Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) hat einen neuen Funkverstärker für den neuen Mobilfunkstandard 5G entwickelt. Die Mikrochips des Leistungsverstärkers wurden aus Galliumnitrid (GaN) gebaut und dabei handelt es sich um eine spezielle Kristallstruktur, die bei hohen Frequenzen eine höhere Leistung erzielen kann. Im Rahmen des EU-Projekts Flex5GWare erprobt das IAF erste Prototypen bei Frequenzen von bis zu 6 Gigahertz mit Erfolg.
Die funkbasierte Datenübertragung verursacht einen Stromverbrauch für jedes übermittelte Bit und spiegelt sich in einem Anteil von 15 Prozent der Mobilfunkrechnung aus, wie Rüdiger Quay vom IAF erklärt. Jedes Bit benötige einen bestimmten gleichbleibenden Energiebetrag, wenn seine Übertragung per Funk erfolgt. Bei 5G sollen gegenüber heute 200 mal mehr Bits mit vergleichbarer Energie übertragen werden. Wie Quay erklärt, muss für 5G die Energieeffizienz der Mobilfunkkommunikation vor allem wegen Gründen der Nachhaltigkeit erhöht werden.
Zur Zeit können Basisstationen nur mit einem sehr hohen Energieaufwand hohe Datenraten übertragen, weil sie Funkwellen ungerichtet in die Luft richten. Neue steuerbare Antennen und Leistungsverstärker aus GaN können hingegen Informationen punktgenau an den Empfänger übermitteln, was in einer Stromersparnis resultiert. Die Antennen der Basisstationen bewegen sich wie das menschliche Ohr hin zum Empfänger. Die erforderlichen Rohstoffe für GaN sind in Form von Stickstoff und Gallium verfügbar. Im Jahr 2020 sollen die ersten kommerziellen 5G-Netze starten.
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