憶阻射頻開關(guān)在毫米波應(yīng)用中表現(xiàn)出更好的性能

射頻 (RF) 開關(guān)是控制不同電路段之間射頻信號(hào)路由的電子元件，例如打開或關(guān)閉信號(hào)或重定向信號(hào)。這些開關(guān)是智能手機(jī)、手機(jī)信號(hào)塔和無線網(wǎng)絡(luò)等眾多通信技術(shù)運(yùn)行的核心。

阿卜杜拉國王科技大學(xué)、巴塞羅那自治大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)的研究人員最近開發(fā)出了一種憶阻射頻開關(guān)，可在 100 GHz 以上的驚人頻率下工作。這些開關(guān)發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上，可能有助于提高現(xiàn)有通信設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率。

研究人員開發(fā)的射頻開關(guān)基于憶阻器，這是一種雙端電子設(shè)備，在受到精心設(shè)計(jì)的電應(yīng)力后，其電阻會(huì)發(fā)生變化。憶阻器本質(zhì)上充當(dāng)開關(guān)，可根據(jù)需要在關(guān)閉狀態(tài)(即高電阻阻止電流流動(dòng))和開啟狀態(tài)(即低電阻允許電流流動(dòng))之間切換。

該論文的主要作者 Mario Lanza 告訴 Tech Xplore：“用于毫米波 (mmWave) 應(yīng)用的射頻數(shù)據(jù)傳輸開關(guān)是覆蓋 5G 和 6G 通信頻段的現(xiàn)代無線收發(fā)器的基本構(gòu)建模塊。”

“其功能概念相當(dāng)簡單：它們?cè)?(i) 阻止來自電路不同部分的高頻信號(hào)(隔離)和 (ii) 以盡可能少的功率損耗傳輸信號(hào)之間切換。這聽起來可能很簡單，但實(shí)際上非常具有挑戰(zhàn)性，特別是當(dāng)寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)被推向更高的頻率(超過數(shù)百 GHz)以??提高電信數(shù)據(jù)速率時(shí)。”

在 100 GHz 以上的頻率下，需要仔細(xì)綜合考慮非理想性、器件寄生效應(yīng)和性能，才能獲得可接受的性能。這些需求由集成電路 (IC) 內(nèi)的不同組件來滿足，包括微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)、晶體管、二極管或變?nèi)荻O管等半導(dǎo)體器件，以及最近基于金屬-絕緣體過渡材料的憶阻器。

所有這些元件都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，利用它們開發(fā)可在 100Gz 以上頻率下運(yùn)行的無線通信解決方案迄今為止極具挑戰(zhàn)性。

該研究的第一作者塞巴斯蒂安帕索斯博士說：“憶阻器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，在金屬電極(即電容器)之間夾有一層絕緣層或半導(dǎo)體層，能夠通過電刺激持續(xù)切換其電阻。”

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