由电气工程副教授Harish Krishnaswamy领导的哥伦比亚大学工程研究人员，与来自UT-Austin的Andrea Alu教授团队合作，继续在现代半导体工艺中开发无磁体非互易组件方面开辟新领域。在今年2月的IEEE国际固态电路会议上，Krishnaswamy的团队展示了一种新设备:第一个在硅芯片上运行的无磁性非互易循环器，其频率为毫米波(频率接近或超过30GHz)。在今天发表的一篇论文中自然通讯该团队演示了这种新设备背后的物理原理。
大多数设备是倒数：信号以相同的方式在前向和反向方向行进。另一方面，诸如循环器的非透视装置允许向前和反向信号来遍历不同的路径，因此分离。传统上，非透视装置由特殊磁性材料构成，使其庞大，昂贵，不适合消费者无线电子产品。
该团队开发了一种新的方法来启用波浪的非透视传输：使用仔细同步的高速晶体管开关，该开关以不同的方式进行正向和反向波。实际上，它类似于在最后一刻绕过的超高速度彼此接近的列车，使得它们不碰撞。
这种新方法的关键进步是它使得能够在传统的半导体芯片中构建循环器并以毫米波频率运行，从而实现全双工或双向无线。实际上，所有电子设备目前在较低的无线电频率（低于6GHz）的半双工模式下运行，因此，我们迅速耗尽带宽。全双工通信，其中收发器的发送器和收发器在相同的频道上同时操作，使得能够在现有带宽内加倍数据容量。转到较高的MM波频率，30GHz和以上，打开目前未使用的新带宽。
“这给了我们更多的房地产，”克里斯尼亚威士忌，哥伦比亚高速和MM-WAVE IC（COSMIC）LAB一直在硅无线电芯片工作了几年。他的方法可以从理论上从DC到日光实现无损耗，紧凑，极其宽的非互惠行为，可用于构建各种非互易组件，例如隔离器，陀螺器和循环器。
Krishnaswamy补充说，这种毫米波循环器可以实现毫米波无线全双工通信，“这可能会彻底改变新兴的5G蜂窝网络、虚拟现实的无线连接和汽车雷达。”
其影响是巨大的。例如，自动驾驶汽车需要低成本的全集成毫米波雷达。这些雷达本质上需要是全双工的，在自动驾驶汽车上可以与超声波和摄像头传感器一起工作，因为它们可以在所有天气条件下工作，不分昼夜。哥伦比亚工程公司的循环器还可以用于为虚拟现实头盔构建毫米波全双工无线连接，目前虚拟现实头盔依赖于与计算设备的有线连接。
“对于平滑的无线VR体验，必须在计算机和需要低延迟双向通信的耳机之间来回发送大量数据，”Krishnaswamy说。“由CMOS循环器启用的MM-Wave全双工收发器可能是一个有希望的解决方案，因为它具有低延迟的高速数据，小尺寸成本低。”
该团队由美国国家科学基金会(National Science Foundation)的EFRI项目、美国国防部高级研究计划局(DARPA)的SPAR项目和德州仪器公司(Texas Instruments)资助，目前正在努力改善其循环器的线性和隔离性能。他们的长期目标是建立一个使用他们的循环器的大型毫米波全双工相控阵系统。
了下:M2M(机器对机器)，虚拟现实
