美国研发出全新无线收发器：传输速率可达120Gbps，可媲美光纤

1月27日消息，据外媒Tom's hardware报道，美国加州大学尔湾分校的研究人员最近开发出了一款全新的无线收发器，能利用140GHz 频段以高达120Gbps的超高速率进行数据传输，相当于每秒传输15GB大小的文件，速度是Wi-Fi 7（30 Gbps）的4倍，是5G网络的12倍以上，达到了可以与多数数据中心和商用光纤的约100Gbps的速度。

该研究团队在《IEEE固态电路期刊》基于该项技术创新发表了两篇论文，分别是《An Antenna-to-Bits F-Band 120-Gbps CMOS RF-64QAM Receiver》和《A Bits-to-Antenna F-Band 120-Gb/s CMOS RF-64QAM Transmitter for FutureG Wireless Links》，介绍了该无线发射器和接收器的设计。

其中，无线发射器（TX）是完全集成在45纳米CMOS SOI中，能够实现超过100 Gb/s的数据速率。在射频域内直接形成64QAM星座的独特方法，使用三个QPSK子TX并控制振幅加权，有效缓解了功率放大器（PA）非线性在高阶调制中带来的复杂性。这一战略性方法为带宽和输出功率的显著提升打开了新途径。论文还进一步探讨了该TX设计的额外优势，如局部振荡器（LO）泄漏抑制和提升输出功率，同时详细介绍了电路块实现的具体情况。RF-64QAM TX原型采用40 GHz射频带宽，测量数据传输速率为120 Gb/s，有效各向同性辐射功率（EIRP）为16 dBm。

无线接收器（RX）是一款CMOS 100–140 GHz端到端接收器，它将天线输入整合到比特流输出，同时在模拟域完全解调64QAM/16QAM/QPSK信号。一种顺序异步解调方法使得120 Gbps的运行速度同时基带功耗显著较低。RX采用22纳米FDSOI CMOS工艺制造，实现32 dB的峰值转换增益和9.5 dB的最小噪声系数（NF）。在15厘米距离的无线链路测量中，展示了QPSK、16QAM和64QAM在误差矢量大小分别为−12、−17.5和−17.2 dB时的实时解调。RX原型占用2.5×3平方毫米的芯片面积，包括垫环和测试结构，耗电230毫瓦。这项工作强调了在纳米级CMOS中实现低功耗、亚太赫兹、高速RX的可行性。

论坛主要作者Zisong Wang表示，联邦通讯委员会和6G标准机构正将100GHz频谱视为新前线，但传统发射器因采DAC而复杂耗电，面临所谓DAC瓶颈。突破点于在拿掉传统数模转换器（DAC），改为采三个同步子发射器直接从数字信号发送模拟信号。

该新技术另一个优势是高能效，硅材料是以22奈米制造，使用CMOS SOI工艺，比台积电和三星电子最先进的2纳米更容易生产，更容易具成本效益并大规模生产，促进消费电子产品快速采用。新技术还可当作数据中心所需的长距离布线替代方案，降低建设营运成本。

当然该新技术也有挑战。目前5G毫米波的有效覆盖范围约300米，新技术有效范围可能更小，除非出现创新扩展高速无线涵盖范围，否则将难以实现长距离传输。

编辑：芯智讯-林子