Přijímač, který zlepší výkon mobilních zařízení
Nárůst vysokorychlostních bezdrátových komunikačních zařízení od mobilních telefonů 5G až po senzory pro autonomní vozidla vede k prostředí stále přeplněnějšímu vysíláním. To sebou přináší i náročný problém.
Jedná se o schopnost blokovat a odfiltrovávat nežádoucí rušivé signály, které mohou omezovat výkon mobilních zařízení a vyčerpávat jejich baterie. Proto výzkumníci z MIT přišli s novou architekturou bezdrátového přijímače MIMO (milimetr wave multiple-input multiple-output) schopnou zvládnout i silnější prostorové rušení než jaké zvládalo předchozí řešení.
Systémy MIMO mají více antén, které jim umožňují vysílat i přijímat signály z různých směrů. Jejich bezdrátový přijímač snímá a blokuje prostorové rušení ještě před zesílením nežádoucích signálů, což zlepšuje výkon. Klíčem k této architektuře přijímače MIMO je speciální obvod schopný zaměřovat a rušit nežádoucí signály, známý jako nereciproční fázový posun. Vytvořením nové struktury fázového posunu, která je nízkoenergetická a rekonfigurovatelná, vědci ukázali její možnosti využití k včasnému odstranění rušení v řetězci přijímače.
Nově vyvinutý přijímač dokáže blokovat až čtyřikrát větší rušení než podobná zařízení. Kromě toho lze komponenty blokující rušení zapínat a vypínat podle potřeby, aby se šetřila energie. V mobilním telefonu by takový systém mohl pomoci zmírnit problémy s kvalitou signálu, jež mohou vést k pomalému a trhanému volání nebo streamování videa.
Výzkumníci postavili čtyři nereciproční fázové posunovače bezprostředně na výstup prvního zesilovače v každém řetězci přijímače, všechny připojené ke stejnému uzlu. Tyto posouvače fáze mohou propouštět signál v obou směrech, sledovat signály i snímat úhel příchozího rušivého signálu a poté upravovat svou fázi, dokud rušení neodstraní. Zařízení tak dokáže eliminovat nežádoucí signál dříve, než přejde do zbytku přijímače a ovlivní jiné jeho části.
Nová architektura fázového posunu, která je laditelná, využívá méně místa na čipu a spotřebovává méně energie než typické nereciproční fázovače.
V budoucnu chtějí vědci rozšířit své řešení na větší systémy a adaptovat ho pro nové frekvenční rozsahy používané v bezdrátových zařízeních 6G, které jsou náchylné k silnému rušení ze satelitů, a přizpůsobit nereciproční fázové měniče dalším aplikacím.
Adam Zewe
Foto: MIT News
5
