About / Advertise
Konstruktörer på MIT har tagit fram en snabb, superbredbandig, strömsnål radiokrets som modellerats efter hörselsnäckan i det mänskliga innerörat. Kretsen kan ligga till grund för mottagare till mobiltelefoner, internet, radio och tv.
– Ju mer jag studerade örat desto mer insåg jag att hörselsnäckan är som en superradio med 3500 kanaler. Hörselsnäckan får snabbt grepp om helheten i vad som pågår i ljudspektrum, säger Rahul Sarpeshkar, biträdande professor på MIT, Massachusetts Institute of Technology till nyhetsbrevet Cellular News.Tillsammans med en forskarstudent har han designat ett radiomottagarchips som är snabbare än någon rf-spektrumanalysator och dessutom betydligt mer strömsnål, allt modellerat efter hur hörselsnäckan fungerar. "Rf-hörselsnäckan" (radio frequency cochlea) beskrivs i juniupplagan av tidskriften IEEE Journal of Solid-State Circuits.
Den biologiska hörselsnäckan använder fluidmekanik, piezoelektronik och neural signalbehandling för att omvandla ljudvågor till de elektriska signaler som skickas till hjärnan. Ljudvågorna skapar mekaniska vågor i snäckans membran och vätskorna i innerörat, vilket aktiverar hårceller som skapar de elektriska signalerna.
Rf-kretsen, realiserad i ett 1,5 x 3 mm kiselchips, fungerar som en analog spektrumanalysator som detekterar alla elektromagnetiska vågor inom räckhåll. Elektromagnetiska vågor genom induktorer och kapacitanser motsvarar hörselsnäckans vätskor och membran, och transistorer fyller hårcellernas uppgift.
Människans hörselsnäcka har ett brett frekvensomfång, från 100 till 10 000 Hz. MIT-forskarna använde samma konstruktionsprinciper i sin rf-hörselsnäcka och resultatet blev en mottagare som kan upptäcka signaler i ett ännu bredare spektrum, upp till ett par Gigahertz. Kretsen drar enligt Cellular News någon hundradel av den effekt som skulle krävas för direkt digitalisering av motsvarande bandbredd.
- Den som normalt arbetar med radio skulle aldrig komma att tänka i de här banorna, inte heller någon som jobbar med hörsel. Men när fälten kombineras får man nya insikter. Vårt arbete har bidragit till förståelsen för hörselmekanismerna också, säger Sarpeshkar till Cellular News.
Enligt Rahul Sarpeshkar har elektronikkonstruktörer mycket att lära genom att studera biologiska system, som ju utvecklats genom hundratals miljoner år till att bli mycket energieffektiva och klara brusiga omgivningar. Sarpeshkars grupp har tidigare tagit fram flera talsynteskretsar med inspiration från de mänskliga stämbanden.
