新的电磁波路由器提供无限的带宽

点击次数:2   更新时间:2018-05-16   【关闭

em加州大学洛杉矶分校的工程师正在开发一种新的电磁波路由器,它可以提供无限的带宽。 / em

移动电话和计算机使用电磁波发送和接收信息 - 这是我们的设备上传照片和下载应用程序的原因。但是在电磁频谱上只有有限的可用带宽。

工程师设想,使无线设备以相同频率发送和接收信息将是克服该限制的一种方法。但是这种方法构成了自己的挑战,因为在相同频率上的输入和输出波形通常会相互干扰。 (这就是为什么,例如,使用相同频率的无线电台当无线电足够接近他们两个时,会扰乱彼此的信号。)

由加州大学洛杉矶分校电气工程师开发的新设计可以解决这个问题。研究人员证明,循环器 - 一种发送和接收来自不同端口的电磁波的微型器件 - 共享同一个天线可以使信号同时发送和接收。以接收到的频率发送信号可能会使芯片传输数据的频谱空间增加一倍。


em动作:按顺序切换的延迟线实际应用:该方法沿着不同但等长的路径切换输入和输出电磁波,以避免干扰。 / em

一篇关于这项工作的论文发表在自然出版的开放获取期刊Scientific Reports上。

前几代循环器使用磁性材料,这些材料无法纳入当前的微芯片,并且没有足够的带宽用于当今的智能手机和其他设备。 UCLA原型机使用同轴电缆将电磁波通过非磁性材料,但该设备最终可能用硅基或其他半导体材料制造。

设计的关键是一种叫做“顺序切换延迟线”的方法,它类似于运输工程师将客运列车从一个轨道转移到另一个轨道的方式,以允许多列列车同时进入和离开列车站,并避免冲突,即使只有少数可用的曲目。

“在一个繁忙的火车站,火车主动上下车道,以尽量减少车站进出车站的时间,”加州大学洛杉矶分校电子工程系副教授袁训“Ethan”Wang说。亨利Samueli工程与应用科学学院谁领导的研究。 “这是相同的想法,只有在芯片内部携带信息的同一频率的电磁波。”

首席作者Mathew Biedka和合着作者Rui Zhu是UCLA博士研究生Wang的合作者,合着者Qiang“Mark”Xu是Wang实验室的博士后研究员。

该团队使用商用部件展示了其概念,现在正在专门制造的芯片上进行测试。

该设计包括六条传输线,全部长度相等,由五个开关连接。开关依次打开和关闭以分配电磁波并允许同时发送和接收携带数据的信号。

先前的研究已经证明,信号可以使用相同的电磁频率同时发送和接收,包括2014年由王为领导的信号,调制信号。但据研究人员称,新设计是第一个提供无限带宽的设计。

它可以很容易地结合到当前的芯片制造工艺中,并且几乎可以应用于所有工业标准设计。以前的概念需要使用不符合当前行业标准的组件,或只能在窄谱带中使用。王说,新的UCLA循环器的工作频率从最低到无线电频率,甚至可能在可见光部分工作。

“就像电容器或电阻器一样,能够布线电磁波的器件几乎在任何电路中都是一个基本构建模块,”Wang说。 “使用无限带宽可以激发手机,汽车传感器甚至量子计算机的设计革命。”

王的研究小组最近从国防高级研究计划局的微系统技术办公室获得了220万美元的资助,用于开发用于微芯片的器件。

出版物:Mathew M. Biedka等人,“通过顺序切换延迟线的超宽带非互易性”,Scientific Reports 7,文章编号:40014(2017)doi:10.1038 / srep40014

来源:马修钦,加州大学洛杉矶分校新闻