Uma nova maneira de explorar o espectro de rádio terahertz (THz) poderia ser econômica e confiável o suficiente para comercializar novos, frequências subutilizadas para aplicações de alto volume para 5G e além.

Desenvolvido no KTH Royal Institute of Technology, uma nova geração de métodos e micro hardware está sendo usada atualmente em um ambiente de teste pelo fornecedor de redes Ericsson para executar um link sem fio totalmente funcional operando entre 110-170 GHz em suas instalações de laboratório de Lindholmen na Suécia.

O autor principal James Campion, do Departamento de Micro e Nanosistemas da KTH, diz que a solução envolve explorar o silício para criar preços acessíveis, alternativas escalonáveis ​​para soluções de hardware existentes. Os autores relataram seus resultados recentemente em IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology .

"Apresentamos a primeira integração de circuitos ativos de silício-germânio com guias de onda microusinados de silício, "ele diz." E pela primeira vez, processos de nível industrial estão sendo usados ​​para fabricar todos os componentes do sistema, com montagem automatizada dos sistemas THz. "

Ele diz que os atuadores microeletromecânicos integrados, que são possíveis em processos microusinados de silício, permitem a criação de sistemas ajustáveis ​​de baixo custo nesta abordagem. Os guias de onda microusinados são fabricados no Laboratório Electrum da KTH em Kista, com circuitos integrados de última geração projetados por pesquisadores da Ericsson e Chalmers fabricados na Infineon Technologies.

O reconhecimento de que as frequências THz são necessárias para suportar o crescimento contínuo do tráfego de dados em todo o mundo levou à busca por maneiras de habilitar a banda de 100-500 GHz para uso comercial. Nos E.U.A., as bandas entre 100-300 GHz foram alocadas pela Federal Communications Commission para uso em aplicações de comunicações, proporcionando um caminho para a comercialização futura.

Campion diz que a solução supera duas barreiras principais para fornecer compactos, links de comunicação de alta velocidade ponto a ponto de baixo custo neste espaço de frequência. O primeiro é o custo do circuito ativo, que agora é baseado em fragilidade, substratos finos que só podem ser fabricados em pequenos volumes; segundo, os guias de ondas metálicos que requerem precisão da ordem de dezenas de mícrons.

"Isso limita as frequências THz a protótipos únicos ou aplicações científicas e de pesquisa apenas, "Campion diz. Esses sistemas tradicionais também exigem montagem manual precisa e não podem ser produzidos a granel, ele diz.

"O espectro de frequência terahertz deve ser usado para suportar os aumentos contínuos no tráfego global de dados sem fio, "ele diz." 5G não será suficiente - novas soluções com maior largura de banda são necessárias além de 5G. "

"Nossa abordagem pode reduzir muito o custo de hardware e, assim, permitir o uso generalizado do espectro THz, enquanto a escalabilidade permite aplicativos distribuídos para a internet das coisas e redes massivas de sensores miniaturizados. "