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L’Université du Texas, Rohde & Schwarz et FormFactor ont collaboré afin de caractériser une nouvelle technologie de commutation RF qui améliore la durée de vie des batteries, prend en charge de plus importantes largeurs de bande et permet d’atteindre des vitesses de commutation plus élevées.

L’Université du Texas d’Austin a publié en 2020 des résultats de recherche révolutionnaires portant sur une nouvelle technologie de commutation RF à base de nitrure de bore hexagonal (hBN). Cette technologie économe en énergie permet de couvrir de plus larges bandes passantes et d’atteindre des vitesses de commutation plus élevées. Elle est de ce fait parfaitement adaptée aux applications de communication 5G. Dans le cadre d’un récent suivi de projet, Rohde & Schwarz, fournisseur leader du marché des solutions de test et mesure des composants RF et des technologies de communication sans fil, et FormFactor, fournisseur leader dans le domaine du test et de la mesure de semi-conducteurs, ont accompagné l’établissement universitaire dans la poursuite de ses recherches. La technologie de commutation RF a ainsi été caractérisée dans les gammes de fréquences sub-THz, notamment dans la bande D (110 à 170 GHz), qui sera utilisée pour les applications de communication de prochaine génération, au-delà de la 5G et la future 6G.

Les commutateurs RF sont utilisés par toutes formes d’émetteurs-récepteurs. Ils permettent notamment aux actuels smartphones 4G et 5G de basculer du mode d’émission au mode de réception ou entre différentes bandes de fréquences, réseaux et technologies. Les commutateurs actuellement employés fonctionnent en permanence pour assurer le passage d’un état à l’autre. Ce qui entraîne une surconsommation d’énergie et affecte la durée de vie de la batterie de l’appareil. La nouvelle technologie développée par l’Université du Texas d’Austin demeure hors tension jusqu’à ce qu’il soit nécessaire de commuter d’un état à un autre. Ce qui la rend jusqu’à 50 fois plus efficace sur le plan énergétique. Deji Akinwande, professeur au département de génie électrique et informatique de la Cockrell School of Engineering de l’UT Austin, dirige l’équipe qui a mené ces recherches : "Nous avons développé un commutateur RF qui va permettre de faire significativement progresser les technologies de communication 5G et de prochaines générations. Grâce aux solutions de test et de mesure de Rohde & Schwarz et de FormFactor, notre équipe a pu caractériser de façon plus approfondie cette nouvelle technologie aux fréquences situées dans la bande D qui suscite un intérêt à l’échelle mondiale pour les futures applications 6G. Le système de test a été configuré de manière à faciliter son utilisation et à fournir des résultats de mesure fiables."

Le système de test se composait d’un analyseur de réseau vectoriel à 4 ports de la série R&S ZNA43 de Rohde & Schwarz connecté aux convertisseurs de fréquence R&S ZC170. Cette solution permet d’effectuer des mesures de paramètres S et de distorsion d’intermodulation (IMD) sur une bande de fréquences allant de 110 à 170 GHz. L’analyseur R&S ZNA43 dispose en face arrière, d’entrées FI (fréquence intermédiaire) destinées aux signaux de référence et de mesure, ainsi qu’au signal de l’oscillateur local de haute puissance indispensable aux deux convertisseurs de fréquences. Les ports situés en face avant, généralement utilisés pour ces signaux, restent ainsi disponibles pour réaliser des mesures complémentaires jusqu’à 43 GHz - sans nécessité de recalibrer l’instrument. Grâce à la convivialité de son interface utilisateur graphique, l’analyseur R&S ZNA peut être facilement configuré et assurer le routage pertinent des paramètres vers les convertisseurs de fréquences. Les convertisseurs ont été déployés dans la station de test sous pointe Cascade Summit 12000 de FormFactor, montée sur le système de positionnement à ondes millimétriques/THz. L’outil logiciel WinCal XE de FormFactor a facilité l’étalonnage de l’ensemble du système de test. Ce qui a permis l’obtention de mesures fiables et répétables.

Christina Gessner, vice-présidente de l’activité Analyseurs de spectre et de réseau, tests d’antennes & CEM chez Rohde & Schwarz, a déclaré : "Notre collaboration avec FormFactor et l’équipe du professeur Akinwande est un nouvel exemple qui démontre que les solutions de test évolutives de Rohde & Schwarz répondent aux exigences de test d’applications de recherche fondamentale afin que les idées d’aujourd’hui deviennent demain une réalité concrète. Nous sommes ravis d’accompagner l’Université du Texas d’Austin dans ses recherches pour le développement d’une nouvelle technologie de commutation RF qui permettra une utilisation énergétiquement plus efficace des fréquences situées dans les bandes millimétriques de la 5G et les bandes sub-THz de la future 6G. »

La coopération de Rohde & Schwarz avec les universités et les instituts de recherche en fait un acteur majeur dans le processus de développement des technologies du futur telles que la 6G, les applications dans le domaine des ondes térahertz et l’informatique quantique.

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