مهندسین برق دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت پیچیده ترین "آرایه ی فازی" - یا مدارات مجتمع رادیو فرکانسی- جهان شدند.

به گزارش الکترونیوز، انتظار می رود این پیشرفت مهم که با سرمایه گذاری DARPA انجام شده است، راه خود را در سیستم های راداری و ارتباطات ماهواره ای وزارت دفاع امریکا باز کند. علاوه بر این، ابتکارات موجود در طراحی این چیپ احتمالا در کاربردهای تجاری همچون سیستم های ماهواره ای اتوماتیک برای پخش تلویزیونی مستقیم، و روش های جدید برای انتقال داده بی سیم با سرعت بالا، قابل استفاده خواهد بود.

گابریل ریبیز، استاد مهندسی برق موسسه ی UCSD Jacobs، در این باره گفت: "این اولین چیپ آرایه فازی 16 عنصری می باشد که از سرعت 30 تا 50 گیگاهرتز برخوردار است. یکنواختی و تزویج کم میان عناصر، مصرف جریان پائین و اندازه ی کوچک - 3.2 در 2.6 میلی مترمربع- همگی جزء ویژگی های بی نظیر آن می باشند که در قالب یک سیستم کامل درآمده اند."

این کار توسط دو دانشجوی فوق لیسانس، کوانگ جین کو و جیسون می، که هر دو در دانشگاه UCSD مشغول تحصیل می باشند انجام شده است.

به گفته ی ریبیز، این چیپ که UCSD DARPA Smart Q-Band 4x4 Array Transmitter نام دارد اساسا یک فرستنده است و آنها بر روی چیپی کار می کنند که بتواند هر دو عمل ارسال و دریافت را انجام دهد.

به گفته ی یکی از اعضای DARPA، این چیپ فشرده تحولی در اندازه، وزن، کارائی و قیمت آرایه های فازی نسل آینده برای سیستم های ارتباطی و سنسورهای نظامی با طول موج میلی متری ایجاد خواهد کرد. به گفته ی ریبیز، ساخت این سیستم بر روی یک چیپ سیلیکونی مجزا تا حد زیادی موجب کاهش قیمت آن می شود. شما علاوه بر آن نیاز به یک دریافت کننده هم دارید اما در واقع کار اصلی این گروه بر روی قسمت های پر هزینه ی آرایه های فازی - تقسیم کننده ی 16:1 ، شیفتر فازی، کنترلرهای دامنه و یکنواختی و ایزوله کردن کانال ها - بوده است.

این چیپ شامل تمام مدارهای دیجیتالی CMOS برای کنترل کامل دیجیتالی آرایه ی فازی نیز می باشد، و با استفاده از فرایند تجاری Jazz SBC18HX انجام شده است. این چیپ برای استفاده در فرکانس ارتباطات ماهواره ای دفاعی - باند Q - طراحی شده است که بین 40 تا 50 گیگاهرتز می باشد.

ریبیز که در پروژه ی جداگانه ای برای اینتل و یو سی دیسکاوری، جهت تولید چیپ های آرایه فازی سیلیکونی CMOS و استفاده از آنها در لپ تاپ ها برای انتقال داده ی سرعت بالا، کار می کند، گفت: "اگر شما طراحی مشابهی را برای رنج فرکانسی 24 یا 60 گیگاهرتز انجام دهید، خواهید توانست آن را در ارتباطات تجاری زمینی مورد استفاده قرار دهید. اگر می خواهید یک فایل فیلم حجیم را دانلود کنید، یک ایستگاه پایه شما را پیدا می کند، روی شما زوم می کند و پرتوی را به سوی چیپ دریافت کننده ی شما می فرستد. این امر امکان انتقال داده با سرعت چندصد گیگابایت را در اختیار می گذارد، و نیازی به اتصال کابل یا لوازم انتقال داده ی نوری بی سیم نمی باشد." او همچنین تخمین زد تا 3 سال بعد چنین چیزی در اختیار ما باشد.

اطلاعاتی در مورد سابقه ی آرایه ی فازی:

آرایه های فازی بیش از یک قرن است که در دسترس می باشند. آنها مجموعه ای از آنتن ها می باشند که فاز نسبی سیگنال هائی که آنها را تغذیه می کند با هم اختلاف دارند، در نتیجه الگوی پرتوافشانی موثر این آرایه در جهت خاصی هدایت شده و در جهات غیردلخواه متوقف می شود. این ویژگی - به اضافه ی این حقیقت که امواج رادیوئی از درون ابرها و اغلب موادی که مانع سیستم های ارتباطی نوری می شوند، عبور می کنند - منجر به این شد که مهندسین از آرایه های فازی برای ارتباطات ماهواره ای و برای آشکارسازی هواپیماها، کشتی ها و موشک ها استفاده کنند.

برخی از آرایه های فازی، بزرگ تر از بیلبودهای بزرگراه ها می باشند و برخی از قویترین انواع آنها - که به عنوان سیستم های ارتباطی، نظارتی و راداری پیچیده برای هواپیما ها و کشتی های نظامی استفاده می شوند - چند صد میلیون دلار ارزش دارند. هزینه ی بالا مانع از گسترش آنها در کاربردهای ارتباطی ماهواره ای و نظامی شده است. مهندسین در حال کار بر روی کوچک کردن و یکپارچه کردن آنها در سیستم های الکترونیکی سیلیکونی برای هر دو کاربرد تجاری و نظامی می باشند.

چیپ جدید UCSD 16 کانال را در یک چیپ 3.2 در 2.6 میلی متر مربعی جای می دهد. سیگنال ورودی داخل چیپ با استفادده از یک طراحی مبتکرانه به 16 مسیر متفاوت با دامنه و فاز برابر تقسیم می شود، و فاز و گین هر 16 کانال به صورت الکترونیکی کنترل می شود تا مسیر پرتوی آنتن را در جهت معینی قرار دهد.

با تغییر فاز، می توانید در عرض چند نانوثانیه پرتو را به صورت الکترونیکی بچرخانید. با دامنه، پهنای پرتو را کنترل می کنید که این امر بسیار بحرانی است، به عنوان مثال، وقتی می خواهید اطلاعات را از یک ماهواره به ماهواره ی دیگری بفرستید اما نمی خواهید که اطلاعات به ماهواره ی دیگری که در آن نزدیکی قرار دارد برسد. با کنترل فاز و دامنه، می توانید نقاط صفر عمیقی در الگوی آنتن قرار دهید که موجب کاهش بسیار زیادی در تاثیر تداخل سیگنال ها در اثر فرستنده های مجاور می شود.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |