Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZMReflektierende Oberflächen für energieeffiziente Kommunikationsnetze
Fortschritte in der Hochfrequenzforschung gehen mit rasantem Tempo voran und versprechen wegweisende Anwendungen wie Telemedizin, autonome Fahrzeuge und vernetzte Industrie. Eine endgültige Netzwerkarchitektur für die neue Generation steht jedoch noch nicht fest. Die größte technische Herausforderung bei der Umsetzung von 6G besteht darin, die starke Freiraumdämpfung zu bewältigen. Da sich die Signale in solch hohen Frequenzbändern nicht so weit ausbreiten können wie bei den Mobilfunktechnologien bis 5G, müssen die 6G-Signale künstlich verstärkt und gelenkt werden.
Eine Lösung, die in der Hochfrequenz-Forschungscommunity als disruptive Technologie diskutiert wird, sind Reconfigurable Intelligent Surfaces, kurz: RIS. Im Kern funktionieren die RIS als einstellbare Reflektoren für Hochfrequenzstrahlung. Durch das Ansteuern der Oberfläche kann der Ausfallswinkel der Strahlen individuell angepasst werden. Diese Steuerung – sprich die Rekonfigurierbarkeit – wird von der Hardware umgesetzt. Aktuell arbeitet die CMD Gruppe im Rahmen des 6G-RIC Projektes an einer RIS für 6G Kommunikationsnetzte bei 150 GHz.
In der ersten Projektphase haben wir einen statischen Prototyp der RIS entwickelt und als zweilagiges PCB implementiert. Die Oberfläche besteht aus insgesamt ca. 52.000 Patches und hat eine Fläche von ca. 13 x 13 Zentimetern. Bei einem Einfallswinkel von 60° wird ein Ausfallswinkel von 0° erreicht. Sie dient als Testobjekt, um die Funktionsweisen der Oberfläche, den Workflow des Aufbaus und die erforderliche Infrastruktur zu untersuchen. Auch Messungen im Funkkanal werden innerhalb des 6G-RIC derzeit vorbereitet.