Επιστήμονες κατασκεύασαν ένα πρωτότυπο τσιπ επικοινωνίας από φωτονικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα, βάζοντας νέες βάσεις για την εξέλιξη των ραδιοσυχνοτήτων ευρείας ζώνης, αλλά και τα 6G και 7G.
Σε μία έρευνα να δημοσιεύτηκε στις 20 Νοεμβρίου στο Natures Communication, παρουσιάζεται το σχέδιο για ένα νέο τσιπ επικοινωνιών, το οποίο απαιτείται για προηγμένα ραντάρ, δορυφορικά συστήματα, προηγμένα ασύρματα δίκτυα (Wi-Fi) αλλά ακόμα και για νέες τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας, όπως το 6G και το 7G.
Με την ενσωμάτωση βασισμένων στο φως ή φωτονικών στοιχείων σε μια συμβατική πλακέτα κυκλώματος, οι ερευνητές αύξησαν δραματικά το εύρος ζώνης ραδιοσυχνοτήτων (RF), επιδεικνύοντας παράλληλα βελτιωμένη ακρίβεια σήματος σε υψηλές συχνότητες.
Οι επιστήμονες δημιούργησαν το λειτουργικό πρωτότυπο τσιπ, σε διαστάσεις 0,2 επί 0,2 ίντσες (5 επί 5 χιλιοστά) εισάγοντας μια πλακέτα πυριτίου και συνδέοντας τα ηλεκτρονικά και φωτονικά εξαρτήματα ακριβώς όπως συνδέονται τα τουβλάκια LEGO.
Μεγάλη προσοχή δόθηκε και στο πώς το τσιπ μοιράζει τις πληροφορίες σε όλο το σύστημα. Οι ασύρματοι πομποδέκτες στέλνουν δεδομένα και τα φίλτρα μικροκυμάτων που είναι ενσωματωμένα σε συμβατικά τσιπ αποκλείουν σήματα που είναι σε λάθος εύρος συχνοτήτων. Αλλά ήταν εξαιρετικά δύσκολο να συνδυαστούν φωτονικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα και αποτελεσματικά φωτονικά φίλτρα μικροκυμάτων, σε ένα τσιπ.
Όμως, με ακριβή συντονισμό σε συγκεκριμένες συχνότητες σε υψηλότερες ζώνες, περισσότερες πληροφορίες μπορούν να ρέουν μέσω του τσιπ με μεγαλύτερη ακρίβεια. Αυτό είναι σημαντικό για τις μελλοντικές ασύρματες τεχνολογίες που θα βασίζονται σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτά έχουν μικρότερα μήκη κύματος και επομένως μπορούν να μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια, η οποία ισοδυναμεί με υψηλότερο εύρος ζώνης για δεδομένα.
”Τα φωτονικά φίλτρα μικροκυμάτων διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις σύγχρονες εφαρμογές επικοινωνίας και ραντάρ, προσφέροντας την ευελιξία να φιλτράρουν με ακρίβεια διαφορετικές συχνότητες, μειώνοντας τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και βελτιώνοντας την ποιότητα του σήματος”, δήλωσε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Ben Eggleton, αντιπρόεδρος στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϋ.
Οι συσκευές που χρησιμοποιούν δίκτυα 5G, όπως τα smartphone, μεταδίδουν και λαμβάνουν δεδομένα σε ποικίλα εύρη ραδιοσυχνοτήτων που κυμαίνονται από χαμηλή ζώνη (κάτω από ένα gigahertz) έως υψηλή ζώνη (24 έως 53 GHz) στις ΗΠΑ δήλωσε στο Verizon.
Οι υψηλότερες συχνότητες επιτρέπουν μεγαλύτερες ταχύτητες λόγω της μεγαλύτερης ενεργειακής χωρητικότητας των μικρότερων μηκών κύματος, αλλά υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα παρεμβολής και παρεμπόδισης. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μικρότερα μήκη κύματος δυσκολεύονται να διαπεράσουν μεγαλύτερες επιφάνειες και αντικείμενα, μειώνοντας επίσης την εμβέλεια του σήματος.
To μέλλον των ταχυτήτων της κινητής τηλεφωνίας
Σύμφωνα με την Global Systems for Mobile Communications Association (GSMA) μέχρι το 2030 το 6G, το οποίο θα είναι και η mainstream λειτουργία κινητής τηλεφωνίας, θα εφαρμόζεται σε υψηλότερη συχνότητα, 7-15 GHz, πολύ πιο υψηλή από την υπάρχουσα συχνότητα του 5G, αυτή τη στιγμή.
Οι υψηλότερες ζώνες 6G, για βιομηχανικές εφαρμογές, ωστόσο, θα πρέπει να είναι πάνω από 100 Ghz και πιθανώς ακόμη και να φτάσουν τα 1.000 GHz, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, και οι ταχύτητες θα μπορούσαν να φτάσουν στο θεωρητικό μέγιστο τα 1.000 gigabits ανά δευτερόλεπτο.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ανάγκη δημιουργίας τσιπ επικοινωνίας με σημαντικά υψηλότερο εύρος ζώνης RF και προηγμένο φιλτράρισμα για την εξάλειψη των παρεμβολών σε αυτές τις υψηλότερες συχνότητες.
