Effiziente Antennen für drahtlose Verbindungen

Traditionelle verdrahtete Chip-zu-Chip- und On-Chip-Verbindungen begrenzen die Hochgeschwindigkeitsleistung von integrierten Schaltkreisen. Drahtlose Verbindungen mit integrierten Antennen entstehen als attraktive Alternative und beschleunigen die Kommunikation in digitalen Systemen, während sie den Entwurfsprozess deutlich vereinfachen.

Die neueste Technologie für den Bau von integrierten Schaltkreisen ermöglicht eine gute Schaltung in Millimeterwellenfrequenzen. Im Rahmen von MIANT (Monolithic integrated antennas) arbeiteten Wissenschaftler an der effizienten Integration der sehr kleinen Antenne.

Die Wissenschaftler schlugen die Verwendung der Schaltungsgrundplatten als strahlende Elemente für die integrierten Antennen vor. Hierfür schnitten sie die Schaltungsgrundplatte in Stücke und verwendeten diese als Antennenelektroden. Dies ermöglichte eine optimale Nutzung der Chipfläche, weil die Antennen die gleiche Metallisierungsstruktur wie die Schaltungen nutzten.

Das Team kombinierte numerische und experimentelle Techniken, um einige der wichtigsten Fragen, die ein Hindernis für die erfolgreiche Integration der Antenne darstellen, anzugehen. Das Siliziumsubstrat der eingebetteten Antennen weist hohe dielektrische Verluste im Mikrowellenbereich auf. Ein hochohmiges Substrat half dabei, die dielektrischen Verluste in dem Substrat zu minimieren. Darüber hinaus verwendeten die Wissenschaftler sehr dünne Substrate, um Interferenzen zwischen den integrierten digitalen Schaltkreisen und der drahtlosen Chip-zu-Chip-Verbindung zu reduzieren.

Diese Studien sollte eine solide theoretische Grundlage für die Implementierung von drahtlosen Chip-zu-Chip-Verbindungen liefern. Die Integration Antennen in sehr dünne Substrate ermöglicht hohe Datenraten für die Chip-zu-Chip-Verbindung mit bis zu 10 Gigabit pro Sekunde. Außerdem für digitale Systeme wird diese Studie zu integrierten Antennen breite Auswirkungen für Sensoren für eine effiziente Datengewinnung haben.