毫米波輻射器Soc讓“三度儀”成真？

美國加州大學爾灣分校（University of California-Irvine；UCI）的研究人員日前發表一款毫米波輻射器系統單芯片（SoC），可作為手持式醫療診斷裝置中的發射器組件，讓醫師只需掃描病人的身體，就能像電影《星艦迷航記》（Star Trek）中麥考依醫生（Bones McCoy）使用「三度儀」一樣進行診斷。

研究人員在日前于美國加州舉行的國際固態電路會議（ISSCC）發表該裝置，它被稱為是至今具有最強大和最高效率G頻（110至300GH）的SoC輻射器。

UCI電子工程和計算機科學教授Payam Heydari表示：「這項獲專利的裝置可應用在包括成像、感測、光譜、雷達以及短距離室內通訊。」Payam Heydari與其研究生Peyman Nazari連手進行這項研究。

盡管Heydari實驗的這款輻射器芯片尺寸相當小，但在同類產品中擁有最高的功率和效率（來源：Steve Zylius / UCI）

研究人員們將該芯片稱為SoC，因為它可同時作為諧振器、功率組合器與輻射器，從而免于使用耦合網絡和天線緩沖器的一般多芯片設置。藉由實現寬松天線與接收機校正，這款尺寸約5.8平方毫米的硅鍺BiCMOS芯片使用超越線性極化訊號的循環極化放射，能以-99.3dBc/Hz相位噪聲達到14dBm的等效全向輻射功率（EIRP）。

Heydari說：「我們發現了一種革命性的想法，利用一種帶有多端口激勵的芯片腔，即可實現極高效率的輻射器?！?/p>

UCI電子工程與計算機科學教授Payam Heydari（左）和研究生Peyman Nazari設計了一種可實現廣泛應用的環形極化輻射組件（來源：Steve Zylius / UCI）

為了達到應用質量的性能要求，諸如區分正常與惡性內部器官的醫療掃描儀（傳送其輸出至云端進行分析并實時診斷）應用，研究人員還必須將該架構擴展到更高的功率數組。

「我們將利用這個元素來設計輻射器數組，以實現瓦特級（watt-level）的等效輻射功率，如今這還是一個未被涉及的研究領域，」Heydari說。