高频芯片将超越现行网络传输极限

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加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的研究人员日前发表了新的高频电子芯片研发成果，这些芯片每秒可传输数十兆比特的数据，优于目前最快的网络传输速度。

这项研究是由加州大学戴维斯分校电气和计算器工程系助理教授Omeed Momeni和博士生Hossein Jalili合作，使用相控数组天线系统(phased array antenna system)设计了该芯片。相控数组系统将来自多个源的能量引入单个光束，该光束可以被严密地导向并定向到特定的位置。

图：新型高频芯片采用相控数组收发毫米波，据称该技术可大幅提高数据传输速率。这个原型芯片由研究生Hossein Jalili提供。(来源：加州大学戴维斯分校)

“相控数组很难制作，特别是在更高的频率下，”Momeni说。“我们是率先在这个频率下实现如此高的带宽。”

Momeni和Jalili开发的原型芯片已经成功运行在370GHz频带和52GHz带宽。一般常见的FM无线电波使用87.5MHz和108MHz之间的频带;而4G和LTE蜂窝网络通常在800 MHz和2.6 GHz之间运行，带宽则是20MHz。

大多数现代电子设计都针对在较低频率下工作。然而，对快速通信的不断增长的需求以及新兴的感测和成像应用，都在推动在更高频率下运行的创新技术发展。

挑战4G网络速度限制

“理论上，4G蜂窝网络已经达到其数据速率限制，”Momeni说。“随着我们继续迁移到像云计算和下一代蜂窝网络等系统，在速度越来越快的情况下，越高的频率就意味着需要更多的带宽，而更多的带宽意味着更高的数据速率。

由Momeni和Jalili设计的一硬件证实能够在单个紧凑型芯片上利用毫米波和太赫兹频带实现更大的可用带宽。这是开发可扩展系统的重要一步，可用于光谱、传感、激光、医学成像和高速通信等技术。

这项研究已经获得五年的国家科学基金会资助。未来Momeni还计划将芯片整合到成像和通信系统中。