Микроэлектроника. 6G: В Японии разрабатывают терагерцовый передатчик

MForum.ru

Микроэлектроника. 6G: В Японии разрабатывают терагерцовый передатчик

26.02.2024, MForum.ru


Ученые из Tokyo Tech разработали конструкцию передатчика с фазированной решеткой для диапазона 300 ГГц. Об этом сегодня сообщает techxplore. Особенность разработки - эффективное использование площади, низкое энергопотребление и высокая скорость передачи данных. Такие особенности могут позволить создать на его основе различные технологические приложения, включая возможности "просвечивания" человеческого тела, радаров, беспроводной связи 6G, различных датчиков.

Сегодня частоты выше 250 ГГц в мире, как правило, остаются нераспределенными. Вместе с тем, атмосфера планеты на этих частотах отличается сравнительно небольшим поглощением электромагнитного излучения, что обеспечивает потенциал чрезвычайно высоких скоростей передачи данных.

 



Микрофотография чипа передатчика. Размер - менее 10 кв.мм. Источник: Токийский технологический институт

 

Поскольку электромагнитные волны при распространении при удалении от источника быстро затухают, от передатчика важно добиваться способности формировать высокую плотность мощности радиолуча. В последние годы появлялись различные решения, но в передатчиках на основе традиционных КМОП-технологий не получалось добиться одновременно высокой выходной мощности сигнала при небольшой занимаемой на кристалле площади.

Исследовательская группа под руководством профессора Кеничи Окада (Kenichi Okada) из Токийского технологического института (Tokyo Tech) и корпорации NTT недавно разработали передатчик для диапазона 300 ГГц, который выгодно отличается параметрами. Результаты будут представлены на Международной конференции по твердотельным схемам IEEE 2024.

Предлагаемое решение - это передатчик, интегрированный с фазированной антенной решеткой, состоящей из 64 излучающих элементов, объединенных в 16 ИС, каждая из которых обслуживает 4 антенны. Элементы устройства расположены в объеме, за счет использования пакета печатных плат. Это позволяет с помощью передатчика формировать СВЧ луч, управляемый как по вертикали, так и по горизонтали. Если достаточно быстро управлять таким лучом, можно эффективно работать с множеством приемников, на которые требуется доставить цифровой сигнал.

 



Компактный передатчик с фазированной решеткой и встроенными антеннами. Благодаря выбранной топологии и компоновке схемы, предлагаемые микросхемы передатчиков могут быть объединены в массив из 64 элементов, занимающий минимальный объем. Источник: Токийский технологический институт

 

В разработке используются так называемые антенны Вивальди. Особенность этих антенн в том, что они отлично подходят для СВЧ, работают в широком диапазоне частот, их можно формировать непосредственно на поверхности полупроводникового кристалла, при этом они показывают высокую эффективность в передаче сигнала. Другая особенность решения - использование архитектуры PA-last, когда усилитель мощности расположен в конце приемного или передающего тракта. В частности, в передатчике, производится усиление уже обработанного и подготовленного к излучению сигнала непосредственно перед антенной. Это приводит к росту эффективности работы передатчика. Исследователи также постарались справиться с такими известными проблемами традиционной схемотехники КМОП, как высокое сопротивление затвора и большие паразитные емкости. В рамках борьбы с этими явлениями, были добавлены дополнительные пути стока и переходные отверстия, а также изменена геометрия узлов, причем элементы размещены между слоями металла.

По сравнению со стандартной архитектурой транзистора, в предлагаемой схеме уменьшены паразитное сопротивление и емкость транзистора", - отмечает профессор Окада. "Эти меры позволили увеличить с 250 ГГц до 300 ГГц граничную частоту усиления транзистора (transistor-gain corner frequency).

Кроме этих инноваций, команда разработала и испытала многокаскадный усилитель мощности, способный работать с частотами 300 ГГц, который будет использовать каждая антенна. За счет точного согласования импеданса между каскадами, усилители демонстрируют выдающиеся характеристики. По заявлению проф. Окады предлагаемые усилители мощности показывают усиление более 20 дБ в диапазоне 237-267 ГГц с крутой частотой среза (sharp cut-off frequency), что обеспечивает высокую селективность, позволяя эффективно защищаться от помех.

Предложенный усилитель имеет коэффициент шума 15 дБ в диапазоне 300 ГГц. В тестах была достигнута скорость передачи 108 Гб/c, что заметно больше, чем удавалось получить в других разработках передатчиков для этого диапазона. 

Завершая описание разработки, стоит отметить эффективно используемую площадь разработки по сравнению с другими конструкциями на базе КМОП, а также ее низкое энергопотребление, что, как ожидается, позволит применять ее для различных миниатюрных приложений, которые должны работать с ограниченными по мощности источниками энергии. Учитывая возможность применения хорошо технологически отработанной КМОП-технологии и миниатюрные размеры разработки, ее в теории нетрудно и недорого можно будет производить серийно. 

--

За новостями телекома и IT удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости и анонсы пресс-релизов вы найдете в канале abloudRealTime, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте

теги: микроэлектроника 6G шестое поколение терагерцовый терагерцевый терагерцы радиоэлектроника приемопередатчики фазированные антенные решетки 

-- 

© Алексей Бойко, MForum.ru


Публикации по теме:

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

В форуме нет сообщений.

Новое сообщение:
Complete in 2 ms, lookup=0 ms, find=2 ms

Последние сообщения в форумах

Ничего не найдено.

Все форумы »



Поиск по сайту:

Подписка:

Подписаться
Отписаться


Новости

27.06. [Новинки] Анонсы: Xiaomi Pad 7S Pro 12.5 на чипсете Xring O1 представлен официально / MForum.ru

26.06. [Новинки] Анонсы: Redmi K80 Ultra представлен официально / MForum.ru

26.06. [Новинки] Анонсы: Экологичный смартфон Fairphone 6 представлен официально / MForum.ru

25.06. [Новинки] Анонсы: Poco F7 на чипсете Snapdragon 8s Gen 4 представлен официально / MForum.ru

24.06. [Новинки] Анонсы: Galaxy Unpacked 2025 состоится 9 июля / MForum.ru

24.06. [Новинки] Анонсы: Компактный смартфон Vivo X200 FE представлен официально / MForum.ru

23.06. [Новинки] Анонсы: Oppo K13x 5G представлен как «самый надежный смартфон в сегменте» / MForum.ru

23.06. [Новинки] Слухи: Толщина Honor Magic V5 составит 8,8 мм / MForum.ru

20.06. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Redmi K80 Ultra / MForum.ru

20.06. [Новинки] Слухи: Honor Magic V5 может стать самым тонким складным смартфоном в мире / MForum.ru

19.06. [Новинки] Анонсы: Глобальная версия Oppo Reno 14 5G представлена в Японии / MForum.ru

19.06. [Новинки] Анонсы: Oppo Reno 13A для японского рынка представлен официально / MForum.ru

19.06. [Новинки] Анонсы: Бюджетный смартфон iQOO Z10 Lite официально представлен в Индии / MForum.ru

18.06. [Новинки] Анонсы: Fujitsu Arrows F-51F представлен официально / MForum.ru

17.06. [Новинки] Слухи: Раскрыты основные подробности о Redmi K Pad / MForum.ru

17.06. [Новинки] Анонсы: Trump Mobile T1 представлен официально / MForum.ru

17.06. [Новинки] Анонсы: Анонсирован Realme Narzo 80 Lite 5G с Dimensity 6300 и аккумулятором 6000 мАч / MForum.ru

17.06. [Новинки] Анонсы: Infinix представил смартфоны серии Smart 10 / MForum.ru

16.06. [Новинки] Слухи: Планшет OnePlus Pad Lite будет базироваться на Helio G100 SoC / MForum.ru

13.06. [Новинки] Слухи: Предсказана производительность бенчмарков Qualcomm Snapdragon 8 Elite 2 / MForum.ru