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。
這項研究是由加州大學(xué)戴維斯分校電氣和計算器工程系助理教授Omeed Momeni和博士生Hossein Jalili合作，使用相控數(shù)組天線系統(tǒng)(phased array antenna system)設(shè)計了該芯片。相控數(shù)組系統(tǒng)將來自多個源的能量引入單個光束，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數(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)
“相控數(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@個頻率下實現(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之間運行，帶寬則是20MHz。
大多數(shù)現(xiàn)代電子設(shè)計都針對在較低頻率下工作。然而，對快速通信的不斷增長的需求以及新興的感測和成像應(yīng)用，都在推動在更高頻率下運行的創(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)計的一硬件證實能夠在單個緊湊型芯片上利用毫米波和太赫茲頻帶實現(xiàn)更大的可用帶寬。這是開發(fā)可擴展系統(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)。
這項研究已經(jīng)獲得五年的國家科學(xué)基金會資助。未來Momeni還計劃將芯片整合到成像和通信系統(tǒng)中。
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