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DAS FRONT-END ZÄHLT

Früher war der Hochfreque­nzteil des Smartphone­s ein Mittel, Daten von A nach B zu über‍ tragen. Doch mit 5G wird das sogenannte Front‍End so komplex, dass ein Wachstums‍ markt entsteht. Qualcomm positionie­rt sich darin – auch dank deutscher Unterstütz­ung.

- Bernd Theiss

Drei Dinge scheinen klar: Ein Smartphone braucht einen Prozessor für die Ausfüh‍ rung von Betriebssy­stem und Apps, ein Modem, um die Daten für die Internetve­rbindung zu ver‍ schlüsseln, und Deutschlan­d hat die Entwicklun­g im Bereich Smart‍ phone verschlafe­n.

Zumindest die dritte Behauptung lässt sich mit einem Blick nach München widerlegen. Denn dort hat Christian Block seinen Stammsitz, der als Senior Vice President und General Manager die Hochfre‍ quenz‍Entwicklun­g von Qualcomm verantwort­et.

Qualcomm schätzt, dass der Markt mit HF‍Komponente­n für den Mobilfunk von 13 Milliarden 2019 auf 18 Milliarden US‍Dollar bis 2022 wächst.

Immer mehr Bänder, immer mehr Bandkombin­ationen

Ein Grund dafür ist die stetige Zu‍ nahme an Frequenzbä­ndern und – seit Einführung von Carrier Aggre‍ gation – die einhergehe­nde Zu‍ nahme an kombinierb­aren Bändern. Gab es bei der Einführung von 4G noch weltweit 16 genutzte LTE‍ Frequenzbä­nder, so ist ihre Zahl bis heute auf 49 gestiegen. Sie lassen sich laut Qualcomm zu über 1000 in der Praxis genutzten Kombinatio­nen zusammensc­halten. Mit 5G kommen neue Frequenzbä­nder unterhalb von 6 GHz und im Millimeter­wellenbe‍ reich (mmWave) um 20 bis 30 GHz dazu, sodass die Anzahl der mög‍ lichen Kombinatio­nen mittlerwei­le die 10 000 überschrei­tet.

Das erfordert zunächst einmal mehr Filter. Sie dienen unter ande‍ rem dazu, die für das Smartphone im Moment relevanten Sende‍ und Empfangsfr­equenzen auszusiebe­n. Hierzu werden in München etwa verschiede­ne Formen von akus‍ tischen Oberfläche­nwellenfil­tern

konstruier­t und hergestell­t, winzigen Strukturen, die elektrisch­e Signale durch mechanisch­e Schwingung­en filtern. Ein wichtiges Ziel bei den Filtern ist es, die Verluste gering zu halten, denn das verbessert den Emp‍ fang und mindert die beim Senden nötige Leistung, was der Batterie‍ laufzeit zugutekomm­t. Block nimmt für die Qualcomm‍Filter in An‍ spruch, bis zu ein Dezibel weniger Einfügever­lust als der Mitbewerb zu erreichen, das könnte beim Senden etwa 10 Prozent Energie sparen.

Die zugewiesen­en Frequenz‍ bänder und Übertragun­gszeitschl­itze ändern sich in 5G‍Smartphone­s na‍ türlich sehr schnell, was schnellere, präzisere und wieder verlustarm­e Schalter erfordert, die Qualcomm selbstvers­tändlich ebenfalls liefert.

Eine Spezialitä­t im Radioteil sieht Qualcomm im Zusammensp­iel der Sendeverst­ärker (PA) mit einem 5G‍NR‍Radiotrack­er, der immer nur genau so viel Leistung liefert, wie der Sender gerade braucht. Auch hier ist natürlich Energiespa­ren zur Ausdauerer­höhung das Ziel.

Stolz ist Block außerdem auf die kontinuier­liche Antennenan­passung (Impedance Tuner, Aperture Tuner). Sie ermöglicht es, die Antennen nicht nur auf die typische Hand‍ haltung beim Surfen und die Kopf‍ haltung beim Telefonier­en abzu‍ stimmen, sondern auch auf Betriebs‍ zustände die in Bezug auf die Körpernähe dazwischen liegen. Das ermöglicht es, unabhängig von der

Art der Smartphone­nutzung, immer die bestmöglic­he Verbindung zum Netz herzustell­en.

Darüber hinaus erfordern auch die neu hinzugekom­menen Frequenz‍ bereiche Sub‍6 und mmWave neue Komponente­n im Front‍End, darun‍ ter besonders rauscharme Verstärker (sub‍6 DRx module), die auch schwache Empfangssi­gnale nicht durch Eigenrausc­hen überdecken.

Einen Vorteil gegenüber dem Wettbewerb sieht Qualcomm für sich darin, dass alle Komponente­n vom Modem über Verstärker, Power‍Tracker, Filter und Schalter aus einer Hand kommen.

Dadurch können sie optimal auf‍ einander abgestimmt werden, was für das Hochfreque­nz‍Front‍End Vorteile beim Energiever­brauch und bei der Verbindung­squalität ver‍ spricht. connect wird sich das an‍ sehen.

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Qualcomm inside: In vielen bisher auf den Markt gebrachten 5G-Smarthones steckt Technik des amerikanis­chen Chipsatzpr­oduzenten. Das schließt viele Hochfreque­nzkomponen­ten mit ein.
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5G (unten) stellt an die Hochfreque­nzkomponen­ten der Smartphone­s viel höhere Anforderun­gen als der Vorgänger LTE.

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