Beyond 5G

München 13.01.2022

Rohde & Schwarz und FormFactor unterstützen University of Texas at Austin bei Erforschung verbesserter HF-Schalter für 5G und 6G

Die University of Texas at Austin, Rohde & Schwarz und FormFactor konnten in Zusammenarbeit eine neue HF-Schaltertechnologie charakterisieren, die längere Batterielaufzeiten ermöglicht und höhere Bandbreiten und Schaltgeschwindigkeiten unterstützt.

Der R&S ZNA mit angeschlossenen R&S ZC170 Frequenzkonvertern ermöglicht S-Parametermessungen im D-Band. (Bild: Rohde & Schwarz)
Der R&S ZNA mit angeschlossenen R&S ZC170 Frequenzkonvertern ermöglicht S-Parametermessungen im D-Band. (Bild: Rohde & Schwarz)

Im Jahr 2020 veröffentlichte die University of Texas at Austin (UT Austin) bahnbrechende Forschungsergebnisse zu einer neuen HF-Schaltertechnologie auf Basis von hexagonalem Bornitrit (hBN). Die Technologie ist energieeffizient und ermöglicht höhere Bandbreiten und Geschwindigkeiten, was sie für 5G prädestiniert. In einem aktuellen Folgeprojekt haben Rohde & Schwarz, ein marktführender Anbieter von Messtechniklösungen für HF-Komponenten und die Mobilfunkindustrie, und FormFactor, ein führender Anbieter von Halbleitermesstechnik, die Universität bei der weiteren Forschung unterstützt. Nun wurde die HF-Schaltertechnologie in Sub-THz-Frequenzbereichen charakterisiert, insbesondere im D-Band (110 GHz bis 170 GHz), das für Anwendungen von 5G-Nachfolgetechnologien und dem zukünftigen 6G relevant ist.

HF-Schalter werden in allen Arten von Transceivern eingesetzt. Aktuelle 4G- und 5G-Smartphones wechseln beispielsweise zwischen Sende- und Empfangsmodus oder zwischen verschiedenen Frequenzbändern, Netzen und Technologien. Die heutigen Schalter sind in dauerhaftem Betrieb, um zwischen den verschiedenen Zuständen umzuschalten, und verbrauchen daher viel Strom – nicht ohne Folgen für die Batterielaufzeit des Geräts. Die neue an der UT Austin entwickelte Technologie kommt ohne Strom aus, bis der Wechsel in einen anderen Zustand erforderlich wird. Sie ist dadurch bis zu 50 Mal energieeffizienter.

Professor Deji Akinwande vom Institut für Elektro- und Computertechnik der Cockrell School of Engineering an der UT Austin leitet das verantwortliche Forschungsteam: „Wir haben einen HF-Schalter entwickelt, der erhebliches Potential für 5G und Nachfolgetechnologien birgt. Durch den Einsatz der Messtechniklösungen von Rohde & Schwarz und FormFactor war unser Team in der Lage, diese neue Technologie im D-Band, einem Frequenzband von weltweitem Interesse für zukünftige 6G-Anwendungen, weiter zu charakterisieren. Die Konfiguration der Geräte sorgte für eine einfache Bedienung und lieferte zuverlässige Messergebnisse.“

Der Testaufbau bestand aus einem R&S ZNA43 4-Tor-Vektornetzwerkanalysator von Rohde & Schwarz mit angeschlossenen R&S ZC170 Frequenzkonvertern, die S-Parameter- und Intermodulationsverzerrungsmessungen (IMD) bei Frequenzen zwischen 110 GHz und 170 GHz ermöglichen. Mit eigenen ZF-Eingängen auf der Rückseite des R&S ZNA43 für Referenz- und Messsignale sowie das notwendige Hochleistungs-LO-Signal für die beiden Konverter bleiben die typischerweise für diese Signale genutzten Frontplattenanschlüsse des VNA für zusätzliche Messungen bis 43 GHz frei – ohne dass das Gerät neu kalibriert werden muss. Dank einer intuitiven grafischen Benutzeroberfläche ermöglicht der R&S ZNA eine unkomplizierte Konfiguration und die Übermittlung der relevanten Signalparameter an die Konverter. Die Konverter wurden in der Cascade Summit 12000 Probe Station von FormFactor eingesetzt und an dem Millimeterwellen-/THz-Positionierungssystem montiert. Das Softwaretool WinCal XE von FormFactor ermöglicht eine einfache Kalibrierung des gesamten Testaufbaus, um zuverlässige und wiederholbare Ergebnisse sicherzustellen.

Christina Geßner, Vice President Spectrum & Network Analyzers, EMC & Antenna Test bei Rohde & Schwarz, kommentiert: „Unsere Zusammenarbeit mit FormFactor und dem Team von Prof. Akinwande ist ein weiteres Beispiel dafür, wie skalierbare Testlösungen von Rohde & Schwarz die messtechnischen Anforderungen der Grundlagenforschung erfüllen und so dazu beitragen, dass innovative Ideen zur Realität werden. Wir freuen uns, die University of Texas at Austin bei der Forschung an einer neuen HF-Schaltertechnologie unterstützen zu können, die eine energieeffiziente Nutzung von 5G-Millimeterwellen- und künftigen 6G-Sub-THz-Frequenzbereichen ermöglicht.“

In Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungsinstituten bereitet Rohde & Schwarz Zukunftstechnologien wie 6G, Terahertz-Applikationen und Quantencomputern den Weg. Weitere Informationen zu Testlösungen für HF- und Mikrowellenkomponenten finden sich unter https://www.rohde-schwarz.com/_231842.html.

Weitere Informationen zu Testlösungen im Kontext von 6G finden Sie unter https://www.rohde-schwarz.com/6g

Ansprechpartner für Presse und Medien

Christian Mokry
PR Manager Test & measurement
+49 89 412913052
press@rohde-schwarz.com

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Rohde & Schwarz

Der Technologiekonzern Rohde & Schwarz zählt mit seinen führenden Lösungen aus den Bereichen Test & Measurement, Technology Systems sowie Networks & Cybersecurity zu den Wegbereitern einer sicheren und vernetzten Welt. Vor mehr als 85 Jahren gegründet, ist der Konzern für seine Kunden aus Wirtschaft und hoheitlichem Sektor ein verlässlicher Partner rund um den Globus. Zum 30. Juni 2021 betrug die weltweite Zahl der Mitarbeitenden rund 13.000. Der unabhängige Konzern erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2020/2021 (Juli bis Juni) einen Umsatz von 2,28 Milliarden Euro. Firmensitz ist München.


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