富士通與富士通研究所日前宣布，面向使用毫米波頻帶（240GHz頻帶）的大容量無線通信設(shè)備用途開發(fā)出了可提高信號接收IC芯片靈敏度的技術(shù)。此次的技術(shù)與構(gòu)成接收器的放大器有關(guān)，可防止泄漏信號造成的振蕩，同時還能提高放大倍數(shù)。

隨著智能手機等設(shè)備的數(shù)據(jù)通信需求增加，帶寬達到現(xiàn)有手機用頻率100倍以上的毫米波頻帶備受期待。但在毫米波頻帶（30G～300GHz）中，當(dāng)達到240GHz的極高頻率時，空間內(nèi)傳播的電波就會大幅衰減。因此，必須使用可接收微弱信號的高靈敏度接收器（由天線、放大器、檢波器構(gòu)成），為了有效改善接收靈敏度，需要提高放大器的放大倍數(shù)。

在240GHz頻帶，信號的波長極短，還不到1mm，比放大器的芯片尺寸還小（圖1）。這時便會產(chǎn)生以下幾個新問題：放大器的部分輸出信號會泄露到在放大器芯片表面形成的接地面（電基準(zhǔn)面），這些泄露信號會返回放大器的輸入端子，并再次輸入到放大器中（圖2），而再次輸入的信號被放大器放大后，變成更大的泄露信號再次返回輸入端子，這就是振蕩現(xiàn)象，會導(dǎo)致接收器無法正常接收信號。要在毫米波中達到較高的放大倍率，就必須采用可在不損失放大倍率的情況下抑制這種振蕩的技術(shù)。此次富士通與富士通研究所以富士通研究所的磷化銦高電子遷移率晶體管（InPHEMT）技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出了以下兩項技術(shù)。

放大器的泄露信號有振幅在特定位置增大的振幅最大點和完全不振動的振幅零點。放大器輸入端子的位置與泄露信號的振幅最大點一致時，更大的泄露信號就會被輸入到放大器，從而引發(fā)振蕩（圖3上）。而輸入端子位于振幅零點的位置時，泄露信號完全不會振動，放大器也不會放大泄露信號。因此，可以讓放大器的輸入端子及輸出端子的位置與泄露信號的振幅零點一致（圖3下）。將這樣設(shè)計的放大器多級連接起來，便可在不引起振蕩的情況下提高放大倍數(shù)。

為了將放大器的輸出信號高效地傳輸至下一級放大器，就必須對連接放大器的線路進行阻抗匹配，為此必須保證一定的線路長度。但是，將放大器的輸入輸出端子對準(zhǔn)振幅零點位置時，放大器的尺寸就會受到限制，線路也隨之限定在特定長度，因此阻抗匹配十分困難。此次研發(fā)人員通過采用U形線路、并調(diào)整U形的縱向及橫向長度，獲得了即便放大器尺寸有限、也能實現(xiàn)阻抗匹配的成果。

圖3 上圖為以前的放大器，下圖為此次開發(fā)的放大器

圖4 終端使用示意圖

據(jù)介紹，通過采用這些技術(shù)，可將接收IC的靈敏度較原來提高約10倍。如果將這種IC配備在使用小型天線的智能手機等設(shè)備上，便可使用指向性比原來更廣的天線，因此不必再讓終端的角度嚴(yán)格對準(zhǔn)發(fā)送器（圖4），這樣便可提高用戶的使用便利性。富士通等今后還會繼續(xù)開發(fā)可封裝這種接收IC的天線一體型小型封裝，計劃在不久后進行傳輸實驗，2020年前后實現(xiàn)實用化。