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遥控器切换有望提速关键在“频率综合器”

时间:2014-12-12 12:55:19 点击:
当我们手持遥控器,在众多电视频道间自如切换,或者当我们面对电脑,在各种应用程序之间不断切换,常常会感到滞后现象。其实切换的速度和效率取决于一种叫“频率综合器”的电子元件。复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文副教授领导的课题组,花费10年时间研发出频率综合器芯片项目,并被电感生产厂有“集成电路奥林匹克”之称的国际固态电路学术会议2013年会(ISSCC2013)录用,而这一成果也获得了国际知名跨国公司的关注。

    据唐长文副教授介绍,新一代频率综合器虽仍以宽带为载体,但它的适用范围几乎已经可以覆盖所有的具有无线通讯功能的电子设备,如电脑中CPU的定时器、手机的智能终端等等。他相信,复旦频率综合器的最新研究成果,很快会应用于下一代家用电子产品。

    频率综合器是无线电子通讯设备中的心脏,最主要的工作就是保证信息传输的稳定同步。小到电视机,大到卫星、雷达导航,都必须使用这一电子元件。过去,国内使用的高端频率综合器几乎都是进口的。2002年唐长文在复旦攻读博士学位期间,就开始在导师闵昊教授指导下,研发中国自主知识产权的高端频率综合器。

    在2009年,唐长文和闵昊教授团队关于频率综合器的研究成果首次被国际固态电路会议录用。他们的新技术突破了以往频率综合器计数局限于整数的局面,将原本只能在4和5之间进行的切换拓展为在4、4.5、5这三个数间进行。这大大减小了其产生的频率的误差,提高了输出信号的精度,也将产生的电子噪音降低了两倍。与此同时,该项研究还拓宽了频率综合器的带宽,把其产生的频率的最高值与最低值之比扩展到了2,创造了单一功率电感电路振荡频率的世界纪录。该新型频率综合器可以实现在20微秒(1秒=1000000微秒)内精确锁定频道,这代表了当年该领域的最高水平。

    今年,唐长文课题组进一步攻克宽带频率综合器芯片设计方面的几个重大难题,实现了频率综合器的又一次重大突破,使复旦研发的中国版频率综合器更加完善、精准。

    与2009年的成果相比,新型频率综合器拥有更广阔的带宽,能够实现更为迅速的切换。其频率的最高值与最低值之比再次打破唐教授团队自己一体电感生产商创造的世界纪录,达到了2.4,极大地提高了工作速度和效率。这就好比拓宽了路面、增加了车道,可以容纳来自四面八方更多的汽车,通行容量和速度都得到提升。简言之,带宽的拓展为不同频率在更广阔的范围中进行快速切换提供了条件。

    降低电子噪音对设备工作的干扰,是频率综合器研究中的另一个重要的难点。电流如同水流,在流动的过程中会产生波动,尤如波浪起伏,电流波动会引起电压起伏,从而最终导致频率的不准确,这被称为电子噪声,会对综合器的信号输出产生不良影响。唐长文课题组攻克了这一难题,提高了调整结果的准确性,从而实现了电子噪声为“零”的效果,确保输出信号的稳定性。


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