雷达高度计是地形上方高度的唯一指标。频谱相邻的 5G 蜂窝频段存在干扰高度计和影响飞行着陆和起飞的重大风险。随着无线技术在频率覆盖范围的扩大和空间多路复用的利用，类似的有害射频干扰成为一个紧迫的问题。
为了解决这种干扰，具有极低延迟的射频前端对于运输、医疗保健和军事等行业至关重要，在这些行业中，传输消息的及时性至关重要。由于数据速率、载波频率和用户数量的增加，未来几代无线技术将对射频前端提出更严格的延迟要求。
此外，收发器的物理运动也带来了挑战，导致干扰和目标信号之间的时变混合比。这就需要移动无线接收器具有实时适应性，以处理波动的干扰，特别是当它携带导航和自动驾驶的生命安全关键信息时。
在发布在《光：科学与应用》上的一篇新论文中，由美国普林斯顿大学电气与计算机工程系光波实验室的Paul Prucnal教授及其同事领导的一组科学家介绍了一种采用硅光子学来解决动态射频干扰的片上系统。
这一技术飞跃的核心在于光子集成电路，它可以通过将无线电频率转换为光频率来处理宽带信息。与传统的模拟射频组件或数字电子设备不同，PIC 通过直接模拟处理显著降低延迟，这是无线技术向更高频率发展的关键功能。
然而，在芯片上集成一个完整的系统进行微波处理在设计、控制和封装方面面临着挑战。当前的 PIC 通常需要笨重的外部设备进行信号分析和控制，导致实际部署的尺寸、重量和功耗指标不切实际。
为了应对这些挑战，该研究引入了一种紧凑的、手掌大小的独立光子器件。该器件在单个芯片上集成了调制器、微环谐振器权重组和光电探测器，可将处理延迟显著降低至 15 皮秒以下。此外，具有集成外设的现场可编程门阵列可处理高吞吐量统计分析和高级盲源分离算法。此设置能够以 305 Hz 的刷新率实时执行，与以前的系统相比有了显着改进。
研究团队在移动通信和雷达高度计两种动态干扰场景中成功测试了该设备。结果令人鼓舞，展示了无差错操作，并将信噪比保持在15 dB以上。这一突破展示了该器件有效应对现实世界干扰挑战的潜力。
这项研究标志着光子处理器的发展向前迈出了重要一步。它率先开发了能够实时在线学习和快速调整光子权重的 PIC。随着研究的进展，预计外形尺寸、性能和在线适应性将得到增强。这些进步将扩大光子处理器对一系列要求苛刻的任务的适用性，包括模型预测控制和神经形态计算。
该研究标志着光子信号处理领域向前迈出了一大步，凸显了其在应对复杂现实挑战方面的潜力。
