美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助的一个研究小组最近表示，他们已经开发出一种硅基电路的微小组件，可以将无线通信的射频（RF）容量提高一倍，从而提供更快的网络搜索，并开发出更小、更便宜、更容易升级的雷达、信号和智能天线阵列，以及其他应用程序。
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这项工作是由哥伦比亚大学电气工程师领导的。哈里什·克里希纳斯瓦米和内加尔·赖斯卡里米安在美国国防部高级研究计划局（DARPA）的“商业时间尺度阵列”（ACT）项目的资助下，该项目正致力于开发能够快速集成到更大、更先进系统中的无线电子元件。DARPA表示，ACT产品的目标是“缩短设计周期和现场更新，突破导致10年阵列开发周期、20至30年静态寿命周期和昂贵的使用寿命延长计划的传统障碍。”
在这种情况下，创建的重点是一个被称为“循环器”的电气组件，通常用于控制电路中信号流的方向。
“环行器的定义特征是，电路中以电子波形式出现的射频信号只能向前传播，电路物理禁止反向传播。这就是减少芯片干扰和保持信号分离所需要的。大多数材料不能发挥这一作用，因为射频流量可以双向通过它们；这些材料表现出工程师们所说的相互作用。
传统上，环行器依靠外部的铁氧体磁铁，迫使射频信号通过下游电路进入单向通道。这些磁铁和铁氧体材料使得环行器体积庞大，价格昂贵，与主流的微电路技术（CMOS）不兼容，因此很难将CMOS集成电路的环行器小型化。
简言之，哥伦比亚大学的研究人员通过启用双通道或全双工通信设计解决了这些问题，消除了对铁氧体和磁铁的需求。
DARPA微系统技术办公室主任William Chappell在一份声明中说：“这种新的循环器组件可以实现全双工系统，让你同时说话和听。”。在雷达应用中，这种能力可以结束短暂但可能致命的盲区时刻，因为系统不必在单独的传输和接收模式之间切换。
通过将频率需求减半，全双工通信有可能使网络的语音、数据和其他形式的信息容量翻倍。哥伦比亚大学研究人员克里希纳斯瓦米说，在强大的雷达和其他射频系统中，需要大量的发射器和接收器阵列，“一个紧凑、高效、高性能的环行器”使射频工程师更容易使他们的系统变小。
ACT研究只是DARPA目前致力于支持eh无线领域的项目之一。
今年3月，美国国防研究局（defenserearchagency）最近宣布了一项耗资200万美元的大挑战，名为频谱协作挑战（SC2）的主要目标是为无线电注入“先进的机器学习能力，以便它们能够共同制定策略，以优化无线频谱的使用，而这种方式在今天的预先分配对指定频率的独占访问的固有低效方法中是不可能的。”
国防高级研究计划局表示，目前为各种用途分配固定频率的做法，不考虑实际的时刻对时刻的需求，效率太低，无法满足实际需求，并有可能破坏军事和民用应用中的无线可靠性。
预计这项挑战将利用人工智能和机器学习领域最近取得的重大进展，并刺激这些研究领域的新发展，在协作决策至关重要的其他领域也有潜在的应用。
美国国防高级研究计划局（DARPA）微系统技术办公室的SC2项目经理保罗·蒂尔格曼（Paul Tilghman）在一份声明中说：“DARPA挑战赛传统上奖励那些主宰竞争对手的团队，但当涉及到充分利用电磁频谱时，最聪明地分享的团队将获胜。”我们希望从根本上加快机器学习技术和策略的发展，以允许在机器时间尺度上实时共享频谱。”
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美国国防高级研究计划局说，它将建造它所称的同类中最大的无线试验台斗兽场“——它将在SC2期间和之后作为国家资产，用于评估下一代无线电系统的频谱共享策略、战术和算法。“斗兽场”将让研究人员在真实的、用户定义的射频环境中，如繁忙城市社区或战场环境的无线条件下，远程进行智能无线电系统的大规模实验。
实际的SC2将包括三个为期一年的阶段，从2017年开始，到2020年初结束，由在两次预赛中幸存下来的决赛选手进行现场比赛。美国国防高级研究计划局称，该团队的无线电设备与其他各种类型的无线电设备进行最有效的合作，以动态优化频谱使用，将赢得200万美元的大奖。
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