就目前而言，5G已經(jīng)登上了主舞臺。但6G或許并不像我們想象的那么遙遠。

　　在世界范圍內(nèi)開始廣泛使用5G技術(shù)的同時，研究人員正在為6G奠定基礎(chǔ)。這將以超過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5G技術(shù)的評論中指出，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。

　　6G頻譜和KPI目標

　　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？為了回答這個問題，研究人員正在研究頻率范圍以及將發(fā)送和接收這些信號的電路。

　　D頻段和6G

　　根據(jù)電子實驗室CEA-Leti撰寫的一篇論文，通過毫米波（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

　　這些加起來總共高達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。此升級可以在單位面積上啟用更多連接。不過當這些頻率開放時，物理障礙將對這些波產(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。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。

　　該電路旨在通過集成的倍頻器實現(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組成。自混頻器使輸出頻率相對于輸入信號加倍。下面是天線驅(qū)動器電路和單個混頻器級電路的框圖。

　　天線驅(qū)動器框圖和布局

　　關(guān)于整個天線驅(qū)動器電路，標記為“輸入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器”的部分是差分信號進入第一混頻器級的地方?；祛l器和放大器級的電路活動部分（晶體管電路–每個模塊的橙色部分）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)的級是級聯(lián)放大器，每級增益加倍。所有這些放大器都是相同的公共源偽差分級。

　　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現(xiàn)了NMOS晶體管。這是因為CEA-Leti報告擔心CMOS電路對D波段高頻的響應(yīng)能力。該混頻器電路實現(xiàn)了兩個用于差分輸入的晶體管（M5和M6），以下拉方式連接到差分對NMOS晶體管（M1和M2；M3和M4）。

　　耦合變壓器的自混級原理圖和布局

　　M1和M3連接到輸出變壓器的一側(cè)，而第二個連接到M2和M4。

　　現(xiàn)在，由于M5和M6由差分信號控制，因此M1和M3在輸入波的相反半個周期導(dǎo)通。這意味著在前半個周期中，M1閉合，M3斷開，而在后半個周期中，M3閉合，M1斷開。

　　M2和M4也相同。M1 / M3和M2 / M4的輸出節(jié)點組合為一個差分信號，并且是輸入頻率的兩倍，因為晶體管組合在不同的半周期內(nèi)導(dǎo)通和截止。然后，混頻器通過變壓器耦合到下一個放大級。

　　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（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6G信號將在何處傳播有所了解，但還有很長的路要走。我們?nèi)匀恍枰褂迷擃l段進行遠程通訊，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無線性能。

　　D波段具有遠超5G的空間和能力，新的晶體管電路設(shè)計將為天線發(fā)射和接收帶來如此高的增益，這將使我們能夠在高頻下進行通信。

　　6G或許沒有我們想象的那么遙遠！