Multi-Gigabit-Übertragung Terrestrischer Funkweltrekord

E-Band Sender mit Parabolantenne. Die darin verbauten integrierten Schaltungen weisen besonders große Leistungsfähigkeit auf.
E-Band Sender mit Parabolantenne. Die darin verbauten integrierten Schaltungen weisen besonders große Leistungsfähigkeit auf.

Mit einer Datenrate von 6 GBit/s über eine Entfernung von 37 Kilometern hat ein Forschungsverbund unter Beteiligung von Forschenden der Universität Stuttgart und des Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF den Stand der Technik um den Faktor 10 übertroffen.

Die extrem hohe Datenrate erzielte die Gruppe im für den terrestrischen und Satellitenfunk freigegebenen E-Band (71 bis 76 GHz). Nur in diesem Frequenzbereich mit Millimeterwellen stehen die erforderlichen hohen Nutzbandbreiten zur Verfügung. Eine weitere Schwierigkeit ist die Abschwächung der Signale über größere Entfernungen. Entsprechend leistungsfähig müssen Sender und Empfänger sein, die als voll monolithisch integrierter Millimeterwellen-Schaltungen (MMICs) realisiert wurden.

Den Schaltungen liegen zwei innovative Transistortechnologien zugrunde, die der Projektpartner Fraunhofer IAF entwickelt und hergestellt hat. Im Sender werden die breitbandigen Signale mit Hilfe von Galliumnitrid-Leistungsverstärkern auf eine vergleichsweise hohe Sendeleistung von bis zu 1 W gebracht. Eine hoch gerichtete Parabolantenne strahlt dann die Signale ab. Im Empfänger sind rauscharme Empfangsverstärker auf Basis von Höchstgeschwindigkeits-Transistoren, unter Verwendung von Indium-Gallium-Arsenid-Halbleiterschichten mit sehr hoher Elektronenbeweglichkeit, eingebaut. Sie sorgen für die Detektion der über die Entfernung äußerst stark abgeschwächten Signale.

Durchgeführt wurde das Verbundprojekt ACCESS (Advanced E-Band Satellite Link Studies) von einer Forschungsgruppe um Prof. Ingmar Kallfass vom Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH) der Universität Stuttgart, dem Institut für Hochfrequenztechnik und Elektrotechnik (IHE) des KIT, der Radiometer Physics GmbH und dem Fraunhofer IAF.