Исследователи из MIT создали компактный и энергоэффективный приемник для умных устройств, совместимых с 5G. Он в 30 раз устойчивее к помехам по сравнению с традиционными аналогами.

Такой чип идеально подойдет для IoT-устройств с батарейным питанием: датчиков окружающей среды, умных термостатов, медицинских гаджетов или промышленных сенсоров, которые должны работать долго без подзарядки.

В основе разработки — пассивная фильтрация, потребляющая меньше милливатта энергии. Она защищает вход и выход усилителя от посторонних сигналов, которые могут нарушить работу устройства.

Ключевая особенность — сеть предварительно заряженных конденсаторов, соединенных микроскопическими переключателями. Они требуют минимум энергии для работы, в отличие от стандартных решений.

Комбинация конденсаторов и усилителя использует эффект Миллера — явление, при котором маленькие конденсаторы ведут себя как крупные.

Эффект Миллера — явление, при котором конденсатор в цепи усилителя кажется больше своего реального размера из-за обратной связи. Это позволяет использовать миниатюрные компоненты без потери эффективности.

Это позволило уменьшить размер чипа до 0,05 мм².

Такой приемник расширит возможности IoT. Устройства станут компактнее, дольше работают и надежнее в условиях радиопомех — например, на заводе или в умном городе, — говорит Соруш Араи, ведущий автор исследования.

Чтобы решить проблему низкого напряжения (всего 0,6 В), ученые применили бутстреп-синхронизацию — метод, который повышает управляющее напряжение ровно настолько, чтобы переключатели срабатывали без ошибок.

Итог: чип тратит менее 1 мВт, подавляет помехи в 30 раз лучше аналогов и почти не создает собственных радиопомех благодаря крошечным переключателям.

Следующий шаг — сделать приемник полностью автономным, питающимся от энергии Wi-Fi или Bluetooth-сигналов.

Главный плюс исследования — масштабируемость. Чип можно встроить в любые IoT-устройства: от медицинских пластырей до датчиков на нефтяных вышках.

Экономия энергии продлит срок работы датчиков с месяцев до лет — критично для удаленных систем мониторинга.

Устойчивость к помехам решит проблему «радиохаоса» в умных городах, где десятки устройств конкурируют за частоты.

Однако неясно, как чип поведет себя в условиях экстремальных температур или вибраций — например, в промышленных условиях. В статье нет данных о тестах на износостойкость.

Ранее ученые выяснили, что излучение 5g влияет на ткани мозга крыс.