下一代射频信号处理器;声学纸浆纤维。
下一代射频信号处理器
桑迪亚国家实验室已经采取措施来实现声波放大器的研制这项技术有一天可能会为人们期待已久的微型射频信号处理器铺平道路。
研究人员利用表面声波(SAW)技术开发了压电声学器件，并证明了制造这些器件的能力。桑迪亚的设备仍在研发阶段，包括一个276兆赫的放大器，其测量面积仅为0.0008平方英寸(0.5平方毫米)。放大器和其他组件可以使开发一个小型的全声射频信号处理器成为可能。
资料来源:桑迪亚国家实验室。科学家Matt Eichenfield(左)和Lisa Hackett在桑迪亚国家实验室领导了一个团队，他们创造了世界上最小、最好的声学放大器。(图片来源:Bret later)
这项技术有一天可以用于未来的无线设备。尽管如此，今天的智能手机包含了数字芯片和射频组件。数字部分由一个调制解调器组成。射频组件包括射频前端模块。
前端模块由同一单元中的多个组件组成，包括功率放大器、低噪声放大器(lna)、滤波器和射频开关。功率放大器为信号到达目的地提供电源。LNAs放大了一个小信号，而滤波器则屏蔽了噪音。开关芯片将信号从一个组件传送到另一个组件。
这些射频设备在系统中工作，但它们也很复杂和笨重。它们也基于不同的工艺和材料。此外，新手机需要更多的射频内容。随着运营商从4G无线网络转向5G无线网络，手机需要更多的射频组件来跟上越来越多的频段。
因此，为了降低复杂性，迫切需要开发更小或更集成的射频组件。这正是基于SAW技术的射频信号处理器所适合的地方——它们可以在单个设备上集成多个当前的射频组件。
这项技术并不新鲜。在20世纪70年代，业界尝试使用SAW技术开发压电声学器件。桑迪亚说，在声表面波技术中，“固体和真空界面处的声波被固定在界面上。”
该技术为射频应用提供了强大的放大器。但桑迪亚表示，这些设备容易产生噪音，效率也不高。因此，这项工作被放弃了，取而代之的是今天的射频半导体放大器。
然而，桑迪亚找到了一种新的方法来实现声波放大器。这进而可能使期待已久的小型化射频信号处理器成为可能。在实验室中，研究人员演示了射频信号处理器的三个主要组件——无源延迟线滤波器、放大器和循环器。
Sandia的声波放大器具有单位长度的高增益和直流功耗。研究人员还展示了世界上第一个具有46dB隔离脉冲直流偏置的声电循环器。
采用声电材料平台研制了射频信号处理器。它由50nm的铟镓砷化(InGaAs)外延半导体薄膜在铌酸锂压电衬底上组成。
桑迪亚公司的新型声学放大器与上世纪70年代建造的版本相比，效率提高了10倍。桑迪亚公司表示，它可以在0.008英寸(0.2毫米)的区域内，仅用36伏的电和20毫瓦的功率，就能将信号强度提高100倍。
桑迪亚的科学家Lisa Hackett说:“声波设备本质上是紧凑的，因为在这些频率下声音的波长非常小，比人类头发的直径还小。”
桑迪亚科学家Matt Eichenfield补充说:“我们是第一个证明在声学领域实现通常在电子领域完成的功能是可行的。”
声学纸浆纤维
阿尔托大学和芬兰声学公司Lumir的研究人员发现，木质纸浆纤维可以制造环保声学材料提高建筑物的吸声性能。
声学绝缘市场是一个不断增长的行业，预计到2022年将达到1500万美元。声学在建筑中起着重要的作用，因为良好的工作场所声学可以提高工人的效率和生产力。
阿尔托大学的博士生Jose Cucharero正在寻找一种更环保、更可持续的隔音方法，同时还能提高质量。
木浆是由天然纤维素纤维制成的，在室内隔音方面比合成纤维更好。“合成纤维，如玻璃纤维和岩棉，在质量上是统一的。纤维素纤维具有复杂的结构，具有天然的不规则性，这是在室内吸收声音的一种资产，”阿尔托大学写道。“纤维素纤维的生产效率更高，而且纤维还能从大气中吸收大量的二氧化碳。在建筑材料中使用这种纤维是储存碳的有效方法:建筑可以使用几十年，不像通常使用纤维素的一次性包装和纸张。”
由于纤维素纤维的独特性质，这种环保隔音材料将帮助世界各地的公司实现碳中和目标。由纤维素纤维制成的声学喷雾剂还可以在不改变建筑物视觉外观的情况下改善建筑物的绝缘性能。
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