Phased-Array-Mobilfunkantenne

Zuverlässige Mobilfunknetze müssen heute mehr leisten als früher. Die Zahl vernetzter Geräte wächst kontinuierlich, ebenso der Bedarf an hohen Datenraten und flächendeckender Versorgung mit punktgenauer Steuerung. Besonders in Industriehallen, komplexen Geländestrukturen oder temporären Einsatzszenarien sind herkömmliche Sektorantennen oft zu ungenau. Das Problem: Funklöcher an der einen Stelle, Energieverschwendung an der anderen, verursacht durch eine ineffiziente Netzabdeckung.

Unsere modulare Phased-Array-Mobilfunkantenne hingegen kombiniert elektronisches Beamforming mit einem skalierbaren Aufbau und ermöglicht so eine präzise, rekonfigurierbare Funkabdeckung, abgestimmt auf räumliche Strukturen und individuelle Nutzungsanforderungen. Statt gleichmäßig in alle Sektoren zu senden, formt sie ihre Abstrahlung elektronisch genau dorthin, wo sie benötigt wird. Abgegrenzte Funkzellen lassen sich so ohne physische Umbauten definieren, neu ausrichten oder bei Bedarf zu- und abschalten.

Ob für Industrie 4.0, private Campusnetze oder temporäre Netzinfrastrukturen: Unsere Antennenlösung lässt sich dynamisch an die räumlichen Anforderungen anpassen und bietet dabei hohe Energieeffizienz sowie maximale Anpassungsfähigkeit bei gesteigerter Versorgungsqualität. 

Flexibel im Aufbau, stark in der Leistung

Skalierbares Design für höchste Energieeffizienz

Unsere Phased-Array-Antenne ist vollständig modular aufgebaut: Einzelne Antennenmodule können frei kombiniert und zu Arrays beliebiger Größe zusammengesetzt werden. Jedes Modul arbeitet entweder eigenständig oder im Verbund, je nachdem, was die räumlichen Gegebenheiten und individuellen Anforderungen erfordern.

Die Antenne erschließt gezielt unversorgte Bereiche, während nicht benötigte Segmente einfach deaktiviert werden können. Bestehende Konfigurationen lassen sich ohne physische Umbauten jederzeit erweitern, umstrukturieren oder an veränderte Nutzungsprofile anpassen. Das ermöglicht eine absolut flexible Netzplanung und erhöht gleichzeitig die Energieeffizienz des Gesamtsystems. 

Phased-Array-Mobilfunkantenne
© Fraunhofer IIS/Paul Pulkert

Breitbandige Architektur für vielfältige Anwendungen

Das System unterstützt die mmWave-Kanäle im Ka-Band. Dadurch eignet sich die Antenne nicht nur für klassische Mobilfunkanwendungen. Sie ist auch für Szenarien mit besonders hohen Anforderungen an Datenraten und Latenz prädestiniert, beispielsweise für die Maschinen- und Anlagensteuerung oder für Videoübertragungen.

Die elektronische Beamsteuerung erlaubt es, Funkstrahlen exakt dort zu konzentrieren, wo sie benötigt werden. Einzelne Beams lassen sich mittels Software definieren, formen und dynamisch anpassen – in Echtzeit und ohne manuelle Eingriffe. So wird eine punktgenaue Versorgung einzelner Zonen ebenso möglich wie eine gleichmäßige Flächenabdeckung in größeren Arealen.

Intelligent versorgen, flexibel steuern, effizient betreiben

Homogene Flächenabdeckung

Die Antenne liefert eine gleichmäßige, störungsfreie Versorgung auch in komplexen Umgebungen. Überlappungen sowie Funklöcher werden vermieden und Verbindungen bleiben stabil.

Dynamische Strahlanpassung

Auf veränderte Nutzerverteilung, bewegte Endgeräte oder geänderte Umgebungsbedingungen kann die Antenne ohne bauliche Änderungen oder manuelle Eingriffe jederzeit reagieren.

Bedarfsgerechter Energieeinsatz

Nur tatsächlich benötigte Antennenelemente werden aktiviert. Das spart Energie, reduziert unnötige oder störende Abstrahlung und erhöht die Lebensdauer der Komponenten.

Leistungsmerkmale, die überzeugen

  • Beispielkonfiguration: 4 x 4 Array
    • 1, 2 oder 4 unabhängige Beams
    • 5°, 10° oder 20° Beam-Durchmesser
    • Sendeleistung (EIRP): 40, 34 oder 28 dBm je Beam

  • Kombinierte Sende-/Empfangsantenne (Halb-Duplex)
  • Unterstützung der 5G-mmWave-Frequenzen im Ka-Band: n257, n258, n261
  • Lineare Polarisation (H und V)
  • Beam Steuerung: +/- 40° horizontal und vertikal
  • Konfigurierbare Arraygröße:
    • Unit Cells mit 2 x 2 Elementen
    • Kombination mehrerer Unit Cells zu größeren Arrays
    • Unabhängiger, paralleler Betrieb einzelner Unit Cells oder als gemeinsames Array
  • Hardware basierend auf kommerziell verfügbaren Beamformer-Chips
  • FPGA für schnelle Beam-Steuerung

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