Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont conçu et fabriqué un minuscule mais incroyablement rapide, fiable, et un émetteur-récepteur précis à 28 GHz destiné à des communications 5G stables à haute vitesse. L'émetteur-récepteur fabriqué surpasse les conceptions précédentes à divers égards en adoptant une nouvelle approche pour la direction du faisceau.

L'importance des communications sans fil est évidente dans les sociétés modernes, Et ainsi, beaucoup de travail a été fait sur les communications 5G car il s'agit de la grande étape à venir dans les réseaux mobiles. La nouvelle norme pour les réseaux mobiles promet des débits et des débits au moins un ordre de grandeur supérieurs à ceux de la 4G (LTE), tout en permettant même des antennes plus petites et des émetteurs-récepteurs radiofréquence (RF) en raison des fréquences plus élevées utilisées.

La plupart des émetteurs-récepteurs de pointe conçus pour la 5G utilisent des déphaseurs RF. Un déphasage précis est important car il permet à l'émetteur-récepteur de guider le lobe principal du diagramme de rayonnement du réseau d'antennes ; en d'autres termes, il est utilisé pour "pointer" le réseau d'antennes vers une direction spécifique afin que les deux extrémités communicantes (émetteur et récepteur) échangent des signaux avec la puissance la plus élevée possible. Cependant, l'utilisation de déphaseurs RF entraîne certaines complications et ne fait pas tout à fait la coupe pour la 5G.

Motivé par cela, une équipe de scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo, dirigé par le professeur agrégé Kenichi Okada, développé un émetteur-récepteur à 28 GHz utilisant une approche de décalage de phase d'oscillateur local (LO). Au lieu d'utiliser plusieurs déphaseurs RF, ils ont conçu un circuit qui permet à l'émetteur-récepteur de décaler la phase d'un oscillateur local par pas de 0,04° avec une erreur minimale. À son tour, cela permet une résolution d'orientation du faisceau de 0,1°, ce qui représente une amélioration d'un ordre de grandeur par rapport aux conceptions précédentes (ce qui signifie que le réseau d'antennes peut être fait pour pointer précisément vers la direction souhaitée).

Quoi de plus, l'approche de déphasage LO proposée résout un autre problème lié à l'utilisation de plusieurs déphaseurs RF :la complexité de l'étalonnage. Les déphaseurs RF nécessitent un étalonnage précis et complexe pour que leur gain reste invariant lors de l'accord de phase, ce qui est une condition très importante pour le bon fonctionnement de l'appareil. La situation s'aggrave à mesure que le tableau augmente en taille. D'autre part, l'approche de déphasage proposée conduit à une variation de gain très proche de zéro sur toute la plage de 360°.

Étonnamment, l'émetteur-récepteur que l'équipe de recherche a conçu a été implémenté dans un circuit imprimé mesurant seulement 4 mm × 3 mm en utilisant un minimum de composants, comme le montre la figure 1. Ils ont comparé les performances de leur appareil à celles d'autres émetteurs-récepteurs de pointe pour la 5G. Le débit de données qu'ils ont atteint était d'environ 10 Gb/s supérieur à celui obtenu avec d'autres méthodes, tout en conservant une erreur de phase et des variations de gain d'un ordre de grandeur inférieur.

Les résultats de cette étude sont présentés au Symposium 2018 sur les circuits intégrés à radiofréquence IEEE dans le cadre de la session RMo2A. L'approche de décalage de phase LO proposée contribuera, espérons-le, au déploiement très attendu des réseaux mobiles 5G et au développement de communications sans fil plus fiables et plus rapides.