Werkstoffe für 5G-Kommunikation

Radome schützen Antennensysteme bei rauen Bedingungen wie Regen und Schnee vor Schäden. Verbundwerkstoffe werden bereits in früheren Generationen von Radomen eingesetzt und ermöglichen Herstellern, ein ausgewogenes Verhältnis von mechanischer Festigkeit und Signaldurchlässigkeit zu erreichen.

5G arbeitet jedoch in der Regel mit wesentlich höheren Frequenzen als 4G, einschließlich Low-Band-5G über 3 GHz, Mittelbandfrequenzen im Bereich unter 6 GHz und dem Millimeterwellenbereich von 24 GHz und darüber. Mit zunehmender Bandbreite wird es für Hersteller immer schwieriger, Radome zu entwickeln, die funktransparent sind und dennoch dem breiten Spektrum von Wetterbedingungen standhalten.

Die Notwendigkeit einer besseren Funktransparenz bringt neue Anforderungen an Radome und die für ihre Konstruktion verwendeten Verbundwerkstoffe mit sich. Glasfaserverstärkte Materialien wurden in Mobilfunkmasten bis zu 4G LTE erfolgreich eingesetzt, aber die gleiche Verbundwerkstoffkonstruktion wird bei Systemen mit höheren 5G-Frequenzen nicht die gleiche Leistung erbringen.

Um ein ausgewogenes Verhältnis von Funktransparenz und mechanischer Festigkeit zu erreichen, entwickelte Exel Composites sowohl einen Verbundwerkstoff als auch einen Fertigungsprozess, was zur Entwicklung von Radomen mit besserer Signaldurchlässigkeit, Steifigkeit und struktureller Integrität führte. Eine Verbesserung war die Integration einer thermoplastischen Schaumstofflage zwischen den Verbundwerkstoffdeckschichten. Diese mittlere Schicht hat eine wesentlich niedrigere Dielektrizitätskonstante als die Oberflächenschichten und verleiht der Lösung so eine bessere Funktransparenz. Es ist auch möglich, andere dielektrische Materialien wie Waben und Kork in dünne GFK-Wände der für das Antennendesign optimierten Teile des Radoms zu integrieren.

Radome, Verbundwerkstoffe und Recyclingfähigkeit

Was kann mit Verbundwerkstoff-Radomen am Ende ihrer Lebensdauer gemacht werden, wenn ältere Antennengenerationen ersetzt werden? Es gibt laut Exel keine klare Antwort, wenn aber der Wunsch besteht, die CO₂-Bilanz zu reduzieren und zu recyceln, sei es möglich, Verbundwerkstoffe am Ende der Lebensdauer weiter zu verwerten.

Eine Methode sei die Pyrolyse, bei der glasfaserverstärkter Kunststoff in drei wiederverwertbare Strukturen zerlegt wird: Pyrolysegas, Pyrolyseöl und einen Feststoff als Nebenprodukt. Andere Methoden, bei denen Verbundwerkstoffe zu Brennstoffen für Zementöfen zerkleinert und gemischt werden, können ebenfalls zur Anwendung kommen. Diese Methoden seien jedoch nicht so weit verbreitet, weshalb Unternehmen ihre Abfälle über große Entfernungen transportieren müssen, um sie dem Recycling zuführen zu können. Exel Composites arbeitet mit verschiedenen Industrieverbänden wie der European Composites Industry Association zusammen, um die Recyclingfähigkeit zu untersuchen.