Новое малогабаритное устройство-циркулятор может удвоить эффективность использования полосы беспроводных коммуникаций

Группа исследователей и инженеров из Техасского университета в Остине разработала новое малогабаритное и недорогое устройство-циркулятор, использование которого позволит удвоить эффективность использования полосы радиосигнала в системах беспроводной связи и коммуникаций. Созданное устройство позволит реализовать полнодуплексную связь, связь, позволяющую передавать информацию одновременно в двух направлениях, в пределах одного диапазона частот, канала. Более того, циркулятор нового типа может быть использован даже в мобильных телефонах и в других устройствах систем беспроводной связи нового поколения, значительно расширяя их возможности. Сами устройства-циркуляторы, работающие в диапазоне радиоволн, известны достаточно давно и используются для реализации полнодуплексных систем в дорогостоящем коммуникационном оборудовании. Более широкому распространению этих устройств препятствует их большой вес, который является следствием использования в их конструкции постоянных магнитов и элементов из специальных ферритовых сплавов.

Новый циркулятор, созданный техасскими исследователями, является исключительно электронным устройством, не использующим постоянных магнитов и изготовленным из самых распространенных радиоэлементов. Опытный образец циркулятора имеет диаметр в 2 сантиметра и это более чем в 75 раз меньше, чем длина волны, на которой работает это устройство. При более серьезном подходе к разработке конструкции подобных устройств, их размер может быть уменьшен вплоть до нескольких микрон, а использованные материалы, такие, как кремний, медь и золото, позволят без труда интегрировать такие устройства в состав небольших коммуникационных чипов, используемых в смартфонах и других малогабаритных устройствах.
Работа нового циркулятора подобна работе обычных магнитных циркуляторов за исключением того, что эффект магнитного смещения электромагнитной волны заменен эффектом бегущей волны, вращающейся внутри этого кольцевого устройства. Благодаря отсутствию магнитов, магнитопроводов и наличию электронного управления рабочая частота нового циркулятора может быть перестроена в весьма широком диапазоне прямо во время его работы, что абсолютно невозможно сделать с обычными магнитными циркуляторами.

Для телекоммуникационных компаний, вынужденных тратить достаточно значимые суммы на приобретение лицензий на использование радиочастот, новое устройство может стать тем, что позволит использовать имеющиеся диапазоны в два раза более эффективно. А это, в свою очередь, может сказаться в лучшую сторону на стоимости коммуникационных услуг для конечных потребителей. Кроме этого, обычные циркуляторы широко используются в авиационных радарных системах и в спутниках. Минимизация габаритов и веса используемых коммуникационных систем, которая будет получена за счет использования циркуляторов нового типа, позволит существенно сократить расходы на запуск спутников, количество потребляемого самолетами топлива, что, в свою очередь снизит расходы и уменьшит количество выбрасываемых в окружающую среду вредных веществ.