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Nanoplasma-based Millimiter-wave Modulators on a Single Metal Layer

Résumé

Fundamental constraints imposing power-frequency trade-offs in conventional electronics have stimulated research on alternative technologies for millimeter-wave and sub-millimeter-wave applications. In this work, we use the picosecond threshold firing of nanoplasma switches to demonstrate on-chip millimeter-wave modulators that rely on a single metal layer. We show amplitude shift keying (ASK) modulation with self-synthesized carrier frequencies up to 66 GHz (limited by the bandwidth of our experimental setup), with output power of 30 dBm. These all-metal nanoplasma modulators are low cost, and generally compatible with different platforms, from CMOS and III-V compounds to flexible substrates. Our work paves the way towards future terahertz communication circuits with large output powers, which otherwise are not practical using high-power amplifiers at frequencies over 100 GHz. In a more general context, the proposed all-metal circuits can potentially synthesize arbitrarily-shaped ultra-wide-band (UWB) signals with applications in advanced wireless communications, radars, and imaging systems.

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Concepts associés (32)
Extrêmement haute fréquence
On appelle extrêmement haute fréquence (EHF), extremely high frequency en anglais, la bande de radiofréquences qui s'étend de 30 à 300 GHz (longueur d'onde de 1 cm à 1 mm). Les EHF font partie des micro-ondes. Les matériels utilisés par le public dans ces fréquences ont des assignations spécifiques : Les antennes les plus utilisées sur cette bande : Antenne cornet Antenne losange de petite taille Antenne parabolique Réseaux d'antennes Antenne colinéaire Antenne ground plane Antenne fouet Antenne dipolaire ou dipôle Antenne dièdre La propagation est dans une zone de réception directe (quelques kilomètres) en partant de l’émetteur.
Circuit intégré
Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique, basé sur un semi-conducteur, reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit (sur une petite plaque), rendant le circuit facile à mettre en œuvre. Il existe une très grande variété de ces composants divisés en deux grandes catégories : analogique et numérique.
Modulation par déplacement d'amplitude
Amplitude-shift keying (ASK) is a form of amplitude modulation that represents digital data as variations in the amplitude of a carrier wave. In an ASK system, a symbol, representing one or more bits, is sent by transmitting a fixed-amplitude carrier wave at a fixed frequency for a specific time duration. For example, if each symbol represents a single bit, then the carrier signal could be transmitted at nominal amplitude when the input value is 1, but transmitted at reduced amplitude or not at all when the input value is 0.
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