Un nuovo modo per sfruttare lo spettro radio terahertz (THz) potrebbe rivelarsi abbastanza conveniente e affidabile da commercializzare nuovi, frequenze sottoutilizzate per applicazioni ad alto volume per 5G e oltre.

Sviluppato presso il KTH Royal Institute of Technology, una nuova generazione di metodi e micro hardware è attualmente utilizzata in un banco di prova dal fornitore di reti Ericsson per eseguire un collegamento wireless completamente funzionante operante tra 110-170 GHz presso il suo laboratorio di Lindholmen in Svezia.

L'autore principale James Campion del Dipartimento di micro e nanosistemi del KTH, afferma che la soluzione prevede lo sfruttamento del silicio per creare alternative scalabili alle soluzioni hardware esistenti. Gli autori hanno riportato i loro risultati di recente in Transazioni IEEE su scienza e tecnologia Terahertz .

"Introduciamo la prima integrazione di circuiti attivi silicio-germanio con guide d'onda microlavorate in silicio, " dice. "E per la prima volta, vengono utilizzati processi di livello industriale per produrre tutti i componenti del sistema, con assemblaggio automatizzato dei sistemi THz."

Dice che gli attuatori microelettromeccanici integrati, che sono possibili nei processi di microlavorazione al silicio, consentire la creazione di sistemi sintonizzabili a basso costo in questo approccio. Le guide d'onda microlavorate sono fabbricate presso l'Electrum Laboratory di KTH a Kista, con circuiti integrati all'avanguardia progettati dai ricercatori di Ericsson e Chalmers realizzati presso Infineon Technologies.

Il riconoscimento che le frequenze THz sono necessarie per supportare la continua crescita del traffico dati in tutto il mondo ha portato alla ricerca di modi per abilitare la banda 100-500 GHz per l'uso commerciale. Negli Stati Uniti., le bande tra 100-300 GHz sono state assegnate dalla Federal Communications Commission per l'uso in applicazioni di comunicazione, fornendo un percorso per la futura commercializzazione.

Campion afferma che la soluzione ribalta due importanti ostacoli alla fornitura di prodotti compatti, collegamenti di comunicazione ad alta velocità punto-punto a basso costo in questo spazio di frequenza. Il primo è il costo dei circuiti attivi, che ora si basa su fragili, substrati sottili che possono essere fabbricati solo in piccoli volumi; secondo, le guide d'onda metalliche che richiedono una precisione dell'ordine delle decine di micron.

"Questo limita le frequenze THz a prototipi una tantum o solo applicazioni scientifiche e di ricerca, " dice Campion. Questi sistemi tradizionali richiedono anche un preciso montaggio manuale e non possono essere prodotti sfusi, lui dice.

"Lo spettro di frequenze terahertz deve essere utilizzato per supportare i continui aumenti del traffico dati wireless globale, " afferma. "Il 5G non sarà sufficiente:sono necessarie nuove soluzioni con una larghezza di banda maggiore oltre il 5G".

"Il nostro approccio può ridurre notevolmente il costo dell'hardware e quindi consentire un uso diffuso dello spettro THz, mentre la scalabilità consente applicazioni distribuite per l'internet delle cose e massicce reti di sensori miniaturizzati".