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超越5G!日本科学家开发出新型CMOS收发器 可在300GHz以上工作

黄琨

通讯

东京理工学院和NT的科学家开发了一种新型的基于CMOS的收发器,可以用于300GHz频段的无线通信,实现了面向未来的超5G网络应用。

5G以外的许多应用,以及无线通信的IEEE802.15.3d标准,都要求发射机和接收机能够在300GHz或以上频段工作。但现有的CMOS技术并不完全适用于这样高的频率。现有基于CMOS的300GHz收发器要么只能在直视条件下工作,要么需要大的电路面积。

新研究提出了一种基于300GHz CMOS的收发器的创新设计。他们的工作将发表在2021年2021 IEEE ISSCC (国际固态电路会议)的技术论文摘要中。

该设计的一个关键特点是它是双向的——大部分电路,包括混频器、天线和本机振荡器,都在接收机和发射机之间共享。这意味着总体电路复杂度和所需的总电路面积比单向实现要低得多。

另一个重要方面是在相控阵配置中使用4根天线。现有的300 GHz CMOS发射机都使用单一辐射单元,限制了天线增益和系统的输出功率。而新方案的另一个优点是可以利用相控阵的波束形成能力。使用的天线是堆叠的“维瓦尔第天线”,可以直接蚀刻在PCB上。

收发机使用次谐波混频器,使用了一种古老而实用的异相功率放大器(outphasing)技术来提高输出功率。新收发器的另一个显著特点是其出色地消除了本地振荡器馈通(本地振荡器通过混频器“泄漏”到输出端)和图像频率(一种常见的信号类型)对所用接收方法的干扰)。

整个收发机是在4.17平方毫米的面积内实现的。它实现了26gbaud的最大传输速率和18gbaud的最大接收速率,超过了大多数最先进的解决方案。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

【1】https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205085712.htm


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