Terahertsinen langaton linkki

Seuraavan sukupolven langattomat viestintäverkot edellyttävät aliterahertsien ja terahertsien taajuuskaistaa eli 100 GHz:stä 10 THz:iin.

Yhdessä NASAn, Yhdysvaltain ilmavoimien ja Amazonin kanssa Northeastern yliopiston apulaisprofessori Josep Jornet on osoittanut, että nopea ja laajakaistainen langaton viestintä terahertsien taajuudella on mahdollista pitkien etäisyyksien yli.

Äskettäin julkaistu tutkimus osoittaa, että langattomalle massaviestinnälle on olemassa tie, joka voi kaventaa nopeiden valokuituverkkojen ulkopuolella olevien maaseutuyhteisöjen kokemaa digitaalista kuilua.

Vaikka signaalien lähettäminen terahertsitaajuudella on todistettu, sen tekeminen suuremmilla etäisyyksillä on ollut mahdotonta. Mitä suurempi taajuus, sitä lyhyemmän matkan informaatio voi kulkea.

Jornet ja hänen tiiminsä pystyivät muodostamaan 2 kilometrin linkin, pisimmän terahertsiyhteyden, joka on koskaan muodostettu maan päällä.

Perinteisesti viestintäradiossa on signaaligeneraattori ja sekoitin, joka lisää informaation signaaliin sekä antenni. Ongelmana on, että terahertsitaajuudet ovat niin korkeat ja vaativat niin paljon tehoa ulottuakseen pidemmälle, että mikä tahansa radioon sijoitettu sekoitin rikkoutuisi.

Jornet kumppaneineen hylkäsi sekoitinosan ja syöttivät informaatiota suoraan itse lähteeseen. Tämä kuitenkin vääristi informaation siihen pisteeseen, että se oli sekalaista sotkua.

"Sen sijaan, että yrittäisin korjata informaation vastaanottimessa, anna minun vääristää signaalini etukäteen", hän sanoo. "Teen signaalista ruman, niin että kun se menee lähteen läpi, se tulee kauniiksi."

"Teoriassa teet yhtälöt, ja se näyttäisi siltä, että se toimisi, mutta tämän teorian tekemiseksi teet monia oletuksia siitä, kuinka laite toimii sisäisesti", Jornet sanoo. "Monta kertaa, kun käyt tällaisen läpi, odotat, että se ei toimi, joten olimme melko yllättyneitä, kun se todella toimi."

Tähän tarkoitukseen tuotetun ohjelmiston ultralaajakaistaista digitaalista signaalinkäsittelyä käytetään paitsi moduloidun signaalin muodostamiseen ja sen käsittelemiseen vastaanottimessa.

Työsään tutkijat raportoivat usean kilometrin ja usean gigabitin verran sekunnissa välittävän linkin, joka toimii taajuudella 210 – 240 GHz. Teknisesti he käyttivät Schottky-dioditekniikkaan perustuvia sirulla olevia tehon yhdistäviä taajuuskerroinmalleja 200 mW:n lähetystehon saavuttamiseksi.

Joseph Jornet uskaltaa jo ennustaa, että jo ennen kuin 6G on saatavilla matkapuhelimissa, terahertsit alkavat tuottamaan suuren vaikutuksen viestintäinfrastruktuuriin.

Aiheesta aiemmin:

Näppärä terahertsinen tekniikka