Darpa: Terahertz-Verstärker für neue Funkfrequenzen

Höhere Frequenzen gleich mehr Bandbreite - diese Faustregel gilt im besonderen bei Datenübertragungen per Funk. Darpa, die Forschungsbehörde des US-Verteidiungsministeriums, hat nun ein Bauteil für Funk mit einer Billion Schwingungen pro Sekunde - 1 Terahertz - entwickelt, was als Guinness-Weltrekord anerkannt wurde.

Die Erfindung besteht aus einem Verstärker, der mit den hohen Frequenzen eine Antenne ansteuern kann. Die Verstärkung, auch Gain genannt, beträgt dabei bei 1,0 THz laut der Darpa neun Dezibel, was aufgrund der logarithmischen Skalierung der Einheit fast einer Verdopplung der Signalstärke entspricht. Der Behörde zufolge ist das der Wert, ab dem eine praktische Anwendung in greifbare Nähe rückt. Die Verstärkung soll mehrere Größenordnungen über bisherigen Lösungen liegen.

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Teile des Terahertz-Verstärkers unter dem Elektronenmikroskop. (Bild: Darpa)

Details zur Konstruktionsweise des Verstärkers, der beim US-Unternehmen Northrop Grumman entwickelt wurde, hat die Darpa noch nicht verraten. Die Behörde deutet in ihrer Beschreibung des Projekts aber an, dass ihr Bauteil wohl nicht mehr mit der üblichen Methode der Frequenzumsetzung arbeitet.

Ein neues, breites und unreguliertes Spektrum

Die erreichten 1 Terahertz sind dabei nur eine besonders eindrucksvolle Zahl, wichtiger ist, dass damit das auch als Sub-Millimeter-Band bezeichnete Spektrum für völlig neue Funkanwendungen von Radio und Fernsehen bis WLAN erschlossen werden könnte. Dieses Spektrum, das von 300 GHz bis 1 Terahertz reicht, wird bisher kaum von kleinen und leichten Geräten genutzt, unter anderem, weil die nötigen Verstärker fehlten. Auch die Signalverarbeitung auf digitaler Ebene ist noch anspruchsvoll, weil dafür viel Rechenleistung nötig ist.

Zudem unterliegt das Terahertz-Band bisher nicht staatlicher Regulierung, weil es kaum erschlossen ist. Es ist auch mit 700 GHz so breit, dass viele verschiedene Anwendungen Platz haben. Wie sehr sich in unregulierten Bändern die Anwendungen drängeln können, sieht man am Spektrum um 2,4 GHz. Hier sind die theoretisch maximalen Durchsatzraten in der Praxis kaum erreichbar, weil sich von WLAN über Bluetooth auch drahtlose Mäuse, DECT-Telefone sowie Modellbau-Fernsteuerungen und zahllose andere Kategorien tummeln.