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纽约大学教授 Ted-Rappaport
http://www.cww.net.cn   2012年8月16日 10:57    

女士们、先生们,30年以前,很多人所使的计算机还是若干兆Hz的频谱,在过去的30年中,我们的个人电脑已经使用了几GHz的频段,我们的内存越来越大,它的数量级已经不可同日而语了。我们的通信从模拟进入到数字阶段,第一代是模拟,从模拟到数字的发展,我们现在使用Wifi已经达到800—900的频段,总之它的数量级的发展是非常惊人的。

CMOS是一切得以实现的原因,它是小的硅片,也是一个集成电路,在过去曾经是500GHz,现在它已经到800GHz,它的制造工艺得到了很大的改进,我们每年要涉及到数十亿部的手机设备和手持设备。我们的需求不仅来自用户,更多的智能手机消费更多的数据,此外,对于这个技术来说,从回程这个部分也消费了更多的带宽,美国的运营商花了很多时间才实现了高质量的回程通信,运营商需要拨付更多的带宽来实现回程。在28G到38GHz的频段,我想我们要获得更多的选择,对于这个蜂窝网来说,这种毫米级的波段我们需要几百万、几千万甚至更多的用户,他们所消耗的带宽会越来越多。如果说你在GHz的频段可以实现一定的回程,那么可能就会解决这个问题,你还可以把波数这样的天线放在你的笔记本上,可以获得非常高的增益,来减少你的损耗。此外,还有很多车载应用,目前在美国很多人非常感兴趣的是提供这种Mifi,你可以在开车的时候进行社交、玩游戏,它是77GHz的频段,它所用的雷达也是77GHz的CMOS,可以防止汽车碰撞,这是一个非常先进的趋势。

如果能看一下未来的高频段,你可以看到,它改变了我们整个电子设备制造业的形状和尺寸的发展。无论是消费者电子,还是其他的电子设备,我们会看到,它的形状在变化,它的数据速率在空前的发展,你可以让各类设备进行互操作互动。笔记本的耗电也会大大的减少,你可以利用的智能手机、平板电脑各种各样的终端来进行内容的分享,并且可以使用信用卡。整个构想在变化,我们实现的是这种分散式的计算。

刚才李总讲到了数据中心,30%的数据中心要产生很大的热量,要进行通风,不同的计算机在数据中心相连,在这个过程中要产生很多热量的损耗,如果进行无线的连接,你可以降低成本,并且减少你的耗电。

还有一个例子,这是耗电的预算,这是60GHz的无线电,这是一个很容易实现的一个方案。1瓦的电力来实现10米的链路,这是在数据中心中,在这个预算中,我们在发射机之前消耗的电是200毫瓦,在通过发射机和天线的时候也是200毫瓦,我们可以把1瓦的电力在不同的电路之间进行分配,还有在信道和天线中所消耗的电力是600毫瓦,这个1瓦是目前的电子设备连到数据中心的PC所耗费的电力。你把你的设备终端和数据中心的计算机相连的话,通常需要1瓦的这样的电力,需要采用新的无线技术,来减少这种便利的消耗。

天线的功率损耗也是非常大的,天线中有0DBI的增益,基本上没有增益。因为在最糟糕的情况下,在天线50%的功率损耗是非常大的。如果说25DBI,在天线中我们有50DB的更多增益,25DB的天线是非常容易实现60GHz的,所以这是可行的,同时,我认为这是很关键的来实现电力的节约,在数据中心中也是这样,还有未来的电子设备中也是这样。

举个例子,这是一个在800纳米所研制的我们的波数成形技术,你可以看到,把若干个天线整合到一起,这是一个非常长的过程,同时,其中的损耗也非常大,你的能量在这个过程中更多的消耗,是消耗到晶片之中,你必须试图理解把这个能量和芯片进行耦合。在蜂窝的系统上,我们在实验室中做了一些测试,我们从厂商那里买到一些测试的工具,我们把一些表格放到一起。但是如果是毫米波的这样一些频率的话,我们看到,必须要把它们集成在一起才行,这里一个天线的问题,就是能效的问题。在这里你可以看到,在半导体的底部,能量要进来,我们可以在半导体中放入一个东西,充分的发挥这些能量。

现在,人们不知道怎么样去做一些预测,比如说对于天线的一些性能的预测。现在有一些半导体的厂商也参与到这个工作中去,这是半导体的一些情况,所有的一些晶体管是在这边,实际上是多层的,但是它是集成到一起的。我们用6个金属层,让能量从芯片中出去,这是基于芯片的一个天线的拓扑结构,大家可以看到它的一些特性和规范情况。关于F天线,就是我们常用的,我们可以看到这种天线的拓扑结构,目前它的能效是比较低的,所以我们所做的就是像图上所说的,它可以实现长距离的,而且是指向型的天线性能。一开始是用于HF的,怎么样把它用在60Hz的情况下呢?我们所做的是另外一种办法,我们看到它的增益基本上是零,所以我们实际上所需要的并不多,我们有0DBI。另外还可以进行干扰的保护,如果可以把一些毫米级的天线整合在一起的话,它实际上量使用的是非常小的,这个克服了我们在过去所碰到的一些局限性。像蜂窝系统的厂商,对他们来说也是一个好的消息。基于芯片的天线和RF结合起来,我觉得是非常有前途的。

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来源:通信世界网   编 辑:魏慧    联系电话:010-67110006-904
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