
boterarmmikrometergenau positionieren bis hin zu
großen Antrieben von Erzmühlen und Walzwerken
können elektrische Maschinen nicht wirtschaft-
lich durch andere Antriebsformen ersetzt werden.
Zusätzlich erobern die elektrischen Antrie-
be immer weitere Einsatzgebiete, wie zur Euer Ansprechpartner…
Zeit im Bereich der elektrischen Automobile. … ist der Modellberater:
Miriam Boxriker (ETI) -42700
miriam.boxriker@kit eduModelle 11
7 Adaptronik
Der Begriff Adaptronik hat sich in Deutschland in den Aufgrund der Breite der Anwendungen adaptronischer
neunziger Jahren etabliert und umfasst einen Technologie- Systeme können neben den Lehrveranstaltungen aus der
bereich, der in den USA und Japan mit „smart materials“ Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik auch
oder „adaptive structures“ bezeichnet wird. Durch die In- Fächer aus dem Vorlesungsangebot anderer Fakultäten wie
tegration von sensorischen und aktuatorischen Funktionen Maschinenbau, Physik und Informatik gewählt werden.
in konventionelle technische Systeme lassen sich adaptive Die Auswahl sollte aber frühzeitig mit dem Modellbe-
Funktionsstrukturen realisieren, die sich an die jeweilige rater abgesprochen werden. In der Bachelor- und Mas-
Betriebsumgebung optimal selbst anpassen. Multifunk- terarbeit besteht für den Studierenden die Möglichkeit
tionale Werkstoffe wie Piezoelektrika, Magnetostriktiva, aktiv an Forschungsprojekten auch in Zusammenarbeit
elektrorheologische Fluide oder Formgedächtnislegie- mit der Industrie mitzuarbeiten.
rungen, die sich thermisch, elektrisch oder magnetisch
aktivieren lassen und dabei gleichzeitig sensorische und Durch die breit angelegte Ausbildung hat der angehende
aktuatorische Aufgaben übernehmen, Ingenieur viele berufliche Möglichkeiten.
spielen eine Schlüsselrolle bei der Kon- Die ständig steigenden Anforderungen
zeption adaptronischer Systeme. Das an moderne Systeme führen dazu, dass
daraus resultierende Potenzial eröffnet konventionelle Ansätze zunehmend
für Forschung und Entwicklung neue an die Grenzen des technisch und
Wege und Lösungsansätze in den ver- wirtschaftlich Machbaren stoßen. Das
schiedensten Bereichen. Beispiele finden noch junge Gebiet der Adaptronik
sich in den Bereichen Fahrzeugtechnik, eröffnet neue Möglichkeiten, mittels
Maschinenbau, Medizintechnik, Luft- intelligenter Systemkomponenten zur
und Raumfahrt in Form von aktiver Schonung von Rohstoffen, zu einer
Schwingungs- und Lärmminderung, geringeren Umweltbelastung, zu nied-
Formkontrolle und Schadensüberwa- rigen System- und Betriebskosten,
chung (Structural Health Monitoring). sowie zu höherer Funktionalität und
Leistungsfähigkeit von Systemen beizutragen. Aus
Die Realisierung adaptronischer Systeme erfordert, dass diesem Grund beschäftigen sich auch namhafte Firmen
die Teildisziplinen Werkstoffwissenschaften (Sensorik/ und Forschungseinrichtungen wie beispielsweise VW,
Aktorik), Regelungstechnik und Informationstechnik Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR),
von Beginn an in den Entwicklungsprozess integriert EADS, Daimler, Fraunhofergesellschaft, Siemens, Philips
werden, und verlangt somit vom angehenden Ingenieur und Carl Zeiss zunehmend mit adaptronischen Systemen.
eine interdisziplinäre Denkweise. Im Studienmodell wer-
den deshalb die Kompetenzen aus vier Instituten genutzt,
um die gewünschte breite Ausbildung zu gewährleisten.
Der Katalog der festen Modellfächer des Studienmodells
berücksichtigt diesen Aspekt: In der Vorlesung „Senso- Eure Ansprechpartner…
ren“, „Sensorsysteme“ sowie im Praktikum „Sensoren und … sind die Modellberater:
Aktoren“ werden wichtige Grundlagen multifunktionaler
Werkstoffe vermittelt. Die systemtheoretische Modellie- Wolfgang Menesklou (IWE) 0721/608-47493
rung und Behandlung adaptronischer Systeme, sowie die menesklou@kit.edu
regelungstechnischen Grundlagen hierzu, werden in den Mathias Kluwe (IRS) -43182
Vorlesungen „Optimization of Dynamic Systems“ und mathias.kluwe@kit.edu
„Automatisierung ereignisdiskreter und hybrider Systeme“
erarbeitet. Wichtige Teile der Informationstechnik werden Stefan Wünsch (IMS) -44449
durch die Vorlesungen „Integrierte Systeme und Schaltun- stefan.wuensch@kit.edu
gen“ und „Methoden der Signalverarbeitung“ abgedeckt. Cornelius Kaiser (IIIT) -44517
modell@iiit.kit.edu
Die wählbaren Modellfächer bieten dem Studierenden die
Möglichkeit, je nach Interesse und Neigungen, sein Wis-
sen in den oben genannten Teildisziplinen zu vertiefen.Modelle
12
8
Information und Automation
Intelligente Komponenten zur Prozessüberwachung Die Studierenden können sich im Wahlbereich des
und zur Selbstanpassung an die Betriebsumgebung sind Modells mittels einer Vielzahl von Lehrveranstaltungen
integrale Bestandteile moderner Automatisierungseinrich- in wichtigen Teilgebieten der Automation und Informati-
tungen. Hierzu sind leistungsfähige Methoden der Infor- on individuell spezialisieren. Die wählbaren Modellfächer
mations- sowie Regelungstechnik erforderlich, durch die sollen dabei sowohl die Methodenkompetenz weiter
sich immer neue Anwendungs- und Forschungsbereiche vertiefen als auch über eine Spezialisierung in einem der
eröffnen. Gleichzeitig werden aber auch die Anforderun- vielfältigen Anwendungsgebiete die Grundlage für eine
gen an solch intelligente Systeme immer anspruchsvoller, interdisziplinäre Denkweise schaffen. Mögliche Anwen-
so dass eine Systemoptimierung ebenfalls erforderlich dungsgebiete sind beispielsweise die Automobiltechnik,
ist. Dies stellt Ingenieure stets vor neue herausfordernde die Luft- und Raumfahrttechnik, die Fertigungsautomati-
Aufgaben. sierung oder die Robotik.
Aufbauend auf den im Bachelor-Studiengang vermit-
telten Grundlagen zur Systemtheorie und Informations-
technik werden im Masterstudienmodell 8 „Information
und Automation“ vertiefende Methoden zum Entwurf
komplexer Systeme behandelt. Die methodische Heran-
gehensweise soll die Studierenden in die Lage versetzen,
selbstständig Lösungen zu neuen Problemstellungen zu
finden.
Das Modell wird gemeinschaftlich von drei Instituten
(IIIT, IRS und ITE) angeboten und setzt sich aus Lehr-
veranstaltungen zusammen, die zwei unterschiedliche
Zielrichtungen verfolgen: Als feste Modellfächer sind dies Eure Ansprechpartner…
zum einen modellspezifische Module, die die Grundlagen … sind die Modellberater:
für das weite Spektrum der Informations- und Automati-
sierungstechnik aufspannen. Zum anderen sorgen im Sinne Mathias Kluwe (IRS) 0721/608-43182
der Interdisziplinarität modellübergreifende Module mit mathias.kluwe@kit.edu
Anknüpfungspunkten zu benachbarten Wissenschaftsge- Armin Teltschik (ITE) -43816
bieten für die erforderliche Breite des Modells. modell@ite.kit.edu
Zur praktischen Vertiefung des erlernten Wissens ist Cornelius Kaiser (IIIT) -44517
außerdem in Absprache mit einem der Modellberater modell@iiit.kit.edu
eines der von den drei Instituten angebotenen Praktika
auszuwählen.Modelle 13
9 Elektroenergiesysteme und
Hochspannungstechnik
Deutschland will weltweit Vorreiter in Sachen Energie wicklung neuer Technologien und Konzepte, z. B. neuer
werden. Die Ziele der Energiewende sind ambitioniert und Schaltungs- oder Regelungskonzepte für HVDC-Anlagen
sollen den CO2-Ausstoß drastisch senken, einmal durch über die Entwicklung neuer technischer Lösungen, z. B.
den effizienteren Umgang mit Energie und zum anderen DC-Leistungsschalter, bis hin Optimierung des Netzbe-
durch deutlich verstärkte Nutzung regenerativer Energien. triebs unter der Randbedingung der Wirtschaftlichkeit
Hinzu kommt - zumindest in Deutschland - die Abkehr durch neuartige Algorithmen.
von der Kernenergie. Dieser Wandel betrifft nicht nur die
Energieerzeugung sondern insbesondere auch die Energie- Derzeit findet ein Umbruch der elektrischen Ener-
netze, insbesondere das elektrische Energienetz, aber auch gieversorgung statt. An vielen Stellen wird Neuland
das Gasnetz. Lösungen, an denen die Forschung derzeit betreten, was gerade jungen und gut ausgebildeten, hoch
arbeitet sind neue Speichertechnologi- motivierten Ingenieuren Chancen für
en und deren Energiemanagement, die die Gestaltung unserer Zukunft und
Entwicklung der Elektromobilität und ihrer Arbeit bietet. Deutschland hat
die Anpassung der Netze an die neuen in vielen Bereichen der elektrischen
Anforderungen. Hierbei geht es um die Energietechnik die Technologieführer-
intelligente Betriebsführung (Manage- schaft. Oft werden große Projekte im
ment) der Verteilnetze und um neue internationalen Rahmen bearbeitet, was
Technologien im Übertragungsnetz. exzellente Chancen für entsprechend
Zu letzterem gehört insbesondere der qualifizierte Ingenieure im In- und
Ausbau einzelner HVDC-Verbindun- Ausland mit sich bringt.
gen (HVDC = Hochspannungsgleich-
strom) zu einem Gleichstromnetz. Ein HVDC-Netz gibt Um dieser Vielfalt an beruflichen Möglichkeiten gerecht
es bis heute noch nicht und ist Gegenstand der aktuellen werden zu können, legt das Modell „Elektroenergiesyste-
Forschung. Aufgrund dieser vielfältigen Aufgaben ist me und Hochspannungstechnik“ im festen Modellfach-
die Nachfrage nach gut ausgebildeten Ingenieuren der bereich zunächst eine breite Wissensbasis: „Batterien und
elektrischen Energietechnik enorm - sowohl seitens der Brennstoffzellen“, „Optimierung dynamischer Systeme“,
Industrie als auch der Energieversorgungsunternehmen. „Leistungselektronik“ und „Numerische Methoden“. Die
Aufgrund der umfassenden Neuorganisation der elektri- Spezialisierung im Bereich der elektrischen Energienetze
schen Energieversorgung vom Ersatz älterer Kraftwerke erfolgt durch die Vorlesungen „Berechnung elektrischer
durch neue Anlagen, insbesondere auch dezentraler Klein- Energienetze“, „Energieübertragung und Netzregelung“
kraftwerke, über die Einbindung von Speichern in Form sowie „Hochspannungstechnik I“ und „Hochspannungs-
von Batterien verschiedenster Art und Größe bis hin zu technik II“ und „Hochspannungsprüftechnik“. Ergänzt
flexiblen Endverbrauchern bieten sich dem Ingenieur neue wird dieser Fächerkanon durch das Energietechnische
Herausforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten. Praktikum, das gemeinsam vom IEH und dem ETI
veranstaltet wird. Im Sinne einer breiten Ausbildung ist
Der Begriff „Elektroenergiesysteme“ umfasst dabei alle es empfehlenswert, sich im Wahlfachbereich thematisch
zur Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer nicht zu sehr einzugrenzen. Energietechnik-Ingenieure
Energie notwendigen Anlagen und Komponenten. Das sollten auf ein breites Wissen auch aus anderen Fachge-
reicht von Einzelkomponenten wie z. B. den Netzbetriebs- bieten verfügen, dazu kann der Wahlfachbereich in idealer
mitteln (Transformatoren, Kabelsysteme oder Frequen- Weise genutzt werden.
zumrichter) über moderne Anlagen zur Steuerung der
Leistungsflüsse in elektrischen Netzen auf der Basis von
Leistungshalbleiterbauelementen (Flexible AC Transmis-
sion Systems, FACTS und HVDC-Übertragungssysteme) Euer Ansprechpartner…
bis hin zur Optimierung des gesamten Energiesystems, z. … ist der Modellberater:
B. durch Betrachtung des elektrischen Energienetzes und
des Gasnetzes als eine Einheit. Das Aufgabenfeld der Bernd Hoferer (IEH) 0721/608-43062
Elektroenergie-Ingenieurs reicht von der Grundlagenent- bernd.hoferer@kit.eduModelle
14
10
Optische Technologien
Das 20. Jahrhundert war das Jahrhundert des Elektrons, Das Studienmodell 10 vermittelt eine breite Ausbil-
das 21. wird das des Photons sein, heißt es etwas provokant dung in diesem Bereich und bereitet die Studierenden auf
in der amerikanischen Studie Harnessing Light, die sich die vielfältigen beruflichen Möglichkeiten rund um die
mit der Bedeutung von optischen Technologien, also mit optischen Technologien vor. In den festen Modellfächern,
dem Gebiet der Photonik, für die Gesellschaft im neuen die einen Umfang von 51 ECTS haben, werden hierbei die
Jahrtausend beschäftigt. In der Tat spielen optische Tech- Grundlagen der optischen Technologien sowohl auf der
Bauelementseite als auch auf der Systemseite dargestellt.
Forschungsarbeiten im Laserlabor des LTI
Flexibles Modul aus 25 organischen Solarzellen
nologien eine zentrale Rolle in vielen Bereichen des
täglichen Lebens: Lichttechnik, die mit immer besseren
Methoden und Lampensystemen eine immer bessere
und energieeffizientere Beleuchtung sicherstellt, laserba-
sierte Materialbearbeitung in der industriellen Fertigung,
optische Sensorik und optische Nachrichtentechnik sowie
die Displaytechnik sind nur einige Beispiele für opti-
sche Technologien, die eine wichtige Bedeutung für die
Charakterisierung und simulierte Lichtverteilung eines neuar-
moderne Industriegesellschaft haben. Aber auch neuartige tigen Scheinwerfers.
Technologien wie die organische Elektronik bilden hier
einen Schnittpunkt zwischen Forschung und Industrie.
Offensichtlich handelt es sich bei den optischen Tech-
nologien um ein sehr breites, diverses Feld von Anwen-
dungen, in denen es um die Erzeugung, die Übertragung,
die Messung und generell die Nutzbarmachung von Licht Eure Ansprechpartner…
geht. Die Märkte sind gigantisch und betreffen bereits … ist der Modellberater:
jetzt die der Halbleiterelektronik: Zurzeit werden weltweit
insgesamt ca. 350 Milliarden Euro im Bereich der Photo- Jan Preinfalk (LTI) 0721/608-42547
nik umgesetzt und für das Jahr 2020 sind Steigerungen auf jan.preinfalk@kit.edu
über 600 Milliarden Euro prognostiziert. Die Schwer-
punkte liegen bei optoelektronischen Bauelementen (z.B.
LEDs für Anzeige- oder Beleuchtungszwecke, Halbleiter-
Laser), bei modernen Lampen sowie Flachbildschirmen.Modelle 15
11 Hochfrequenztechnik
möglichst alle von einem
Gerät beherrscht werden
sollen. Hierzu bedarf es nicht
nur der Miniaturisierung
der Antennen, sondern auch
fortschrittlicher Signalverar-
beitung, welche z.B. auf den
Eigenschaften mehrerer ver-
teilter Antennen beruht, sog.
Schaltbild und Chip-Realisierung eines Frequenzvervielfachers „Intelligente Antennen“.
Die Hochfrequenztechnik (HF) ist eine wesentliche Die Ultra-Wide-Band Technik im Frequenzbereich
Grundlage für alle Funksysteme wie bspw. Rundfunk, von 3,1 - 10,6 GHz bietet ein weiteres aktuelles For-
Mobilfunk, Satellitenfunk sowie für Sensorik basierend schungsgebiet für einen Kommunikationsstandard für
auf elektromagnetischen Wellen (z.B. Radar). Neuerdings kurze Abstände (< 7 m). Dies soll die Verbindung meh-
werden auch bei der Entwicklung von Digitalschaltungen rerer Geräte mit sehr hohen Datenraten und einer hohen
(Prozessoren) mit Taktraten weit über 1 GHz HF-Exper- Störsicherheit gewährleisten.
ten gesucht (z.B. Intel, Infineon).
Das Thema Störsicherheit (Elektromagnetische
Im Automobilbereich ist vor allem die rasante Ent- Verträglichkeit) hat einen eigenen Stellenwert in der
wicklung radarbasierter Fahrerassistenzsysteme ein Tech- HF-Technik. Die Abschirmung von elektronischen
nologietreiber. Hierbei werden Frequenzen verwendet, Baugruppen, um eine Einkopplung von hochfrequenten
bei denen die Wellenlänge im Millimeterwellenbereich Störungen (bspw. eines Schaltnetzteils) zu vermeiden, ist
(MMW) (ca. 30 – 300 GHz) liegt. Die Erhöhung der hierbei unerlässlich.
Frequenz hat eine Minitaurisierung aller HF-Kompo-
nenten zur Folge, weshalb zukünftigte Sensorlösungen Viele weitere Themengebiete können genannt werden.
als System-on-Chip Variante realisiert werden können. So z.B. die Hochleistungsmikrowelle zur Prozessierung
Namhafte Unternehmen wie Bosch, Continental, Valeo, von Materialien oder aber die Erzeugung hoher Leistun-
Hella, TRW, Delphi u.a. haben ein ausgeprägtes Interesse gen bei Frequenzen über 100 GHz für die Kernfusion,
an diesem Thema. Auch in der Automatisierungstechnik, welche alle ein tiefes Verständnis der Wechselwirkung
der Robotik und im Maschinenbau hält die Radarsensorik hochfrequenter Felder erfordern. Auch in der Medizin-
verstärkt Einzug. Mit der Verlagerung in den MMW- technik spielen hochfrequenztechnische Fragestellungen
Bereich steht auch gleichzeitig eine erweiterte Bandbreite eine immer stärkere Rolle, sei es die echtzeitfähige Vi-
zur Verfügung, die eine hochgenaue Abstandsbestimmung deoübertragung, die Verbesserung für Tomographen oder
bis in den µm-Bereich auch unter ungünstigen Bedingun- bildgebende Verfahren mit Terahertzstrahlung.
gen wie Nebel, Rauch oder Staub ermöglicht.
Ein weiterer sehr kapitalintensiver Bereich für HF-
Systeme, ist die Satellitentechnik. Hierbei werden Satelli-
ten für Kommunikationssysteme oder zur Fernerkundung
der Erdoberfläche oder aber des Weltalls benötigt. Die
wichtigsten Komponenten der Satelliten sind hierbei die
Eure Ansprechpartner…
Leistungsendstufen und die Antennen. … ist der Modellberater:
Mario Pauli (IHE) 0721/608-46259
Auch die mobile Funkkommunikation (bspw. Handy) mario.pauli@kit.edu
ist nach wie vor ein wichtiges Feld der HF-Technik. Ener-
gieeffiziente Geräte und ein enormer Kostendruck sind
die Hauptfaktoren für die technologische Entwicklung.
Für moderne Endgeräte werden immer mehr Standards
definiert (WLAN, UMTS, Bluetooth, GPS etc.), welcheModelle
16
12
Optische Kommunikationstechnik
Leistungsfähige Datennetze bilden das Rückgrat der ten am IPQ ist ein neuartiges Verfahren entstanden, das
Informationsgesellschaft. Durch das stetig wachsende es erlaubt, nanophotonische Chips optisch miteinander
Angebot an Internetanwendungen und durch die zu- zu verbinden. Bei diesem als „Photonisches Wirebonden“
nehmende Verbreitung von hochauflösendem Fernsehen bezeichneten Verfahren kommt die sogenannte Zweipho-
(High-Definition Television, HDTV) verdoppelt sich tonenlithographie als ein neuartiges Nanostrukturierungs-
der weltweite Datenverkehr derzeit alle 1,5 bis 2 Jahre. verfahren zum Einsatz.
Gleichzeitig wird der Energieverbrauch der Datennetze Das IPQ (Campus Süd) wird im Verbund mit For-
zunehmend zum Problem: Bereits heute verursacht die
Informations- und Kommunikationstechnik in Deutsch-
land ca. 10% des Stromverbrauches, ein nicht unerheblich
Anteil davon entfällt allein auf die Daten- und Telekom-
munikation. Eine Vervielfachung dieses Energieverbrau-
ches in den nächsten Jahren kann nur durch den Einsatz
neuartiger leistungsfähiger optischer Übertragungsverfah-
ren verhindert werden.
Ein neuartiger, am IPQ entwickelter elektro-optischer
Modulator im Test: Hier treffen Nanotechnologie,
Hochfrequenzelektronik und Nachrichtentechnik aufein-
ander.
schungsgruppen am IMT (Campus Nord) von Prof. Koos
Vom Reinraum zum Terabit-Übertragungssystem: Am IPQ geleitet. Beide Institute kooperieren mit Forschungspart-
können Sie sich mit vielfältigen Fragestellungen entlang der nern und Firmen auf der ganzen Welt. Innerhalb unserer
gesamten Innovationskette der Nanophotonik und Teratronik Fakultät pflegen wir enge Kontakte zum IHE, LTI, ITIV,
befassen. IMS und CEL.
Sie können sich an unserem Institut in die physika-
Unsere Forschungsarbeiten am Institut für Photonik lischen und nanotechnologischen Grundlagen neuartiger
und Quantenelektronik (IPQ) und am Institut für Mi- photonischer Bauteile vertiefen, diese Bauteile dann
krostrukturtechnik (IMT) befassen sich mit Bauteilen, selbst im Reinraum herstellen und anschließend im
Verfahren und Systemen zur schnellen und energiespa- Labor charakterisieren. Alternativ können Sie sich mit
renden optischen Datenübertragung. Wir decken dabei Hochfrequenzelektronik und digitaler Signalverarbeitung
die gesamte Innovationskette ab – vom nanophotonischen befassen. Vielleicht interessieren Sie sich aber auch für die
Bauteil bis hin zum kompletten Übertragungssystem. numerische Modellierung kompletter Übertragungssyste-
Besonders stolz sind wir auf wegweisende Experimente, me? Mit dem Studienmodell 12 sind Sie bestens gerüstet
die in den letzten Jahren an unserem Institut durchgeführt für alle Aufgabenstellungen rund um die Photonik und
wurden: So ist es uns im Jahr 2014 gelungen, mit einer Informationstechnik.
miniaturisierten optischen Frequenzkammquelle Daten-
raten von 1.44 Tbit/s durch eine Glasfaser zu übertragen
(dies entspricht 100 Millionen Telefongespräche). Im Jahr
2013 erzielten wir bei drahtloser (Funk-)Übertragung
eine Rekord-Datenrate von 100 Gbit/s (10 Millionen Te-
Eure Ansprechpartner…
… sind die Modellberater:
lefongespräche). Derzeit arbeiten wir an elektro-optischen
Modulatoren, die Datenströme von über 100 Gbit/s Wolfgang Freude (IPQ) 0721/608-42492
erzeugen und dabei Rekordwerte beim Energieverbrauch w.freude@kit.edu
aufweisen.
Aus den technologisch orientierten Forschungsarbei-Modelle 17
13 Systems Engineering
Was wäre unsere heutige Welt ohne die kleinen elekt- und –Optimierung“ konzentriert sich auf grundlegende
ronischen Helferlein? In nahezu allen Bereichen des tägli- und fortgeschrittene algorithmische Verfahren, welche
chen Lebens und der industriellen Anwendung finden wir bei der automatisierten Synthese mikroelektronischer
elektronische Schaltungen, sogenannte eingebettete Syste- Schaltungen in modernen CAD-Werkzeugen eingesetzt
me (Embedded werden. Die Verdeutlichung des Entwurfsablaufs unter
Systems). Ob Anwendung kommerzieller Entwurfswerkzeuge sowie
im Auto, in der zugrunde liegenden Hardwarebeschreibungsspra-
der Bahn, im chen ist Inhalt der Vorlesung „Hardware Modeling
Flugzeug, in and Simulation“. Die Vorlesung „Hardware Software
der Raumfahrt Co-Design“ fasst vorhandene Realisierungsalternativen
oder aber auch sowohl in Hardware als auch in Software zusammen
in unserem und zeigt Optimierungsmethoden bezüglich Platz,
Haushalt, im Performanz, Kommunikation und Leistung auf. In der
Büro, im Kran- Vorlesung „Mikrosystemtechnik“ werden Begriffe und
kenhaus oder Anwendungen sowie Verfahren zur Mikrostrukturierung
in der Fabrik, überall übernimmt Elektronik Steuerungs- aus den Bereichen der Mikrotech-nologie und System-
und Regelungsaufgaben. Wobei über Sensorik die Umwelt technik vermittelt, wie sie z. B. in der Biomedizintechnik
„aufgenommen“ wird und über die Aktuatorik als Ergebnis oder in der Mikrooptik eingesetzt werden. „Integrierte
der Berechnungen dann die Rückwirkung erfolgt. Intelligente Sensoren“ befassen sich mit dem Themenge-
Im Rahmen von Studienmodell 13 - Systems Enginee- biet Smart Sensors und dessen besondere Anforderungen
ring - werden konsequenterweise genau die bei der Ent-wicklung sowie entspre-
Fähigkeiten vermittelt, um diese elektroni- chenden Systemkonzepten.
schen, eingebetteten Systeme zu entwerfen Viele weitere wählbare Modell-
oder eben zu „engineeren“. fächer, Seminare und Labore runden
Die Realisierung eingebetteter Systeme die Angebote dieses Studienmodells
basiert einerseits auf anwendungsspezifi- ab. In den Projektlaboren kann das
schen integ-rierten oder programmierbaren theoretische Wissen aus den Vor-
Schaltungen (ASICs, FPGAs etc.) oder lesungen praktisch vertieft werden.
andererseits in zuneh-mendem Maße auf Hier werden einachsige Zweiräder
Software, die auf Standard-Mikroprozessoren abläuft. (TivSegs) vom Entwurf der Schaltungen (Labor Schal-
Ziel von Studienmodell 13 ist die Vermittlung eines tungsdesign), der Hardware-Ansteuerung (Praktikum
breitgefächerten Fachwissens, wie es zum Entwurf und zur Informationstechnik) bis hin zum autonomen Fahren mit
Realisierung solcher Systeme notwendig ist. Dabei spielen Hardware-Bildverarbeitung (Digital Hardware Design
Methoden des Rapid Control Prototypings, der Modell- Laboratory) und Software-Kontrollalgorithmen (Prakti-
bildung und Simulation, der HW- und SW-Synthese und kum Software Engineering) entworfen.
des automatisierten Testens (z.B. XiL) eine vorrangige
Rolle. Durchgängigen Methoden von der Idee über die Der Trend zu immer mehr Elektronik im Alltag setzt
Realisierung bis hin zu Pflege im Einsatz werden von sich ungemindert fort. So haben Absolventen des Modells
konservativen Einflüssen der Sicherheit und Verlässlich- 13 beste Berufsaussichten.
keit aber auch von Impulsen zu Agilität und Flexibilität
bestimmt. Passend dazu werden die Prozesse, Methoden
und Tools ausgelegt.
In der Vorlesung „Systems & Software Engineering“
Eure Ansprechpartner…
… sind die Modellberater:
wird ein entsprechender Einblick in den Entwurf von
softwarebasierten Systemen vermittelt. In der Vorlesung Stephanie Friederich (ITIV) 0721/608-46135
„Software Engineering“ werden die eingeführten Me- modellberatung@itiv.kit.edu
thoden weiter präzisiert und die Anwendbarkeit für den
Andreas Lauber (ITIV) -45232
Bereich des strukturierten Software-Entwurfs mit Nota-
modellberatung@itiv.kit.edu
tionen, systematischen Änderungen, Architekturen und
Testverfahren gezeigt. Die Vorlesung „Hardware-SyntheseModelle
18
14
Nachrichtensysteme
Die Übertragung von Nachrichten spielt in vielen Funktionalität erlaubt dies den Studierenden Einblicke in
Bereichen unseres täglichen Lebens eine wichtige Rolle. die Probleme, die mit derartigen Realisierungsprojekten
Neben den Anwendungen, in denen die Kommunikation einhergehen.
offensichtlich ist, wie etwa dem zellularen Mobilfunk und
der drahtlosen Internet-Anbindung, basieren fast alle heu-
tigen Technologien auf der Nachrichtenübertragung. So
kommunizieren Lokalisierungsdienste mit Satelliten oder
lokaler Infrastruktur, Systeme der Automatisierungstech-
nik tauschen Kontrolldaten aus und Kfz-Systeme basieren
auf dem Austausch von Daten zwischen Steuergeräten.
Im Studienmodell Nachrichtensysteme werden die Stu-
dierenden darauf vorbereitet, in diesem Arbeitsgebiet her-
ausfordernde Aufgaben und Tätigkeiten zu übernehmen.
Die Vorlesung Nachrichtentechnik I bietet eine
Einführung in die Themengebiete der Nachrichtenüber-
tragung. In den weiteren Vorlesungen des CEL werden
sowohl theoretische Grundlagen gelegt als auch deren
praktische Anwendung betrachtet. In dem Praktikum
Nachrichtentechnik lernven die Studierenden Phänomene
der Signalverarbeitung und der Nachrichtenübertragung
anhand von Demonstratoren auf Basis von MatLab und Die Einbindung der Studierenden in die Forschungs-
GNURadio kennen. arbeit sorgt dafür, dass die Absolventen auf dem Stand der
Technik sind
und zu diesem durch eigenständiges und kreatives
Arbeiten beitragen können. Hierbei bestärken sich eine
erfolgreiche Lehre und eine Verbesserung der Forschung
gegenseitig.
Die Forschung steht am CEL im Zeichen der Mobil-
kommunikation und der sie beherrschenden Signalver-
arbeitung. Gegenwärtig werden Fragestellungen aus den
Bereichen des Software Defined Radio und Cognitive
Radio, der Ad-Hoc-Netze und der kooperativen Komm-
nikation, des dynamischen Spektrumszugriffs sowie der
Signalverarbeitung für Sensorik untersucht.
Die Problemstellungen der studentischen Arbeiten
entstammen den aktuellen Forschungsgebieten des Insti-
tuts für Nachrichtentechnik. In diesen werden Aufgaben
der Nachrichtenübertragung und der Signalverarbeitung
mit Hilfe von Simulationen und durch Realisierung auf
programmierbaren Funkgeräten untersucht. Hierzu wer-
den vollständige Sender- und Empfängerstrukturen in Euer Ansprechpartner…
MatLab/Simulink, GNURadio bzw. C/C++ erstellt oder … ist der Modellberater:
direkt auf Hardware realisiert. Für die Realisierung stehen
verschiedene Plattformen, wie etwa das USRP der Firma Holger Jäkel (CEL) 0721/608-46272
holger.jaekel@kit.edu
Ettus Research und das SFF SDR DP der Firma Lyrtech
(heute: Nutaq), zur Verfügung. Neben dem Nachweis derModelle 19
15 Mikro- und Nanoelektronik
Die Mikro- und Nanoelektronik ist eine der Schlüs- der Simulation und im Testen von analogen und digitalen
seltechnologien für die moderneKommunikationsgesell- Schaltkreisen und integrierter Systemlösungen auf einem
schaft. Dabei spielt die CMOS-Technik als die Standard- Chip verfügt.
technologie sowohl für die Herstellung höchstintegrierter Für Absolventen unseres Studienmodells ergeben sich
Schaltkreise als auch für analoge Anwendungen mit ge- auf Grund der fundierten Kenntnisse von Analog-, Digital
ringer Verlustleistung für batteriebetriebene Systeme eine und Hochfrequenztechnik sowie technologischen Grund-
sehr wichtige Rolle. Aber auch die Kombination von kenntnissen über die Herstellung von nanoskaligen Sen-
CMOS mit bipolarer Technik oder mit SiGe Hetero-Bi- soren und Bauelementen ausgezeichnete Berufschancen.
polartransistoren erlangt eine immer größere Bedeutung.
Eine Integration von heterogenen Technologien zur Rea-
lisierung extrem schneller, verlustarmer Baugruppen bzw.
Chips wird durch den Einsatz modernster Verfahren der
Nanostukturierung möglich. Damit sind dann integrierte
Systeme mit nanoelektronischen Bauelementen vom Sen-
sor, über die analoge und digitale Signalverarbeitung bis
hin zum Aktuator realisierbar. Zum Verständnis weiterer
Miniaturisierungsschritte bis hin zu Nanobauelementen
und -schaltungen sind grundlegende Kenntnisse der zur
Verfügung stehenden Technologien notwendig.
Design eines CMOS-Operationsverstärkers
Ausschnitt eines am IMS entwickelten und hergestellten THz-
Sensorarrays
Im Rahmen der Lehrveranstaltungen des Instituts
werden wesentliche Elemente zum Verständnis von
integrierten Bauelementen, analogen und digitalen
Grundschaltungen, dem Design von integrierten Analog- Euer Ansprechpartner…
und Digitalschaltungen und „Mixed Signal“ Bausteinen
… ist der Modellberater:
herausgearbeitet. Das Ziel unserer Ausbildung ist ein In-
genieur, der über wesentliche Kenntnisse der modernsten Stefan Wünsch (IMS) 0721/608-44449
Technologien für den Einsatz von komplexen integrierten stefan.wuensch@kit.edu
Systemen in verschiedenen Bereichen der Informations-
technik und damit über ein solides Wissen im Entwurf,Modelle
20
16
Kommunikationstechnik
Die Erfindung der drahtgebundenen Telegrafie (Gauß/ Wissen: Er muss über die physikalischen Eigenschaften
Weber 1833) war die Grundlage der Nachrichtenübertra- von Mobilfunkkanälen genauso Bescheid wissen wie z. B.
gung über weite Entfernungen. Nachdem Heinrich Hertz über Antennen, Glasfasern, Sender- und Empfänger-
1887 in Karlsruhe die Existenz elektromagnetischer Wellen prinzipien, Modulationsverfahren, Zugriffsmechanismen,
nachweisen konnte, kam es in der Folge zu einem enormen Algorithmen der Codierung und Verschlüsselung sowie
Schub in der Weiterentwicklung der drahtgebundenen Transport- und Steuerungsprotokolle. Somit sind die
und dann auch der drahtlosen Telegrafie. Während dank Ausbildungsbereiche, aufbauend auf den mathematisch-
der Erfindung des Telefons durch Alexander Graham Bell physikalischen Grundlagen, in der Hochfrequenztechnik
die drahtgebundene Telegrafie sofort weite Verbreitung und Elektronik, der Nachrichtentechnik und der optischen
fand, spielte die drahtlose Mobilkommunikation im täg- Kommunikation zu finden.
lichen Leben des Einzelnen bis in die neunziger Jahre des Die Absolventen des Studienmodells Kommunikati-
zwanzigsten Jahrhunderts kaum eine Rolle. Erst mit der onstechnik werden von Dienste- und Netzanbietern, von
Einführung der digitalen zellularen Mobilfunksysteme Komponenten-, Endgeräte- und Infrastrukturherstellern,
entwickelte sich ein Massenmarkt, dessen Wachstumsaus- von Unternehmensberatern
sichten nach wie vor bedeutend sind. Das GSM verdankt oder von öffentlichen Ar-
seinen Erfolg im Wesentlichen der Standardisierung, auf beitgebern gesucht. Neben
deren Grundlage es jedem Anbieter möglich ist, Kompo- den großen Konzernen
nenten für Mobilkommunikationssysteme zu bauen. Beim haben sich im Umfeld der
Übergang zu UMTS und LTE wurde dieser Weg konse- Kommunikationstechnik
quent weiterverfolgt. Bereits auf die achtziger Jahre geht in der Zwischenzeit un-
die Erfindung des breitbandigen Internet zurück, das zu übersehbar viele mittlere
nutzen erst mit der Einführung der Glasfasertechnologie und kleine Unternehmen
für den Normalverbraucher erschwinglich wurde. etabliert. Die Einkommen
von Ingenieuren, die auf
dem Gebiet der Kommu-
nikationstechnik arbeiten,
liegen deutlich über dem
Einkommensdurchschnitt.
Eine wichtige Grundlage für den Betrieb von Mo-
bilkommunikationssystemen ist das Vorhandensein von Eure Ansprechpartner…
Festnetzen, die den Verkehr über weite Strecken tragen. … sind die Modellberater:
Diese transportieren den Verkehr auf glasfaser-basierten
Netzwerken, welche heute die Weitverkehrsnetze bis hi- Mario Pauli (IHE) 0721/608-46259
nunter zu den Zugangsnetzen dominieren und mit ihren mario.pauli@kit.edu
hohen Bandbreiten dem einzelnen Teilnehmer Anwen- Wolfgang Freude (IPQ) -42492
dungen mit Datenraten bis in den Bereich zweistelliger wolfgang.freude@kit.edu
Gigabit/s ermöglichen. Der Funk greift dabei lokal auf
Holger Jäkel (CEL) -46272
die Bandbreiten-Ressourcen der Glasfasernetze zu und
holger.jaekel@kit.edu
ermöglicht dem Anwender den mobilen Zugang.
Kommunikationsnetze kombinieren daher in der Regel
Funk- und Festnetzkomponenten. Dies erfordert von dem
auf diesem Gebiet arbeitenden Ingenieur interdisziplinäresSie können auch lesen
