Fraunhofer IAF und HHI entwickeln E-Band-Sendemodul auf GaN-Basis für den 6G-Mobilfunk

Aktuell präsentiert das Fraunhofer IAF das E-Band-Sendemodul auf der European Microwave Week (EuMW) in Mailand, Italien.

Ab 2030 soll der Mobilfunk der 6. Generation Anwendungen in den Bereichen der Künstlichen Intelligenz, Virtuellen Realität und des Internets der Dinge ermöglichen. Damit dies möglich ist, wird ein wesentlich höheres Leistungsvermögen als das des aktuellen 5G-Mobilfunkstandards benötigt. Dies wiederum erfordert neue Hardware-Lösungen.

Dazu haben das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI) ein energieeffizientes Sendemodul auf Galliumnitrid (GaN)-Basis entwickelt. Mit diesen Sendemodulen können erstmals die Frequenzbereiche um 80 GHz (E-Band) und 140 GHz (D-Band) erschlossen werden. Beide Fraunhofer-Institute arbeiten im Rahmen des von der Fraunhofer-Gesellschaft geförderten Projekts „KONFEKT“ (Komponenten für die 6G-Kommunikation) an den für den 6G-Mobilfunk benötigten neuartigen Hochfrequenzbauelementen.

Zudem ist das Fraunhofer HHI an der Evaluation 3D-gedruckter Hohlleiter beteiligt. Im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting, selektives Laserschmelzen) wurden mehrere Komponenten, darunter Leistungsteiler, Antennen und Antennenzuleiter konstruiert, gefertigt und charakterisiert. Dieses Verfahren ermöglicht es zudem, schnell und kostengünstig Komponenten zu fertigen, die mit bekannten Verfahren nicht herzustellen sind. So wird die Entwicklung von 6G-Technologie weiter vorangetrieben.

© Fraunhofer HHI, E-Band-Sender mit GaN-Modul, 3D-gedruckter Antenne und Rotman-Linse

Durch die Kopplung der Sendeleistung von vier Einzelmodulen mit verlustarmen Hohlleiter-Komponenten erreicht das E-Band-Modul eine lineare Ausgangsleistung von 1 W im Frequenzbereich von 81 GHz bis 86 GHz. Dadurch eignet sich das E-Band-Modul für breitbandige Punkt-zu-Punkt-Datenverbindungen über große Entfernungen. Dies stellt eine Schlüsselfähigkeit für zukünftige 6G-Architekturen dar.

© Fraunhofer HHI, E-Band-Empfänger im Outdoor-Übertragungsexperiment bei 85 GHz

© Fraunhofer HHI, Erfolgreicher Empfang von 64QAM-modulierten Daten bei einer Entfernung von 600 Metern bei 85 GHz

Das Fraunhofer HHI konnte durch verschiedene Übertragungsexperimente die Leistungsfähigkeit der gemeinsam entwickelten Komponenten bereits demonstrieren. Dazu wurden in unterschiedlichen Outdoor-Szenarien Signale, die den aktuellen Entwicklungsspezifikationen von 5G entsprechen (5G-NR Release 16 der globalen Mobilfunkstandardisierungsorganisation 3GPP), bei 85 GHz mit einer Bandbreite von 400 MHz übertragen.

Der Fachöffentlichkeit wird das E-Band-Sendemodul vom 25. bis 30. September 2022 auf der European Microwave Week (EuMW) in Mailand, Italien präsentiert.

Weitere Informationen finden Sie hier: Fraunhofer IAF.