Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) совершили прорыв, разработав новый чип-приемник с ультранизким энергопотреблением. Его ключевое преимущество — устойчивость к гармоническим помехам, которая примерно в 30 раз выше, чем у любого из существующих аналогов.

Как сообщает портал MIT News, новая технология открывает перспективы для разработки нового поколения миниатюрных, «умных» и долговечных IoT-устройств — от носимой электроники для контроля здоровья до датчиков в промышленности.

С повсеместным внедрением сетей пятого поколения радиочастотный спектр становится всё более насыщенным. Такая плотная электромагнитная среда представляет особую угрозу для миниатюрных гаджетов с батарейным питанием — например, носимых сенсоров или датчиков для мониторинга окружающей среды. Возникающие радиопомехи могут приводить к сбоям в передаче данных и нарушать их стабильную работу. При этом их компактные размеры и скромные энергетические ресурсы не позволяют интегрировать эффективные, но громоздкие и энергоёмкие фильтры, которые используются в более крупных устройствах, таких как смартфоны.

Для решения указанной проблемы специалисты MIT разработали архитектуру, в которой реализован принципиально иной механизм пассивной фильтрации. Их разработка построена на оригинальной архитектуре, которая включает в себя многослойные, предварительно заряженные конденсаторы и микроскопические переключатели. Этот контур формирует эффективный барьер для шумов непосредственно на входе приёмника, ещё до стадии усиления сигнала. Результатом такого подхода стали выдающиеся показатели: энергопотребление всего чипа не превышает одного милливатта, а его полезная площадь — менее 0,05 мм². При этом главным достижением является 30-кратное превосходство в подавлении гармонических помех по сравнению со стандартными приёмниками.

Секрет такой производительности кроется в комбинации двух оригинальных подходов. Во-первых, инженеры использовали тактирование с вольтодобавкой, чтобы гарантировать бесперебойную работу микропереключателей. Во-вторых, они задействовали эффект Миллера — физическое явление, которое заставляет миниатюрные конденсаторы вести себя как компоненты со значительно большей ёмкостью.

Потенциал новой технологии наиболее полно раскроется в нескольких ключевых направлениях Интернета вещей. В первую очередь, это сектор носимой электроники для контроля показателей здоровья (смарт-часы, фитнес-кольца), а также автономные датчики для мониторинга состояния окружающей среды. Кроме того, разработка окажется крайне востребованной в системах умного дома, таких как смарт-термостаты, и в решениях для промышленного мониторинга.

Дальнейшие исследования команды направлены на ещё более амбициозную цель — разработку гаджетов для Интернета вещей, которые вовсе не нуждаются в батареях. Ученые ищут способ обеспечить чип энергией, улавливая её из окружающих радиоволн, например, от сетей Wi-Fi и Bluetooth. Успех в этом направлении откроет эру по-настоящему автономных устройств.