新的协同设计技能许可同时优化毫米波天线和电子设备。稠浊设备利用传统材料和集成电路(IC)技能，这意味着制造和封装它们不须要改变。该协同设计方案许可在同一IC芯片或相同封装上制造多个发射器和吸收器，可能实现多输入多输出(MIMO)系统以及提高数据速率和链路分集。
“在这个例子中，我们的电子设备和天线的设计使它们可以协同事情，实现独特的天线异相有源负载调制能力，从而显著提高全体发射机的效率，”助理王华说。佐治亚理工学院电气与打算机工程学院教授。“该系统可以取代无线移动设备，基站和数据中央根本举动步伐链路中的许多类型的发射机。”
无论设备因此峰值还是均匀输出功率运行，新设计的关键是保持高能效。大多数传统发射器的效率仅在峰值功率时高，但在低功率水平下基本高下降，导致在放大繁芜的频谱有效调制时效率低。此外，传统的发射器常日利用有损功率组合器电路来添加来自多个电子器件的输出，从而加剧了效率降落。
“我们通过双馈环形天线将输出功率结合起来，通过我们在天线和电子设备方面的创新，我们可以大大提高能效，”王，德米特里斯T.巴黎教授说道。电气与打算机工程学院。“这种分外设计的创新之处在于将天线和电子设备领悟在一起，实现所谓的异相操作，动态调制和优化功率晶体管的输出电压和电流，从而使毫米波发射器保持高效率。峰值和均匀功率。“
除了能效之外，协同设计还通过许可更繁芜的调制协议来促进频谱效率。这将使得能够在固定频谱分配内传输更高的数据速率，这对5G系统构成了重大寻衅。
“在相同的信道带宽内，建议的发射机可以传输6到10倍的数据速率，”王说。“集整天线为我们供应了更多的探索设计创新的自由度，这因此前无法做到的。”
佐治亚理工学院研究生助理Sensen Li在2018年RFIC研讨会上得到了最佳学生论文奖，他表示，这项创新是将传统上分开事情的两个学科搜集在一起的。
“我们正在合并电子和天线技能，将这两个学科结合在一起，打破极限，”他说。“通过独立开展这些改进无法实现这些改进。通过利用这种新的协同设计理念，我们可以进一步提高未来无线发射机的性能。”
Wang说，这些新设计已经在45纳米CMOS SOI IC器件中实现，并在高频层压板上进行倒装芯片封装，测试证明能效最低可提高两倍。
通过探索多馈天线的独特性子，可以实现天线电子协同设计。
“具有多个馈源的天线构造许可我们利用多个电子设备同时驱动天线。与传统的单馈天线不同，多馈天线不仅可以用作辐射元件，而且还可以用作接口的旗子暗记处理单元在多个电子电路中，“王阐明道。“这开辟了一个全新的设计范例，让不同的电子电路以不同但优化的旗子暗记条件共同驱动天线，实现前所未有的能效，频谱效率和可重构性。”
跨学科协同设计还可以促进同一芯片上多个发射器和吸收器的制造和操作，许可数百乃至数千个元件作为全体系统一起事情。“在大规模MIMO系统中，我们须要拥有大量的发射器和吸收器，因此能效将变得更加主要，”Wang指出。
他指出，在毫米波频率下，大量元件一起事情变得更加实用，由于波长减少装置元件可以更紧密地放在一起以实现紧凑的系统。这些成分可为未来毫米波5G系统中必不可少的新型波束成形铺平道路。
电力需求可能会推动电池供电设备技能的采取，但Wang表示，该技能对基站或无线连接等电网供电系统也很有用，可替代大型数据中央的电缆。在这些运用中，扩展数据速率和降落冷却需求可以使新设备具有吸引力。
“更高的能源效率也意味着更少的能源将转化为热量，必须将其去除以知足热管理，”他说。“在大型数据中央，纵然每个设备的热负荷小幅低落也可以增加。我们希望简化这些电子设备的散热哀求。”
除了已经提到的那些，研究团队还包括乔治亚理工学院的Taiyun Chi，Huy Thong Nguyen和Tzu-Yuan Huang。
