Новый чип для мобильных устройств защищает от помех без потери мощности сигнала
Исследователи Массачусетского технологического института https://news.mit.edu/2023/new-chip-mobile-devices-knocks-out... схемную архитектуру, которая блокирует нежелательные сигналы на входе приемника, не снижая его производительности. Их приемник блокировал даже мощные нежелательные сигналы, не внося дополнительных шумов или неточностей в операции обработки сигналов.
Инженеры использовали так называемую архитектуру микшера. Это означает, что когда радиочастотный сигнал принимается устройством, он немедленно преобразуется в низкочастотный сигнал перед передачей на аналого-цифровой преобразователь для извлечения цифровых битов, которые сигнал несет. Такой подход позволяет радиостанции охватывать широкий диапазон частот, отфильтровывая при этом помехи, расположенные близко к рабочей частоте.
Но у приемников с микшером есть недостатки: они подвержены определенному типу помех — гармоническим помехам. Гармонические помехи исходят от сигналов, частота которых кратна рабочей частоте устройства. Например, если устройство работает на частоте 1 гигагерц, то сигналы с частотой 2 гигагерца, 3 гигагерца, 5 гигагерц и т. д. будут вызывать гармонические помехи. Они могут быть неотличимы от исходного сигнала в процессе преобразования частоты.
Чтобы избавиться от этих помех, исследователи обратились к концепции цифровой обработки сигналов, известной как блочная цифровая фильтрация. Они адаптировали этот метод к аналоговой области, используя конденсаторы, которые удерживают электрические заряды. Конденсаторы заряжаются в разное время по мере получения сигнала, а затем отключаются, чтобы сохранить заряд и использовать его позже для обработки данных.
Эти конденсаторы соединяются друг с другом различными способами. Если соединить их параллельно, они будут обмениваться накопленными зарядами. Этот метод борется с гармоническими помехами, но приводит к значительной потере сигнала. Тогда исследователи разместили конденсаторы по-другому: последовательно соединили некоторые из них с последующим разделением заряда. При таком размещении устройство начало блокировать гармонические помехи без потери информации.
Ученые протестировали устройство, одновременно отправив полезный сигнал и гармоническую помеху. Их чип смог эффективно блокировать гармонические сигналы лишь с небольшим снижением мощности сигнала. Устройство обрабатывало сигналы в 40 раз эффективнее, чем другие современные широкополосные приемники. Чип не требует никаких дополнительных аппаратных средств или схем, что упростит его производство в больших масштабах.