Progettare dispositivi in grado di bloccare efficacemente i segnali indesiderati non è un compito facile, soprattutto se le reti 5G diventano più universali e vengono sviluppate le future generazioni di sistemi di comunicazione wireless. Le tecniche convenzionali utilizzano molti filtri per bloccare una serie di segnali, ma questi sono ingombranti, costosi e fanno lievitare i costi di produzione. I ricercatori del MIT hanno sviluppato un’architettura di circuito che mira a bloccare i segnali indesiderati all’ingresso di un device senza comprometterne le prestazioni. Hanno preso in prestito una tecnica dall’elaborazione digitale dei segnali e hanno utilizzato alcuni accorgimenti che le consentono di funzionare efficacemente in un sistema a radiofrequenza su un’ampia gamma di frequenze. Il chip, che ha funzionato circa 40 volte meglio di altri ricevitori a banda larga nel bloccare un particolare tipo di interferenza, non richiede alcun hardware o circuito aggiuntivo. Questo lo renderebbe più facile da produrre su scala.
“Siamo interessati a sviluppare circuiti e sistemi elettronici che soddisfino le esigenze del 5G e delle future generazioni di sistemi di comunicazione wireless. Nel progettare i nostri circuiti, cerchiamo ispirazioni da altri settori, come l’elaborazione digitale dei segnali e l’elettromagnetismo applicato. Crediamo nell’eleganza e nella semplicità dei circuiti e cerchiamo di proporre hardware multifunzionale che non richieda potenza e area del chip aggiuntive”, spiega l’autore senior Negar Reiskarimian, Professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica (EECS) e membro di base dei Microsystems Technology Laboratories del MIT.
Interferenza armonica
I ricercatori hanno sviluppato il chip utilizzando la cosiddetta architettura “mixer-first”. Ciò significa che quando un segnale a radiofrequenza viene ricevuto dal dispositivo, viene immediatamente convertito in un segnale a frequenza più bassa prima di essere passato al convertitore analogico-digitale per estrarre i bit digitali che trasporta. Questo approccio consente di coprire un’ampia gamma di frequenze, filtrando al contempo le interferenze situate in prossimità della frequenza operativa. Pur essendo efficaci, i ricevitori con mixer sono suscettibili di un particolare tipo di interferenza armonica. Le interferenze armoniche provengono da segnali con frequenze multiple rispetto alla frequenza operativa del dispositivo. Ad esempio, se un dispositivo funziona a 1 gigahertz, i segnali a 2 gigahertz, 3 gigahertz, 5 gigahertz e così via, causeranno interferenze armoniche. Queste possono essere indistinguibili rispetto al segnale originale durante il processo di conversione di frequenza.
Per testare il chip, i ricercatori hanno inviato contemporaneamente un segnale desiderato e un’interferenza armonica. Il chip è stato in grado di bloccare efficacemente i segnali armonici con solo una leggera riduzione della potenza del segnale. È stato in grado di gestire segnali 40 volte più potenti dei precedenti ricevitori a banda larga di ultima generazione.
