В людных местах, например, на стадионе во время футбольного матча, зачастую происходят перебои со связью. Радиочастотные сигналы, отправляемые и принимаемые множеством устройств, могут вызывать помехи, которые замедляют их работу и разряжают батареи. Традиционные методы используют различные фильтры для блокировки диапазона сигналов, но они громоздкие, дорогие, с высокими производственными затратами. Чтобы решить проблему, ученые из МИТ придумали чип, способный блокировать определенный тип помех почти без потери мощности сигнала.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали схемную архитектуру, которая блокирует нежелательные сигналы на входе приемника, не снижая его производительности. Их приемник блокировал даже мощные нежелательные сигналы, не внося дополнительных шумов или неточностей в операции обработки сигналов.

Инженеры использовали так называемую архитектуру микшера. Это означает, что когда радиочастотный сигнал принимается устройством, он немедленно преобразуется в низкочастотный сигнал перед передачей на аналого-цифровой преобразователь для извлечения цифровых битов, которые сигнал несет. Такой подход позволяет радиостанции охватывать широкий диапазон частот, отфильтровывая при этом помехи, расположенные близко к рабочей частоте.

Но у приемников с микшером есть недостатки: они подвержены определенному типу помех — гармоническим помехам. Гармонические помехи исходят от сигналов, частота которых кратна рабочей частоте устройства. Например, если устройство работает на частоте 1 гигагерц, то сигналы с частотой 2 гигагерца, 3 гигагерца, 5 гигагерц и т. д. будут вызывать гармонические помехи. Они могут быть неотличимы от исходного сигнала в процессе преобразования частоты.

Чтобы избавиться от этих помех, исследователи обратились к концепции цифровой обработки сигналов, известной как блочная цифровая фильтрация. Они адаптировали этот метод к аналоговой области, используя конденсаторы, которые удерживают электрические заряды. Конденсаторы заряжаются в разное время по мере получения сигнала, а затем отключаются, чтобы сохранить заряд и использовать его позже для обработки данных.

Эти конденсаторы соединяются друг с другом различными способами. Если соединить их параллельно, они будут обмениваться накопленными зарядами. Этот метод борется с гармоническими помехами, но приводит к значительной потере сигнала. Тогда исследователи разместили конденсаторы по-другому: последовательно соединили некоторые из них с последующим разделением заряда. При таком размещении устройство начало блокировать гармонические помехи без потери информации.

Ученые протестировали устройство, одновременно отправив полезный сигнал и гармоническую помеху. Их чип смог эффективно блокировать гармонические сигналы лишь с небольшим снижением мощности сигнала. Устройство обрабатывало сигналы в 40 раз эффективнее, чем другие современные широкополосные приемники. Чип не требует никаких дополнительных аппаратных средств или схем, что упростит его производство в больших масштабах.