Esta infografía resume las características principales del diseño de módulos de antena propuesto, logrando una amplia operación de banda de 150 GHz, junto con sus ventajas para aplicaciones 6G. Crédito: Instituto de Ciencias Tokio
Los investigadores de Japón han desarrollado un módulo de radio de 150 GHz de baja potencia de 150 GHz de baja potencia que permite altas tasas de datos en dispositivos móviles.
Dirigido a los equipos de usuario 6G, el diseño propuesto integra un transceptor de matriz de fases con varias innovaciones clave para superar los principales desafíos de operar en frecuencias en la banda de 150 GHz. Por lo tanto, este trabajo podría allanar el camino hacia la conectividad sin precedentes en los dispositivos terminales, superando la tecnología 5G existente.
La tecnología de comunicación móvil de sexta generación (6G) tiene como objetivo revolucionar la conectividad inalámbrica al alcanzar las tasas de datos superiores a los 100 Gbps, superando con creces las capacidades actuales de 4G y 5G. Para llegar a un objetivo tan ambicioso, los científicos e ingenieros están recurriendo a la banda D Sub -itertz (110-170 GHz), que ofrece el ancho de banda más amplio necesario para las comunicaciones de alta velocidad de alta velocidad y alta velocidad.
Sin embargo, aprovechar estas frecuencias presenta desafíos técnicos sin precedentes, como pérdidas significativas de propagación en el espacio libre y las dificultades en la implementación de componentes de circuitos esenciales como amplificadores e interruptores. Debido a esto, los transceptores de banda D existentes se han diseñado principalmente para estaciones base 6G o aplicaciones de backhaul, que requieren grandes tamaños de chips y módulos de antena voluminosos.
Esto dificulta su integración en equipos de usuario, como teléfonos inteligentes y dispositivos de Internet de las cosas, lo que realmente podría capitalizar el potencial transformador de 6G.
Para superar estas barreras, un equipo de investigación dirigido por el profesor Kenichi Okada del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Escuela de Ingeniería, Instituto de Ciencias Tokio (Science Tokyo), Japón, en colaboración con el Instituto Nacional de Información de Tecnología de Información y Comunicación (NICT) y otros, ha desarrollado una innovadora operación de radio de la Radio de la Información de la Información y la Conjunta de Comunicaciones para la Operación 150 GHZ.
Su trabajo se presentó en el Simposio de 2025 sobre tecnología y circuitos VLSI en Kioto a partir del 8 de junio de 2025.
El avance se encuentra en los innovadores enfoques de diseño de circuitos del equipo que abordan las limitaciones fundamentales de los sistemas existentes de matriz en fase.
En el corazón de su solución hay una palanca de cambios de fase triplicada de inyección, lo que elimina la necesidad de tampones osciladores locales que generalmente consumen una potencia significativa y un área de chips. Al conectarse directamente al mezclador, este diseño maximiza la amplitud de voltaje mientras mantiene un control de frecuencia preciso.
Esta foto resalta un módulo de transceptor compacto de 20 mm × 8.4 mm que funciona en la banda de 142–164 GHz. Con ICS y antenas integradas, la matriz de 8 elementos está diseñada para sistemas de comunicación 6G escalables de bajo costo. Crédito: el Simposio 2025 sobre tecnología y circuitos VLSI
Otra innovación clave está en el mezclador en sí, a saber, un mezclador subarmónico biactivo. Funciona a la mitad de la frecuencia del oscilador local y cancela efectivamente la fuga problemática del oscilador. Además, su doble funcionalidad permite modos de transmisión y recepción al tiempo que mantiene un alto rendimiento en una huella extremadamente compacta.
Los investigadores también integraron un interruptor de antena directamente en las redes de coincidencia del amplificador, eliminando hábilmente los problemas de capacitancia parasitaria que afectan a los diseños convencionales. Este enfoque integrado minimiza las pérdidas de señal y permite compartir componentes del amplificador de potencia entre los modos de transmisión y recepción, lo que hace que el diseño sea aún más eficiente en el área.
“Si bien los módulos convencionales que utilizan bandas de onda milímetro han tenido velocidades de datos máximas de unas pocas GBP, este nuevo módulo de 150 GHz de banda ancha permite una comunicación inalámbrica de alta capacidad en varias decenas de GBP en dispositivos móviles”, comenta Okada.
“Este avance allana el camino para nuevos mercados de aplicaciones, como el uso de realidad virtual móvil y XR altamente realista en salas de operaciones médicas, que ofrecen experiencias con realismo sin precedentes”.
Sorprendentemente, el módulo completado de ocho elementos mide solo 8.4 mm por 20 mm, lo que es notablemente compacto para tal operación de alta frecuencia. Las pruebas experimentales revelaron métricas de rendimiento impresionantes para su tamaño: tasas de datos máximas de 56 Gbps, una potencia radiada efectiva de 25.7 dBm de 25.7 dBm y una eficiencia de energía excepcional, con solo 150 MW de consumo por elemento en modo de transmisión.
“En comparación con las radios convencionales de matriz en fase diseñadas para 6G, este módulo logra una densidad de potencia muy alta, lo que lo hace adecuado no solo para estaciones base sino también para aplicaciones terminales compactas de baja potencia”, señala Okada.
Las consideraciones de diseño adoptadas en este trabajo acelerarán el desarrollo de aplicaciones inalámbricas de próxima generación, que abarcan entretenimiento inmersivo, procedimientos médicos de precisión y automatización industrial avanzada.
En general, este logro representa un paso crucial para realizar el máximo potencial de 6G en los dispositivos móviles cotidianos y los equipos industriales sofisticados por igual.
Más información: un transceptor de matriz de calificación de alta potencia de 150 GHz en CMOS de 65 nm para el módulo 6G UE
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Tokio
Cita: los investigadores desarrollan un transceptor de matriz en fase ultra compacto para aplicaciones 6G (2025, 9 de junio) Recuperado el 9 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-ultra-compact–mahased-tray-transceiver.html
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