L’Institut d’\u00e9lectronique, de micro\u00e9lectronique et de nanotechnologie (IEMN, Lille, France) a r\u00e9cemment franchi une \u00e9tape importante. Lors d’une r\u00e9cente d\u00e9monstration, les chercheurs ont r\u00e9ussi \u00e0 \u00e9tablir en ext\u00e9rieur une liaison bidirectionnelle \u00e0 300 GHz sur une distance de 645 m\u00e8tres. Une telle liaison pourrait \u00eatre mise en \u0153uvre dans le cadre de futurs sc\u00e9narios de communication 6G. Le g\u00e9n\u00e9rateur de signaux hyperfr\u00e9quences R&S SMA100B de Rohde & Schwarz a jou\u00e9 un r\u00f4le crucial au sein du syst\u00e8me de test de performances. Le R&S SMA100B, qui se distingue par son tr\u00e8s faible bruit de phase, permet d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer les processus de recherche et de d\u00e9veloppement concernant les technologies de communications THz et de les valider avant leur l’industrialisation.
\nUne telle liaison pourrait \u00eatre mise en \u0153uvre dans le cadre de futurs sc\u00e9narios de communication 6G. Le g\u00e9n\u00e9rateur de signaux hyperfr\u00e9quences R&S SMA100B de Rohde & Schwarz a jou\u00e9 un r\u00f4le crucial au sein du syst\u00e8me de test de performances. Le R&S SMA100B, qui se distingue par son tr\u00e8s faible bruit de phase, permet d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer les processus de recherche et de d\u00e9veloppement concernant les technologies de communications THz et de les valider avant leur l’industrialisation.
\nAlors que les d\u00e9veloppements dans le domaine des t\u00e9l\u00e9communications mobiles s\u2019int\u00e9ressent d\u00e9sormais \u00e0 la 6G, les syst\u00e8mes de communication exploitant des fr\u00e9quences sub-THz jusqu’\u00e0 la bande des 300 GHz deviennent une r\u00e9alit\u00e9. Ces nouvelles fr\u00e9quences exigent une instrumentation, des bancs d’essai et des proc\u00e9dures m\u00e9trologiques appropri\u00e9s ainsi que l\u2019adoption de nouvelles approches de test qui permettent de combler le foss\u00e9 existant entre les ondes millim\u00e9triques et les bandes optiques.<\/p>\n
Acc\u00e9l\u00e9rer le processus de d\u00e9veloppement des technologies 6G<\/strong><\/p>\n \nDepuis plusieurs ann\u00e9es, Rohde & Schwarz et l’\u00e9quipe de l’IEMN dirig\u00e9e par le professeur Guillaume Ducournau ont conduit des recherches permettant d\u2019effectuer des mesures \u00e0 haute fr\u00e9quence et visant \u00e0 int\u00e9grer des solutions de test et de mesure de Rohde & Schwarz avec les technologies photoniques. Leur objectif : acc\u00e9l\u00e9rer le processus de d\u00e9veloppement des technologies \u00e9mergentes pour la 6G. \nDe r\u00e9centes collaborations dans le domaine de recherche relative aux technologies \u00e9lectroniques et photoniques ont abouti \u00e0 proposer une architecture super-h\u00e9t\u00e9rodyne qui permettrait l’agr\u00e9gation de canaux de la bande V (40-75 GHz) ou de la bande E (60-90 GHz) jusqu\u2019au spectre des fr\u00e9quences THz. La porteuse THz est obtenue par multiplication de fr\u00e9quence \u00e0 l\u2019aide d\u2019un oscillateur local photonique synchronis\u00e9 \u00e0 une fr\u00e9quence de r\u00e9f\u00e9rence. L’\u00e9quipe de test de Lille s\u2019est appuy\u00e9e sur la solution d\u2019avant-garde de la gamme R&S SMA100B de Rohde & Schwarz qui permet de g\u00e9n\u00e9rer un signal de r\u00e9f\u00e9rence avec un tr\u00e8s faible bruit de phase. Ce qui a permis \u00e0 l’oscillateur local de d\u00e9livrer un signal sans parasites au convertisseur ascendant\/descendant THz et donc de limiter les tonalit\u00e9s parasites dans le spectre THz. Guillaume Ducournau, responsable de la recherche sur les communications sans fil aux fr\u00e9quences THz \u00e0 l’IEMN, a d\u00e9clar\u00e9 : \u00ab\u00a0Gr\u00e2ce \u00e0 notre expertise en mati\u00e8re de technologies THz, telles que les photomixeurs THz opto\u00e9lectroniques, les r\u00e9cepteurs \u00e9lectroniques \u00e0 grande vitesse et l’instrumentation THz, nous nous engageons \u00e0 explorer de nouveaux domaines de la 6G, \u00e0 d\u00e9velopper des prototypes, \u00e0 valider les technologies et \u00e0 proposer des services de mesure avanc\u00e9s \u00e0 nos collaborateurs. Afin de relever les d\u00e9fis \u00e0 venir, nous sommes heureux de poursuivre et d’\u00e9tendre notre collaboration avec Rohde & Schwarz et ainsi de d\u00e9velopper une base solide sur laquelle pourra s\u2019appuyer l\u2019industrialisation des technologies THz.\u00a0\u00bb<\/p>\n Taro Eichler, responsable de la technologie chez Rohde & Schwarz, a d\u00e9clar\u00e9 : \u00ab\u00a0Nous sommes ravis de collaborer avec l’IEMN dans le domaine de l’int\u00e9gration des technologies \u00e9lectroniques et photoniques pour les communications THz. Nous esp\u00e9rons \u00e9tendre cette approche \u00e0 d’autres applications. Les r\u00e9sultats des recherches apporteront \u00e9galement une contribution pr\u00e9cieuse aux groupes de sp\u00e9cifications industriels, tels que l’ETSI ISG THz r\u00e9cemment cr\u00e9\u00e9, ainsi qu’\u00e0 d’autres organismes de normalisation. \u00bb<\/p>\n
\nL’\u00e9tude des nouvelles ressources spectrales doit contribuer \u00e0 faire progresser les futurs syst\u00e8mes de communication sans fil. Les fr\u00e9quences de transmission devraient en effet augmenter d\u00e8s que la bande E exploit\u00e9e par le secteur des communications sera satur\u00e9e. Des fr\u00e9quences de la bande D (110-170 GHz) devraient \u00eatre exploit\u00e9es apr\u00e8s 2025, tandis que celles de la bande H ou les bandes sub-THz jusqu’\u00e0 300 GHz pourraient \u00eatre utilis\u00e9es apr\u00e8s 2030. Pour r\u00e9pondre \u00e0 cette \u00e9volution du march\u00e9 des t\u00e9l\u00e9communications sans fil, Il est donc indispensable de d\u00e9velopper de nouvelles architectures et de nouveaux \u00e9quipements de test pour caract\u00e9riser les performances au niveau des composants et des syst\u00e8mes op\u00e9rant dans le domaine des ondes millim\u00e9triques (mmW\/THz).\u00a0
\nAborder la partie sup\u00e9rieure du spectre des ondes millim\u00e9triques (300 GHz et au-del\u00e0) constitue un v\u00e9ritable d\u00e9fi pour le d\u00e9veloppement des composants et des syst\u00e8mes. Des instruments, tels que les analyseurs de r\u00e9seaux vectoriels ainsi que les frontaux et les sous-syst\u00e8mes des analyseurs de signaux et de spectres, ont r\u00e9cemment significativement \u00e9volu\u00e9 afin de relever un tel d\u00e9fi. L’IEMN peut notamment effectuer une caract\u00e9risation pointue des composants et des syst\u00e8mes THz avec l’analyseur de r\u00e9seau vectoriel R&S ZNA et divers convertisseurs de fr\u00e9quence, tel que le R&S ZC1100, qui couvrent les fr\u00e9quences de la gamme des ondes millim\u00e9triques jusqu’\u00e0 1,1 THz.<\/p>\n\u00a0<\/h3>\n
Une architecture super-h\u00e9t\u00e9rodyne<\/strong><\/h3>\n
\nIl s\u2019agit de la premi\u00e8re solution \u00e0 int\u00e9grer avec succ\u00e8s une technique de duplexage de fr\u00e9quences THz et d\u2019ainsi permettre une transmission et une r\u00e9ception simultan\u00e9es aux deux extr\u00e9mit\u00e9s avec une seule paire d’antennes. Apr\u00e8s avoir valid\u00e9 les performances du syst\u00e8me en laboratoire, il a \u00e9t\u00e9 test\u00e9 en Allemagne avec deux paires d’antennes distantes de 150 m, dans le cadre du projet ThoR UE-Japon, puis en plein air, en France, sur une distance de 645 m, avec un taux de transmission de 12,6 Gbps. Il s’agit d\u2019une distance record pour un syst\u00e8me de duplexage THz op\u00e9rant dans la bande des 300 GHz.<\/p>\n