北京大学6G无线通信新技术：新型微波滤波器芯片

早期的微波光子滤波器都是基于分立器件搭建的，在体积、成本、可靠性方面存在严重限制，难以实现大规模应用，近年来，集成光电子技术的逐步成熟推动了集成微波光子滤波器的快速发展。K5rednc

据EDN电子技术设计报道，北京大学研究人员研发出一种芯片大小的微波光子滤波器，能够将通信信号从噪音中分离出来，并能够抑制整个射频频谱中的不必要干扰。据悉， 这种新型的微波光子滤波器克服了传统电子设备的局限性，实现了在芯片尺寸的设备上具备低功耗的多功能性。有望帮助下一代无线通信技术在手机、自动驾驶汽车、联网设备和智能城市基础设施等设备信号越来越多的环境中有效地传输数据。K5rednc

该研究被发表在中国激光出版社和光学出版集团联合出版的《光子学研究》杂志上，研究人员描述了他们的新型光子滤波器如何克服传统电子设备的局限性，在芯片大小的低功耗设备上实现多种功能。他们还展示了该滤波器能够在延伸至 30 GHz 以上的宽射频频谱范围内运行，表明其适用于预期的 6G 技术。K5rednc

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北京大学研究员王兴军表示：“这种新型微波滤波器芯片有可能改善6G等无线通信，从而实现更快的互联网连接、更好的整体通信体验，并降低无线通信系统的成本和能耗。这些进步将直接和间接影响日常生活，提高整体生活质量，并在移动、智能家居和公共空间等各个领域带来新体验。”K5rednc

在论文中，他们展示了一种基于绝缘体上硅 (SOI) 平台的宽带和高度可重构 IMPF。提出了强度一致的单级可调级联微环 (ICSSA-CM) 架构来执行相位调制的灵活边带消除方法。配合不同微环的可调谐幅度、带宽和耦合比，通过对调相频谱进行整形，同时实现具有带宽和抑制比（RR）可重构性的带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BSF）。K5rednc

原理与设计

为了不同通信信道之间的干扰等问题，研究人员试图开发一种滤波器，可以保护信号接收器免受整个无线电频谱中各种类型的干扰。为了具有成本效益和广泛部署的实用性，重要的是该滤波器体积小，功耗低，实现多种滤波功能并能够集成在芯片上。然而，之前的演示受到功能少、尺寸大、带宽有限或与电气元件相关的要求的限制。K5rednc

对于新滤波器，研究人员创建了一个包含四个主要部分的简化光子架构，这四个简化光子架构就足以在所有功能之间切换，显示出更低的功耗和更紧凑的尺寸，这在大规模部署中极为重要。K5rednc

此外，使用所提出的 IMPF 进行镜像频率干扰下的 Gb/s 级 QPSK 无线通信和灵活的频道选择，在实际场景中表现出强大的噪声抑制能力和微秒级响应。这样的 IMPF 将促进集成微波光子系统向超宽带处理和实时可重构性的进一步发展，这将大大增强下一代无线通信系统的能力。K5rednc

使用所提出的 IMPF 进行了图像频率干扰和敏捷频道选择下的 Gb/s 级 QPSK 无线通信，在实际场景中表现出强大的噪声抑制能力和微秒级响应。这样的 IMPF 将促进集成微波光子系统向超宽带处理和实时可重构性的进一步发展，这将大大增强下一代无线通信系统的能力。K5rednc

使用所提出的 IMPF 进行了图像频率干扰和敏捷频道选择下的 Gb/s 级 QPSK 无线通信，在实际场景中表现出强大的噪声抑制能力和微秒级响应。这样的 IMPF 将促进集成微波光子系统向超宽带处理和实时可重构性的进一步发展，这将大大增强下一代无线通信系统的能力。K5rednc

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上图布局由 PM、ICSSA-CM 和高速光电探测器 (PD) 组成。PM 可实现大带宽电光转换并生成具有K5rednc