Elektronisch-photonische Integration
Rohde & Schwarz und IEMN kooperieren für 6G THz
Rohde & Schwarz und das französische Institut für Elektronik, Mikroelektronik und Nanotechnologie (IEMN) erweitern ihre Zusammenarbeit bei der Erforschung der THz-Kommunikation auf Basis photonischer Technologien. In einer jüngsten Demonstration hat das IEMN einen Meilenstein erreicht.
Den Forschenden gelang der Aufbau einer bidirektionalen 300-GHz-Verbindung über einer Strecke von 645 m im Freien, was für zukünftige 6G-Backhauling-Szenarien relevant ist. Eine entscheidende Komponente im Leistungstest war der Mikrowellen-Signalgenerator R&S SMA100B von Rohde & Schwarz, der ein Signal mit extrem niedrigem Phasenrauschen bereitstellt.
Hintergrund: Die Untersuchung neuer Spektrum-Ressourcen...
...ist wesentlich für die Zukunft drahtloser Kommunikationssysteme. In diesem Kontext wird eine Erhöhung der Backhaul-Frequenzen erwartet, sobald der E-Band-Kommunikationsmarkt gesättigt ist. D-Band-Systeme (110 bis 170 GHz) sollen voraussichtlich nach 2025 auf den Markt kommen, während das H-Band oder die Sub-THz-Bänder bis 300 GHz erst nach 2030 erwartet werden.
Das oberste Ende des Millimeterwellenspektrums...
...bis zu 300 GHz und darüber hinaus zu erschließen, ist allerdings mit einigen Herausforderungen auf Komponenten- und Systemebene verbunden. Das haben sich Messtechnik-Hersteller wie Rohde & Schwarz zur Aufgabe genommen. Und in der Tat gab es in den vergangenen Jahren große Fortschritte im Bereich bei den Vektornetzwerkanalysatoren sowie den Frontends und Subsystemen für Signal- und Spektrumanalysatoren. Für die Charakterisierung moderner THz-Komponenten und -Systeme beispielsweise verwendet das IEMN den Vektornetzwerkanalysator R&S ZNA mit externen Frequenzkonvertern, die das ganze Frequenzspektrum vom Millimeterwellenbereich bis 1,1 THz abdecken.
In der jüngsten Forschungskooperation...
...zu elektronischen und photonischen Technologien basiert die vorgestellte Architektur nun auf einem superheterodynen Ansatz, der die Kanalbündelung vom V- (40 bis 75 GHz) und E-Band (60 bis 90 GHz) bis zum THz-Spektrum ermöglicht. Den THz-Träger erhält man durch Frequenzmultiplikation auf einem photonikbasierten Lokaloszillator, der mit einer Frequenzreferenz synchronisiert ist. Für die Erzeugung der ultraniedrigen Phasenrausch-Signalreferenz hat Rohde & Schwarz dem Testteam in Lille den R&S SMA100B zur Verfügung gestellt. Dieser stellt dem THz-Auf- und Abwärtskonverter ein unterbrechungsfreies Lokaloszillator-Feedsignal bereit, was das Auftreten von Störtönen in den THz-Spektren begrenzt.
Das System nutzt erstmals...
...THz-Frequenz-Duplexing, so dass gleichzeitiges Senden und Empfangen an beiden Enden mit einem einzigen Antennenpaar möglich ist. Nach Validierung der Systemperformance im Labor fanden in Deutschland im Rahmen des EU-Japan-Projekts ThoR Tests mit zwei Antennenpaaren über 150 m statt. Anschließend wurden in Frankreich Freiraumtests über eine Entfernung von 645 m mit einer Systemübertragungsgeschwindigkeit von 12,6 Gbps durchgeführt. Dies ist die größte Entfernung, die bisher mit einem THz-Duplex-System im 300-GHz-Band überwunden wurde.
»Wir freuen uns,...
...gemeinsam mit dem IEMN an der Integration elektronischer und photonischer Technologien für die THz-Kommunikation zu arbeiten«, erklärt Taro Eichler, Technology Manager bei Rohde & Schwarz, und wagt bereits einen Blick voraus: »Eine Ausweitung dieses Ansatzes auf andere Anwendungen ist ebenfalls denkbar«, so Eichler. »Die Ergebnisse werden außerdem in der Zukunft als wertvolle Datengrundlage für Spezifikationsgruppen der Branche dienen, etwa für die gerade erst installierte ISG THz des ETSI und für andere Standardisierungsgremien.«