新型智能手机芯片可让手机信号在拥挤的地方保持畅通

这并不是你的错觉——当你被困在人群中时，你的手机通常无法正常工作。人越多，信号和数据请求就越多，这意味着手机最终无法连接到他们的网络，从而导致需求积压。这反过来会降低每个人的网速，同时也会比平时更快地耗尽设备电池。

然而，由于麻省理工学院研究小组的一项新进展，在音乐会或篮球比赛中对着手机愁眉苦脸的日子可能很快就会成为过去。

“想象一下，你参加一个音乐很吵的聚会，你想用耳机听自己的音乐。但外面的噪音太大了，除非你打开降噪功能，否则你听不到自己的音乐，”麻省理工学院电气工程和计算机科学研究生、本周在国际固态电路会议上展示的项目论文的主要作者 Soroush Araei 假设道。

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“嗯，我们周围的无线信号也发生了类似的事情，”他解释道。“像你的 iPhone 这样的设备需要检测来自 WiFi、蓝牙、GPS 和 5G 无线电的信号，但这些信号可能会相互干扰。为了检测所有信号，你的设备需要在芯片外部安装多个笨重的滤波器，这可能会很昂贵。”

这些必要的大型滤波器现在可能更加精确。Araei 的团队开发了一种新方法，将滤波技术融入芯片本身，以覆盖大频谱。改进的设计可以大大降低生产成本，使设备更小、更高效，甚至可能延长电池寿命。

“简而言之，我们的研究可以让您的设备运行得更好，减少因其他设备干扰而导致的掉线或连接不良，”Araei 说。

该团队的进展利用了一种称为“混频器优先架构”的技术，在不损害手机性能的情况下识别和阻止不必要的干扰。在这种设置中，射频信号一旦被设备接收到，就会立即转换为较低频率。然后，通过模拟数字转换器提取信号的数字位。

尽管这种方法很有用，但仍有一个谐波干扰问题需要解决，谐波干扰指的是信号带宽是特定设备工作频率的倍数。例如，工作频率为 1 千兆赫 (GHz) 的手机会受到 2、3、4（等等）GHz 信号引起的谐波干扰。在信号转换过程中，这些谐波干扰几乎无法与实际预期频率区分开来，并会扰乱整个过程。

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麻省理工学院的研究人员将混频器优先架构与电容器堆叠和电荷共享等其他技术相结合，以阻止谐波干扰问题，同时不会丢失任何所需信息。

“人们以前曾单独使用过这些技术，即电荷共享和电容器堆叠，但从未将它们结合在一起使用。我们发现，必须同时使用这两种技术才能获得这种好处。此外，我们已经找到了如何在混频器中以被动方式实现这一点，而无需使用任何额外的硬件，同时保持信号完整性并降低成本的方法，”Araei 还补充道。

为了测试他们的新配置，该团队发出了所需信号和谐波干扰，然后测量了新芯片的能力。结果令人印象深刻——升级后的设备有效地屏蔽了谐波，信号强度损失最小，同时还能够处理比现有最先进接收器强 40 倍以上的信号。所有这些都来自比目前可用的硬件便宜、小巧和生产量更少的硬件。由于它不需要任何额外的硬件，新架构也很快就能轻松大规模生产，用于未来几代智能手机、平板电脑和笔记本电脑。