设计能够有效屏蔽干扰信号的设备并非易事，尤其是在5G网络日益普及和未来几代无线通信系统不断发展的今天。传统技术使用多种滤波器来屏蔽各种信号，但这些滤波器体积庞大、价格昂贵，并会推高生产成本。.
麻省理工学院的研究人员开发了一种电路架构，能够在不影响接收器性能的前提下，阻断接收器输入端的干扰信号。他们借鉴了数字信号处理技术，并运用了一些技巧，使其能够在宽频率范围内有效地应用于射频系统。.
它的接收器能够阻挡高功率的干扰信号，且不会在信号处理过程中引入额外的噪声或误差。该芯片在阻挡特定类型的干扰方面，性能比其他宽带接收器高出约40倍，而且无需额外的硬件或电路。这将有助于其大规模生产。.
“我们致力于开发满足5G及未来几代无线通信系统需求的电子电路和系统。在设计电路时，我们从数字信号处理和应用电磁学等其他领域汲取灵感。我们秉持电路的简洁性和优雅性，力求打造无需增加功耗或芯片面积的多功能硬件。” 论文第一作者、电子与计算机工程系（EECS）X-Window联盟专业发展副教授兼微系统技术实验室核心成员Negar Reiskarimian说道。
Reiskarimian与电子工程与计算机科学系研究生Soroush Araei（第一作者）和Shahabeddin Mohin共同撰写了这篇论文。该论文将在国际固态电路会议上发表。.
谐波干扰
研究人员采用一种名为“混频器优先”的架构开发了这款接收器芯片。这意味着当设备接收到射频信号时，它会立即将其转换为低频信号，然后再将其传递给模数转换器以提取其中的数字比特。这种方法使得无线电能够覆盖宽广的频率范围，同时滤除工作频率附近的干扰。.
尽管混频接收机性能良好，但它们容易受到一种称为谐波干扰的特殊干扰。谐波干扰来自频率是设备工作频率倍数的信号。例如，如果设备的工作频率为 1 吉赫兹，那么 2 吉赫兹、3 吉赫兹、5 吉赫兹等频率的信号就会造成谐波干扰。在频率转换过程中，这些谐波可能与原始信号难以区分。.
“许多其他宽带接收器直到需要解读比特含义时才会处理谐波。它们在信号链后期才进行处理，但如果谐波频率处存在高功率信号，这种方法效果不佳。相反，我们希望尽早消除谐波，以免丢失信息，” Araei解释道。
为了实现这一目标，研究人员从一种名为数字块滤波的数字信号处理概念中汲取灵感。他们将这项技术应用于模拟领域，利用电容器来储存电荷。在接收信号的过程中，电容器会在不同的时间点充电，然后在信号接收完毕后断开，从而保留电荷，以便后续用于数据处理。.
这些电容器可以采用多种方式连接，包括并联连接，这样电容器之间可以交换存储的电荷。虽然这种方法可以抑制谐波干扰，但会导致显著的信号损耗。堆叠电容器是另一种方法，但仅靠这种方法不足以抑制谐波。.
大多数收音机都使用开关电容电路进行频率转换。这些频率转换电路可以与滤波电路结合使用，以抑制谐波干扰。.
精确的安排
研究人员发现，将电容器以特定方式排列，将其中一些串联起来并共享电荷，可以阻止谐波干扰而不丢失信息。.
“这些技术以前都是单独使用的，从未结合起来使用过。我们发现，必须同时应用这两种技术才能达到这种效果。此外，我们还发现了如何在调音台内部被动地实现这一点，无需任何额外的硬件，从而保持信号完整性并降低成本，” 他说道。
他们通过同时发送目标信号和谐波干扰来测试该设备。芯片有效地阻挡了谐波信号，信号强度仅略有下降。它能够处理比最先进的宽带接收器强40倍的信号。.
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作者：亚当·泽维，麻省理工学院新闻办公室
