Учёные США создали радиочип, отсекающий помехи в 40 раз сильнее, чем существующее оборудование

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) разработали радиочип, который может видеть сквозь самый шумный радиочастотный диапазон, активно отсекая нежелательные частоты перед декодированием сигнала. Чип поможет решить растущие проблемы с сетями 5G и другими стандартами беспроводной связи.

Радиочип , представленный на Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) может противостоять радиопомехам в 40 раз сильнее, чем существующие широкополосные приемники. Более того, по словам учёных, этот метод не требует большого и габаритного фильтрующего оборудования.

По словам учёных, даже на нынешней стадии разработки маленькие размеры чипа - всего 0,65 мм в квадрате – подходят для использования в мобильных устройствах. И хотя 5G может потенциально применяться в радиоприемниках, чип может быть использован для других беспроводных сигналов, таких как Wi-Fi.

Многие из частотных диапазонов 5G находятся очень близко к частотам Wi-Fi и Bluetooth. Созданный радиочип охватывает все частоты в диапазоне ниже 6 ГГц. 5G использует два основных диапазона частот: от 400 МГц до 6 ГГц и от 24 до 50 ГГц.

Базовый дизайн чипа основан на архитектуре mixer-first, которая «вычеркивает» нежелательные частоты перед декодированием сигнала. Однако такой подход не предотвратит гармоническую интерференцию.

Гармонические помехи возникают на частотах, кратных целевой частоте. Например, 1 ГГц, 2 ГГц и 5 ГГц - все это гармонические частоты. Этот вид помех особенно сложно отфильтровать, потому что электронному оборудованию часто трудно отличить их друг от друга.

Для борьбы с этими частотами исследователи применили технику блочной фильтрации, используемую в цифровой обработке сигналов, к аналоговой среде с помощью конденсаторов. Различные комбинации конденсаторов, соединенных параллельно или последовательно, эффективно блокируют эти гармоники, но ухудшают сигнал.

Чтобы избежать потери сигнала, учёные использовали тщательно выверенную комбинацию последовательно соединенных конденсаторов. В результате большинство помех удалось отфильтровать без ущерба для целостности нужных частот. Сам по себе этот подход не может полностью предотвратить гармонические помехи, но способен существенно снизить их влияние на сигнал.

«Люди уже использовали эти методы - разделение заряда и укладку конденсаторов - по отдельности, но никогда не использовали вместе. Мы обнаружили, что для получения такого преимущества необходимо использовать обе техники одновременно», - заявили эксперты.

Исследователи считают, что эта технология имеет практическое применение в шумных радиочастотных средах. И с распространением сетей 5G эта технология будет приобретать все большее значение.

Однако, исследователям еще предстоит решить несколько проблем. Две из них – это расширение частотного диапазона и оптимизация производительности чипа для решения конкретных задач.

Учёные ожидают, что в скором времени радиочип будет использоваться в смартфонах и других беспроводных технологиях. Эта технология, по словам специалистов, может легко быть интегрирована в коммерческие радиоприемники в течение нескольких лет.