FREIBURG / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF haben eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die die Effizienz von Satellitenkommunikationssystemen erheblich steigert. Durch den Einsatz von Galliumnitrid (GaN) in Leistungsverstärker-Transistoren wird eine höhere Linearität und Kompaktheit erreicht, was die Grundlage für zukünftige globale Kommunikationsnetzwerke bildet.
In der heutigen digitalen Welt ist die Fähigkeit, hohe Datenraten zuverlässig zu verarbeiten, von entscheidender Bedeutung. Besonders in der Satellitenkommunikation, die auch abgelegene Regionen abdecken muss, sind innovative Technologien gefragt. Eine vielversprechende Lösung bieten High-Throughput-Satelliten (HTS), die im erdnahen und geostationären Orbit operieren. Diese nutzen die breitbandigen Ka-, Q- und W-Frequenzbänder und erfordern hochentwickelte Modulationsschemata.
Die Hardware, die für diese Kommunikationssysteme benötigt wird, umfasst Aktivantennen mit elektronischer Strahlsteuerung. Diese sind auf äußerst effiziente Leistungsverstärker angewiesen, die eine hohe Linearität aufweisen. Bisherige Komponenten stießen jedoch aufgrund ihrer Kompaktheit auf thermische Probleme. Hier setzt die Forschung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF an, das Leistungsverstärker-Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) auf Basis von Galliumnitrid (GaN) entwickelt hat.
Die am Fraunhofer IAF entwickelten GaN-HEMTs zeichnen sich durch eine Gatelänge von nur 70 nm aus und zeigen unter satellitentypischen Bedingungen Rekordwerte hinsichtlich der Effizienz. Diese Technologie ermöglicht kompaktere und energiesparsamere Kommunikationssysteme für Satelliten. Dr. Philipp Döring, Wissenschaftler am Fraunhofer IAF, betont die Bedeutung dieser Entwicklung für den Aufbau lückenloser und resilienter globaler Kommunikationsnetze.
Die Ergebnisse dieser Forschung sind Teil der Projekte Magellan und GANYDEM170. Magellan, gefördert von der ESA, zielt auf die Entwicklung hocheffizienter Millimeterwellen-GaN-Hochleistungsverstärker für GEO- und LEO-Aktivantennenanwendungen ab. GANYDEM170, unterstützt als Important Project of Common European Interest (IPCEI) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, ermöglicht die Realisierung einer industriefähigen Millimeterwellen-GaN-Technologie für messtechnische Anwendungen.
Diese Fortschritte in der GaN-Technologie könnten die Satellitenkommunikation revolutionieren, indem sie die Effizienz und Zuverlässigkeit von Kommunikationsnetzwerken weltweit verbessern. Die Integration dieser Technologie in bestehende Systeme könnte nicht nur die Datenübertragungsraten erhöhen, sondern auch die Kosten und den Energieverbrauch senken. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Abdeckung entlegener Gebiete und die Bereitstellung stabiler Kommunikationsverbindungen in Krisensituationen.
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