日本东京工业大学为6G开发出300GHz低功耗超高速无线收发器

东京工业大学(Tokyo Tech)和Socionext公司的研究人员利用标准CMOS技术开发了可工作在Ka波段的收发器芯片,3mm×3mm大小,可用于实现低、中、地球同步轨道卫星与地面平台之间的无缝卫星通信(SATCOM),为偏远城郊地区和公海的人们提供互联网服务。Ka频段即上行链路(地面到卫星)的频率范围为27-31GHz,下行链路(卫星到地面)的频率范围为17-21GHz。

日本东京工业大学采用标准CMOS工艺实现首个Ka波段卫星通信用收发器芯片

技术优势

该设计具有多种功能。在发射机(TX)侧,采用了高质量系数的变压器,以实现功率的高效使用和传输中的高线性度,从而降低了传输过程中的失真。

接收器(RX)侧采用双通道架构,可提供多种功能:可同时接收来自两颗卫星的信号,可使用两种独立的极化模式或两种不同的频率并行接收;所采用的设计还可以进行相邻信道干扰消除,即在一个信道上接收到的信号被相邻频段上的另一个信号所‘污染’,可利用在另一个信道上接收到的信息来消除。这种策略增加了系统的动态范围,从而使系统即使在噪声和干扰较强的不理想情况下也能正常工作。

日本东京工业大学采用标准CMOS工艺实现首个Ka波段卫星通信用收发器芯片

TX和RX都执行信号的直接转换,即TX直接将基带信号转换为调制信号,RX执行反向过程,不需要额外的中间频率转换,与常用的超异构接收机不同,有助于降低收发器的整体复杂性、尺寸和功耗。

测试

科学家们已经创建了一个原型芯片,以测试他们的设计在使用SATCOMDVB-S2X标准所规范的所有调制方案时的实际性能,其中包括可以提供高速数据速率的64 APSK和256 APSK等高阶调制技术。性能测试结果非常具有前景,特别是与其他现有SATCOM收发器相比。

自评

Okada教授评论说:“我们的论文提出了首个使用标准CMOS技术实现的Ka波段SATCOM收发器,设计用于与地球同步轨道和低地球轨道卫星进行地面平台通信。这些轨道分别在35786公里和200-2000公里。卫星通信已成为在低密度城郊提供互动电视和宽带互联网服务的关键技术。利用硅–特别是CMOS技术–实现Ka波段通信是一个很有前途的解决方案,因为它具备以低成本和以宽带宽覆盖全球的潜力”。[大国重器高端电子元器件]

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