東京工業(yè)大學的科學家們設計并制造了一種微型但速度極快，可靠，準確的28-GHz收發(fā)器，用于穩(wěn)定的高速5G通信。通過采用新的波束控制方法，制造的收發(fā)器在各種方面勝過以前的設計。

無線通信的重要性在現(xiàn)代社會中很明顯，因此，5G通信已經(jīng)做了大量工作，因為它是移動網(wǎng)絡即將邁出的重要一步。移動網(wǎng)絡的新標準承諾數(shù)據(jù)速率和速度至少比4G(LTE)高一個數(shù)量級，同時由于使用的頻率更高，甚至允許更小的天線和射頻(RF)收發(fā)器。

大多數(shù)為5G設計的最先進的收發(fā)器都采用RF移相器。準確的相移很重要，因為它允許收發(fā)器引導天線陣列的輻射方向圖的主瓣; 換句話說，它用于將天線陣列“指向”特定方向，使得兩個通信端(發(fā)射器和接收器)以盡可能高的功率交換信號。然而，使用RF移相器會帶來一些復雜性，并且不能完全切割5G。

受此啟發(fā)，由副教授Kenichi Okada領導的東京工業(yè)大學的科學家團隊開發(fā)了一種采用本地振蕩器(LO)相移方法的28GHz收發(fā)器。他們設計的電路不是使用多個RF移相器，而是允許收發(fā)器以0.04°的步長移動本地振蕩器的相位，且誤差最小。反過來，這允許0.1°的波束控制分辨率，這表示與先前的設計相比提高了一個數(shù)量級(意味著可以使天線陣列精確地指向期望的方向)。

而且，所提出的LO相移方法解決了使用多個RF移相器的另一個問題：校準復雜性。RF移相器需要精確和復雜的校準，以便在相位調諧期間它們的增益保持不變，這對于器件的正確操作是非常重要的要求。隨著陣列尺寸的增加，情況變得更糟。另一方面，所提出的相移方法導致在整個360°范圍內(nèi)非常接近零的增益變化。

令人驚訝的是，研究團隊設計的收發(fā)器采用最小元件僅在4 mm×3 mm的電路板上實現(xiàn)。他們將其設備的性能與5G的其他最先進的收發(fā)器的性能進行了比較。它們實現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率比使用其他方法獲得的數(shù)據(jù)速率高約10 Gb / s，同時保持相位誤差和增益變化低一個數(shù)量級。

這項研究的結果將在RMo2A會議的2018年IEEE無線電頻率集成電路研討會上發(fā)表。建議的LO相移方法有望有助于實現(xiàn)備受期待的5G移動網(wǎng)絡部署以及更可靠，更快速的無線通信的發(fā)展。