新型電磁波路由器將實現無限頻寬

加州大學洛杉磯分校研究人員在國防高階研究計畫局的支援下，正在開發一種新型電磁波路由器，這種裝置將真正實現無限頻寬。

工程師設想，如果無線裝置能夠以相同的頻率傳送和接收資訊，那麼這樣的限制就會被打破。但是該方法本身存在問題，即，如果以相同的頻率接收和發射電磁波，則通常情況下會發生彼此干擾。(這就是相同頻率的無線電台在相隔較近時會導致訊號中斷。)

加州大學洛杉磯分校電氣工程師開發的新型裝置恰好可以解決該問題。研究人員證明，這種迴圈器——即一種從不同埠傳送和接收電磁波的微小裝置——可以共用一根天線，並同時傳送和接收訊號。如果資訊傳送頻率與接收頻率相同，則將晶元上可用於傳輸資料的頻譜空間擴大一倍。

日前，《自然》雜誌出版的開源期刊《科學報告》發表了一篇有關該項工作的**。

上一代迴圈器使用的是磁性材料，並且不能併入當前的微晶元中，同時對於當今的智慧型手機和其他裝置來說，沒有足夠的頻寬。加州大學洛杉磯分校所製造的原型裝置使用同軸電纜為電磁波分配傳遞非磁性材料的路徑，而在未來，這種裝置最終將可能使用矽基或其他半導體材料。

該裝置設計的關鍵是採用名為「順序切換延遲線」的方法，類似於運輸工程師將客運列車從一條規定排程至另一條軌道，該方法能夠確保多輛列車同時進出火車站，並即使在只有幾條軌道可用的情況下也能避免發生碰撞。

「在乙個繁忙的火車站中，會主動為火車切換駛入或駛離的軌道，並盡量縮短其為進出車站而停車的時間，負責領導本次研究的研究人員稱：「這基於相同的原理，就是在晶元中採用相同頻率的電磁波傳遞資訊。」

該團隊使用市場上能夠購買到的零件製作了原型機，並且現在正在使用特製的晶元進行測試。

該設計包括六條傳輸線，其中，所有傳輸線都具有相同的長度，並且由五個開關連線。為了分配電磁波，開關依次開啟和關閉，如此能夠允許同時傳送和接收資料訊號。

之前的研究都表明，使用相同的電磁頻率能同時傳送和接收訊號，而這可以調整訊號。但是，研究人員表示，新的設計能夠實現無限的頻寬。

可通過當前的晶元製造工藝進行製造，並且與幾乎所有行業標準設計相容。之前概念所需要的元件無法滿足當前的行業標準，或者僅在狹窄的頻帶中工作。研究人員說，加州大學洛杉磯分校製造的新型迴圈器能夠在無線電最低頻率到最高頻率之間工作，甚至可能在光譜中的可見光部分工作。

研究人員說：「就像電容器或電阻器，這種裝置能夠為電磁波分配路徑，並且屬於各種電路中的基本構建模組，同時，無限頻寬將引發手機、汽車感測器甚至量子計算機的設計革命。」

研究小組最近獲得了國防高階研究計畫局微系統技術辦公室劃撥的220萬美元，用於研製微晶元的使用器件。 (中國船舶工業綜合技術經濟研究院程大樹)