Onderzoekers vergroten frequentiebereik telefoons

Onderzoekers hebben een manier gevonden om het frequentiebereik van telefoons en andere draadloze apparaten te vergroten. Door spoelen op chips op verschillende frequenties te laten werken, kan het frequentiebereik worden verviervoudigd.

Op dit moment wordt een varactor-diode gebruikt om draadloze chips te laten wisselen tussen frequenties, maar onderzoekers van onder meer een universiteit van Boston vonden een manier om ook de inductors op draadloze chips op meerdere frequenties hun werk te laten doen. Daardoor zou het frequentiebereik van bijvoorbeeld telefoons, tablets, laptops maar ook satellieten kunnen worden verviervoudigd en het aantal beschikbare frequentiekanalen verdubbeld, stellen de onderzoekers tegenover Computerworld.

De onderzoekers behaalden het resultaat met behulp van een piëzo-elektrische laag die werd gebruikt om de magnetische permeabiliteit van de spoel te manipuleren. Dat kon door de juiste spanning op de piëzo-elektrische laag te zetten. Als de permeabiliteit wordt gemanipuleerd, verandert de inductie, waardoor de frequentie waarop het circuit resoneert verandert.

De ontdekkingen zouden kunnen leiden tot betere draadloze prestaties, aangezien het spectrum efficiënter zou kunnen worden gebruikt. Daarnaast zouden smartphones en tablets goedkoper en dunner kunnen worden, omdat het aantal benodigde draadloze modules omlaag kan. Intel en Texas Intruments hebben meegewerkt aan het onderzoek; verwacht wordt dat de ontdekkingen eind volgend jaar hun weg naar toepassingen in de praktijk zullen vinden.

Reacties (21)

[Sissors]

Ik ben benieuwd naar de randvoorwaarden hiervan, voornamelijk wat de kwaliteitsfactor van deze spoelen is en hoeveel extra processtappen je nodig hebt om deze extra lagen te maken. Normaal kan je een oscillator maken in een (bijna) standaard CMOS proces, dat gaat hiermee niet lukken (Het bijna gedeelte is omdat er soms een dikke metaallaag extra wordt toegevoegd om spoelen te maken, maar dat is niet noodzakelijk).

Natuurlijk een mooie ontwikkeling als het succesvol toegepast kan worden, maar volgens mij wordt er nu in het artikel wel wat overdreven. Betere draadloze prestaties? Waarom? En efficiënter gebruik van een spectrum? Waarom zou dat efficienter worden met tunebare spoel ipv tunebare capaciteit?

Sowieso, er wordt geclaimd dat we dan groter frequentiebereik voor mobieltjes hebben, maar die wordt beperkt door regulaties, niet door wat voor een chips er gemaakt kunnen worden. Bij een satelliet is het gewoon idioot imo om het te noemen: Als je satelliet beperkt wordt in frequentiebereik door een chipje, dan gooi je er een tweede chipje op voor meer bereik. In een smartphone wil je nog daarop bezuinigen, een satelliet zou ik er niet door laten beperken.

Varactors hebben inderdaad een beperkt bereik waarover ze getuned kunnen worden. Maar dat kan je vaak simpelweg uitbreiden door meer/minder varactors erbij te switchen. Dat is niet continue zoals bij tuning, maar goed genoeg voor de meeste toepassingen.

Als laatste heb je twee dingen waarbij je spoelen kan/moet gebruiken: Frequentiegeneratie en filters. De eerste moet het redelijk, de tweede kan het. Echter zodra je een factor twee frequentiebereik kan maken, kan je alles eronder ook maken, simpelweg door de frequentie af te delen. En spoelen voor filters zijn niet erg populair. Of met hun beperkte kwaliteit op een chip zijn ze simpelweg niet goed genoeg, en worden er off-chip filters gebruikt zoals SAW filters. Of je kan alternatieve methoden gebruiken om het filter te maken waarbij geen spoel nodig is. Gezien spoelen gigantisch zijn op een chip, en area = duur, is er een sterke voorkeur geen spoelen te gebruiken als het niet absoluut noodzakelijk is.

Nu komt het er een beetje op neer alsof ik het onderzoek wil afkraken, dat is echt niet zo. Tunebare spoelen hebben zeker nut. Echter hier wordt gedaan alsof er een enorme revolutie aankomt daardoor, dat is gewoon onzin. Die beweringen kan je dan nagenoeg over elk paper doen wat met RF te maken heeft.

[Hans1990]

Het lijkt mij dat frequentie generatie nog steeds vaak off-chip wordt gerefereerd met behulp van een kristal. Als je kijkt naar veel microcontrollers of proccesors met internal oscillators patsen sommigen al graag dat de on-chip oscillator 0.25% nauwkeurig is (goed genoeg voor USB!). Maar dat is ver weg van de 50ppm die een typical oscillatortje zonder tuning haalt.

Zo'n nauwkeurigheid is natuurlijk wel belangrijk als je specifiek op een bepaald kanaal van een GSM frequentieband moet intunen, bijvoorbeeld exact 881.5125MHz, en mag niet zomaar wegdriften. Ik zou mij kunnen voorstellen dat het wel mogelijk wordt om on-chip channel filters te maken, die ook nog een instelbaar zijn afhankelijk hoeveel bandbreedte er beschikbaar is. Deze worden inderdaad vaak naar buiten gebracht om vervolgens direct weer de chip in te gaan, wat op eerste gezicht wel eens vreemd kan lijken.

Ik heb het originele artikel ook eens doorgelezen, maar er wordt ook meteen een boel body aan zo'n uitvinding gegeven die ik nog niet 1-2-3 kan linken. Met name de performance van mobiele telefoons? Volgens mij heeft dat meer te maken met het zendvermogen, gevoeligheid en bereik(omgeving parameters) dan op wat voor manier een instelbaar filter wordt opgebouwd (intern of extern).

[Reactie gewijzigd door Hans1990 op 23 juli 2024 19:29]

[Anoniem: 22438]

Als je het frequentie spectrum kunt opdelen in meer kanalen en dus ook minder overspraak hebt op andere kanalen, dan kan met het zelfde vermogen een beter resultaat behaald worden.

Ook de foutcorrectie zal dan omlaag kunnen lijkt me, je hoeft pakketjes minder vaak te herhalen (maar mogelijk heb ik dat helemaal mis, ik ben geen expert)

Ik kan me ook voorstellen dat met een efficiënter gebruik van het radio spectrum, ook het batterijverbruik gaat afnemen.

Ook interessant voor wifi en zo, maar ja, voordat overal de apparatuur vervangen is door efficiëntere apparatuur zijn we jaren verder. Het lijkt me dat de techniek aan zowel de zender als aan de ontvanger kant veranderd moet worden om er echt voordeel uit te halen. Dat wil natuurlijk niet zeggen dat de apparatuur vanaf een bepaald moment niet er standaard van voorzien kan worden en dat we dan op een later punt de vruchten ervan gaan plukken.

Goedkoper zal het voor ons toch niet worden, de fabrikanten zullen het graag gebruiken om meer winst uit hun producten te melken.

[Hans1990]

Meer kanalen in dezelfde hoeveelheid MHz betekent minder spacing tussen de kanalen en smallere kanalen. Dat betekent juist meer kans op overspraak, omdat ze dichter op elkaar zitten.
Om de kanalen goed te filteren moeten je bandfilters nog scherper afkappen. In de analoge wereld kan dat door meer stages in een filter toe te voegen, maar daar wordt het filter veel groter van.

Kleinere kanalen betekent ook lagere bandbreedte, tenzij je andere modulatie technieken gaat gebruiken. Die zijn waarschijnlijk ook weer gevoeliger voor ruis, waardoor je ook weer meer reken intensieve foutcorrectie moet toevoegen. Al die verwerking kost ook weer energie.

Je krijgt in de analoge wereld niets voor niets. Daarom stapt men vaker ook naar de digitale wereld met SDR (Software Defined Radio) waarmee je ideale filters kan creeren, en ook software derived channels kan maken.

[analog_]

Het frequentie spectrum is al volledig opgedeeld, je kan hem in kleinere stukjes opdelen maar dat maakt het niet efficienter (in tegendeel, meer guard banden).

[Mick1990]

Waarom dan? Er verandert niks aan de zendmasten; die blijven gewoon op dezelfde frequentie uitzenden. Er komen ook helemaal geen nieuwe frequenties bij, nee er is nu een chip ontwikkeld die alle frequentiebanden kan ontvangen, ofwel straling die er toch al was. Dus in de plaats van een aparte chip voor 900mhz en 1800mhz, wordt dat bijvoorbeeld nu een chip die variabel kan schakelen tussen 800mhz - 1800mhz banden. En dat scheelt ruimte in de mobiele telefoon.


De huidige techniek is trouwens gebaseerd op: http://nl.wikipedia.org/wiki/Voltage-controlled_oscillator

[DogMatica]

VCO is het high level concept dat wordt geïmplementeerd d.m.v. RF-MEMS.
The radio frequency microelectromechanical system (RF MEMS) acronym refers to electronic components of which moving sub-millimeter-sized parts provide RF functionality.
Het artikel spreekt over een nieuwe RF-MEMS techniek die ontwikkeld is.
http://en.wikipedia.org/wiki/RF_MEMS

[Iblies]

Het is terdege wel een punt om mee te nemen.

Op dit moment hebben we zoveel netwerken om ons heen hangen dat je door het bomen het bos niet meer ziet. De klassieke experimenten waarbij je maar een zender gebruikt is allang niet meer van toepassing.

Je moet eens met je laptop eens op dit moment je straat eens doorlopen en kijken hoeveel netwerken er eigenlijk actief zijn (zon schijnt op moment van schrijven ), en dan hebben we het alleen over wifi. In mijn huis is het zelfs zo erg dat ik mijn zolder soms geen stabiele verbinding heb omdat het signaal van de buren sterker is.

Oplossing moet worden gezocht in hoeverre we een stabiel netwerk kunnen creeëren zonder dat iedereen op een eigen eilandje zit. Wat daar zijn we op dit moment mee bezig.

[ReneX]

Als het signaal van de buren sterker is dan wordt het tijd een ander kanaal te gaan gebruiken (of de 5-GHz band).

Een programma als inSSIDer kan goed helpen om inzicht te krijgen welke kanalen in gebruik zijn.

[T!mothy]

Ik loop zelf ook op tegen de te drukke wifi kanalen en het heeft zelfs geen zin meer om een rustig kanaal te zoeken. Er zitten namelijk ook aardig wat wifi netwerken tussen die automatisch een rustig kanaal opzoeken waardoor de ene dag het ene kanaal beter is en de andere dag de ander. Daarnaast gebruiken ook meer mensen zogenaamde brede frequenties waardoor het elkaar nog meer overlapt. 5 Ghz is wel een optie, maar die schijnt minder te zijn dan de standaard 2.4 Ghz. Al met al hoop ik dat ze binnenkort een manier vinden om daar iets aan te doen. Wel een beetje offtopic maar goed

[johnkeates]

Wat jij 'netwerken' noemt zijn slechts 11 tot 13 kanalen binnen een beperkt fequentiegebied. 100 'netwerken' op wifi kanaal 1 betekent dat je nog steeds alleen maar op die ene frequentie iets hebt.

[Alex_dragon]

Ik zal als ik jou was vooral uit elke vorm van licht blijven als je zo bang bent voor electromagnetische straling.

Schadelijke straling is ioniserende straling. Bij electromagnetische straling begint dit boven de 700THZ (400-700THZ is zichtbaar licht), iets waar je 5GHZ/2.4GHZ wifi/bluetooth/dect al lang niet bij kunnen, laat staan de 800-1900MHZ waar mobiel internet op werkt.

Om het nog sterker te vertellen: Zonder die grote radioactieve bal straling die wij 'de zon' noemen, die elke dag onze aarde bestookt met schadelijke radioactieve deeltjes, was hier uberhaupt geen leven. Straling is een bron van energie voor vele levensvormen.
Nog iets leuks: waarom denk je dat je zonnebrand moet opsmeren als je naar het strand gaat? Anders gaat je huid kapot van de ioniserende straling van de zon

[Reactie gewijzigd door Alex_dragon op 23 juli 2024 19:29]

[_Thanatos_]

Hm, is UV-licht ioniserend? Ik dacht dat dat pas begon bij alphastraling (die ook zo goed als harmless is)?...

[Gallant]

Kan je nagaan hoe sterk die force wel niet is dat doet dus wel degelijk iets met levende organismen harmloos is het dus zeker niet. Van een natuurlijke bron is de uitwerking altijd anders dan kunstmatige. Kijk bijvoorbeeld eens naar de zonnebank met andere woorden jouw argumenten hebben mij er niet gerust op gemaakt eerder het tegenovergestelde. .helaas

[Anoniem: 161878]

@Ekstergroen, dat is nog afwachten. Het kan best wel eens andersom zijn.
Oude Dect telefoons zijn slechter dan mobiele telefoons, omdat die Dect telefoons constant met vol vermogen uitzenden. De laatste Dect telefoons doen dat niet meer.
Het is net als een constante toon die constant hoorbaar is. Dat begint op een gegeven moment irritatie op te leveren. Maar ga je die toon varieren, dan wordt het opeens muziek.
Dus wie weet wat die variatie met die nieuwe techniek voor invloed heeft op de omgeving.

[emmerx]

Door deze ontwikkeling juist niet.

Als je de antenne optimaliseert heb je minder verlies en hoef je met minder vermogen te zenden.
Dat is dan weer beter voor de drager van het mobiele apparaat, zowel qua stralingsabsorptie als energieverbruik (accuduur).

Dit i.c.m. het meten van veldsterkte en aanpassen zendvermogen is er nog een hoop te winnen.

En de vraag is hoe schadelijk deze straling is. Een keertje vliegen stelt je bloot aan veel gevaarlijkere straling....

[analog_]

dubbele negatie mensen op die laatste zin. Hij heeft ook gelijk dat het intressanter is een afgestemde antenne en uitzend vermogen te gebruiken met behulp van een survey onderzoek dan simpelweg meer bandbreedte (frequenties) te gebruiken.

Als iedereen bijvoorbeeld met sectoren ipv. omnis op hun AP zou werken zou het probleem al significant dalen. Gelukkig zie je in de duurdere ontwerpen terug klassieke multi cascade superhetrodyne zenders op wifi met een veel betere selectiviteit (prism2 era'ish) dan de atheros 'crap'.

[Reactie gewijzigd door analog_ op 23 juli 2024 19:29]

[dj.verhulst]

Dat is een mooie ontwikkeling, beter dan alleen maar het vermogen of aantal zenders/ontvangers simultaan te laten werken.