В их рекордном эксперименте 100 гигабит данных в секунду передавались с частотой 237.5 ГГц на расстоянии 20 м в лаборатории. В предыдущих полевых экспериментах в рамках проекта «Миллилинк», финансируемого BMBF, были достигнуты скорости 40 гигабит в секунду и дальность передачи более 1 км. Для установления последнего мирового рекорда ученые применили фотонный метод для генерации радиосигналов на передатчике. После радиопередачи в приемнике использовались полностью интегрированные электронные схемы.
«Наш проект был направлен на интеграцию широкополосной радиорелейной линии в волоконно-оптические системы», — говорит профессор Ингмар Каллфасс. Он координировал проект "Millilink" в рамках общей профессорской должности, финансируемой Институтом прикладной физики твердого тела им. Фраунгофера (IAF) и Технологическим институтом Карлсруэ (KIT).
С начала 2013 года проводит исследования в Штутгартском университете. «В частности, для сельской местности эта технология представляет собой недорогую и гибкую альтернативу волоконно-оптическим сетям, расширение которых часто не может быть оправдано с экономической точки зрения.Каллфасс также видит приложения для частных домов: «При скорости передачи данных 100 гигабит в секунду можно будет передать содержимое диска blue-ray или пяти DVD между двумя устройствами по радио всего за две секунды."
В экспериментах были объединены новейшие фотонные и электронные технологии: во-первых, радиосигналы генерируются с помощью оптического метода. Несколько битов объединяются так называемыми символами данных и передаются одновременно.
При передаче радиосигналы принимаются активными интегральными электронными схемами.
Передатчик генерирует радиосигналы с помощью так называемого сверхширокополосного фотонного смесителя японской компании NTT-NEL. Для этого на фотодиод накладываются два оптических лазерных сигнала разной частоты.
В результате получается электрический сигнал, частота которого равна разности частот обоих оптических сигналов, здесь 237.5 ГГц. Электрический сигнал миллиметрового диапазона излучается через антенну.
«Основным преимуществом фотонного метода является то, что потоки данных из волоконно-оптических систем могут быть напрямую преобразованы в высокочастотные радиосигналы», — говорит профессор Юрг Лейтхольд. Он предложил фотонное расширение, которое было реализовано в этом проекте.
Бывший глава Института фотоники и квантовой электроники (IPQ) KIT теперь связан с ETH Zurich. "Это преимущество делает интеграцию радиорелейных линий с высокой скоростью передачи данных в волоконно-оптические сети более простой и гибкой.«В отличие от чисто электронного передатчика, промежуточная электронная схема не требуется. «Благодаря большой полосе пропускания и хорошей линейности фотонного смесителя, метод отлично подходит для передачи усовершенствованных форматов модуляции с несколькими амплитудными и фазовыми состояниями. Это будет необходимо в будущих волоконно-оптических системах », — добавляет Лейтхолд.
Прием радиосигналов основан на электронных схемах. В эксперименте использовался полупроводниковый чип, изготовленный Институтом прикладной физики твердого тела им.
Фраунгофера (IAF) в рамках проекта «Миллилинк». Полупроводниковая технология основана на транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT), что позволяет изготавливать активные широкополосные приемники для диапазона частот от 200 до 280 ГГц. Интегральные схемы имеют размер кристалла всего несколько квадратных миллиметров.
Микросхема приемника также может работать с расширенными форматами модуляции. В результате радиоканал может быть интегрирован в современные волоконно-оптические сети прозрачным для битов способом.
Уже в мае этого года команде удалось передать данные со скоростью 40 гигабит в секунду на большое расстояние в лаборатории, используя чисто электронную систему. Кроме того, данные успешно передавались на расстояние в один километр от одного высотного здания до другого в центре Карлсруэ. «Большие расстояния передачи в« Millilink »были достигнуты с помощью обычных антенн, которые могут быть заменены полностью интегрированными миниатюрными антеннами в будущих компактных системах для использования внутри помещений», — говорит профессор Томас Цвик, руководитель KIT Institut fur Hochfrequenztechnik und Elektronik (Институт Высокочастотная техника и электроника). Текущая скорость передачи данных может быть увеличена. "Используя методы оптического и электрического мультиплексирования, я.е., за счет одновременной передачи нескольких потоков данных и использования нескольких передающих и приемных антенн скорость передачи данных может быть увеличена ", — говорит Свен Кениг из Института фотоники и квантовой электроники KIT, который задумал и провел недавний эксперимент с мировым рекордом. "Следовательно, радиосистемы со скоростью передачи данных 1 терабит в секунду кажутся возможными."