La Universidad de Texas en Austin, Rohde & Schwarz y FormFactor han caracterizado conjuntamente una nueva tecnología para conmutadores de RF que mejora la autonomía de las baterías y ofrece mayores anchos de banda y velocidades de conmutación.
En 2020, la Universidad de Texas en Austin (UT Austin) publicó avances revolucionarios en la investigación de una nueva tecnología de conmutación de RF basada en el nitruro de boro hexagonal (hBN). La tecnología es de bajo consumo y permite mayores velocidades y anchos de banda, lo que la convierte en ideal para 5G. En un reciente proyecto complementario, Rohde & Schwarz, proveedor líder del mercado de soluciones de test y medida para componentes de RF y el sector de las redes inalámbricas, y FormFactor, proveedor líder de tecnología para semiconductores, han colaborado con la institución académica en la investigación ulterior. En el marco de este trabajo conjunto se ha caracterizado la tecnología de conmutación de RF en las bandas de frecuencia por debajo de los terahercios, en concreto en la banda D (de 110 a 170 GHz), utilizada para aplicaciones posteriores al 5G y el futuro 6G.
Los conmutadores de RF se utilizan en todo tipo de transmisores. Por ejemplo, los actuales smartphones 4G y 5G conmutan entre el modo de transmisión y de recepción o entre diferentes tecnologías, redes y bandas de frecuencia. Para poder alternar entre los distintos modos, los conmutadores necesitan estar constantemente activos, lo que aumenta el consumo y reduce la autonomía del dispositivo. La nueva tecnología desarrollada en la UT Austin mantiene el estado inactivo mientras no sea necesario conmutar a un modo diferente, y ofrece así una eficiencia energética hasta 50 veces mayor.
El profesor Deji Akinwande, del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UT Austin, adscrito a la Escuela de Ingeniería Cockrell, se encuentra al frente del equipo que ha llevado a cabo la investigación: “Hemos desarrollado un conmutador de RF que encierra un enorme potencial para 5G y las tecnologías posteriores. Con ayuda de las soluciones de test y medida de Rohde & Schwarz y FormFactor, nuestro equipo pudo avanzar de forma decisiva en la caracterización de esta nueva tecnología en la banda D, una banda de frecuencias que concita el interés global por las futuras aplicaciones 6G. Los equipos se configuraron en un sistema de fácil uso que proporcionó resultados de medida fiables”.
El sistema de test incluía un analizador de redes vectoriales R&S ZNA43 de cuatro puertos de Rohde & Schwarz conectado a convertidores de frecuencia R&S ZC170, que permiten medir los parámetros de dispersión y de distorsión por intermodulación (IMD) en frecuencias de entre 110 y 170 GHz. Además de conexiones de frecuencia intermedia específicas en su parte posterior para señales de referencia y de medida, así como la señal de oscilador local de alta potencia necesaria para los dos convertidores, en el panel frontal del analizador de redes vectoriales R&S ZNA43 se mantienen libres los puertos habitualmente utilizados para estas señales para poder realizar medidas adicionales de hasta 43 GHz sin necesidad de volver a calibrar el sistema. La intuitiva interfaz gráfica de usuario del R&S ZNA facilita la configuración y la transmisión de los parámetros de señal pertinentes a los convertidores. Los convertidores se utilizaron en la estación de sondeo Cascade Summit 12000 de FormFactor, montada en el sistema de posicionamiento de banda milimétrica/THz. La herramienta de software WinCal XE de FormFactor permitió una sencilla calibración de todo el sistema de test, lo que garantizó medidas fiables y repetibles.
Christina Gessner, vicepresidenta de las áreas de Analizadores de espectro y redes y Ensayos de EMC de Rohde & Schwarz, afirmó: “Nuestra colaboración con FormFactor y el equipo del profesor Akinwande demuestra una vez más cómo las soluciones de test escalables de Rohde & Schwarz son capaces de responder a las necesidades de medida en el ámbito de la investigación fundamental para convertir las ideas actuales en la realidad del futuro. Nos complace enormemente ayudar a la Universidad de Texas en Austin en su investigación de una nueva tecnología de conmutación de RF que permita reducir el consumo en las bandas de ondas milimétricas de 5G y en las bandas de frecuencia por debajo de los terahercios de 6G”.
