Les altimètres radar sont les seuls indicateurs d'altitude au-dessus d'un terrain. Les bandes cellulaires 5G spectralement adjacentes présentent des risques importants de brouillage des altimètres et d’impact sur l’atterrissage et le décollage des vols. À mesure que la technologie sans fil élargit la couverture des fréquences et utilise le multiplexage spatial, des interférences radioélectriques (RF) préjudiciables similaires deviennent un problème urgent.

Pour remédier à ces interférences, les frontaux RF dotés d'une latence exceptionnellement faible sont essentiels pour des secteurs tels que les transports, les soins de santé et l'armée, où la rapidité des messages transmis est essentielle. Les futures générations de technologies sans fil imposeront des exigences de latence encore plus strictes sur les frontaux RF en raison de l'augmentation du débit de données, de la fréquence porteuse et du nombre d'utilisateurs.

De plus, des défis proviennent du mouvement physique des émetteurs-récepteurs, ce qui entraîne des rapports de mélange variables dans le temps entre les interférences et le signal d'intérêt (SOI). Cela nécessite une adaptabilité en temps réel des récepteurs sans fil mobiles pour gérer les interférences fluctuantes, en particulier lorsqu'ils transportent des informations critiques pour la sécurité de la navigation et de la conduite autonome, comme les avions et les véhicules terrestres.

Dans un nouvel article publié dans Light :Science &Applications , une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Paul Prucnal du Lightwave Lab, Département de génie électrique et informatique de l'Université de Princeton, aux États-Unis, et ses collègues ont introduit un système sur puce (SoC) qui utilise la photonique sur silicium pour lutter contre la radio dynamique. -Interférence de fréquence (RF).

Le cœur de cette avancée technologique réside dans les circuits intégrés photoniques (PIC), capables de traiter les informations à large bande en convertissant les fréquences radio en fréquences optiques. Contrairement aux composants RF analogiques traditionnels ou à l'électronique numérique, les PIC réduisent considérablement la latence grâce au traitement analogique direct, une fonctionnalité essentielle à mesure que les technologies sans fil progressent vers des fréquences plus élevées.

Cependant, l’intégration d’un système complet sur une puce pour le traitement par micro-ondes s’est heurtée à des défis de conception, de contrôle et de conditionnement. Les PIC actuels nécessitent généralement des dispositifs externes volumineux pour l'analyse et le contrôle des signaux, ce qui conduit à des mesures de taille, de poids et de puissance peu pratiques pour un déploiement dans le monde réel.

Pour relever ces défis, la recherche introduit un dispositif photonique autonome, compact et de la taille d'une paume. Ce dispositif intègre des modulateurs, des banques de poids à résonateur à micro-anneaux (MRR) et des photodétecteurs sur une seule puce, réduisant considérablement la latence de traitement à moins de 15 picosecondes. De plus, un réseau de portes programmables sur site (FPGA) avec périphériques intégrés gère l'analyse statistique à haut débit et les algorithmes de séparation aveugle de sources (BSS) de haut niveau. Cette configuration permet une exécution en temps réel à un taux de rafraîchissement de 305 Hz, une nette amélioration par rapport aux systèmes précédents.

L’équipe de recherche a testé avec succès cet appareil dans deux scénarios d’interférences dynamiques :les communications mobiles et les altimètres radar. Les résultats étaient encourageants, démontrant un fonctionnement sans erreur et maintenant des rapports signal/bruit supérieurs à 15 dB. Cette avancée démontre le potentiel de l'appareil à répondre efficacement aux problèmes d'interférence du monde réel.

Cette recherche marque une avancée significative dans le développement des processeurs photoniques. Elle a été pionnière dans le développement d'un PIC capable d'apprendre en ligne en temps réel et d'ajuster rapidement les poids photoniques. À mesure que la recherche progresse, des améliorations en termes de format, de performances et d'adaptabilité en ligne sont attendues. Ces avancées élargiront l'applicabilité des processeurs photoniques à une gamme de tâches exigeantes, notamment le contrôle prédictif de modèles et l'informatique neuromorphique.

L'étude marque une avancée substantielle dans le domaine du traitement du signal photonique, soulignant son potentiel pour relever des défis complexes et réels.

Plus d'informations : Weipeng Zhang et al, Un processeur photonique micro-ondes système sur puce résout les interférences RF dynamiques en temps réel avec une latence picoseconde, Lumière :Science et applications (2024). DOI :10.1038/s41377-023-01362-5

Informations sur le journal : La lumière :science et applications

Fourni par l'Académie chinoise des sciences