【摘 要】
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随着第五代移动通信（5G）的商用和第六代移动通信（6G）研发计划的启动,毫米波太赫兹技术受到越来越多的关注。面向6G移动通信,本人所在实验室提出了非对称全数字毫米波大规模MIMO新架构,以解决容量、功耗、成本等的平衡问题。本文针对非对称毫米波全数字多波束阵列及芯片测量平台的一些关键射频技术开展研究,主要内容及创新点如下:一、针对毫米波大规模MIMO阵列射频收发通道的单元电路开展了仿真和实验研究,设
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随着第五代移动通信（5G）的商用和第六代移动通信（6G）研发计划的启动,毫米波太赫兹技术受到越来越多的关注。面向6G移动通信,本人所在实验室提出了非对称全数字毫米波大规模MIMO新架构,以解决容量、功耗、成本等的平衡问题。本文针对非对称毫米波全数字多波束阵列及芯片测量平台的一些关键射频技术开展研究,主要内容及创新点如下:一、针对毫米波大规模MIMO阵列射频收发通道的单元电路开展了仿真和实验研究,设计了各单元电路芯片的评估板,并通过优化辅助电路与芯片特性使得各单元电路达到最佳性能。此外,设计并实现了高性能的准感性窗基片集成波导带通滤波器与基于变容二极管和半模基片集成波导的可控移相器,测试结果与仿真设计结果一致。二、为初步验证非对称毫米波阵列的概念,针对终端侧应用,设计并实现了4发1收非对称全数字毫米波原型阵列。测试结果表明:非对称阵列的四个发射通道可实现24.25～29.5GHz频带内-10d Bm～30d Bm功率范围400MHz带宽信号的发射,其中,单通道链路增益28.5d B,总体平坦度4.97d B,通道一致性好;通道IIP3为+25d Bm,最大发射输出功率+33d Bm;带内外镜像抑制以及杂散性能优良;单通道在50Msps码率下,256QAM调制EVM最优为0.59%rms,ACPR最优为-49.1d Bc。接收通道在24.25～29.5GHz频带内可接收-85d Bm～-25d Bm功率范围内的信号,增益30d B,平坦度1.27d B;IIP3为-20d Bm,接收输出最高-10d Bm,线性度高,镜像抑制以及杂散性能优良,在50Msps码率256QAM调制下最优EVM可达0.66%;通道ACPR最优-44.2d Bc。三、设计了可扩展可移植毫米波芯片测量平台,包含频率源与射频收发链路模块等。在4.75～9.75GHz频率范围,实现了输出相噪为-104.3d Bc/Hz@1KHz、-108.9d Bc/Hz@10KHz、-105.2d Bc/Hz@100KHz、-134.8d Bc/Hz@1MHz以及-151.2d Bc/Hz@10MHz,积分相噪-53.1d Bc（1k～30MHz）,输出功率-5d Bm的性能优良的频率综合器。并实现了24.25～29.5GHz频带内,发射通道发射功率范围在-23d Bm～+7d Bm的信号,单独射频发射增益11d B,平坦度4.34d B;通道IIP3为+16d Bm,输出最高+7d Bm,线性度高;带内外镜像抑制以及杂散性能优良;单通道50Msps码率下256QAM调制EVM最优为0.99%rms;ACPR最优为-43.9d Bc。同时实现了24.25～29.5GHz频带内,接收通道接收功率范围-85d Bm～-25d Bm的信号,增益28d B,平坦度5.13d B;通道IIP3为-22d Bm,输出最高-14d Bm,线性度高;镜像抑制以及杂散性能优良;单通道50Msps码率下256QAM调制EVM最优性能为0.65%rms;ACPR最优为-43.8d Bc。
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