Une nouvelle technologie peut doubler la bande passante spectrale dans certains systèmes 5G

Une nouvelle technologie peut doubler la bande passante spectrale dans certains systèmes 5G

Premier isolant topologique Floquet sur circuit intégré. Les flèches montrent comment les transistors sont utilisés pour obtenir la non-réciprocité. 1 crédit

Certains matériaux, comme le bois, sont des isolants qui bloquent le flux d’électricité. Les conducteurs, comme le cuivre, permettent à l’électricité de les traverser. D’autres matériaux – les semi-conducteurs – peuvent être soit / soit en fonction de conditions telles que le champ électrique appliqué ou la température. Contrairement au bois, au cuivre ou au silicium, cependant, les isolants topologiques (IT) sont un état exotique de la matière qui est conducteur en surface, mais pas dans la masse. Ces propriétés matérielles uniques ont de grandes implications scientifiques et pourraient être utiles dans une gamme de technologies, y compris les communications sans fil, les radars et le traitement de l’information quantique.

Grâce à un effort de collaboration, les laboratoires de recherche d’Aravind Nagulu, professeur adjoint au Preston M. Green Department of Electrical & Systems Engineering de l’Université de Washington à St. Louis, et ses collègues de l’Université de Columbia et de l’Advanced Science Research Center de l’Université de la ville de New York ont démontré la première implémentation d’un isolant topologique électromagnétique sur une puce intégrée.

Les résultats du projet collaboratif ont été publiés le 2 mai dans la revue Électronique naturelle.

“Les isolants topologiques ont des propriétés très intéressantes et sont utiles en eux-mêmes. Cependant, leur véritable potentiel émerge lorsqu’ils sont couplés à des propriétés non réciproques”, a déclaré Nagulu.

La non-réciprocité assure une propagation unidirectionnelle vers les ondes électromagnétiques (EM). Cette propriété peut être utilisée dans la communication en duplex intégral, une méthode qui permet la transmission et la réception de données utilisant la même fréquence en même temps de manière efficace, doublant ainsi la capacité spectrale. De plus, les TI aux propriétés non réciproques empêchent la décroissance de l’intensité du signal due à la rétrodiffusion si l’onde entre en contact avec des déformations ou des irrégularités dans le milieu.

L’équipe a pu utiliser la modulation temporelle des commutateurs à transistors conçue avec précision pour obtenir des propriétés de non-réciprocité et d’isolation topologique sur un circuit intégré semi-conducteur standard sans avoir besoin de matériaux exotiques ou de conditions extrêmes.

Cette minuscule puce intégrée associe les domaines exotiques des TI à une application dans le monde réel. Il peut également rediriger les ondes EM à la demande en reconfigurant les cellules unitaires individuelles dans le réseau, créant ainsi un tissu qui achemine les ondes EM de manière flexible et arbitraire. L’équipe a démontré comment un circuit intégré reconfigurable peut être utilisé pour les applications sans fil 5G émergentes telles que les communications sans fil en duplex intégral multi-antennes et le radar à impulsions multi-antennes.


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Plus d’information:
Aravind Nagulu et al, Isolants topologiques Floquet à l’échelle de la puce pour les systèmes sans fil 5G, Électronique naturelle (2022). DOI : 10.1038 / s41928-022-00751-9

Fourni par l’Université de Washington à St. Louis

Citation: Une nouvelle technologie peut doubler la bande passante spectrale dans certains systèmes 5G (11 mai 2022) récupéré le 11 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-tech-spectral-bandwidth-5g.html

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