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。

八边形的多埠环形设计使用基于放大器的开路振荡器驱动孔腔辐射器（来源：UCI）

至于未来，该团队计划为医疗以外的特定应用增强其毫米波长（THz）辐射，例如物联网（IoT）装置可用于分析建筑物骨架、重型设备故障、无人驾驶车危险侦测，以及车对车通讯等。

该研究资金由三星先进技术学院（Samsung Advanced InsTItute of Technology）全球研究计划赞助。

编译：Susan Hong

（参考原文：SoC Could Power Star Trek-like Medical Scanner，by R. Colin Johnson）