Tulevaisuuden XR-sovelluksissa tarvitaan jopa kymmenien gigabittien datanopeuksiin yltävää radiotekniikkaa, eikä siihen sovi oikeastaan mikään nykyinen ratkaisu. Belgialainen mikroelektroniikan tutkimuskeskus IMEC esittelee IEEE:n RFIC Symposiumissa piirin, joka voi ratkaista ongelmat D-kaistalla.
D-alueella eli 110-170 gigahertsissä voidaan päästä erittäin suuriin datanopeuksiin. Lisäksi lähettimissä voidaan käyttää paljon pienempiä antenneja lyhyempien aallonpituuksien ansiosta, joten laitteista saadaan kompaktimpia. Ongelmia ovat suuremmat signaalivaimennukset ja riittävän lähtötehon tuottaminen.
IMECin demopiiri näyttää ratkaisevan ongelmat. Piiri on CMOS-pohjainen ja se tukee 4-suuntaisen keilan yli jopa 56 gigabitin tiedonsiirtonopeutta kanavaa kohti. Lisäksi demopiirin lähettimessä on poikkeuksellinen lähtöteho ja energiatehokkuus.
IMECin mukaan tällaisia nopeita lyhyen kantaman linkkejä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi datakeskusten varayhteyksissä, kiinteissä langattomissa FWA-yhteyksissä ja langattomissa hotspoteissa, jotka mahdollistavat laajennetun todellisuuden XR-sovelluksia. Näitä kaikkia ollaan viemässä yli 100 gigahertsin taajuuksiin eli jopa lähelle terahertsejä.
Näiden taajuuksien tarjoama laaja kaistanleveys on vain yksi olennaisista ominaisuuksista. Lisäksi niiden lyhyemmät aallonpituudet mahdollistavat pienempiä antenneja, mikä mahdollistaa yhä kompaktimpien tukiasemien ja kämmenlaitteiden toteuttamisen. Näillä taajuuksilla voidaan lisäksi tunnistaa sijainti erittäin korkealla resoluutiolla.
Ohjelmapäällikkö Joris Van Driesschen mukaan CMOS kohtaa yli 100 gigahertsin taajuuksissa monia esteitä. - Ensimmäinen haaste on saavuttaa riittävä lähtöteho voittamaan suuremmat kulkuhäviöt (path loss) näillä taajuuksilla. On myös paljon vaikeampaa toteuttaa laajakaistapiiriä, jolla on hyvä dynaaminen alue ja hyväksyttävä virrankulutus.
Demolähetin, joka on osa 4-suuntaista keilan muodostavaa lähetin-vastaanotinarkkitehtuuria, toimii 120-145 GHz:n taajuusalueella. Jokainen lähetinkanava on suunniteltu 22 nanometrin FD-SOI-prosessissa, ja sen pinta-ala on 1,17 x 0,3 millimetriä ja tehonkulutus 232 milliwattia.
Toteuttamalla keilanmuodostuksen paikallisoskillaattoripiirissä ohjaamaan suuren vahvistuksen kapeita keiloja tiettyihin suuntiin lähetin vähentää komponenttien määrää signaalipolulla. Lisäksi piirillä on laajakaistainen analoginen kantataajuusalue, joka kattaa jopa 14 GHz:n kanavakaistan. Tämä mahdollistaa suuret tiedonsiirtonopeudet (jopa 56 Gb/s kanavaa kohti) laajalla taajuusalueella.
Tutkimus on osa IMCin Advanced RF -ohjelmaa, jonka tavoitteena on mahdollistaa seuraavan sukupolven, suuren tiedonsiirtonopeuden langattomat ja korkearesoluutioiset tunnistussovellukset vastaamalla haasteisiin laitetasolta aina järjestelmätasolle.
