就目前而言，5G已經(jīng)登上了主舞臺(tái)。但6G或許并不像我們想象的那么遙遠(yuǎn)。
在世界范圍內(nèi)開始廣泛使用5G技術(shù)的同時(shí)，研究人員正在為6G奠定基礎(chǔ)。這將以超過(guò)10 Gbps的數(shù)據(jù)速率和1毫秒的延遲超越目前的5G功能。Thales在對(duì)5G技術(shù)的評(píng)論中指出，它還可以連接比4G LTE多100倍的設(shè)備，并提供1000倍的帶寬以及其他改進(jìn)。
6G頻譜和KPI目標(biāo)
現(xiàn)在，我們知道6G至少需要滿足什么條件，但是我們將如何做到？為了回答這個(gè)問(wèn)題，研究人員正在研究頻率范圍以及將發(fā)送和接收這些信號(hào)的電路。
D頻段和6G
根據(jù)電子實(shí)驗(yàn)室CEA-Leti撰寫的一篇論文，通過(guò)毫米波（mmWaves）（特別是D波段）通信是6G技術(shù)的傳播的渠道。D波段只是無(wú)線通信的一組指定頻率范圍。在D波段的演示中，諾基亞概述了這些范圍：
130–134 GHz
141–148.5 GHz
151.5–155.5 GHz
155.5–158.5 GHz
158.5–164 GHz
167–174.7 GHz
這些加起來(lái)總共高達(dá)31.7 GHz的頻率可用于6G，這是非常大的帶寬！高通公司表示，這與5G大約13 GHz的帶寬相比。此升級(jí)可以在單位面積上啟用更多連接。不過(guò)當(dāng)這些頻率開放時(shí)，物理障礙將對(duì)這些波產(chǎn)生影響。CEA-Leti建議需要高增益天線和電路。
應(yīng)對(duì)D波段的電路挑戰(zhàn)
格勒諾布爾大學(xué)（University of Grenoble）發(fā)明了一種具有非常高增益的天線設(shè)計(jì)。該天線模塊利用一些D波段，工作在114 GHz和138 GHz之間，最大增益為25 dB，最小增益為22 dB。
該電路旨在通過(guò)集成的倍頻器實(shí)現(xiàn)超快的短距離通信。該乘法器由一系列自混頻器電路和放大級(jí)組成。自混頻器使輸出頻率相對(duì)于輸入信號(hào)加倍。下面是天線驅(qū)動(dòng)器電路和單個(gè)混頻器級(jí)電路的框圖。
天線驅(qū)動(dòng)器框圖和布局
關(guān)于整個(gè)天線驅(qū)動(dòng)器電路，標(biāo)記為“輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器”的部分是差分信號(hào)進(jìn)入第一混頻器級(jí)的地方。混頻器和放大器級(jí)的電路活動(dòng)部分（晶體管電路–每個(gè)模塊的橙色部分）的大小相同，但是輸出電感器和變壓器（布局圖中的綠色）在每個(gè)階段都得到了優(yōu)化他們正在處理的頻率。
因此，我們看到電感器和變壓器的尺寸隨著頻率的增加而減小。相應(yīng)的級(jí)是級(jí)聯(lián)放大器，每級(jí)增益加倍。所有這些放大器都是相同的公共源偽差分級(jí)。
NMOS晶體管優(yōu)化頻率響應(yīng)
現(xiàn)在，我們可以看到混頻器原理圖只實(shí)現(xiàn)了NMOS晶體管。這是因?yàn)镃EA-Leti報(bào)告擔(dān)心CMOS電路對(duì)D波段高頻的響應(yīng)能力。該混頻器電路實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)用于差分輸入的晶體管（M5和M6），以下拉方式連接到差分對(duì)NMOS晶體管（M1和M2；M3和M4）。
耦合變壓器的自混級(jí)原理圖和布局
M1和M3連接到輸出變壓器的一側(cè)，而第二個(gè)連接到M2和M4。
現(xiàn)在，由于M5和M6由差分信號(hào)控制，因此M1和M3在輸入波的相反半個(gè)周期導(dǎo)通。這意味著在前半個(gè)周期中，M1閉合，M3斷開，而在后半個(gè)周期中，M3閉合，M1斷開。
M2和M4也相同。M1 / M3和M2 / M4的輸出節(jié)點(diǎn)組合為一個(gè)差分信號(hào)，并且是輸入頻率的兩倍，因?yàn)榫w管組合在不同的半周期內(nèi)導(dǎo)通和截止。然后，混頻器通過(guò)變壓器耦合到下一個(gè)放大級(jí)。
該電路中的所有NMOS晶體管（混頻器和放大器）均為低閾值晶體管，可優(yōu)化電路的頻率響應(yīng)。
6G將如何發(fā)展？
D波段和新穎的電路設(shè)計(jì)（例如天線電路）可以成為6G技術(shù)的良好初始框架。盡管我們對(duì)6G信號(hào)將在何處傳播有所了解，但還有很長(zhǎng)的路要走。我們?nèi)匀恍枰褂迷擃l段進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，并考慮大規(guī)模集成的挑戰(zhàn)。
SIRADEL的光線追蹤工具幫助CEA-Leti開發(fā)了一種電子可控天線，以避免室外物體阻礙THz無(wú)線性能。
D波段具有遠(yuǎn)超5G的空間和能力，新的晶體管電路設(shè)計(jì)將為天線發(fā)射和接收帶來(lái)如此高的增益，這將使我們能夠在高頻下進(jìn)行通信。
6G或許沒(méi)有我們想象的那么遙遠(yuǎn)！