mmWave反向散射架构。信用:Kimionis等连接互联网的智能手机、笔记本电脑等设备数量持续增加。这种不断扩展的互联设备网络，也称为物联网，需要通过互联网传输大量数据。为了支持物联网设备之间的大量信息交换，计算机科学家必须开发强大且可扩展的通信系统，使用户能够在设备之间快速传输数据，而不会消耗太多电力。一种有希望实现无线通信的方法是反向散射无线电。
本质上，反向散射无线电通过一种被称为“反射”的过程而不是通过辐射来实现无线通信。这种方法能够在不需要电池或电网连接的情况下传输数据，使用天线接收射频信号。
反向散射无线电有几个优点，包括低制造成本、最小的复杂性和无需电池即可工作的能力。然而，为了实现高数据速率和低功耗，这些工具可能仍然需要与更先进的无线通信技术集成。
赫里奥特-瓦特大学和诺基亚贝尔实验室的研究人员最近开发了一种新系统，用于实现千兆位数据速率的反向散射通信，该系统由毫米波调制器和天线阵列组成。在《自然电子》杂志上发表的一篇论文中介绍了这一系统，它实现了出色的比特率和低能耗。
“我们报道了一种毫米波调制器和天线阵列，用于千兆位数据速率的反向散射通信，”进行这项研究的研究人员约翰·基米利斯、阿波斯托洛斯·乔吉亚迪斯、斯皮里宗·内克塔里斯·达斯卡拉基斯和马诺斯·m·坦特泽里斯在他们的论文中写道。这种射频前端由一个微带贴片天线阵列和一个伪晶高电子迁移率晶体管组成，支持一系列调制格式，包括二进制相移键控、正交相移键控和正交幅度调制
Kimionis和他的同事在系统中创建的电路是使用一种被称为喷墨打印的技术制造的，这是一种计算机打印，可以通过将墨滴推到纸张和塑料基板上来重建数字图像。为了打印他们的电路，研究人员特别将银纳米粒子墨水推进到柔性液晶聚合物基底上。
此外，他们还设计了一个毫米波收发器，可以捕获反向散射信号，并将其路由到数字信号处理系统。虽然之前的研究已经探索了反向散射信号的模拟调制，但Kimionis和他的同事们将这一想法向前推进了一步，在商用现成晶体管的栅极引入了模拟控制信号。
在最初的评估中，这组研究人员开发的印刷毫米波调制器和基于天线的系统取得了非常有希望的结果。更具体地说，该系统在24-28千兆赫的毫米波频率下实现了每秒2千兆比特的反向散射传输，前端能耗为每比特0.17pJ。
在未来，毫米波频率的反向散射可以拓宽设备与5G的兼容性，而无需集成复杂或昂贵的组件。最近的这项研究证实了能够实现毫米波后向散射的系统的潜力，例如由Kimionis和他的同事开发的系统。
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