后共振反射打破微波电子中的损耗-相位分辨率权衡

对微波和亚毫米波的精确相位控制是当今无线通信和信号处理电子的关键需求。数十年来，实现甚至适度的相位移分辨率都需要晶体管开关与被动电磁结构的复杂组合。这些真实相位延迟、真实时延或准真实时延电路靠近共振，导致信号大幅衰减和失真，限制了传输带宽。尽管已有诸多尝试，被动相位移器仍显得低效且无法与高通道容量波束赋能集成，无论采用何种半导体制造工艺。本文引入一种机制，利用基于耦合共振的波导反射器可被重新编程以规避损耗。其运作核心在于，内部共振的损耗局限于低频，而在高频，反射性最大化，共振引起的宽带相位变化仍然保持。由于在低损耗后共振频段的性能对开关数量几乎不敏感，超精细的数字调谐成为可能。这一机制打破了历史上损耗与精度之间的权衡，使分辨率超过当前集成电路的三个数量级(位数)。该器件不失真地传输信号且不耗电。此外，该芯片在 complementary metal oxide semiconductor 平台上占据亚波长尺寸，使其成为无缝集成于多吉比特数据链路、射电天文收发器以及毫米波量子比特控制硬件的最佳人选。