Mnoho signálů, jeden čip

Lidské ucho je zázrakem efektivního inženýrství – s velmi malou energií dokáže detekovat úžasně široký rozsah frekvencí. Inspirováni touto schopností vyvinuli inženýři MIT rychlý, ultraširokopásmový, nízkoenergetický rádiový čip, který by mohl být použit v bezdrátových zařízeních schopných přijímat mnoho různých druhů signálů.





Sledování RF kochlea, nízkoenergetický, ultraširokopásmový rádiový čip, se připojuje k anténě a zachycuje širokou škálu signálů.

Rahul Sarpeshkar ‘90, docent elektrotechniky a informatiky, a jeho postgraduální student Soumyajit Mandal, SM ‘04, navrhli čip, který napodobuje vnitřní ucho neboli kochleu. Čip rozděluje rádiové signály na jejich jednotlivé frekvence rychleji než jakýkoli jiný člověkem navržený spektrální analyzátor a pracuje s mnohem nižším výkonem. Tradiční rádiové čipy, které by to dokázaly, by spotřebovávaly příliš mnoho energie, než aby byly praktické.

Greening MIT

Tento příběh byl součástí našeho vydání z července 2009



  • Viz zbytek čísla
  • předplatit

Cochlea rychle získá celkový obraz toho, co se děje ve zvukovém spektru, říká Sarpeshkar. Čím více jsem se začal dívat do ucha, tím více jsem si uvědomoval, že je to jako super rádio s 3500 paralelními kanály.

Výzkumníci popisují svůj nový čip, který nazvali radiofrekvenční (RF) kochlea, v článku publikovaném v červnovém vydání IEEE Journal of Solid-State Circuits. Požádali také o patent na univerzální rádiovou architekturu, která využívá RF kochleu ke zpracování širokého spektra signálů, včetně signálů přenášených ve většině komerčních bezdrátových aplikací.

V biologické hlemýždi se zvukové vlny přeměňují na mechanické vlny, které se šíří po kochleární membráně a tekutině vnitřního ucha, čímž se aktivují vláskové buňky, které vysílají elektrické signály do mozku. V RF kochlei, která je zapuštěna na křemíkovém čipu o rozměrech 1,5 x 3 milimetry, se elektromagnetické vlny šíří elektronickými induktory a kondenzátory, které napodobují biologickou tekutinu a membránu, a elektronické tranzistory hrají roli vláskových buněk. Ale zatímco lidské ucho může vnímat frekvence od 100 do 10 000 hertzů, dosah kochley RF sahá od 600 megahertzů do 8 gigahertzů a zahrnuje signály mobilních telefonů, internetu, rádia a televize.



Sarpeshkar, vystudovaný jako inženýr, ale také jako student biologie, se svou skupinou ve Výzkumné laboratoři elektroniky MIT často čerpá inspiraci při navrhování elektronických zařízení v přírodě. Říká, že inženýři se mohou hodně naučit ze studia biologických systémů, které se vyvíjely stovky milionů let, aby velmi efektivně prováděly senzorické a motorické úkoly v prostředí hlučném s konkurenčními signály.

Ačkoli máme před sebou dlouhou cestu, než naše vynálezy budou úspěšně konkurovat těm v přírodě, říká Sarpeshkar, můžeme těžit intelektuální zdroje přírody a vytvářet zařízení užitečná pro lidi.

skrýt