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技术文章 > 新型滤波器制造方法能改善认知无线电的性能和范围

2014/5/28 16:41:41


 
Laura Popa(左)和Dana Weinstein使用低温真空射频探头台测试实验芯片。(图片来自:麻省理工(MIT)新闻)
    来自麻省理工学院微系统技术实验室的研究人员发明了一种新型制造滤波器的方法,能应用于基于硬件平台的认知无线电,改善其性能,并且单个芯片上能放置比目前可放置滤波器的数量多14 倍。
    尽管认知无线电的放置位置有不同的争议,主要集中在硬件和软件的重要性上,但是滤波器被认为是许多硬件的“主要部分”。
  基于硬件平台的认知无线电中滤波器无线电信号主要使用两种方法—音过滤和电过滤。音过滤中无线电频率转换成音频信号后再返回到电信号中。
  来自Steve 和Renee Finn 职业发展学院电子工程和计算机科学的教授助理,Dana Weinstein,和麻省理工学院的物理学研究生Laura Popa 在她们的研究中采用的是第一种方法,因为音共鸣器比电共鸣器更精确,更密集。
     然而,Weinstein 解释道,过滤库中音共鸣器的数量是有限的。
     “电容器会改变天线的阻抗,所以也许天线会得到多余的反射,”Weinstein 对麻省理工新闻说道,“每个滤波器中的每一个电容器若都影响天线的话,这就不好了。也就是说滤波器的数量只能这么多,所以把信号分离开的频率也就那么多。”
    另外,如果要开关音共鸣器的话—隔离特定频率中很重要的一步—需要每个共鸣器有自己的电子开关。进来的射频信号到达共鸣器前必须要通过开关,所以在此过程中会或多或少的失真,Weinstein 解释道。
     研究人员决定新型共鸣器的“电容负载”仅为传统共鸣器的十四分之一。这种新型共鸣器基于氮化镓晶体管—许多无线设备中常用的一种技术。
     实验其中一部分是研究人员把电容器的较低“平板”改变为传导状态的氮化镓通道,并把通信切换成非传导状态,有效地模拟移除电容器的较低平板,减少了电容器对无线电信号质量的影响。
     使用此技术,“无线电天线上的滤波器数量能比之前多14 倍,这样我们就有更多频率宽度了,”Weinstein说道。
     商业中未大范围应用认知无线电有很多原因,其中包括高成本、尺寸限制和“频率携变元件”的实用性,Thomas Kazior,雷神公司(Raytheon)的首席工程师,对麻省理工新闻说道。
     然而,Weinstein 和Popa 的研究也许能解决这些问题。“因为小型共鸣器器件的尺寸差不多和晶体管一样,所以我们所说的制造滤波器是制造能直接集成到接收机芯片上的滤波器。”Kazior 说道,“因为共鸣器类型的构造几乎是免费的,所以成本问题也解决了。”