加州大學(xué)戴維斯分校(University of California, Davis)的研究人員日前發(fā)表了新的高頻電子芯片研發(fā)成果，這些芯片每秒可傳輸數(shù)十兆比特的數(shù)據(jù)，優(yōu)于目前最快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。
這項(xiàng)研究是由加州大學(xué)戴維斯分校電氣和計(jì)算器工程系助理教授Omeed Momeni和博士生Hossein Jalili合作，使用相控?cái)?shù)組天線系統(tǒng)(phased array antenna system)設(shè)計(jì)了該芯片。相控?cái)?shù)組系統(tǒng)將來自多個(gè)源的能量引入單個(gè)光束，該光束可以被嚴(yán)密地導(dǎo)向并定向到特定的位置。
圖：新型高頻芯片采用相控?cái)?shù)組收發(fā)毫米波，據(jù)稱該技術(shù)可大幅提高數(shù)據(jù)傳輸速率。這個(gè)原型芯片由研究生Hossein Jalili提供。(來源：加州大學(xué)戴維斯分校)
“相控?cái)?shù)組很難制作，特別是在更高的頻率下，”Momeni說?！拔覀兪锹氏仍谶@個(gè)頻率下實(shí)現(xiàn)如此高的帶寬?！?/p>
Momeni和Jalili開發(fā)的原型芯片已經(jīng)成功運(yùn)行在370GHz頻帶和52GHz帶寬。一般常見的FM無線電波使用87.5MHz和108MHz之間的頻帶;而4G和LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)通常在800 MHz和2.6 GHz之間運(yùn)行，帶寬則是20MHz。
大多數(shù)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)都針對(duì)在較低頻率下工作。然而，對(duì)快速通信的不斷增長(zhǎng)的需求以及新興的感測(cè)和成像應(yīng)用，都在推動(dòng)在更高頻率下運(yùn)行的創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展。
挑戰(zhàn)4G網(wǎng)絡(luò)速度限制
“理論上，4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到其數(shù)據(jù)速率限制，”Momeni說?！半S著我們繼續(xù)遷移到像云計(jì)算和下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)，在速度越來越快的情況下，越高的頻率就意味著需要更多的帶寬，而更多的帶寬意味著更高的數(shù)據(jù)速率。
由Momeni和Jalili設(shè)計(jì)的一硬件證實(shí)能夠在單個(gè)緊湊型芯片上利用毫米波和太赫茲頻帶實(shí)現(xiàn)更大的可用帶寬。這是開發(fā)可擴(kuò)展系統(tǒng)的重要一步，可用于光譜、傳感、激光、醫(yī)學(xué)成像和高速通信等技術(shù)。
這項(xiàng)研究已經(jīng)獲得五年的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助。未來Momeni還計(jì)劃將芯片整合到成像和通信系統(tǒng)中。
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