Un equipo de investigación afiliado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (Unist), en Corea del Sur, ha presentado un nuevo dispositivo semiconductor optimizado para la era 6G de próxima generación y la conducción autónoma, que ofrece bajo consumo de energía y un funcionamiento estable. Este innovador dispositivo también puede integrarse en circuitos de filtro variable capaces de sintonizar la banda de frecuencia central, allanando el camino para equipos de comunicación más compactos y energéticamente eficientes.
El nuevo dispositivo se compone de conmutadores de radiofrecuencia (RF) no volátiles basados en óxido de vanadio (VOx) para sistemas de comunicación inalámbrica de próxima generación. Los conmutadores de RF son componentes semiconductores esenciales en los sistemas de comunicación inalámbrica modernos, como sistemas autónomos, teléfonos inteligentes, realidad virtual (RV) y realidad aumentada (RA). Estos conmutadores controlan el flujo de señales de alta frecuencia dentro de los circuitos conectando o desconectando vías específicas, lo que permite un enrutamiento fiable de las señales.
El nuevo conmutador de RF no requiere de alimentación en espera, funcionando eficazmente en bandas de alta frecuencia, óptimos para comunicaciones de alta velocidad y alta capacidad. Esto es posible gracias a su estructura de memristor, un dispositivo que conserva su estado de resistencia incluso cuando está apagado, gracias a sus propiedades no volátiles. Esta característica permite que el conmutador mantenga su estado de ajuste sin consumir alimentación en espera, lo que reduce significativamente el consumo de energía.
Además, la velocidad de conmutación de la resistencia del memristor es del orden de unos pocos nanosegundos, lo que permite una rápida activación y desactivación y minimiza los retrasos en el procesamiento de la señal.
Rendimiento del conmutador RF
Las pruebas experimentales demostraron que el dispositivo puede manejar señales de alta frecuencia de hasta 67 GHz, manteniendo una baja pérdida de inserción (inferior a 0,46 dB) en estado activado y un alto aislamiento (superior a 20 dB) en estado desactivado. Una menor pérdida de inserción y un mayor aislamiento se traducen directamente en una mejor calidad de comunicación.
Las simulaciones indicaron que el dispositivo podría funcionar a frecuencias de hasta 4,5 THz, lo que representa la frecuencia de corte más alta reportada entre los conmutadores de RF basados en óxido hasta la fecha.
El equipo de investigación también desarrolló un filtro paso banda ajustable utilizando este interruptor de RF. Este circuito electrónico permite ajustar la frecuencia central dentro de un rango de aproximadamente 600 MHz, simplificando el diseño del circuito y reduciendo su tamaño, lo que lo hace óptimo para dispositivos de comunicación inalámbrica de alta integración.