Topologinen antenni voisi tasoittaa tietä 6G-verkoille

Topologisen fotoniikan uusimpia ideoita hyödyntäen tutkijat Singaporesta, Ranskasta ja Yhdysvalloista ovat suunnitelleet kompaktin antennin, joka pystyy käsittelemään informaatiorikkaita terahertsisignaaleja (THz).

Nature Photonics -lehdessä raportoiduissa tuloksissaan Notre Damen yliopiston Ranjan Singhin johtama tiimi toteaa, että suunnitelmaa edelleen kehittämällä voitaisiin tukea tulevaisuuden kuudennen sukupolven (6G) langattomia verkkoja, jolloin dataa voitaisiin jakaa ennennäkemättömillä nopeuksilla.

Tutkimus: Sirulla oleva topologinen vuotava aaltoantenni täysin avaruudelliseen terahertsin langattomalle yhteydelle

Laaksotroniikkaa vastaavan topologisen laaksofotoniikan nousu enteilee uutta aikakautta fotonisissa integroiduissa piireissä, joissa on pienet hävikit, kompaktit mallit ja vankka valonsiirto terävien kulmien läpi.

Useimmat laaksofotonisten rakenteiden demonstraatiot keskittyvät kuitenkin vain valon vankkaan aaltojohtamiseen ja säteilyvuotojen vaimentamiseen.

Tässä työssä tutkijat valjastavat vuotavan laaksofotonisten kiteiden kartiomaisen säteilyn demonstroiden topologisen vuotavan aaltoantennin (LWA), joka yhdistää vuotavat ja ohjatut topologiset reunatilat yhdelle piisirulle.

Tutkimuksessa demonstroidaan laaja-alaista 120°:n säteenskannausta polaarikulmassa, jonka maksimivahvistus on 15 dBi, käyttämällä yksihaaraista topologista LWA:ta.

Lisäksi kolmihaarainen vuotavan aallon antenni mahdollistaa säteenskannauksen yli 75 %:ssa koko kolmiulotteisesta avaruuskulma-avaruudesta.

Lisäksi demonstroidaan kolmen terahertsin langattoman linkin taajuusjakoista demultipleksointia, joista jokainen säteilee 120°:n kulmassa toisistaan, jolloin saadaan yhdessä aikaan korkean vahvistuksen omaava monisuuntainen täyden avaruuden peitto ja saavutetaan 72 Gbps:n tiedonsiirtonopeus.

Edelleen tutkimuksessa demonstroidaan kaksisuuntaisia, kaksikanavaisia terahertsisiä langattomia linkkejä, joissa aikakäännössymmetrinen topologinen LWA vastaanottaa samanaikaisesti reaaliaikaista teräväpiirtovideovirtaa ja lähettää sirulla olevia signaaleja vapaaseen tilaan 24 Gbps:n siirtonopeudella.

Tutkijoiden mukaan sirulla olevat vuotavat topologiset antennit tarjoavat monipuolisen alustan seuraavan sukupolven 6G- ja sitä uudemmille matkapuhelinverkoille, kuvantamiselle, terahertsien Wi-Fi-verkoille ja terahertsiselle ilmaisulle ja etäisyyden mittaukselle.

Aiheesta aiemmin:

Erittäin korkeat modulaatiosyvyydet terahertsimodulaattoreissa

Uusi vapausaste terahertsiviestinnälle

Terahertsinen langaton linkki