Video-Übertragung mit Terahertz-Wellen

Video-Übertragung mit Terahertz-Wellen

Braunschweiger Forscher haben weltweit erstmals erfolgreich ein Videosignal bei einer Frequenz von 300 GHz über 22 Meter hinweg übertragen.

Die weltweiten Datenautoabahnen werden voller und voller – kein Wunder, dass drahtlose Übertragungswege immer attraktiver werden. Doch die gegenwärtigen Systeme wie WLAN oder Bluetooth haben ihre Grenzen: Sie übertragen die Daten mit Taktraten von maximal einigen Gigahertz (einer Milliarde Schwingungen pro Sekunde). Will man die übertragene Datenmenge steigern, müssen die Taktraten noch schneller werden. So rückt der Bereich der Terahertzwellen (1000 Milliarden Schwingungen pro Sekunde) ins Visier - zumindest für kurze Reichweiten wie beispielsweise innerhalb von Räumen. Doch bislang ist es hier äußerst schwierig, genügend Sendeleistung zu erzeugen und zu übertragen. Das könnte sich jetzt ändern. Ingenieure und Physiker des Terahertz Communications Lab in Braunschweig, einer Kooperation der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und der Technischen Universität Braunschweig, haben jetzt weltweit erstmals erfolgreich ein Videosignal bei einer Frequenz von 300 GHz über 22 Meter hinweg übertragen und so gezeigt, dass die Übertragung von Nutzdaten mit Terahertzwellen möglich ist.

Abb.: Das 300-GHz-Übertragungssystem bestehend aus jeweils einer autarken Sende- und Empfangseinheiten. (Quelle: PTB)

Das berühmte Moore'sche Gesetz, das für die Leistungsfähigkeit von Computern gilt, kann man genauso gut auf das Volumen von drahtlos übertragenen Daten anwenden: Auch hier haben sich im Schnitt alle 18 Monate die Datenraten verdoppelt. So ist die Zeit von WLAN und Bluetooth gezählt: Diese Technik wird bald schlicht zu langsam sein. Doch will man höhere Taktraten, muss man noch einige Probleme lösen, die der Bereich der Terahertzwellen eben mit sich bringt: Sie sind zwar schnell, aber nicht besonders energiereich; diese Art von elektromagnetischer Strahlung (Terahertzstrahlung bewegt sich zwischen Infrarot- und Mikrowellenstrahlung und ist im Grunde nichts anderes als sanfte Wärmestrahlung) wird schnell von der Atmosphäre geschluckt. Darum konzentriert sich die Forschung zunächst darauf, sie für kurze Reichweiten, also zum Beispiel innerhalb von geschlossenen Räumen oder höchstens innerhalb von einzelnen Gebäuden nutzbar zu machen. Hier allerdings erhoffen sich die Wissenschaftler schnelle Erfolge, denn auch der technische Fortschritt bei der Entwicklung der nötigen Bauteile (neuartigen Halbleiterbauelementen und Integrationstechniken für planare Schaltungen) lässt erwarten, dass es demnächst gelingt, geeignete Komponenten für kompakte und damit marktfähige Kommunikationssysteme zu bauen.

Um die Übertragungseigenschaften von Terahertz-Kommunikationssystem zu untersuchen, wurde ein 300-GHz-Übertragungssystem auf Basis von Schottky-Diodenmischern aufgebaut. Damit haben die Wissenschaftler jetzt als Demonstrationsexperiment weltweit zum ersten Mal ein Videosignal bei einer Frequenz von 300 GHz über 22 Meter hinweg übertragen. Es ist also möglich, Nutzdaten auf diesem Wege zu übertragen. Man könnte auch sagen: Das Terahertz-Zeitalter hat begonnen!

Quelle: PTB

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  C. Jastrow, K. Münter, R. Piesiewicz, T. Kürner, M. Koch und T. Kleine-Ostmann, 300 GHz Transmission System, Electron. Lett. 44, 213-214 (2008).
  http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=ELLEAK&Volume=44&Issue=3
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB):
  http://www.ptb.de
• Terahertz Communications Lab in Braunschweig:
  http://www.tcl.tu-bs.de
• PTB-Fachbereich 2.2 - Hochfrequenz und Felder:
  http://www.ptb.de/de/org/2/22/_index.htm
• PTB-Arbeitsgruppe 2.21 - Elektromagnetische Felder:
  http://www.ptb.de/de/org/2/22/221/index.htm