Gigabits per Satellit: Phase-Array mit 16 Elementen

Militärische Forschung weist Weg für WiMax-Weiterentwicklung. An der Universität von San Diego (UCSD) haben Wissenschaftler den Prototypen eines für militärisches Radar gedachten Chips entwickelt. Der Baustein vereint ein hochfrequentes Phase-Array mit 16 Elementen, durch das sich Funksignale ohne mechanische Elemente zielgerichtet bündeln lassen. Auch Intel ist an den Forschungen der UCSD beteiligt.

31. Oktober 2007 um 12:09 Uhr / Nico Ernst

Bereits seit Anfang 2007 arbeitet ein Team um Professor Gabriel Rebeiz an der USCD an dem neuartigen Phase-Array-Chip. Es ist eines der zahlreichen Forschungsprojekte zum "Silicon Radio", also einem rein als Halbleiter gefertigten Funkmodul, das seine Antennen gleich mitbringt und ohne weitere analoge Komponenten auskommt.

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Auf einer Chipfläche von 3,2 x 2,6 Millimetern, und damit klein genug für die Serienfertigung, ist es jetzt gelungen, einen Sender für ein Phase-Array mit 8 Elementen zu vereinen. Phase-Arrays können auf einem breiten Frequenzband senden, wobei die Phasen – entsprechend der Zahl der Elemente – jeweils leicht gedreht werden. Das ermöglicht eine zielgerichtete Abstrahlung der Signale, auch "Beam Forming" genannt. Bei einem Halbleiter-Array sind dazu keine mechanisch bewegten Antennen nötig, allenfalls noch kleine Leiterbahnen auf einer Platine, die als Antenne dienen.

Das Array der UCSD sendet im Bereich von 30 bis 50 GHz (Q-Band), wo militärische Anwendungen wie Satellitenfunk zu Hause sind. Die Entwicklung wurde von der Forschungsbehörde DARPA des US-Verteidigungsministeriums finanziert. Die Wissenschaftler sehen durch eine Verlagerung in die Bänder um 24 oder 60 GHz aber auch kommerzielle Anwendungen wie den direkten Satellitenempfang in beweglichen Objekten als mögliche Anwendung. In rund drei Jahren könnten solche Chips serienreif sein, meint Larry Larson von der UCSD.

Das dortige Team arbeitet unter anderem auch mit Intel zusammen, um die bereits kommerziell eingesetzte WiMax-Technik für schnellen Datenfunk über mehrere Kilometer auch mit erweitertem Beam-Forming und höheren Frequenzen auszubauen. Der gegenwärtigen Entwicklung der UCSD fehlt aber noch ein entsprechender Empfänger: Das 16fach-Array arbeitet nur als Sender.