Clevere Kondensatorkonstruktionen sorgen dafür, dass dieser neue Empfängerchip 40-mal mehr Störungen unterdrückt

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein neuartiges Chipdesign für mobile Geräte entwickelt, das ihrer Meinung nach unerwünschte Signale besser unterdrücken kann – und so Störungen reduziert, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

„Viele andere Breitbandempfänger unternehmen nichts gegen [interferenzverursachende] Oberwellen, bis es an der Zeit ist, herauszufinden, was die Bits bedeuten“, erklärt Hauptautor Soroush Araei die Arbeit des Teams, die sich speziell auf die Reduzierung der Auswirkungen von Oberwellen konzentrierte Interferenz. „Sie machen das später in der Kette, aber das funktioniert nicht gut, wenn es Hochleistungssignale mit harmonischen Frequenzen gibt. Stattdessen wollen wir Harmonische so schnell wie möglich entfernen, um Informationsverluste zu vermeiden.“

Was das Team entworfen hat, ist ein Chip mit einer Mixer-First-Architektur, inspiriert von Techniken, die in digitalen Signalprozessoren (DSPs) für die digitale Blockfilterung verwendet werden. Durch die Anpassung dieser Techniken an analoge Signale und die Verwendung von Kondensatoren, die zum Design des Chips hinzugefügt wurden, konnte das Team harmonische Interferenzen drastisch reduzieren – es blockierte Interferenzen 40-mal stärker als seine Konkurrenten, wobei die Stärke des empfangenen, gewünschten Signals nur geringfügig verringert wurde.

Das Geheimnis liegt in der Verwendung der Kondensatoren: Einige Komponenten sind parallel angeordnet, um Ladungen zu teilen, andere in Reihe, um Stapel zu bilden. „Menschen haben diese Techniken, Ladungsteilung und Kondensatorstapelung, schon früher einzeln, aber nie zusammen eingesetzt“, erklärt Araei. „Wir haben herausgefunden, dass beide Techniken gleichzeitig durchgeführt werden müssen, um diesen Vorteil zu nutzen. Darüber hinaus haben wir herausgefunden, wie wir dies auf passive Weise innerhalb des Mischers tun können, ohne zusätzliche Hardware zu verwenden und gleichzeitig die Signalintegrität aufrechtzuerhalten und die Kosten niedrig zu halten.“

„Wir sind daran interessiert, elektronische Schaltkreise und Systeme zu entwickeln, die den Anforderungen von 5G und zukünftigen Generationen drahtloser Kommunikationssysteme gerecht werden“, sagt der leitende Autor Negar Reiskarimian, Assistenzprofessor, über die möglichen Auswirkungen der Arbeit des Teams. „Beim Entwurf unserer Schaltkreise suchen wir nach Inspirationen aus anderen Bereichen wie der digitalen Signalverarbeitung und der angewandten Elektromagnetik. Wir glauben an die Eleganz und Einfachheit der Schaltkreise und versuchen, multifunktionale Hardware zu entwickeln, die keine zusätzliche Stromversorgung und Chipfläche erfordert.“

Die Arbeit des Teams wurde zur Präsentation auf der IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2023 angenommen, war zum Zeitpunkt des Schreibens jedoch noch nicht öffentlich verfügbar. Weitere Informationen finden Sie auf MIT News.