Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han diseñado y fabricado un pequeño, pero increíblemente rápido, de confianza, y un transceptor preciso de 28 GHz diseñado para comunicaciones 5G estables de alta velocidad. El transceptor fabricado supera a los diseños anteriores en varios aspectos al adoptar un nuevo enfoque para la dirección del haz.

La importancia de las comunicaciones inalámbricas es evidente en las sociedades modernas, y por lo tanto, Se ha trabajado mucho en las comunicaciones 5G, ya que es el próximo gran paso en las redes móviles. El nuevo estándar para redes móviles promete tasas de datos y velocidades al menos un orden de magnitud más altas que las de 4G (LTE), incluso permitiendo antenas más pequeñas y transceptores de radiofrecuencia (RF) debido a las frecuencias más altas utilizadas.

La mayoría de los transceptores de última generación diseñados para 5G emplean cambiadores de fase de RF. El desplazamiento de fase preciso es importante porque permite que el transceptor guíe el lóbulo principal del patrón de radiación del conjunto de antenas; en otras palabras, se utiliza para "apuntar" el conjunto de antenas hacia una dirección específica para que ambos extremos comunicantes (transmisor y receptor) intercambien señales con la mayor potencia posible. Sin embargo, El uso de desplazadores de fase de RF conlleva ciertas complicaciones y no es suficiente para 5G.

Motivado por esto, un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Tokio, dirigido por el profesor asociado Kenichi Okada, desarrolló un transceptor de 28 GHz que emplea un enfoque de cambio de fase de oscilador local (LO). En lugar de utilizar varios cambiadores de fase de RF, diseñaron un circuito que permite al transceptor cambiar la fase de un oscilador local en pasos de 0.04 ° con un error mínimo. Sucesivamente, esto permite una resolución de dirección del haz de 0,1 °, lo que representa una mejora de un orden de magnitud en comparación con los diseños anteriores (lo que significa que el conjunto de antenas se puede hacer para apuntar con precisión hacia la dirección deseada).

Y lo que es más, El enfoque de cambio de fase LO propuesto resuelve otro problema del uso de múltiples cambiadores de fase de RF:la complejidad de la calibración. Los desplazadores de fase de RF requieren una calibración precisa y compleja para que su ganancia permanezca invariable durante el ajuste de fase, que es un requisito muy importante para el correcto funcionamiento del dispositivo. La situación empeora a medida que aumenta el tamaño de la matriz. Por otra parte, El enfoque de cambio de fase propuesto da como resultado una variación de ganancia muy cercana a cero en todo el rango de 360 ​​°.

Asombrosamente, El transceptor que diseñó el equipo de investigación se implementó en una placa de circuito de solo 4 mm × 3 mm utilizando componentes mínimos, como se muestra en la Figura 1. Compararon el rendimiento de su dispositivo con el de otros transceptores de última generación para 5G. La velocidad de datos que lograron fue aproximadamente 10 Gb / s más alta que la lograda con otros métodos, mientras se mantiene un error de fase y variaciones de ganancia en un orden de magnitud menor.

Los resultados de este estudio se presentan en el Simposio de circuitos integrados de radiofrecuencia IEEE 2018 en la sesión RMo2A. Se espera que el enfoque de cambio de fase de LO propuesto ayude a generar el tan esperado despliegue de redes móviles 5G y el desarrollo de comunicaciones inalámbricas más confiables y rápidas.