Een nieuwe manier om het terahertz (THz)-radiospectrum te exploiteren, zou kosteneffectief en betrouwbaar genoeg kunnen blijken om nieuwe, onderbenutte frequenties voor toepassingen met een hoog volume voor 5G en daarbuiten.

Ontwikkeld aan het KTH Royal Institute of Technology, een nieuwe generatie methoden en micro-hardware wordt momenteel gebruikt in een testbed door netwerkleverancier Ericsson om een ​​volledig functionele draadloze verbinding te laten werken tussen 110-170 GHz in zijn Lindholmen-labfaciliteit in Zweden.

Hoofdauteur James Campion van de afdeling Micro- en Nanosystemen van KTH, zegt dat de oplossing bestaat uit het exploiteren van silicium om betaalbare, schaalbare alternatieven voor bestaande hardwareoplossingen. De auteurs rapporteerden hun resultaten onlangs in: IEEE-transacties op Terahertz wetenschap en technologie .

"We introduceren de eerste integratie van silicium-germanium actieve circuits met silicium-micromachined golfgeleiders, "zegt hij. "En voor de eerste keer, industriële processen worden gebruikt om alle systeemcomponenten te vervaardigen, met geautomatiseerde montage van de THz-systemen."

Hij zegt dat de geïntegreerde micro-elektromechanische actuatoren, die mogelijk zijn in met silicium bewerkte processen, maken de creatie van goedkope afstembare systemen in deze benadering mogelijk. De micromachinale golfgeleiders worden vervaardigd in KTH's Electrum Laboratory in Kista, met state-of-the-art geïntegreerde schakelingen ontworpen door onderzoekers van Ericsson en Chalmers gefabriceerd bij Infineon Technologies.

De erkenning dat THz-frequenties nodig zijn om de aanhoudende groei van het dataverkeer over de hele wereld te ondersteunen, heeft geleid tot een zoektocht naar manieren om de 100-500 GHz-band voor commercieel gebruik mogelijk te maken. In de VS, de banden tussen 100-300 GHz zijn door de Federal Communications Commission toegewezen voor gebruik in communicatietoepassingen, een weg te bieden voor toekomstige commercialisering.

Campion zegt dat de oplossing twee belangrijke belemmeringen voor het leveren van compacte, goedkope point-to-point high-speed communicatieverbindingen in deze frequentieruimte. Ten eerste zijn de kosten van actieve schakelingen, die nu gebaseerd is op fragiele, dunne substraten die alleen in kleine volumes kunnen worden vervaardigd; tweede, de metalen golfgeleiders vereisen precisie in de orde van tientallen microns.

"Dit beperkt de THz-frequenties tot eenmalige prototypes of wetenschappelijke en onderzoekstoepassingen, ", zegt Campion. Deze traditionele systemen vereisen ook een nauwkeurige handmatige montage en kunnen niet in bulk worden geproduceerd, hij zegt.

"Het terahertz-frequentiespectrum moet worden gebruikt om de voortdurende toename van het wereldwijde draadloze dataverkeer te ondersteunen, "zegt hij. "5G zal niet voldoende zijn - er zijn nieuwe oplossingen met een hogere bandbreedte nodig die verder gaan dan 5G."

"Onze aanpak kan de kosten van hardware aanzienlijk verlagen en daardoor een wijdverbreid gebruik van het THz-spectrum mogelijk maken, terwijl de schaalbaarheid gedistribueerde toepassingen voor het internet der dingen en enorme netwerken van geminiaturiseerde sensoren mogelijk maakt."