他们还开发了调制这种信号的技术。凭借这些技术,他们成功实现了每秒56吉比特(Gbps)的无线传输速度,这是当时世界上最快的速度。.

近年来,为了应对智能手机和其他设备普及带来的数据流量激增,基站之间的网络建设普遍采用光纤。然而,这种方法的一个问题是,在光纤网络铺设难度较大的地区,例如城市地区或被河流、山脉环绕的地区,服务扩展面临挑战。为了解决这一问题,东京工业大学和富士通实验室联合开发了利用毫米波频段(30至300 GHz)的高速无线收发器技术。目前,毫米波频段的无线应用开发较少,而该技术能够实现高容量通信。.

这项技术使得高容量无线通信设备可以安装在室外,应用于光纤网络无法覆盖的场景。.

该技术的细节在 2016 年 IEEE 国际固态电路会议 (ISSCC 2016) 上公布,这是与半导体技术相关的最大会议。.

高容量无线传输需要使用宽频范围,毫米波频段因此成为合适的选择。然而,由于毫米波频段使用极高的频率,设计用于此目的的CMOS集成电路极具挑战性,因为电路需要设计成在其极限频率附近工作。此外,开发用于调制和解调毫米波频段内外宽带信号的低损耗收发器电路,以及连接电路板和天线的低损耗接口电路也十分困难。.

关于这项技术

新开发的CMOS无线收发器芯片和所包含的无线模块(图1)由两项关键技术构成。.

图11. 低损耗、高带宽收发器电路

东京工业大学开发了一种宽带低损耗收发器电路技术,该技术将数据信号分成两路,分别转换到不同的频率范围,然后再重新组合(图2)。每路信号均在10 GHz的频带内进行调制,低频带位于72–82 GHz范围,高频带位于89–99 GHz范围。该技术能够以低噪声调制20 GHz超宽带信号,并在高达10 GHz的范围内保持相似的输入输出功率比,从而实现高质量的信号传输。.

东京工业大学还开发了一种用于发送和接收毫米波信号的放大器。这款工作频率范围为72至100 GHz的超宽带放大器,其电路设计能够稳定放大倍数,具体做法是将输出信号幅度反馈到输入端,以增强那些放大倍数随频率降低的信号分量的放大倍数。.

图2-w2. 调制技术

由半导体芯片转换的毫米波信号沿电路板的信号路径传输至天线。由于天线由波导(金属圆柱体)构成,因此需要在印刷电路板和波导之间建立超宽带、低损耗的连接。富士通实验室和东京工业大学开发了一种电路板与波导之间的接口,该接口利用印刷电路板上特殊设计的互连图案来调节阻抗,从而在超宽带范围内降低所需频率范围内的损耗。.

在这个开发项目中,东京工业大学主要负责减少电路收发器损耗和开发宽带技术,而富士通实验室主要负责模块化技术。.

结果:
室内数据传输测试中,两个模块相对放置,相距 10 厘米。测试结果显示,数据传输速率达到 56 Gbps,是目前世界上最快的无线传输速度,波导与电路板之间的最大损耗为 10%。

通过将本项目开发的技术与用于放大信号、扩大传输范围的高输出放大器技术以及用于处理超宽带信号的电路基带技术相结合,可以提高户外无线设备的容量。这样,即使在难以铺设光纤线路的地区,例如城区、山川河流环绕的地带,也能部署高容量无线基站网络,从而为这些地区提供舒适的通信环境。.

未来计划
是,在 2020 年左右实现蜂窝基站无线干线的商业化应用。

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