毫米波辐射器Soc让“三度仪”成真？

美国加州大学尔湾分校（University of California-Irvine；UCI）的研究人员日前发表一款毫米波辐射器系统单芯片（SoC），可作为手持式医疗诊断装置中的发射器组件，让医师只需扫描病人的身体，就能像电影《星舰迷航记》（Star Trek）中麦考依医生（Bones McCoy）使用「三度仪」一样进行诊断。

研究人员在日前于美国加州举行的国际固态电路会议（ISSCC）发表该装置，它被称为是至今具有最强大和最高效率G频（110至300GH）的SoC辐射器。

UCI电子工程和计算机科学教授Payam Heydari表示：「这项获专利的装置可应用在包括成像、感测、光谱、雷达以及短距离室内通讯。」Payam Heydari与其研究生Peyman Nazari连手进行这项研究。

尽管Heydari实验的这款辐射器芯片尺寸相当小，但在同类产品中拥有最高的功率和效率（来源：Steve Zylius / UCI）

研究人员们将该芯片称为SoC，因为它可同时作为谐振器、功率组合器与辐射器，从而免于使用耦合网络和天线缓冲器的一般多芯片设置。藉由实现宽松天线与接收机校正，这款尺寸约5.8平方毫米的硅锗BiCMOS芯片使用超越线性极化讯号的循环极化放射，能以-99.3dBc/Hz相位噪声达到14dBm的等效全向辐射功率（EIRP）。

Heydari说：「我们发现了一种革命性的想法，利用一种带有多端口激励的芯片腔，即可实现极高效率的辐射器。」

UCI电子工程与计算机科学教授Payam Heydari（左）和研究生Peyman Nazari设计了一种可实现广泛应用的环形极化辐射组件（来源：Steve Zylius / UCI）

为了达到应用质量的性能要求，诸如区分正常与恶性内部器官的医疗扫描仪（传送其输出至云端进行分析并实时诊断）应用，研究人员还必须将该架构扩展到更高的功率数组。

「我们将利用这个元素来设计辐射器数组，以实现瓦特级（watt-level）的等效辐射功率，如今这还是一个未被涉及的研究领域，」Heydari说。