Single-Chip 25GHz mmWave-Zirkulator arbeitet ohne Magnete

Es verwendet eine nicht-reziproke Struktur - eine, deren physikalische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Fließrichtung unterscheiden.

In diesem Fall, als der geradlinige Abschnitt im Doppelring-Zirkulator in dem Diagramm gesehen, handelt es sich um ein Paar von Übertragungsleitungen, die entweder direkt verbunden sind oder über Schalter an den Enden miteinander verbunden sind.

Wenn die Länge des Abschnitts gerade ist und die Schalter an einem Ende um 90 ° phasenverschoben sind, können sich die Signale in einer Richtung bewegen, sich jedoch in der anderen Richtung gegenseitig aufheben.

"Die Methode ermöglicht ein verlustfreies, kompaktes und extrem breitbandiges nicht-reziprokes Verhalten, theoretisch von Gleichstrom bis zum Tageslicht, mit dem eine Vielzahl nicht-reziproker Komponenten wie Isolatoren, Gyratoren und Zirkulatoren aufgebaut werden kann", Universität.

Forscher schlagen es als Drei-Port-Zirkulator vor (siehe Diagramm), um Sende- und Empfangsverstärker an die gleiche Antenne, vielleicht in 5G-Systemen, anzuschließen.

Die Schaltung (siehe oberes Foto) ist auf einem 45-nm-SOI-CMOS-Prozess aufgebaut.

Zirkulatoren

"Der entscheidende Fortschritt dieses neuen Ansatzes besteht darin, dass sich Zirkulatoren in konventionellen Halbleiterchips bauen lassen und mit Millimeterwellenfrequenzen arbeiten, wodurch Vollduplex- oder Zweiweg-Funkverbindungen möglich werden", so Columbia. "Nahezu alle elektronischen Geräte arbeiten derzeit im Halbduplex-Modus unter 6 GHz. Infolgedessen verlieren wir schnell die Bandbreite. Vollduplexkommunikation, bei der ein Sender und ein Empfänger eines Transceivers gleichzeitig auf dem gleichen Frequenzkanal arbeiten, ermöglicht eine Verdopplung der Datenkapazität innerhalb der vorhandenen Bandbreite. Mit den höheren mm-Wellenfrequenzen, 30 GHz und mehr, eröffnet sich eine neue Bandbreite, die derzeit nicht genutzt wird. "

Die Arbeit ist veröffentlicht als "Synchronisierte Leitfähigkeitsmodulation zur Realisierung von Breitband-verlustfreier, magnetfreier Nicht-Reziprozität' im Naturkommunikation.

Sehen Sie das Video unten: