Більшість пасивних електронних компонентів є двонаправленими, сигнали поширюються через них абсолютно однаково в двох протилежних напрямках. Але існує і ряд "несиметричних" пристроїв, таких як циркулятори, які проводять сигнали по-різному в різних напрямках, що дозволяє направляти ці сигнали по різних шляхах, розділяти різні сигнали і виконувати інші операції. Традиційні несиметричні пристрої, що працюють з високочастотними електромагнітними хвилями, виготовляються з матеріалів, що мають особливі магнітні властивості. Це означає, що пристрої несумісні з  "споживацьким" класом та можуть бути непридатними для використання.

Не так давно дослідники з компанії Columbia Engineering, працюючи спільно з вченими з Техаського університету в Остіні, розробили ряд нових фізичних принципів управління поширенням електромагнітних хвиль. Ці принципи дозволили їм створити безмагнитні несиметричні компоненти, виготовлення яких можливо за допомогою існуючих технологій виробництва напівпровідникових приладів. На останній Міжнародній конференції з твердотілих схем IEEE (IEEE International Solid-State Circuits Conference) дослідники представили перший в своєму роді безмагнитний кремнієвий циркуляційний чіп, що працює в діапазоні міліметрових хвилі, вище 30 ГГц.

Незалежна передача міліметрових хвиль реалізована на цьому чіпі за допомогою ретельно синхронізованої роботи швидкодіючих транзисторних ключів, які пропускають прямі і зворотні електромагнітні хвилі абсолютно по-різному. Такий принцип управління нагадує два потяги, які зближуються на великій швидкості, та які розводяться на різні шляхи в самий останній момент перед їх зіткненням.

Ключове досягнення в даному випадку є можливість створення циркуляційних елементів на кристалах звичайних напівпровідникових чіпів, що дозволить цим чіпам працювати в діапазоні міліметрових хвиль. Фактично всі традиційні електронні напівпровідникові пристрої можуть зараз працювати тільки в напівдуплексному режимі і в діапазоні нижче 6 ГГц, що накладає обмеження на ширину їх смуги пропускання. Просування в бік міліметрового діапазону і забезпечення роботи в повнодуплексному режимі відкриває перед інженерами можливість використовувати ту частину діапазону, яка була недоступна раніше, при створенні стільникових мереж нового 5-го покоління, бездротових технологій для реалізації технологій доповненої і віртуальної реальності, автомобільних радарів і багато чого іншого.

І на закінчення слід зазначити, що дана робота проводилася в рамках програми EFRI американського Наукового фонду, програми SPAR Управління перспективних дослідницьких програм Пентагону DARPA за фінансової та технічної підтримки компанії Texas Instruments. Дослідники розробили свою роботу, збільшуючи кількість особливостей напівпровідникових міліаметричних циркулярів та збільшуючи їх властивості. А кінцевою метою даних робіт є створення повномасштабної матриці фазованих антен, що використовують нові напівпровідникові циркулятори, яка буде забезпечувати повнодуплексний режим роботи високочастотних бездротових комунікаційних технологій.

 

У вас недостатньо прав для коментування