5G毫米波射频算法技术研究

5G毫米波射频系统的高频段大带宽特性,以及采用的混合赋形架构实现硬件链路,对系统射频算法方案的实现开发形成挑战,比如针对大带宽新空口基带信号的消峰算法,混合赋形架构下模拟链路的非线性校正,以及通道一致性校准等,从而对5G毫米波系统的功能实现、性能优化和节能增效产生重要影响。从5G毫米波相对低频设备的系统架构变化出发,总结分析了毫米波系统射频算法技术的性能影响因素和技术瓶颈,提出了毫米波射频算法技术发展方向建议。     

毫米波大规模MIMO系统波束旋转预编码设计

为解决毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统因功率泄漏导致的能量损耗问题,该文提出基于最小相位误差的波束旋转(MPE-BR)预编码方案。首先,采用基于相移器的波束选择网络,构建波束选择集合,系统中每个射频(RF)链通过选择多个波束达到收集泄漏功率的目的。然后,以最大增益波束为基准,根据最小相位误差准则确定波束选择集合的相位,将所选波束的信道增益近似对准同一方向,使得用户的接收信噪比(SNR)最大,从而提高系统性能。此外,该文对所提预编码算法进行了理论分析,推导了频谱效率上界和能量效率上界。实验验证了理论推导的正确性,仿真结果表明,所提方法具有接近无漏功率的和速率性能,与现有的算法相比,所提方案具有较好的频谱效率和能量效率性能。     

基于三导体耦合线的毫米波Marchand balun建模与设计

本文提出了一种基于三导体耦合线结构的毫米波Marchand巴伦的新型宽带模型。基于c模和π模理论,对三导体耦合线进行了分析并采用传输线和理想变压器对其建立了模型。通过电磁场仿真提取了模型参数并使用该耦合线模型建立了Marchand巴伦的模型。基于该模型,本文使用GaAs工艺设计了一种毫米波Marchand巴伦并进行了流片制造,所设计的巴伦工作在15GHz~55GHz频率范围,测试结果表明该巴伦具有较好的幅值和相位平衡度,同时验证了模型的准确性。     

基于有源对消的装甲目标被动毫米波隐身技术研究

目前,被动毫米波探测与制导技术已对装甲目标产生了极大的威胁。为提高装甲目标在未来战场的生存能力,该文提出一种基于有源对消的新型毫米波隐身方法。该方法通过装甲目标车载毫米波干扰机发射低功率噪声来降低目标与不同实战背景的辐射温度差,使得末敏弹毫米波辐射计无法探测识别出目标,从而实现其被动隐身功能。与传统基于外形、材料的无源隐身方法相比,该方法不仅可防护不同实战背景下的多种类型目标,还具有布设机动性强、工程实现简单等优点。最后实验结果表明：该方法可使实战环境下装甲目标对其正上方$ {90^\circ} $立体空域内Ka波段、W波段末敏弹辐射计的隐身效能分别达到–20～–8 dB, –15～–8 dB,并且隐身效能较无源隐身方法也有一定的提升。     

3mm波雪崩管集成振荡器设计

描述了一种3mm雪崩管集成振荡器。该振荡器由雪崩二极管,微带谐振装置,鳍线过渡段组成。通过对雪崩管振荡器的理论分析,利用电路设计软件ADS与三维仿真软件HFSS仿真优化,设计出了频率为95GHz的雪崩管集成振荡器。     

（英）CMOS毫米波低功耗超宽带共栅低噪声放大器

本文陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA)。该LNA用标准90-nm RF CMOS工艺实现并具有如下特征：在28.5到39 GHz频段内测得的平坦增益大于10 dB;-3 dB带宽从27到42 GHz达到了15 GHz,这几乎覆盖了整个Ka带;最小噪声系数(NF)为4.2 dB,平均NF在27-42 GHz频段内为5.1 dB;S₁₁在整个测试频段内小于-11 dB。40 GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为 2 dBm。整个电路的直流功耗为5.3 mW。包括焊盘在内的芯片面积为0.58*0.48 mm2_。     

面向6G通信感知一体化的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40～50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40～50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。     

一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法

利用毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达探测水面时,静止目标的回波以及噪声通常会淹没水面本身的回波信号,导致采用传统成像算法得到的结果中难以看到水面波浪纹理。针对这一问题,该文提出一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法,该算法在距离向上采用Dechirp技术进行距离压缩,在方位向上进行分块处理。方位向分块处理过程中,首先根据静止目标与运动目标回波多普勒频率不同的特性,在频域去除静止目标回波的干扰;然后基于水面电磁散射特性,采用最大似然估计方法估计方位向频谱参数,计算水面回波能量。采用该算法对实测数据进行处理,结果显示该算法能够获得水面纹理信息,成像结果优于传统成像算法。     

超宽带毫米波LTCC 收发前端设计

本文介绍了一种毫米波超宽带LTCC 收发前端的方案设计。通过分析组件的各项指标,选取合适的芯片,优化系统设计方案。在方案的基础上完成电路仿真设计。在18-40GHz 的范围内仿真结果较好地满足了设计指标要求。     

Design of InP DHBT power amplifiers at millimeter-wave frequencies using interstage matched cascode technique

In this paper, the design of InP DHBT based millimeter-wave(mm-wave) power amplifiers(PAs) using an interstage matched cascode technique is presented. The output power of a traditional cascode is limited by the early saturation of the common-base(CB) device. The interstage matched cascode can be employed to improve the power handling ability through optimizing the input impedance of the CB device. The minimized power mismatch between the CB and the common-emitter(CE) devices results in an improved saturated output power. To demonstrate the technique for power amplifier designs at mm-wave frequencies, a single-branch cascode based PA using single-finger devices and a two-way combined based PA using three-finger devices are fabricated. The single-branch design shows a measured power gain of 9.2 dB and a saturated output power of 12.3 dBm at 67.2 GHz and the two-way combined design shows a power gain of 9.5 dB with a saturated output power of 18.6 dBm at 72.6 GHz.