在微芯片上使用3D反射器堆棧有助于加快6G通信的發(fā)展

一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，在微芯片上使用3D反射器堆?？梢允篃o(wú)線鏈路的數(shù)據(jù)速率提高三倍，從而有助于加快6G通信的發(fā)展。

目前大多數(shù)無(wú)線通信技術(shù)，如5G手機(jī)，工作頻率都低于6GHz。為了獲得更高的數(shù)據(jù)速率，研究人員正在努力開(kāi)發(fā)使用20 GHz以上頻率的6G通信，其數(shù)據(jù)速率是5G的100倍。

然而，在6G預(yù)期的更高頻率下，傳輸也會(huì)因環(huán)境而遭受更大的衰減和損失。因此，大多數(shù)5G和6G技術(shù)都使用天線陣列，而不是依賴于單個(gè)發(fā)射機(jī)和單個(gè)接收機(jī)。這些陣列必須精確控制信號(hào)可能遇到的任何延遲，以確保它們?cè)趹?yīng)該到達(dá)的時(shí)間到達(dá)，而不是產(chǎn)生混亂。然而，涉及向信號(hào)添加必要延遲的組件也會(huì)帶來(lái)自身的問(wèn)題。

最常見(jiàn)的延遲元件是移相器。紐約州伊薩卡康奈爾大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程博士生Bal Govind說(shuō)，盡管這些組件的大小可能小于0.3平方毫米，但它們不能在大帶寬上同等延遲所有頻率。Govind表示，相移會(huì)使信號(hào)模糊，極大地限制無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率。

相反，真正的延時(shí)元件可以在大帶寬上相等地延遲所有頻率，避免了模糊問(wèn)題。然而，Govind說(shuō)，這些元件的物理尺寸也更大，通常大小為1到2平方毫米。這意味著只有少數(shù)這樣的電路組件可以集成到芯片上，這再次限制了信道容量。

然而，現(xiàn)在Govind和他的同事們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種將真正的延時(shí)元件小型化的方法。這種新的微波元件只有0.16平方毫米，比移相器還小，但它也可以像一個(gè)真正的延時(shí)元件一樣在14GHz的帶寬上工作。

科學(xué)家們使用3D螺旋反射器實(shí)現(xiàn)了這些成果。信號(hào)在這些三維垂直堆棧中纏繞的方式會(huì)導(dǎo)致延遲。同時(shí)，設(shè)計(jì)的3D特性有助于將組件更緊密地組裝在一起，從而節(jié)省空間。

Govind說(shuō)：“通常情況下，就芯片面積而言，真正的時(shí)間延遲是非常昂貴的。我們提供了一個(gè)解決方案?！?/p>

總的來(lái)說(shuō)，研究人員估計(jì)，在8GHz帶寬內(nèi)運(yùn)行的新設(shè)備陣列可以實(shí)現(xiàn)每秒超過(guò)33GB的數(shù)據(jù)速率。他們指出，這是移相器的三倍，比真正的延時(shí)元件多40%。同時(shí)還補(bǔ)充道，這一策略也可能擴(kuò)展到光學(xué)和聲學(xué)領(lǐng)域。